机电一体化系统的创新与发展分析

机电一体化系统的创新与发展分析

顾兴良 ,蔡砥柱,唐波

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摘要：机电一体化是机械、电子、信息及材料等多学科的交叉融合，是以各种传感器为基础，将机械、电子和计算机技术相结合的综合性技术。机电一体化技术在很多领域都有应用，给人民的生产、生活带来很大的方便。随着科学技术的发展，机电一体化将会在综合更多新技术的基础上，不断的创新。本文探讨了我国机电一体化技术的革新和发展趋势，为我国经济社会的发展起到积极的推动作用。

关键词：机电一体化系统；创新；发展

1.机电一体化概述以及构成原理

1.1.机电一体化概述

机电一体化是机械工程、电子工程及信息技术等学科交叉融合的产物。从本质上来看，机电一体化是一门集计算机技术、自动化控制技术等为一体的综合性学科，其主要研究内容包括了：机电一体化系统中各子系统之间的耦合作用；机电一体化系统中信息的采集、处理、传输；机电一体化系统中各子系统的功能实现以及机电一体化系统的功能拓展。从国内外研究情况来看，机电一体化已应用到了电子信息技术、自动控制技术等诸多领域中，并且取得了较大的进展和突破。随着我国经济持续增长及科学技术的不断发展，机电一体化已经成为我国制造业转型升级过程中的重要助力。

1.2.机电一体化系统的主要构成及原理

机电一体化是在信息技术（传感技术、信号处理技术、通信技术和计算机技术）、机械技术和电气技术等相结合的基础上产生的，它主要由计算机、传感器、执行器和控制器等组成。机械部分则主要由运动传动部分、减速器和连杆机构等部分组成，电气部分则包括电动机、控制器、开关等。机电一体化系统中的控制器具有接收传感器反馈的信号，并对其进行处理分析，从而控制执行机构的功能。

2.机电一体化技术发展阶段

进入新世纪后，工业获得了迅速发展，但是，目前的工业技术还面临着许多问题。尤其是在经济全球化的趋势下，各个国家间的竞争愈演愈烈，因此我国的工业发展面临重大的挑战。机电一体化技术应用在工业制造环节，可以解决传统产业升级过程中所面临的高成本、低技术含量等问题。机电一体化技术的发展经历了不同阶段。第一个阶段是机械和电子的互相组合阶段，也是机电一体化技术发展的初级阶段。此阶段并未实现机械和电子的完全融合。第二个阶段是科技进步阶段，在这个阶段出现了许多不同的理论学说，机电一体化技术不断地取得进展和发展。但是，这并不意味着，它可以完全地将机械和电子融合在一起。第三个阶段是智能化发展阶段，也就是目前的阶段。随着现代的科技的长足进步，工业机器人的出现并逐渐普及，对机电一体化的智能化发展产生很好的推动作用。它不仅能够使机械和电子之间的完全融合，并且还有效融合了先进的传感技术、信号处理技术、通信技术等，对工业化的加速发展，起到了良好的推动与促进作用。

3.机电一体化技术的创新应用

3.1.应用功能创新

机电一体化的应用功能始终是其核心内容。其在功能上的创新主要有两个方面：第一，针对现有的机电一体化设备，按照用户的实际需求，进行相应的功能和技术上的革新。从而实现用户对商品的使用与期望的需要；第二，就是按照市场与技术的需求与发展，对有关的机械和电子产品进行技术上的革新，将新技术带给用户。这两方面的功能创新，第一个以用户需求为基础的技术开发与创新，这种的技术创新，可以在较短的时间内完成相应的硬件与软件的升级，从而满足用户需求。它具有更低的风险和更高的经济效益；而另一种则是属于机电一体化的自身技术创新。它可以带给用户惊喜，但也有一定的风险。如果产品的功能方面得不到最终用户的认同，其创新就是失败的，但如果得到用户的认可，可能将会给技术创新者带来巨大的经济效益。

3.2.外观功能创新

外观是用户对产品的第一印象，而且，用户对产品的外观，也是有很高的要求的。有了漂亮的外观设计，能使用户对产品产生更深层次的好感，刺激用户的消费和购买意愿。以此为基础，在进行机电一体化创新工作时，在设计上应更加注重产品造型的创新，基于产品的用途和性能，使外观设计与产品的性能相符，以达到更好的效果，更好地吸引顾客。

3.3.结构创新

产品结构改进也是创新的一个有机组成部分。在结构部分进行创新，也是非常重要和关键的。不同机电一体化产品的结构创新虽然形式不一致，但一个产品的结构方面如果可以进行创新优化，会给产品的效率、耗能、性能以及产品的尺寸带来质的提升。与功能性的创新相比，结构的创新更容易且稍微简单一些，不过所产生的影响却是不可小觑的。

4.机电一体化系统的发展趋势

4.1.智能化

现阶段，人们已经进入了信息化的时代，机电一体化技术朝着智能化的方向发展也是一种必然的趋势。产品的设计也会由低智商向高智能转变。所以对于未来的产品研发，一定要将智能化的技术与模块化的机电产品相结合，使设备具有逻辑思考的能力，然后经过计算和分析，做出最适当的动作，更好地帮助使用者。例如人机对话，以此为依据，逐步实现了设备的智能化。但是需要注意的是，不是所有的机电都必须与智能技术相结合，要根据具体的使用条件，将机器的作用与性价比有机地结合。

4.2.模块化

不断发展的先进技术，促进了机电一体化产品种类的多样化，许多生产厂家研发和生产的机电集成产品有差异，机电产品的使用也日趋复杂化。因此，从方便用户挑选，以及研发成本的角度，提出了模块化的机电系统研发的思想。在模块化的开发过程中，根据功能的不同将一个产品分成不同的模块，各模块之间预留接口，通过接口将不同功能的模块组合在一起就是一款产品。不同产品的相同功能的模块接口最好一致，方便用户能够根据自己的实际需要，选择所需产品。当然用户也可提出订制个性化的产品。

4.3.个性化

机电一体化技术的最终服务对象是人。所以，在研发时，一定要考虑到用户的个性化需求，根据不同的用户，强调其特色，满足并超越用户的期望。在设计中融入了人性化的思维。例如，家用机器人的未来发展趋势，就是人机一体化，将人与机电设备紧密地联系起来，优化产品的服务质量。

4.4.节能化

在工业化过程中，人们意识到环境保护的重要性，并在产品的设计与研发上更注重环保和节能。在机电一体化产品与技术的研发、使用过程中，要考虑到环保和绿色这一最基本的需求，也就是说，在研发、设计、生产、运行和销毁的全过程中，不会污染环境，也不会损害人类的健康，产品到达使用年限，在不能使用的情况下，零部件分解后还可以回收再加工后使用，避免不必要的资源浪费。绿色化是机电一体化产品发展的必然趋势。

5.结束语

综上所述，要想实现机电一体化技术的创新和发展，就必须从如下几个方面着手：一是要加强对机电一体化技术的理论研究，要对其发展过程中出现的问题和缺陷进行充分地了解，然后有针对性地进行改进，从而推动其发展和进步。二是增加机电设备、装置和系统的研究和开发，并在机电应用技术和产品设计和制造技术上持续进行创新和发展。三是加强对机械制造行业的人才培训，加大对机械加工行业人才的培训和储备，推动我国制造业的转型和发展。

参考文献

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