论机电一体化技术及其发展趋势_机电一体化的发展趋势

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论机电一体化技术及其发展趋势

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[摘要]

本文阐述机电一体化的产生，探索机电一体化的发展历程和发展趋势以及机电一体化产品日新月异的更新。并讨论了机械技术、微电子技术、信息技术和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。

[关键词] 机电一体化的产生 发展趋势 重要作用

机电一体化在国外被称为Mechalronics，是日本人在20世纪70年代初提出来的，它是用英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合。

这一名称已得到包括我国在内的世界各国的承认，我国的工程技术人员习惯上把它译为机电一体化技术。机电一体化技术又称为机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。

一、机电一体化的产生

机电一体化技术是在微电子技术、信息技术迅速发展，向机械工业领域不断渗透，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、机电一体化技术的发展趋势

1、机电一体化的发展历程机电一体化这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末最先创用的。到7O年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将机电一体化技术与机械电子学并用，近年来机电一体化更流行使用。

8O年代，信息技术崭露头角。微处理机的性能提高，为更高级的机电一体化产品所采用，典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后，使机械一电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。

信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。

此外，光学也进入了机电一体化，产生了光机电一体化的新领域。

进入9O年代，通信技术进入了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执行器技术的发展，和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合，开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支微机电一体化。虽然微加工方法尚未成熟，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了21世纪。

2、机电一体化技术的发展趋势

以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。专家预测，机电一体化技术将向以下几个方向发展：

(1)光机电一体化方向一般机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术，利用光学技术的先天特点，就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

(2)柔性化方向未来机电一体化产品，控制和执行系统有足够的冗余度，有较强的柔性，能较好地应付突发事件，被设计成自律分配系统。在这系统中，各子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的自律性。可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具有行动是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

(3)智能化方向今后的机电一体化产品全息特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。

(4)仿生物系统化方向今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上处于静态时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便死亡，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。就目前情况看，机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势，但还有一段很漫长的道路要走。

(5)微型化方向目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当这一成果用于实际产品时，就没有必要再区分机械部分和控制器部分了。那时，机械和电子完全可以融合机体，执行结构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型化是机电一体化的重要发展方向。

三、机电一体化技术在企业中的重要作用

机电一体化技术的发展及现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由机械电气化迈人了机电一体化为特征的发展阶段。