浅谈机电一体化技术的应用现状与发展趋势
浅析机电一体化技术的应用现状与发展趋势
摘要：
近年来科学技术飞速发展，新技术新产品日
新月异，各种技术之间相互融合的趋势也越来越明显，尤其是应用广泛的机电一体化技术，已经成为现代经济重要的支撑技术。以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势。本文简要分析了机电一体化技术的应用现状并展望了其发展趋势，以供分享。
关键词：机电一体化 应用现状 发展趋势
一、 机电一体化技术简介
机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体，是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质运动，能量变换进行研
究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。
二、 机电一体化技术的应用领域
上世纪90年代以来，机电一体化进入了深入发展时期。光学、通信技术、微细加工技术等进入了机电一体化，出现了光机电一体化和微机电一体化的新分支。同时对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，以及学科体系和发展趋势都进行了深入研究。人工智能技术、神经网络技术及光纤技术也为机电一体化技术开辟了广阔的发展天地。 （一）数控机床领域
数控机床技术也是机电一体化技术的典型应用，现在，我国生产的普通级数控机床，加工精度已经达到5，精密级的加工中心加工精度已经可达1，而我国自主研发的应用于军工等特殊领域的超精密数控加工，其加工精度可达0.01级别。除了加工精度的不断提升，数控加工技术的发展还体现在以下几个方面：
1、采用多级网络技术，增强系统的组合能力，可以实现多机互动，构成复杂加工系统，也方便车间管理，可以通过网络实施监控生产状况。 2、WOP技术和智能化技术的应用，为客户提供面向车间的编程技术，利用数控系统可以对加工过程进行模拟仿真，同时在加工过程中可以在线诊断故障实现模糊控。
3、采用多CPU、多总线式结构，以提高数控机床的智能化程度，提供更好的人机交互界面和更高的控制性能。
（二）计算机集成制造系统
计算机集成制造系统是指由一个多级计算机控制硬件结构，配合一套订货、销售、设计、制造和管理综合为一体的软件系统所构成的全盘自动化制造系统。它是当前世界制造业发展的最新趋势，它的出现，打破了传统的生产部门的划分，而实现了从经营决策、产品开发到生产经营管理的有机结合。计算机集成制造系统将一件产品从下订单到送到客户手中的整个生产销售过程作为管理对象，有助于实现全局动态的最优综合。
（三）工业机器人
机器人技术是典型的机电一体化技术，而随着工业现代化进程的不断推进，工业机器人已经广泛应用于汽车装配、食品加工、计算机设备制造等各个工业领域之中。工业机器人的大量应用，一方面提升了产品质量，另一方面使得工业品成本大幅度降低、产量快速升高，企业的利润得以大幅度提升。随着超大规模集成电路技术的快速发展，以及神经网络与模糊控制等先进算法的发展，具有多种感知能力、可实现复杂逻辑判断、思维与决策的智能化机器人已经开始应用，这类机器人可以根据现场环境实现动态的路径规划，有良好的人机交互界面，可以在复杂环境中行动。
三、 机电一体化技术的发展趋势
随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。未来机电一体化的主要发展方向有： （一） 模块化
由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力
接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。 （二） 智能化
人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。虽然使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则
是完全可能而必要的。 （三）网络化
伴随网络技术的飞速发展，机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。 （四） 微型化
国外称其为微电子机械系统，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。 （五） 循环化
设计环境友好型的绿色机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的循环化主要是指使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。
（六）光电化
光机电一体化技术是由光学，光电子学，电子信息和机械制造及其他相关技术交叉与融合构成的综合性高新技术是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它丰富和拓宽了光机电一体化技术的内涵和外延。光机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。，是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有很高功能和附加值；光机电一体化技术是指其技术原理和使光机电一体化产品得以实现，使用和发展的技术。总结：机电一体化技术对创新新型经济的贡献已经显现，成为当今工业生产的主流技术，并拥有广阔的发展前景。我国的机电一体化技术经过20多年的发展取得了较大的成就，但是与发达国建仍有相当大的差距，机电一体化技术是各种高新技术的升华，需要多学
