机电一体化技术的现状与发展趋势

机电一体化技术的现状与发展趋势

郭魏源谢君利

黄河科技学院河南郑州450000

摘要：机电一体是一种复合技术，是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物，是机电工业发展的必然趋势。引进微电子信息技术，使古老机械行业焕发青春，使传统机电产品在功能，性能和制造技术上都有了新的提升，带来了非常巨大的经济效益和社会效益。本文介绍了机械工程的新内容，分析了近年来几种机电一体化产品。在此基础上，简要介绍了机电一体化的现状、核心技术和发展趋势。

关键词：机电一体化；研究现状；发展趋势；

1机电一体化概述

机电一体化是从系统的角度，综合运用机械技术，微电子技术，自动控制技术，计算机技术，传感器测控技术，电力电子技术，接口技术信息技术与信息化转型技术和软件编程技术，根据系统功能目标，优化组织目标，合理配置功能单元布局。然而，机电一体化发展之后，微电子器件除了部分机械部件可以取代原有的功能外，还给出了诸多自动检测，自动处理信息，自动显示记录，自动调整等诸多新功能并进行控制，自动诊断和保护。也就是说，机电一体化产品不仅是人手四肢的延伸，也延伸了人的感官和心灵，具有机电一体化和机械通电的智能特征在功能上的本质区别。

2国内机电一体化发展现状

中国从20世纪80年代初开始机电一体化的研究与应用，国务院设立了机电一体化领导小组，并列为“863计划”。在“九五计划”和“2010发展规划纲要”的制定中，我们充分考虑了机电一体化技术的国际发展趋势及其可能的影响。许多大学，研究机构和一些大中型技术开发和应用工作做了大量工作。

（1）数控技术

中国数控技术始于1958年，在国内数控机床“九五”期间，国内市场份额达50％以上，国产数控系统（通用）配置也达到10％。纵观中国数控技术的发展近五十年，特别是经过四个五年计划的研究，总体看法取得了很好的成绩。

（2）工业机器人

中国1986年将机器人研发纳入国家科技计划，现在，中国有二百多台机器人研发单位，专门从事机器人行业发展已有五十多个，中国市场共有近万台工业机器人，其中完全是国内工业机器人（行业比较大型三大工业机器人企业）行业集中度约占30％。

（3）计算机集成制造系统

中国经过多年的理论和技术准备，CIMS已经快速发展，已建成多个国家级CIMS工程研究或培训中心。目前，CIMS已经扩展到机械，电子，航空，航天，轻工，纺织，冶金，石油化工等众多领域。越来越受到来自各界的关注和投入。

3国外机电一体化发展现状

纵观机电一体化的发展的发展史，可大体分为三个阶段：第一阶段（又称初级阶段）是1970年以前，这个时期人们无意识地使用电子技术，使其得到更广泛的认可；阶段，机电一体化技术和产品已经大大发展；第三阶段，各国开始重视和支持机电一体化技术和产品。

1989年在日本东京举行的首届机电一体化国际会议，是机电一体化发展的标志。美国商务部已经发布了一项关于日本机电一体化研究，日本和美国机电一体化的基础研究。目前，两国将会将智能传感器，电脑芯片制造技术，人工智能工业机器人的触摸和人机对话功能，灵活的制造系统作为高科技领域的主要研究课题，也给予了大量资金支持相关技术的发展。

20世纪末，机电一体化进入快速发展的时期。机电一体化产品快速发展，主要在以下四个方面：

（1）机电一体化产品几乎遍布制造业。在工业化国家，机床主要以数控机床为主。工业机器人未来增速较快。智能机器人将逐步进入办公室、管理、娱乐、家庭等领域。

（2）机电一体化从单机到整个制造业整合转型。打破现有部门之间的界限，创造“物流”和“信息流”，从业务决策，产品开发与生产做出决策准备，生产实验到生产经营有机结合实施CIMS是全球化动态最优合成。

（3）激光技术进入机电一体化领域。激光技术、电子技术使机电一体化的应用领域得到了扩大，而且在行业的一些重大变化中，是当今信息产业和制造业的最佳组合。

（4）微加工技术和设备发展迅速。微电子技术及其高速发展的行业，带动了大量高科技，微加工技术和设备的兴起，不仅支持电子工业的发展，而且对于微机械的诞生与发展也起了决定性的作用。

4机电一体化的核心技术

4.1机械本体技术

在提高性能，降低质量和提高精度方面，必须考虑机械体。现代机械产品一般用于生产钢材，为了降低质量，除了要改善结构外，主要应考虑使用非金属复合材料。只有机械体才能降低质量，可以实现驱动系统在控制区域的小型化，可以提高快速响应特性，降低能耗，提高效率。

4.2传感技术

传感器的问题主要在于提高可靠性、灵敏度和准确性，其中提高可靠性与干扰直接相关。为了避免电气干扰，光纤传感器有一个趋势。对于外部信息传感器，目前开发的非接触检测技术。

4.3信息处理技术

机电一体化与微电子技术的重大改进、信息处理设备（特别是微型计算机）的应用和普及程度密不可分。为了机电一体化的进一步发展，有必要提高信息处理设备的可靠性。

4.4接口技术

为了与计算机通信，数据传输格式必须格式化和标准化。接口采用相同的标准规格，不仅方便了信息的传输和维护，而且简化了设计。目前，致力于开发低成本、高速串行接口，以解决信号电缆非接触、光纤和光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。

4.5软件技术

必须以协调的方式开发软件和硬件。为了减少软件成本的开发，提高生产和维护的效率，我们必须逐步实施软件标准化，包括标准化程序，模块化程序，软件程序固化，软件工程推广。

5机电一体化的发展趋势

（1）智能化

21世纪机电一体化技术发展的一个最重要的发展方向就是智能化。人工智能在机电一体化方面越来越受重视，智能化的应用包括机器人和数控机床。

（2）小型化

20世纪80年代后期的小型化，是指机电一体化到微机和微观领域的发展趋势。微机电一体化产品体积小，能耗低，运动灵活，在生物医药，军工，信息等方面无与伦比的优势。

（3）系统化

系统架构的一个系统特征是使用开放式和模块化的总线结构。系统通过灵活配置，达到任意定制和组合的目的，同时寻求实现多子系统协调控制和集成管理。第二个特征是大大增强了通信功能。

6结束语

机电一体化是社会生产力提高的体现，也是发展到一定阶段的必然要求。作为21世纪机械工业的主角，机电一体化技术在各个方面都能带来显着的经济和社会效益。随着科技的发展，各种技术的相互融合越来越多，机电技术、微电子技术作为机电一体化技术的重要组成部分，是机械工业发展的必然趋势，机械和电气整合技术广阔的发展前景将越来越明亮。

参考文献：

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[2]李建勇.机电一体化技术[M].北京：科学出版社，2004.

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