机电一体化技术的现状及发展趋势

胡楠 余鹏程

【摘要】随着社会的发展，科学技术水平的不断提升和完善，机电一体化技术也在不断发展，目前在各领域有着广泛的应用。对于未来的机电一体化技术，其发展的结果是必将实现智能机器人的批量生产及应用。本文对机电一体化技术的现状及发展趋势进行了探讨。

【关键词】机电一体化技术；现状；发展趋势

机电一体化是在生产力发展、科学技术进步的基础上发展起来的新型学科，自机电一体化技术产生以来， 对工业生产方式， 企业管理方法， 人们的生活工作方式，军事、医学、信息技术等各行的技术改革都产生了巨大影响。随着时代的变化，机电一體化的核心技术会不断完善，就目前来看，智能化、标准化、网络化、精密化、绿色环保是机电一体化技术的发展趋势， 随着科学技术的发展、各项科学技术的亲密融合，机电一体化技术将会越来越完善、在各行业发挥越来越重要的作用。

一、机电一体化技术的主要功能特性

1、 能够根据逻辑程序控制要求完成各种功能，并具备记忆、数据运算、逻辑控制、历史数据分析、信息功能相互转换等功能。从而实现机电设备的高性能、多功能化、数字智能化、网络集成化等功能特性。

2、结构紧凑集约化。使机电产品向着轻、薄、细、巧等方向迅速发展，并结合标准化、模块化集成体系进行设计、制造和应用，可以大大提高机械结构、电控系统间的交互共享性能和兼容性。微机电一体化设备的研发应用，其具有的体积小、耗能少、运动灵活等优点，可以进入到常规机械设备无法达到的空间进行操作，易于实现精细化、精益化操控，在生物医疗、军事、信息等工程领域，具有不可比拟的强大优势。

3、 结合系统内部的DSP 数据处理系统，可以根据负荷及设备实时运行工况状态，按照预设程序要求进行调整与控制，确保设备长期工作在最优工况，具有明显的节能降耗优点。

4、 具有远程操控、在线监测、自动监视、自诊断功能，以及一些智能决策等功能，使系统运行的安全可靠性和性能水平得到大幅度提高。

二、机电一体化技术的应用现状

1、机电一体化技术在数控机床中的应用

历经几十年的发展，不管是构造、功能还是在操控精度方面，数控机床及数控技术的机电一体化技术的应用效果都十分显著。例如在构造方面，不仅实现了构造的总线式和紧凑型，还实现结构的模块化，这主要地应用了多CPU和多住总线的体系结构，又如在功能方面，不仅采用了开放性的设计，还应用WOP 技术并逐渐实现了智能化，加上模块化的软件设计和应用大容量的储存器，单板机和单片机组成的控制机等，这些都极大地提升了数控机床的操控性及技术精度，为生产更好的产品提供强大机械技术支持力度。

2、机电一体化技术在CIMS 中的应用

CIMS 即计算机集成与制造系统，通过机电一体化技术的应用，其并不是各分散系统的组合，而是实现全局动态的最优化和综合化，既打破了传统时代部门之间存在的界限，基于制造为基干的控制信息流和物流，达到经营决策和产品的开发以及生产的准备和实验乃至管理之间结合的有机化。

3、机电一体化技术在FMS 中的应用

FMS 即柔性制造系统，通过机电一体化技术的应用，该系统主要由计算机、机器人、数控机床、料盘、自动化仓库、自动搬运小车等构成，其能根据装配的需要随机随地按量地生产其能生产的任意弓箭，尤其适用品种多、批量不大且需要频繁更改等零散零件的生产。

4、机电一体化技术在工业机器人中的应用

工业机器人中机电一体化技术的应用经历了三个阶段，第一阶段的工业机器人主要按照示教而重复某一动作或运动，其对作业环境和对象的变更缺乏灵活适应性；第二阶段的工业机器人的传感元件则较为先进，能简单地获取作业环境和对象的一般信息，经过计算机的处理与分析而做出判断，从而反馈动作信息并控制动作方式，已经具备水平较低的职能，且逐步达到实用化；而第三阶段的工业机器人则成为智能化机器人，不仅具备很多感知给你，而且还能运行复杂化的逻辑思维，并做出正确的判断与决策，尤其是具有较强的环境适应性和行动的独立性，同第五代计算机有着十分密切的关系。

三、 机电一体化技术的发展趋势

1、 智能化

未来的机电一体化技术，将更加朝着智能化的方向发展，这是必然的，是时代发展的大趋势。通过机器人与数控机床的智能化就可以看出，人工智能越来越被广泛的应用于机电一体化体系中。人工智能的应用，使机电产品不再是简单的机械，而是具有了自己的职能，它可以模拟人的逻辑方式进行思考，进行推理判断和自主决策。随着科技的进步，各种高新技术被应用到生产中，相应的，制造自动化程度也得以提高。

2、 模块化

机械、电子和软件，这三部分的有机结合就构成了机电一体化的产品和技术。而这三部分之间，又存在着一个共同的技术，即模块化技术。目前，模块化技术已经有了很大的发展，通过运用模块化技术，可以提高不同产品间的零部件通用化程度，便于对产品的装配、维修和扩展，从而有效减少产品的设计成本和制造成本。电气产品的标准化、系列化所带来的成效无疑显著的，意义深远。由此，更加可以清楚地看到机械工业发展的必然趋势，即以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是未来的发展方向，而规模化将成为机电一体化企业快速健康发展的前提。

3、 网络化

电子技术突飞猛进的发展深刻地影响科学技术、工业生产、政治、军事、教育及日常生活等多个方面，掀起了惊人的变革，机电一体化产品也不例外，正在向着网络化的方向前进。

4、微型化

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。

5、 绿色化

随着人类对生存环境重视程度的加深，绿色化已经成为社会发展的主题。对于机电一体化产品来说，也要注重其绿色化生产，即不对生态环境造成污染，并且可以进行回收和再利用。近年来，工业以膨胀的速度飞速发展起来，带给人们丰富的物质享受的同时，也严重污染了生态环境，自然资源逐年减少，陷入了发展的危机。于是，绿色产品概念由此而生，绿色化是时代发展的趋势。绿色产品对生态环境是无害的，或者造成的危害极小，具有很高的资源利用率和回收率。设计和生产绿色的机电一体化产品，不仅可以保护环境，还可以带来经济效益和社会效益，前景十分光明。

6、 数字化

控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。

7、 光机电一体化

在机电一体化技术的基础上，引进光学技术，促进光电技术和一体化技术的发展。作为一项高科技的技术，光学技术有着其他技术所不具备的自身优势，通过运用光学技术，可以对机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统进行有效的改进。因此，不难看出，光机电一体化促进机电产品和经济发展的重要因素。

综上所述，机电一体化技术的产生是科学技术发展的必要产物，也是提高社会生产力的有效手段，在未来随着技术人员的综合素质的不断提高，科学技术的发展日益成熟，机电一体化技术必定会实现更高的价值。

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