机电一体化技术应用发展的任务与前景展望*

韩雄南

(昆明冶金研究院，云南 昆明 650031)

机电一体化技术应用发展的任务与前景展望*

韩雄南

(昆明冶金研究院，云南 昆明 650031)

机电一体化是多学科跨领域相互融合、渗透、共同发展的一项综合系统工程。阐述了机电一体化发展的重要意义、应用发展的任务、未来发展方向与前景展望。

机电一体化;意义;任务;前景

1 前言

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，并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。以机械工业领域为基础并极大地推动着不同学科技术，在自动控制技术、计算机技术和软件技术、微电子技术、通信和信息技术、互联网技术、光导纤维技术、激光技术、电力电子技术、航空航天技术、接口技术等群体技术综合应用和发展。由于是一门多学科交叉渗透所形成的机电一体化综合系统工程技术，他的应用和发展，使机械工业领域的技术特征、产品结构、功能、生产方式及管理体系发生了巨大变革和创新。当今机电一体化发展趋势将沿着多种技术领域在交叉、渗透、综合发展。

2 发展机电一体化技术应用发展的重要意义

1)当今世界各国都特别重视研发技术密集的机电一体化技术和产品，许多国家在制定高科技发展战略计划中，把这一发展战略计划作为重点项目之一。因此，世界各国都在大力推进应用发展机电一体化技术，我们国家也特别重视。

2)机电一体化技术意义:①在面对现行的机械技术必须以改善性能、减轻质量和提高精度为基础，使驱动系统的小型化，在控制方面改善快速响应特性，减少能耗，优化运行性能。②简化机电一体化运行机构。减少机械磨损、公差配合间隙及受力变形等所引起的误差，实现纯机械技术手段所无法达到工作目的和精度。③应用微电子技术的大规模集成电路、微型处理器等装置使机电一体化产品简化结构，提高产品控制能力。④应用计算机技术提升产品的自动化程度，改变繁锁操作机构和按钮，改善设备的操作性能。⑤充分利用软件技术，使机械工作实现程序化，通过程序能提升机械工作灵活性及多功能化的需要。⑥应使机电一体化产品具备多种复合功能，即有自动检测与控制以及智能分析等功能，从而实现产品智能化。

3)工业机器人是典型机电一体化应用发展的产物。第一代机器人通过机械、电子技术的结合应用，研制出能成功地模拟人的运动能力，并能超越人的能力所不能及的多次、迅速、准确无误及重复动作的机器人;第二代机器人在机械、电子技术的基础上又应用了先进的传感技术、自动检测与控制技术、计算机技术与软件技术。使机器人能获取作业操作对象对简单信息的处理能力;第三代机器人更深入地在多领域、跨学科综合技术上得到了充分应用。使机器人具有视觉、听觉、语言、触觉、嗅觉、能判断分析的多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、能在作业环境中独立行动的智能化机器人。从工业机器人发展过程进一步说明了机电一体化应用发展的重要性。

3 机电一体化技术应用发展的任务

1)机电一体化是一门跨学科的综合技术，是机械学、电子学、控制论、计算机科学等多学科综合发展的产物，而我国现有的专业人员的知识结构与当今机电一体化工业发展并不匹配。因此，要培养和培训大量的多学科、多层次、老中青及有产、学、研的专业人才队伍:①高层次人才方面的主要是高级系统设计、研究及开发人才。②中级专业技术人才为专业设计和工艺技术的应用人才。③初级技术人员主要为机电一体化具备基础知识的产品设备的装配、调试、维修技术人员。④机电一体化技术的管理人员，既要有机电一体化相关的综合技术知识、系统分析能力、信息利用与处理能力以及现代管理知识，又要有推动技术发展和经营管理战略研究能力的人才。

2)从机电一体化技术层面应用发展任务的内容为:①引入相关的高新技术来更新思路，实现结构上、材料上、性能上及功能上的更新。②以传统的机械制造与工艺技术为基础，应利用计算机技术、人工智能技术与专家系统等，形成整体最优化的新一代机械制造技术。③必须提高信息处理设备的可靠性、处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。④应逐步地提升和完善自动控制技术，解决自适应控制、速度控制、定位控制、自诊断校正、补偿、检索等技术。⑤要加快发展传感器检测技术，要求达到传感器性能要灵敏、快速、精确地获取信息。⑥接口技术，要与相关设备进行通信，必须使数据传递的接口格式标准化、规格化。接口采用统一标准规格有利于信息方便安全地传递和维修，进而能够简化设计和降低产品成本。⑦为减少软件的研制成本，软件技术、硬件与软件必须协调一致地发展。

4 机电一体化技术的前景展望

机电一体化是集多学科的交叉、渗透与综合，它的发展依赖并促进相关技术的进步。纵观国内外机电一体化发展趋势及未来高新技术发展动向，机电一体化将沿着融合如表1所列的科技领域的主要方向发展。

表1 机电一体化发展趋势表Tab.1 Mechatronics development trend chart

续表

5 结语

机电一体化具有跨学科性、集成性、融合性、协调性、复杂性，机电一体化系统最终目的是实现协调可控的整体运动的行为。机电一体化是众多学科技术发展的结晶，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。新的机电设备和产品将机械、电子、计算机和自动控制等各种技术有机地结合在一起，使整个系统工程在技术上实现特定价值功能最优化。未来机电一体化技术的应用发展必将给人类带来无限广阔的前景。

［1］袁中凡．机电一体化技术 ［M］．北京:电子工业出版社，2006．

［3］芮延年．机电一体化系统设计 ［M］．北京:机械工业出版社，2004．

［4］彭 浩．机电一体化的发展现状趋势及任务 ［J］．科技资讯，2008，(5):104．

［5］张显光．浅谈机电一体化对社会发展的影响 ［J］．管理观察，2009，(3):151－152．

［6］程志刚，李瑞琴，董亚峰，等．机电一体化产品概念设计理论现状与展望 ［J］．2006，(1):18－22．

The Task and Prospect for Application and Development of Mechatronics Technology

HAN Xiong－nan
(Kunming Metallurgy Research Institute，Kunming，Yunnan 650031，China)

Mechatronics is a comprehensive system engineering that integrated of multi－disciplines which connected，penetrated and developed with each other．The importance of development of mechatronics，the tasks of the application development，and the direction of development，as well as the prospect of future are stated in this paper．

mechatronics;significance;task;prospect

TP27

A

1006－0308(2011)05－0076－03

2010－08－03;

2011－04－26

韩雄南 (1957－)，男，云南昆明人，高级工程师。