机电一体化综述模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇机电一体化综述，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

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1 机电一体化的基本概念

机电一体化是以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。这里面包含了三重含义：首先，机电一体化是机械学、电子学与信息科学等学科相互融合而形成的学科；其次，机电一体化是一个发展中的概念，早期的机电一体化就像其字面所表述的那样，主要强调机械与电子的结合，即将电子技术“溶入”到机械技术中而形成新的技术与产品。随着机电一体化技术的发展，以计算机技术、通信技术和控制技术为特征的信息技术（即所谓的“3C”技术：Computer、Communication和 Control Technology）“渗透”到机械技术中，丰富了机电一体化的含义，现代的机电一体化不仅仅指机械、电子与信息技术的结合，还包括光（光学）机电一体化、机电气（气压）一体化、机电液（液压）一体化、机电仪（仪器仪表）一体化等；最后，机电一体化表达了技术之间相互结合的学术思想，强调各种技术在机电产品中的相互协调，以达到系统总体最优。换句话说，机电一体化是多种技术学科有机结合的产物，而不是它们的简单叠加。

2 机电一体化的核心内容

机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，要了解机电一体化，必须从以下几方面着手：

（一） 机械技术

机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来，来提高其各项性能，满足更广的需求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。

（二） 计算机与信息技术

凡是能扩展人的信息功能的技术，都是信息技术。可以说，这就是信息技术的基本定义。它主要是指利用电子计算机和现代通信手段实现获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息、分配信息等的相关技术。

（三） 系统技术

系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。

（四） 自动控制技术

自动控制技术是20世纪发展最快、影响最大的技术之一，也是21世纪最重要的高技术之一。今天，技术、生产、军事、管理、生活等各个领域，都离不开自动控制技术。就定义而言，自动控制技术是控制论的技术实现应用，是通过具有一定控制功能的自动控制系统，来完成某种控制任务，保证某个过程按照预想进行，或者实现某个预设的目标。

（五） 传感检测技术

传感技术是把各种量转变成可物理识别的信号进行输出，检测就是指人员对可是别的信号进行处理的过程。传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。

3 机电一体化的发展趋势

（一）绿色化

在人们越来越追求生活质量和生活品质的今天，绿色环保成为了人们生活关注的焦点，随着社会进步和近年来人们对生态保护意识的重视和加强，绿色产品概念也将成为时展的必然！绿色理念倡导消费者在与自然协调发展的基础上,从事科学合理的生活消费,提倡健康适度的消费心理,弘扬高尚的消费道德及行为规范,并通过改变消费方式来引导生产模式发生重大变革,进而调整产业经济结构,促进生态产业发展的消费理念。机电一体化技术也顺应了绿色理念，机电一体化产品在人们的生活使用时不会对环境造成污染或者污染远远小于传统的产品，而且在产品报废后，其零件还能被再利用和再加工，资源利用率得到了大幅度的提高，达到节约资源的目的。

（二）智能化

智能化是21世纪机电一体化发展的一个显著特点，它由现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术汇集而成的针对某一个方面的应用的智能集合,随着信息技术的不断发展，其技术含量及复杂程度也越来越高，智能化的感念开始逐渐渗透到各行各业以及我们生活中的方方面面，同样，机电一体化的智能化研究也在各个国家普遍开展。这里所提到的 “智能化”是指机器本身所具有的特性，它是在运用控制理论的基础上，结合计算机技术、精细化制造、运筹学等新学科、新技术和新方法，通过使机器模仿人类所具有的一些能力，如思维、推理、决策等，可以在一个比较复杂的工作和困难的环境中代替人类去工作。

（三）网络化

网络技术的发展是计算机技术发展的里程碑，网络技术的发展不仅推动了人类的科学技术的发展,同时给人们的学习,工作和生活带来重大的改变，同时，也深刻的影响着机电一体化技术的发展。其中最重要的影响就是对机电一体化设备的网络控制，控制的终端设备就是机电一体化产品。

（四）微型化

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摘要本文从机电一体化技术在综合采煤设备中的现状出发，简要探讨了机电一体化对于采煤的重要性，并分析采煤设备机电一体化在煤矿中的应用和发展，以期能为所需者提供借鉴。

关键词 综合采煤设备 机电一体化 应用

随着我国经济的不断发展，对能源的需求越来越旺盛，由此也带动了采煤设备技术的快速发展。同时，机电一体化技术在综合采煤设备中有了更为广泛的运用，其在煤矿生产中的地位也越来越高。采煤设备作为一种较为专用的机械，其所使用的环境较为恶劣，产品自动化技术要求较高。研究、运用综合采煤设备机电一体化技术，让采煤机电产品具有机械与电子技术相结合的整体优势，进而更好地提升煤矿生产安全和生产的效益。

一、机电一体化技术发展现状

机电一体技术及相应的产品是从上世纪的70 年代末开始在煤矿生产中有了应用，80 年代之后，发达国家对于采煤设备的研制、开发有了长足进步，设备更加的趋向于自动化和大型化，其可靠性和使用寿命都有了更好的提升，体现出机电一体化技术未来的发展趋势。我国在全国“十二五”期间要实现大型煤矿采掘机械化程度达到95％以上，中型煤矿达到80％以上，小型煤矿机械化、半机械化程度也达到40％。

但是，相比较国外的先进设备，我国对于采煤设备的机电一体化技术还处在较为初级的阶段。对于近年来的综采设备机电一体化除了引进，也进行着国产化的尝试。通过科研院所制造的交流电牵引采煤机，其中电气关键部分变频器由国外引进，部分电控设备采用引进技术。电液控制的液压支架国内均处于试验阶段。重型工作面刮板运输机微机控制的软启动系统也处于研制和试验中，不具备综采设备工况监测和故障诊断系统。

二、机电一体化技术对煤矿生产的重要性

综合煤矿机电一体化技术，可以让电子技术、机械以及液压控制技术等进行有机地结合，从而很好的提升煤矿机械的各种性能。目前，以微机或微处理器为核心的电子(微电脑)控制装置(系统)在煤矿机械中的应用已很普及，电子控制技术已深入到煤矿机械的许多领域，如提采煤机的变频控制系统和提升机PLC系统操作，煤矿机械的在线状态监控与故障自诊、故障报警等。

煤矿机械的性能随着科学技术的不断发展也有着更高的要求，电子(微机)控制装置在煤矿机械上的应用将更加广泛，结构将更加复杂、维护也将更加专业化。采煤设备机电一体化不但涉及煤矿生产安全，而且对煤矿影响巨大。随着我国进口及国产煤矿机械数量的逐年增加，应用和管理好这些价格昂贵的煤矿机械，使其发挥出最大的经济效益和社会效益，将成为煤矿机电部门的重要使命。

三、机电一体化技术的应用

1.提高员工使用机电一体化的水平。随着采煤设备机电一体化的不断发展，电子(微电脑)控制系统在煤矿机械中所占的比重越来越大，其功能将会越来越强，应用范围也将越来越广，但其复杂程度也相应提高。在煤矿生产中，采煤设备的自动化程度，不但影响着生产安全，也影响到供电、排水、通风、提升等设备的安全。煤矿机械电气与电子控制系统部分质量的好坏与性能的优劣又直接影响到机械的动力性、经济性、可靠性从而影响施工质量、生产效率及使用寿命等。为了合理有效利用好这些设备，使其发挥出较好的效益，必须对使用与维修维护这些设备的煤矿工作人员进行相关的培训，提高他们的管理、使用和维护水平。

2.提高采煤设备的自动化或半自动化程度。煤矿机械实现自动化或半自动化控制，可以减轻操作者的劳动强度，提高生产效率，并减少因操作者的经验不足对作业精度的影响。如冀中能源黄沙矿2009 年投入使用的一整套薄煤综采设备由我国北京天地玛坷电液控制系统有限公司与德国MARCO 公司合作生产的PM31 型液压支架电液控制系统，就是微电脑控制，只要在支架操作控制器上输入程序，支架使会自动连续动作也可实现远程控制和工作面无人操作。

3.节能降耗，提高生产效率。在煤矿生产中使用机电一体化采煤设备，随着自动化程度的提高，降低了人工使用数量，提高了采煤产量，从而为煤矿生产企业节能降耗，提高了生产效率。如井下使用的胶带输送机、通风机、提升机等，使用变频起动、PLC 控制系统，节电量就为30％左右，同时生产效率也大大提高。

4.在线监控、自动报警及故障自诊。煤矿生产中使用机电一体化采煤设备，实现了对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控，出现故障能动报警并准确地指出故障的部位从而改善操作员的工作条件，提高机器的工作效率，简化设备维护检查工作，降低使用维修费用，缩短停机维修时间，延长设备的使用寿命。如采煤机上变频器就采用PLC 控制，可实现多种在线监控和故障自诊，还有煤矿用各种电器设备也越来越智能化。

5.其他应用。对于不少在国外生产的采煤机、输送机、综掘机等都使用了电子(微电脑)控制的自动变速器，其可以很好的依照外负荷的变化情况自动改变传动系的传动比，进而能更好地改变功率，其充分地利用了电动机功率，更好地提高了能耗经济性，同时还简化了操作，让劳动强度得到降低，提高了设备的安全性能，提高作业人员操作的安全性。目前，我国在综合机械化采煤机上采用电子(微电脑)控制，可实现无人操作，使机械能在危险地带或人无法接近的地点进行作业，也配备了无线遥控装置，可远程遥控也可微电脑编程控制。

四、结束语

机电一体化在煤矿采煤设备中越来越重要，煤矿企业应提高相关员工的使用维护和应用水平，加强采煤设备管理，结合煤矿生产情况，对设备进行相关的研究和改良，提升机电一体化采煤设备的各种功能，从而实现煤矿安全生产，提高煤矿综合效益。

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智能电网系统虽然能够显著提高各电压等级电力传输的效率，但是其在一定程度上也提高了系统事故的发生概率，所以相关技术然预案还必须对智能告警技术进行完善，在具体运行过程中，对电网各种告警信息进行实时监测和跟踪，同时对各种信息进行汇总和分析，提出相应的解决措施。文章针对调控一体化电网综合智能告警系统，对其基本架构和告警技术进行分析，以期能够给同行带来一点参考价值。

1 调控一体化电网综合智能告警系统的基本构架

智能告警技术软件具有在线智能告警分析的作用，该软件是建立在告警专家规则库、实时告警信息基础上的，在线决策则需要利用状态估计板块、风险评估板块、灵敏度分析板块、负荷转移板块等，协助相关负责人对告警信息进行分析和处理。

电网综合智能告警系统的硬件架构是建立在安全三区内，需要的实时数据、模型、图形等都是从能量系统中获取的，事故信息由保护信息系统中获取。软件架构具体包括两个层面，一是实时状态监测，主要是对获取的实时数据、图形和模型进行状态估计，对事故信息进行汇总上报，同时利用计算机对各种信息进行计算，统计出灵敏度分析数据、风险评估数据，同时将告警信息上传至可视化界面上。二是状态预测，针对可能发生的事故，停电预案模块能够进行负荷转移分析，并制定相关的应对方案，在可视化界面上展示相关的辅助决策供决策者选择。检修模块主要是用来实施假想潮流计算，其能够将转移路径上的关键支路挖掘出来，利用可视化界面提醒工作人员重点监视。

2 调控一体化电网综合智能告警系统的评估技术

2.1 风险评估技术

大型电网若首先模拟出一个数值结果，同时计算出相关指标，这样就能实现电网风险评估的要求。其中在电网规划中要实现风险评估，可以采用蒙特卡洛模拟法，即借助随机生成的方法对真实系统的功能及发展特点进行模拟，进而将系统的运行规律揭示出来。该方法通常用于大型电网负荷预测模拟中，能够得到各项评估指标在风险事故中所占比例。

设备一旦发生告警信息，在预想状态下，设备立刻停止运行，并对该设备负荷进行蒙特卡洛模拟，结合具体情况，针对最大负荷的不确定性进行重点分析。利用蒙特卡洛模拟对电网最大负荷点的潮流进行分析时，其能够全面展示线路或者断面所能承受尖锋潮流的状态，如果网络承受力小于尖峰值，就表示电网运行方式存在一定的风险，必须要在能够承受的风险范围内进一步优化方案。

2.2 负荷转移技术

在高压、超高压、特高压电网中，有功潮流间线性关系普遍良好，而且局部具有良好的线性化效果，计算误差偏低，由此可见，电网预想故障前有功潮流与故障后有功潮流具有线性化关系。即电网设备各项参数与有功潮流有着直接的关系，而且各设备间的有功潮流也具有线性关系，合理误差范围内对有功潮流进行计算，有功潮流在监视控制系统中属于一个自由变量，其与直流潮流模型存在一定的相似性，因此具有有功潮流的各种设备就称为设备组。

预想开断一旦发生，有功潮流在电网中各设备间也会重新分布，其中，预想开断的位置、开断前的潮流与预想开断前后的潮流变化有着密切的关系。在发生预想开断时，部分切除设备的有功潮流将会借助该设备组中剩下的其他设备继续进行传输，剩下的有功潮流则会逐步转移到其他设备组中。其中，若设备组中有设备出现预想开断，那么，开断后剩余的潮流/开断前有功潮流，这个比值就是剩余系数，其他设备组开断前后有功潮流的增量/设备组预想开断开断前的潮流，这个比值为转移系数。

环网线路电流一旦超过限度，那么电网综合智能告警软件会反映其下带的主变压器拓扑结构，同时将各主变压器对越线线路的有功灵敏度提示给相关工作人员。在离线系统进行仿真时，剩余系数、转移系数就已经存储到专家库中，如果设备出现切除风险，那么剩余系数与转移系数就能直接调用。如果电网设备出现异常告警，而且告警具有特殊性时，异常设备就变成假想对象，工作人员要立刻分析设备故障，并且确定各设备组故障后的潮流，当前负荷状态仍需要借助蒙特卡洛模拟法进行分析，得出切负荷/切设备的概率，概率小于设定值，表示事故未发生，反之，表示事故已经发生，此时工作人员需要将事故等级予以确定。软件在主变压器负荷超限状态下，会主动展示其下带的线路与拓扑结构，并提出相关的建议。

2.3 事故评价系统

根据各地区电网的具体情况，电网事故具体划分了7个等级。为了增强安全度，许多地区针对运行电网均配置备自投装置，当设备故障发生时，失电母线在备自投装置作用下，就会自动倒入到对策变压器或带电线路上，而且智能告警系统具有备自投仿真作用，进一步提高了风险评估的精度。电网综合智能告警系统能够结合网架自动生成备自投装置模型，在假想分析故障时，借助备自投模型将失电负荷导入到带电供区，这样计算精度就得到了大幅度的提升。

而且，该系统能够通过保护系统获取实时事故简报，自动将事故简报与事故告警联系在一起。

此外，电网综合智能告警系统能够在线对停电预案与实时拓扑的触发条件进行比对分析，如果实时拓扑与预案能够成功匹配，那么匹配成功的预案就会直接显示在监视界面上。物理隔离计划、停电区域恢复计划、关键之路监视信息等均是停电预案的重要内容。

3 总结

综上所述，智能告警系统目前已经投入使用的模块有遥信智能告警、故障诊断、遥测智能告警、停电预案辅助鞠策等。利用智能告警系统能够对告警相关设备进行分析，不仅提升了告警分析的效率，而且出现告警时，还能立刻对故障应急方案进行提示，促进整体工作效率的提升。

参考文献

[1]尹寿，宋鑫，郭骏等.电网调控一体化系统的多维数据建模[J].电子技术应用，2014，（z1）：227-229，234.

[2]韩海龙，张海霞.电网调控一体化系统的建设方法研究[J].中国电力教育，2013，（23）：202-203.

[3]韩宝民，刘勇，李涛等.唐山电网调控一体化系统建设实践[J].价值工程，2012，（12）：14-15.

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机电一体化技术的应用为现代煤矿生产自动化的实现奠定了坚实的技术基础。作为新时期背景下的煤矿企业，要想在竞争日益激烈的市场环境中谋得生存和发展，就必须注重机电一体化技术的应用，着力提高自身的核心竞争力，实现企业的可持续发展。基于此，以下笔者就结合自身工作实践，就现代煤矿生产中机电一体化技术的应用作出以下几点仅供同行参考与交流的浅显之见。

一、综述煤矿生产中机电一体化技术

最初的机电一体化技术的应用，起源于上世纪七十年代初，山西大同矿务局自行设计和制作与装备的综合型机械化采煤工作面，标志着机电一体化技术在我国问世，并从随后的八十年末期、九十年代的中期，机电一体化技术得到了迅速拓展，在煤矿生产中的应用也变得日益广泛。近些年来，随着科技信息时代的到来，微电子技术中的微型计算机的问世，信息技术迅猛地渗透到各行各业，尤其向机械工业领域的渗透最为强烈，且在与机械电子技术进行高效广泛地结合，现代煤矿生产中的机电一体化技术正是在这样的背景下，将机械、微电子、自控、传感测试、电力电子、软件编程、接口等现代先进电子信息技术进行综合运用的系统技术。虽然该技术为煤矿生产自动化奠定了坚实的基础，但我们必须清醒的意识到，当前我国对于这一技术的发展与西方发达国家存在较大的差距，加之我们煤炭工业兴起相对于其他行业要慢的多，作为新时期背景下的煤矿企业必须不断加大研发力度，引进先进技术，对现代煤矿生产机电一体化技术进行不断创新和升级，才能促进我国煤矿生产自动化的完全实现，助推我国煤矿事业迅速走向可持续发展的道路。

二、探讨现代煤矿生产中应用机电一体化技术的重要意义

通过上述对机电一体化技术的分析和我们工作中的实际应用不难发现，在现代煤矿生产中应用机电一体化技术具有十分重要的意义，但具体主要表现在以下几个方面：

（一）应用机电一体化技术于现代煤矿生产中能极大的提升工作效率

在现代煤矿生产中应用机电一体化技术，是对传统手工工作方式的重大变革，越来越多的新型机电设备的广泛应用，对传统的煤矿生产模式进行了完美的转型和升级，不仅能降低矿工朋友的劳动强度，还能大幅度的提升劳动生产效率。

（二）应用机电一体化技术于现代煤矿生产中能极大的提升生产安全系数

在现代煤矿生产中应用机电一体化技术，不仅能让矿工朋友摆脱繁重劳累的体力活动，还能避免在粉尘满天飞、潮湿阴暗的环境中高负荷、长时间的生产，从而在提高煤矿生产安全系数的同时保障广大矿工朋友的生命安全，而利用机电设备替代传统的煤炭资源挖掘、运输和提升等危险大、任务重的工作，极大的确保了煤矿企业的安全高效生产和运作。

（三）应用机电一体化技术于现代煤矿生产中能极大的提升劳动效益

在现代煤矿生产中应用机电一体化技术，在提高企业生产效率的同时也提高了生产的劳动效益，煤矿企业获得更多的经济效益的同时，广大矿工朋友的薪资待遇也大幅度的提升，极大的改善了生活质量，并随着矿工培养收入的提高，极大的促进了当地经济的飞速发展。

三、现代煤矿生产中机电一体化技术的应用策略分析

机电一体化技术在现代煤矿生产中的采煤、提升和运输三个方面的应用最为广泛也是最为关键。基于此，以下笔者从这三个方面对机电一体化技术的应用策略作出以下几点分析。

（一）采煤机械设备方面机电一体化技术的应用策略分析

在现代煤矿采煤机械设备方面，电牵引采煤机是机电一体化技术应用的典范。由于该机械设备应用了机电一体化技术，其具备了传统液压型牵引采煤机无法具备的特点和优势，例如其牵引特性极佳，采煤机在前进的同时为其提供强大的牵引力，在下滑的同时能自行发电制动，在大倾角煤层中也是应用自如。传统的液压型牵引采煤机必须配备防滑装置，而电牵引采煤机则是采用的制动器，技术在倾角高达40到50度的煤层也能应用自如。尤其是其具有的可靠运行和使用年限长的特点，被现代煤矿生产企业所亲睐。而这就是由于其只有电刷、整流子会出现磨损，其余元件几乎没有磨损，所以不仅能高效的运行，还有较长的使用寿命，维修和保养也相对简便，具有较灵敏的反应和较好的动态特性，尤其是其结构极为简单和轻便，在运行时只需要进行一次电能到机械能的转换，且转换效率几乎接近100%，而传统的液压型牵引采煤机的转换效率最多能高达70%。而这一切的优势，归根结底源于机电一体化技术的有效应用。

（二）提升机械设备方面机电一体化技术的应用策略分析

在现代煤矿提升机械设备方面，对机电一体化技术的应用效果最佳的就属矿井提升机，该提升机已经实现全数字化的交直流，其中内装式的提升机应用效果最佳，不仅把驱动和滚筒进行了有机整合，对机械设备的结构进行了有效的简化，还成为集计算机信息、自控、电力电子等电子信息技术为一体的煤矿提升机电设备。尤其是其全数字化的特点极大的提高了提升机械设备的安全性和可靠性，以总线的方式对电器的安装进行了升级和优化，加上所需要配置的硬件简单且互有较强的兼容性。因而机电一体化技术在提升机械设备方面也得到了极为广泛的应用。

（三）输送机械设备方面机电一体化技术的应用策略分析

在现代煤矿生产中，输送机械设备主要为带式输送机。这是由于其能长距离、连续、大量、稳定、高效的输送煤炭资源，特别是其实现自动化较为容易的优点，在煤矿生产输送中得到了广泛的应用。因而近些年来，各大煤矿生产企业都将其作为研究机电一体化技术的重点，具有代表性的是一种集机、电、液为一体的CST可控软启动装置在输送机械设备的应用，但由于目前相关技术壁垒还没有攻破，我国的带式传输机驱动方式主要局限在单滚筒、双滚筒和多滚筒的驱动方式，而且监控输送机的设备仪器的灵敏度、可靠性、性能以及使用寿命相对于西方发达国家要低得多，具有较大的差距，还需要不断努力攻克技术壁垒，才能进一步提升机电一体化技术的应用水平，从而更好的服务我国煤矿事业的发展。

四、结束语

总之，在现代煤矿生产中应用机电一体化技术具有十分重要的意义。作为现代煤矿企业，只有致力于机电一体化技术的应用，着力实现生产的自动化、智能化，不断提高企业自身的核心竞争力，才能提升企业经济效益，助推企业实现完美的转型和升级。（作者单位：天津科技大学）

参考文献：

[1] 刘庆君.浅谈机电一体化技术在煤矿的应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊）.2009（12）.

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一、机电一体化的产生与应用

20世纪60年代以来，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能，刺激了机械产品与电子技术的结合。计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。20世纪80年代末期，各国均开始对机电一体化技术给以很大的关注。20世纪90年代后期，机电一体化技术向智能化方向迈进。目前，机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。

二、机电一体化的发展现状

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段，在这一时期，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。但当时电子技术的发展尚未达到一定水平，C械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

20世纪70年代～80年代为第二阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中展露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用也做了大量的工作，虽然取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

三、机电一体化的发展趋势

（一）智能化趋势。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，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、计算机科学、模糊数学、生理学和混沌动力学等新思想，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力。

（二）模块化趋势。模块化是一项重要而艰巨的工程。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。不过这样可利用标准单元迅速开发出新产品，也可以扩大生产规模，制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。

（三）人性化。机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受。

（四）网络化趋势。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产等领域都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。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，因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。

（五）微型化趋势。微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微型化产品泛指几何尺寸不超过1cm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，具有不可比拟的优势。

（六）绿色化趋势。科技的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的问题。绿色产品概念在这种情况下应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求。

（七）带源化。是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。

四、典型机电一体化产品的发展

目前我国是全世界机床拥有量最多的国家（近320万台），但数控机床只占约5%且大多数是普通数控（发达国家数控机床占10%）。近些年来数控机床为适应加工技术的发展，在以下几个技术领域都有巨大进步。

（1）高速化。由于高速加工技术普及，机床普遍提高了各方面的速度。车床主轴转速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min；铣床和加工中心主轴转速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上；快速移动速度由过去的10～20m/min提高到120m/min；在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度，由过去一般机床的0.5G（重力加速度）提高到1.5G～2G，最高可达15G；

（2）高精度化。数控机床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右；亚微米级机床达到0.0005mm左右；纳米级机床达到0.005～0.01um；最小分辨率为1nm（0.000001mm）的数控系统和机床已问世。

（3）复合加工，新结构机床大量出现，如5轴5面体复合加工机床，5轴5联动加工各类异形零件。同时派生出各种新颖的机床结构，包括6轴虚拟轴机床，串并联绞链机床等。

结束语：综上所述， 经过20多年的发展，机电一体化技术已经成为当今世界最热门、最重要的技术发展方向之一，并影响到几乎全部的工业行业。我国从80年代初对机电一体化技术和产品开始予以重视，先后在国家科技攻关计划、863高科技计划和国家自然科学基金中列专项对机电一体技术加以研究，并取得了一系列重大科技成果。1990年，国家将用电子技术改造传统产业列为“八五”及本世纪后十年发展全民经济的重要战略技术措施，机电一体化技术的推广应用已取得相当进展。

参考文献：

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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，工程领域的技术改造与革命。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、产品结构、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”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。

一、机电一体化概述

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。

二、机械制造技术的发展

在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。当前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体。机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

三、机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：(1)20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。

由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

(2)20世纪70-80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。

(3)20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。

我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组，并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，取得了一定成果。但与日本等先进国家相比，仍有相当差距。

四、机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面：

1.智能化

智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化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之一。

2.模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。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、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。

3、网络化

由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术的兴起，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。

4.微型化

微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS)，泛指几何尺寸不超过1cm3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、信息等方面具有无可比拟的优势。

5.环保化

工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

综上所述，机电一体化和机械制造的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求和产物。当然，与机电一体化和机械制造业相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，他们的发展前景也将越来越光明。

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主管单位：上海市科学技术情报研究所

主办单位：上海科技文献出版社

出版周期：月刊

出版地址：上海市

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种：中文

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国际刊号：1007-080X

国内刊号：31-1714/TM

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发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1995

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一、前言

随着现代科学技术的不断发展，不同学科的交叉与渗透也越来越广泛，注定了各个领域的技术革命与发展。在机械工程领域中，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等发生了翻天覆地的变化，从而将工业生产由"机械电气化"带入了"机电一体化"为特征的发展阶段。

二、概述

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将会被赋予新的内容。但是它的基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、可靠性高和低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统处于最优化的系统工程技术。由此产生的功能系统，就组成为一个机电一体化系统或者说机电一体化产品。

因此，"机电一体化"涵盖"技术"和"产品"两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的本质区别。机械工程技术是由纯技术发展到机械电气化，仍然属于传统机械。但是发展到机电一体化阶段后，其中的微电子装置除了可以取代一些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。拥有智能化的特点是机电一体化与机械电气化在功能上的一个本质的区别。

三、机电一体化的发展过程

"机电一体化"这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时即70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。

80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-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90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。

四、机电一体化的发展趋势

机电一体化是机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科交叉综合的一门学科，各个学科互相促进、互补不足、相互发展。专家预测，未来机电一体化技术将向以下几个方向发展：

（一）智能化方向

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设的研究中得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要的应用。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，以求达到更好的控制效果。

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）的飞速发展。

（二）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、（动力）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。

（三）模块化方向

模块化是一项重要而艰巨的工程。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而又非常重要的事。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。

这需要制定各项标准，以便各个部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，短时间内很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。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。

（四）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。

（五）网络化方向

上个世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。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（homenet）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（computerintegratedappliancesystem，CIAS），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朝着网络化方向发展。

（六）微型化方向

微型化兴起于上世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3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。

（七）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。

（八）绿色化方向

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；而另一方面，资源减少，生态环境受到了严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

（九）系统化方向

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，一般除RS232外，还有RS485、DCS人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义。一层是，机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理，研制各种机电一体花产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。

五、结束语

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，相信随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献

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关键词

机电一体化技术现状产品制造技术发展趋势

0．绪论

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”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

1．机电一体化概要

机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。

因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2．机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

20世纪70~80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：①mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；②机电一体化技术和产品得到了极大发展；③各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。

20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、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。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。

我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，不取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

3．机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下：

3.1智能化

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，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。诚然，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，则是完全可能而又必要的。

3.2模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。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。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。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。

3.3网络化

20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。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(homenet)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(computerintegratedappliancesystem,CIAS)，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朝着网络化方向发展。

3.4微型化

微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3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。

3.5绿色化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

3.6系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，一般除RS232外，还有RS485、DCS人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义。一层是，机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理，研制各种机电一体花产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。

4．结语

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

5．参考文献

1.李建勇．机电一体化技术．北京：科学出版社，2004．

2.李运华．机电控制．北京：北京航空航天大学出版社，2003．

篇10

中图分类号：TH-39 文献标识码：A

智能控制技术是近三十几年来发展起来的一门新兴科技，通常通过智能控制系统（智能控制系统主要包括神经网络、模糊控制、专家控制、遗传算法等）发挥作用。它的出现改变了人们的传统的控制思想，作为自动控制领域的一次重大变革，它有着其自身不可忽视的优势：科技力量强大；综合多种学科的优势形成独特的自身优势。如今的智能控制技术主要应用于解决那些用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题，如智能机器人系统、计算机集成制造系统、复杂的工业过程控制系统、航空航天控制系统、社会经济管理系统、交通运输系统、通信网络系统、环保与能源系统等。

1机电一体化发展

机电一体化迄今为止已经经历了三个发展阶段，在各个阶段都有其不同的应用侧重点：（1）在萌芽时期，最具代表性的莫过于二战带来的机遇――在二战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，出现了许多性能相当优良的军事用途的机电产品。这些机电结合的军事用途的技术在战后转为民用，对战后的经济的恢复和技术进步起到了积极作用。有这样的一个基础后，在以后的发展历程中，人们自觉不自觉的利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。（2）处于蓬勃发展阶段的人们主动的利用3C技术的巨大成果创造出了新的机电一体化产品，在这个阶段最具代表性的是日本。日本在推动机电一体化技术的发展方面起到了主导作用。（3）智能化阶段时期，机电一体化技术向智能化新阶段迈进，在人工智能技术及网络技术等领域取得的巨大进步的基础上，机电一体化技术又向前进行发展进化，开辟出自身发展的广阔天地――大量的智能化机械产品不断涌现，人们的生活中随处可见的智能机就是一个很好的代表；选择、模糊控制技术已经相当普遍，甚至还出现了混沌控制的产品。在这种程度上我们可以说机电一体化技术将以智能化为内核进入二十一世纪。

2智能控制技术与机电一体化

（1）自从二十一世纪到来之后，科技力量迅猛发展，同时也带动了智能化控制技术的发展。随着人们生活水平的不断提高，对生活质量的要求也在不断提升。快节奏的要求促使人们把智能控制技术与机电一体化进行结合，服务于人类社会。典型的机电一体化系统由两大部分组成：控制器与受控对象。其中受控对象包括：机械本体、检测元件、执行元件。控制器则由认知、信息处理和控制三部分组成。将智能控制技术与机电一体化结合起来，这样的做法不仅为机电一体化提供了一个广阔的发展空间，完善其自身的不足之处，还可以有效的促进工业化的生产，满足人类需求，同时为人类社会工业产业化的发展打下了扎实的基础，当前状态下，我们除了将智能控制技术应用到机电一体化当中，还将许多先进的科学理论融入其中，从而形成了许多的新思想、新理论，进而为机电一体化技术的发展奠定了厚实的基础，同时也提供了良好的发展前景。

（2）智能控制技术是控制理论发展的新阶段，主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。机电一体化技术是多种技术结合的产物，它是在信息论、控制论和系统论的基础上，在计算机、传感器和软件的三者的支撑下发展起来的。实际上，机电一体化技术已经不仅仅局限于机械与电子技术的有机结合，而是融合检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、精密机械技术、计算机技术、系统总体技术等多种技术交于一体的交叉学科与综合技术。它与智能控制系统进行相容，更可以发挥出产品的作用，最大限度开发其利用价值。其中，信息处理技术是机电一体化技术中必不可少的部分，以微电子技术和计算机技术为龙头的信息处理技术是使机电一体化产品具有自动化、数字化、智能化的关键所在。机电一体化技术是控制理论的最新发展，是机械理论与计算机、网络等信息理论的结合，是机械设计理论的发展，在智能控制的技术管理下，不仅能提高工作效率，更可以对信息进行分类，减少工作量，优化整个工作流程。

3结语

通过以上分析，我们可以看出智能控制系统与机电一体化的应用前景是十分光明的。在机电一体化系统中使用智能控制技术与其他技术相比是具有相当大的优势的――不仅在加工效率上提高到了一个层次，产品的质量也得到了一定的保证。在传统的方法逐渐不适应与当今时代的时期，运用新兴科技是当务之急。为了更好的提高工作效率，减少工作失误，我们还需要继续加强对智能控制系统与机电一体化的结合，开发出更高效的产品。

参考文献