浅谈机械电子行业的创新和发展

摘要：本文机械电子行业的结合出发，主要讲述当前机械电子行业中，机械与电子技术的融合与应用，简要分析机电行业今后的创新点和发展趋势。

关键词：机械电子行业；发展特点；发展趋势

我国是机械制造大国，如果从“机械制造大国”向“机械制造强国”发展，机械电子行业的创新与发展就显得尤为让我们关注。随着全球近年来电子技术的飞速发展，大规模和超大规模集成电路制作成功，单片机的产生与应用，使得机械电子行业的发展出现突飞猛进之势。主要的创新和发展趋势体现在以下几个方面：

1.机械电子技术形成

20 世纪 80 年代初，日本最早提出了机械电子工程的概念，它是集机械、电了、控制、计算机为一体的交义学科，其学科范围广、知识点丰富、适用面宽、新技术和新方向发展迅猛，全面覆盖了提升国家经济实力最重要的支柱领域。近年来，随着电子计算机和控制技术的迅猛发展，机电系统向着信息化、智能化、综合化方向发展，日前己很难在国民经济重要部门中找到没有渗透电子控制和计算机技术的纯机械领域。

在一些书籍或网络上我们也会看到这样一些定义，例如：传统的机械、电器、仪表技术与微电子技术相结合形成了“机械一电子”一体化技术。对于这样的定义，虽然很普遍，但是却有它的局限性。 如果机械电子技术仅仅是机械与电子技术简单的组合， 那么机械电子这个概念就没有必要提出来。因为在传统的机械设备中，也会有电器控制，典型的代表，如车床。如果没有电力的控制，那么车床就不会正常运行。因此，对于机械电子技术的定义，应该跟深入的理解为：在机器的主功能、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。它的特征为：从系统的观点出发，综合运用机械技术、电子技术等群体技术优化组合，合理布局；在多功能、高质量、高可靠性、低耗能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。 通过以上解释，可以把机械电子理解为机械与电子技术相互融合，相互补充，形成一个相互

依存的有机体。

在研究和发展的层次上，机电一体化学科涵盖十个不同的技术领域。它们是：运动控制；机器人技术；机动车技术；智能控制；执行器和传感器；建模和设计；系统整合；制造业；微型设备和光电子学；振动和噪声控制。机械电子技术的核心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。软件是把每一个硬件联系起来的一个信息载体 。

2.当前机械电子行业的发展特点

当前的机械电子行业中，大部分产品都兼具机械和电子一体化的多种功能，大体可概括为“功能强大、精度提高、结构简化、可靠性高、可操控性强、柔性化强度”等特点。如有些数控机床或加工中心可将多台普通机床的多道工序在一次装夹中完成，并自动检测工件和刀具精度，显示刀具运动轨迹；采用计算机辅助控制技术则可以提高误差补偿，及时反馈，从而提高精度；采用大规模的集成电路，则可以使产品的零部件减少，体积变小，从而简化整体结构；利用电气控制中的连锁控制、过载保护、失控保护、失电保护等，可以进一步提高机电设备的可靠性；而随着现在人机界面的改进，触控操作性能提高，大大提高了产品的自动化生产程度，可操控性增强；还有部分设备能根据所生产产品的型号规格不同，可以随时更改生产程序，从而达到生产设计要求，加快了生产柔性化的过程。

3.电子装置在机械装置中的应用越来越多

使电子装置的体积愈来愈小，可以将其装在机械上而不影响总体布置。 由于集成片大量生产，价格愈来愈低，一片 CPU 或一个单片机的价格已下降到几个美元，在机械上增设电子装置，不会使机械成本有很大提高。 同时电子装置的性能和可靠性不断提高， 使用故障率不断下降。因此，带电子装置的机械愈来愈受到用户欢迎。再由于近代传感器技术、激光技术、机电接口技术（电液阀、比例阀等）的发展，给电子技术的应用展开了广阔的前景。电子化、自动化正在进人工业和生活的各个领域，并且正在不断扩大。

例如，国外大部分高级轿车竟然在一辆车上装有10 到 20 台微机（CPU）。用来控制发动机喷油、点火、怠速和冷却风扇，以达到提高功率、降低能耗、净化排气、降低噪声、振动和改善启动性能等目的；还可控制传动系统的变矩器自动闭锁、变速箱自动换挡和平稳结合等。电子控制的悬挂系统具有保持车体高度（不随乘坐人数而改变），改善悬挂弹簧常数与阻尼力大小等功能，大大改善了乘坐的舒适性。电子控制的转向系统可按照驾驶者的爱好选择转向反应。电子控制的防滑装置，可使紧急制动时保持方向控制性能，提高了安全性。此外，还有车内空调自控装置，驾驶者坐位自调装置和自动括水器等。

可见，机械和电子相结合，能充分发挥各自特点。实践证明，如果局限于机械本身来考虑，则很难获得较大的变革。当前，机械的旧概念（机械由动力装置、传动装置和工作装置组成）正在改变，应该朝着柔性化、自动化、智能化发展，如给机械产品装上“感觉器官”——传感器，布上“神经系统”——电路，添上“智能大脑”——微机，就能使机械性能发生巨大变化。机械产品必定要经历伟大的变革，如同生物从低级向高级进化一样，逐步变为有骨胳（机械）、有血液（液压）、有感觉器官、神经和头脑的现代化机械。

参考文献：

[1]王萌.浅谈机械电子行业的创新与发展[J].科技信息，2011，31：136+173.

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[3]王宏.机械电子行业科技创新的讨论[J].科技致富向导，2013，06：62.

[4]李慧敏.机械电子技术发展趋势的讨论[J].电子制作，2013，04：179.

作者简介：

张文正（1984.8-），男，安徽凤阳人，现工作单位为安徽三联学院，助理实验师职称，主要研究方向：机械电子技术。