機電一體化的特征
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機電一體化的特征范文第1篇
[關(guān)鍵詞]機電一體化;趨勢;技術(shù)
一、緒論
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透,導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化,使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。
二、機電一體化概要
機電一體化是指在機構(gòu)的主要功能即動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā),綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo),合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值,并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。
因此,“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。同時,機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù),而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其他新技術(shù)的簡單組合與拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術(shù)由純機械技術(shù)發(fā)展到機械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機械技術(shù),其主要功能依然是代替和放大的體力工作。但是發(fā)展到機電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外,還能賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護(hù)等。即機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的延伸,具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
三、機電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級階段。在這一時期,人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
20世紀(jì)70―80年代為第二階段,可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期,計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展,為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個時期的特點是:第一:機電一體化(mechatronics)一詞首先在日本被普遍接受,大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn);第二:機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展;第三:各國均開始對機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。
20世紀(jì)90年代后期至今為第三階段,開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳,出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支;另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法,機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。同時,由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究,將促使機電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。
我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面的研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作,也取得了一定成果,但與日本等先進(jìn)國家相比仍有相當(dāng)差距。
四、機電一體化的發(fā)展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學(xué)、控制、計算機、信息等多學(xué)科的交叉綜合,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此,機電一體化的主要發(fā)展方向如下:
1.智能化。智能化是21世紀(jì)機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設(shè)者的研究中日益得到重視,機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然,使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
2.模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集成減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元,具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣,可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突,近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn),但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然,從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè),規(guī)?；瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3.網(wǎng)絡(luò)化。20世紀(jì)90年代,計算機等學(xué)科技術(shù)的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育以及人們?nèi)粘Ｉ疃紟砹司薮蟮淖兏?。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來,只要其功能獨到,質(zhì)量可靠,很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢,利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system, CIAS),使人們在家里分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此,機電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
4.微型化。微型化興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù),微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
5.綠色化。工業(yè)技術(shù)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是,人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生,綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報廢后能回收利用。
機電一體化的特征范文第2篇
論文摘要：機電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡述了機電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國內(nèi)外機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，分析了機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。
1 機電一體化概要
機電一體化是指在機構(gòu)得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。
因此，“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。只是，機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)，而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護(hù)等。即機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
2 機電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
20世紀(jì)90年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。
我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，不取得了一定成果，但與日本等先進(jìn)國家相比仍有相當(dāng)差距。
3 機電一體化的發(fā)展趨勢
3.1 智能化
智能化是21世紀(jì)機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然，使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。
3.2 模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)模化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3.3 網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。
3.4 微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小 、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
3.5 綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。
3.6 系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產(chǎn)品。事實上，許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。
結(jié)語
綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
參考文獻(xiàn)
[1]李建勇．機電一體化技術(shù)．北京：科學(xué)出版社，2004．
機電一體化的特征范文第3篇
【關(guān)鍵詞】：機電一體化；技術(shù)；發(fā)展趨勢
隨著社會不斷進(jìn)步，機電一體化技術(shù)不斷發(fā)展完善，極大的提高了社會生產(chǎn)力。機電一體化技術(shù)是一門具有自身體系的學(xué)科，在科技迅速發(fā)展的前提下，不斷賦予一體化技術(shù)新的內(nèi)涵。機電一體化系統(tǒng)的實體部分，主要是機械部分與電子部分，又通過信息技術(shù)把這些部分有機結(jié)合在一起，從而構(gòu)成更為先進(jìn)的產(chǎn)品，具體包括成型和設(shè)計、系統(tǒng)集成、執(zhí)行器和傳感器、智能控制、機器人、制造、運動控制、振動和噪聲控制、微器件和光電子系統(tǒng)、汽車系統(tǒng)、其他應(yīng)用等方面內(nèi)容。因此，本文首先分析了機電一體化產(chǎn)品的優(yōu)越性，接著論述機電一體化技術(shù)的發(fā)展方向，同時提出合理化意見和建議。
一、機電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
機電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)及電力電子技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。因此，“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)，而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發(fā)展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制、自動診斷與保護(hù)等。也就是說，機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，智能化特征是C電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
二、機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢
機電一體化在發(fā)展過程中，涉及很多行業(yè)和學(xué)科，比如計算機、光學(xué)、電子以及機械等。但是就目前的發(fā)展而言，我國的機電一體化技術(shù)與發(fā)達(dá)國家存在較大的差距。當(dāng)前機電一體化技術(shù)發(fā)展方向主要體現(xiàn)以下幾個方面：
1.智能化。智能化成為機電一體化發(fā)展的重要方向，尤其是人工智能越來越得到廣泛的應(yīng)用，比如機器人與數(shù)控機床的應(yīng)用。同時計算機科學(xué)、模糊書序額以及生理學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，給當(dāng)前機電一體化的智能化發(fā)展提供了更多的新方法和方向。同時隨著微處理器的性能越來越完善，為機電一體化產(chǎn)品智能化創(chuàng)造良好的外部條件。
2.模塊化。在實際生產(chǎn)過程中，由于機電一體化種類很多，相應(yīng)的機械、電氣、動力以及動力借口也十分的復(fù)雜。因此，要研制智能調(diào)速和機電一體化的動力單元，提高視覺和圖像等功能的控制單元，最大限度的提高機械裝置的操作的效率。通過標(biāo)準(zhǔn)單元，可以有效提高新產(chǎn)品開發(fā)的效率，促進(jìn)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大。另外，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，還要不斷完善相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，做好機電產(chǎn)品的匹配。
3.網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了當(dāng)前生產(chǎn)力的變革，對促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)一體化起到了重要的推動作用，為機電一體化產(chǎn)品提供廣闊的市場。比如各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)的終端設(shè)備就是機電一體化產(chǎn)品。同時隨著局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，給社會發(fā)展帶來了極大的便利。因此，機電一體化技術(shù)也會朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
4.微型化。在實際生產(chǎn)過程中，機電一體化朝著微觀方向發(fā)展。微型化就是要朝著微米和納米的方向發(fā)展。微型的機電一體化產(chǎn)品，占有空間較小，耗能很低，很有很強的量活性，被廣泛的應(yīng)用在社會的各個方面，具有無法比擬的優(yōu)勢。作為機電一體化技術(shù)的新尖端分支而倍受重視，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產(chǎn)品，并且向微米、納米級發(fā)展，讓機電耗能更少，運動更加的靈活。微型機電一體化發(fā)展的技術(shù)關(guān)鍵點就是微機械技術(shù)，因此，為促進(jìn)機電一體化技術(shù)的良性發(fā)展，可以采用超精密技術(shù)。
5.環(huán)保化。隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，給人們的生產(chǎn)生活帶來了翻天覆地的變化，在享受豐富的物質(zhì)生活同時，也面臨著資源不斷減少和環(huán)境污染問題，成為制約社會發(fā)展的主要因素。因此，在機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，要進(jìn)行綠色環(huán)保設(shè)計，提高機械系統(tǒng)的可回收性，降低原材料消耗，降低機械系統(tǒng)對環(huán)境的污染，最大限度的保護(hù)環(huán)境，避免對環(huán)境和人類身體健康造成危害，提高資源的利用率，做好資源的循環(huán)利用。因此，節(jié)能、環(huán)保也是機電一體化技術(shù)發(fā)展的重要方向。
6.系統(tǒng)化。系統(tǒng)化的主要特點就是結(jié)構(gòu)的開放式和模式化，要求整個系統(tǒng)能夠進(jìn)行靈活的組合和裁剪。同時不斷加強通信功能。就目前而言，機電一體化發(fā)展趨勢更加重視人與產(chǎn)品之間的關(guān)系，賦予產(chǎn)品更多的智能和情感。另外，還要要求產(chǎn)品能夠模仿生物激勵。
綜上所述，機電一體化技術(shù)是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，，是社會生產(chǎn)力客觀要求。隨著制造自動化程度的不斷提高，將會出現(xiàn)智能制造系統(tǒng)控制器來模擬人類專家的智能制造活動，并會對制造中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策機電一體化技術(shù)將成為機械工業(yè)的主角，在各方面均可帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。因此，我國要不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)，促進(jìn)我國機電一體化技術(shù)又好又快的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]成文斌. 機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢研究[J]. 科技致富向?qū)В?012，02：239.
機電一體化的特征范文第4篇
關(guān)鍵詞：機電一體化；電子技術(shù)；自動控制；發(fā)展趨勢
Abstract: in the field of mechanical engineering, electronic and computer technology because of the rapid development and to the penetration of mechanical industry by the formation of the electromechanical integration, the mechanical industry technical structure, mechanical products, function and composition, production methods and management system changed, that industrial production by "mechanical electrification" entered the "mechanical and electrical integration" feature stage of development.
Keywords: mechanical and electrical integration; Electronic technology; Automatic control; Development trend
中圖分類號：U415.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
1、概要
機電一體化是指在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機電一體化發(fā)展至今也己成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。因此，“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。只是，機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)，而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體力但是發(fā)展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能加自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護(hù)等。即機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
2、機電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機電一體化的發(fā)展大體可以分為3 個階段。20 世紀(jì)60 年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，己經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
20 世紀(jì)70 ~80 年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)這個時期的特點是：mechatronics 一詞首先在日本被普遍接受，大約到20 世紀(jì)80 年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)，機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展，各國均開始對機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。
20 世紀(jì)90 年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，進(jìn)入深入發(fā)展時期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭角，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機電一體化技術(shù)的發(fā)展開辟了廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。
我國是從20 世紀(jì)80 年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列入“863 計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010 年發(fā)展綱要時，充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，并取得了一定成果，但與日本等先進(jìn)國家相比仍有相當(dāng)差距。3、機電一體化的關(guān)鍵技術(shù) 機電一體化技術(shù)是一個技術(shù)群體的總稱。其關(guān)鍵技術(shù)有：傳感與檢測技術(shù)信息處理技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、自動控制技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)等。 3.1傳感與檢測技術(shù)傳感與檢測技術(shù)關(guān)鍵元件就是傳感器。傳感器是整個機電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）的環(huán)境接口，是自動化、信息化以及智能化應(yīng)用和發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。傳感器的水映了一個國家的科技發(fā)達(dá)程度，特別是新型高科技傳感器的研究和開發(fā)世界各國都非常重視，比如多功能集成傳感器、智能傳感器、仿生傳感器等。多功能集成傳感器就是具有“一器多感”技術(shù)特點的傳感器。智能傳感器就是帶有微處理器的，具有信息自我處理功能的傳感器。仿生傳感器就是模擬人的感覺器官的傳感器，是機器人技術(shù)發(fā)展的核心。3.2信息處理技術(shù)信息處理技術(shù)包括信息的交換、傳遞、存儲和處理，主要工具就是計算機。計算機及信息處理系統(tǒng)是整個系統(tǒng)（或產(chǎn)品）的信息處理中心，充分利用計算機超強的信息處理能力以及豐富的軟件資源，增強了系統(tǒng)的功能，提高了系統(tǒng)的柔性、可靠性，使系統(tǒng)具有了一定的智能。3.3 先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)是機電一體化發(fā)展的必然產(chǎn)物，是機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)。先進(jìn)制造技術(shù)保障系統(tǒng)（或產(chǎn)品）構(gòu)造功能的最優(yōu)化。先進(jìn)制造技術(shù)采用具有柔性操作的先進(jìn)制造設(shè)備：機械加工中心、機床、工業(yè)機器人等機電一體化產(chǎn)品，實行先進(jìn)的組織管理，組成柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)，提高制造作業(yè)及制造系統(tǒng)的柔性和生產(chǎn)率，以滿足機電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）的需要，滿足社會發(fā)展的需要。 3.4 伺服驅(qū)動技術(shù) 伺服驅(qū)動技術(shù)是系統(tǒng)直接執(zhí)行操作的技術(shù)，其目的是從動力學(xué)角度分析系統(tǒng)行為，保證系統(tǒng)整體運行的最優(yōu)化。伺服驅(qū)動裝置包括電動、氣動、液壓等各種類型，按照控制指令將電信號轉(zhuǎn)換成流體能或機械能驅(qū)動運功機構(gòu)，對整個系統(tǒng)的動態(tài)特性、控制質(zhì)量和功能具有決定性的影響。 3.5自動控制技術(shù)自動控制技術(shù)是在自動控制原理的指導(dǎo)下，結(jié)合計算機技術(shù)對具體的控制裝置和控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計、仿真、調(diào)試，最終實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)的整體性能最優(yōu)化20 世紀(jì)80 年代以來，如模糊控制，專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等人工智能控制技術(shù)，得到快速發(fā)展并被廣泛應(yīng)用。 3.6 系統(tǒng)總體技術(shù)系統(tǒng)總體技術(shù)包括系統(tǒng)的總體設(shè)計和接口技術(shù)，是用跨學(xué)科的思維能力來進(jìn)行綜合集成的技術(shù)。系統(tǒng)總體設(shè)計是以系統(tǒng)整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將系統(tǒng)整體分解成相互聯(lián)系的若干功能單元，再對功能單元進(jìn)行二次分解，最終確定一個可行的技術(shù)方案。接口技術(shù)的實質(zhì)是機械技術(shù)和電子技術(shù)的具體應(yīng)用，是各要素或子系統(tǒng)之間的聯(lián)系條件。在某種意義上說，機電一體化系統(tǒng)設(shè)計歸根結(jié)底就是接口設(shè)計。
4、機電一體化的發(fā)展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學(xué)、控制、計算機、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此，機電一體化的主要發(fā)展方向如下：4.1智能化智能化就是要求機電產(chǎn)品具有一定的智能，使其具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。如果人類社會的發(fā)展和進(jìn)步體現(xiàn)在人腦的智能上，那么機電一體化的發(fā)展和進(jìn)步就體現(xiàn)在其產(chǎn)品的智能上。智能化是機電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)自動化技術(shù)的主要區(qū)別之一，也是21 世紀(jì)機電一體化技術(shù)發(fā)展的主要方向。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，為機電一體化技術(shù)的發(fā)展開辟了廣闊天地。4.2 模塊化模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
4.3網(wǎng)絡(luò)化
20 世紀(jì)90 年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，利用現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化己成大勢，家庭網(wǎng)絡(luò)（h o menet ）就是將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系（compute , Integrated Appliancesystem , CIAS) , 使人們在家里享受科技帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。4.4 微型化微型化是指機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。微機電一體化（Micro Mechatronics）是機電一體化的一個重要分支，國外稱其微型電子機械系統(tǒng) (Micro Electro MechanicalSystems).它泛指幾何尺寸不超過1cm 的機電一體化產(chǎn)品，并向著微米、納米級發(fā)展。采用精細(xì)加工技術(shù)加工生產(chǎn)微機電一體化產(chǎn)品，其體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。4.5集成化機電一體化的集成是從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體功能分解成相互有機聯(lián)系的若干子功能，再將系統(tǒng)分解成若干個功能單一的功能單元，然后通過軟、硬件將各個功能單元有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)功能最強。集成是機電一體化發(fā)展的內(nèi)在動力，它是一種創(chuàng)新性的過程，正是由于這種創(chuàng)新性，將機、電、信息、控制等各種相關(guān)技術(shù)有機結(jié)合，實現(xiàn)系統(tǒng)整體最優(yōu)，促使機電一體化領(lǐng)域的不斷拓展。4.6 系統(tǒng)化系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強，一般除Rs232 外，還有Rs485 、DCs 人格化。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體化產(chǎn)品。事實上，許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。
4.7 人性化
機電一體化產(chǎn)品的使用對象和服務(wù)對象都是人。所以對于未來的機電一體化產(chǎn)品，一方面必須加強它們與生命機體的相似性，給產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性；另一方面充分協(xié)調(diào)產(chǎn)品與人和環(huán)境的關(guān)系，使產(chǎn)品更關(guān)注人的生理、心理特性和極限，更適宜人的使用與操作。 4.8綠色化工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源．回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境服廢后能回收利用。
5、結(jié)束語
機電一體化的特征范文第5篇
[關(guān)鍵字]機電一體化；技術(shù)；應(yīng)用
機電一體化技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r
1、1機電一體化技術(shù)的智能化發(fā)展
智能化功能是機電一體化技術(shù)賦予產(chǎn)品的終極開發(fā)目標(biāo)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等智能技術(shù)已廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域并取得了顯著成果，豐富了智能化機電一體化產(chǎn)品，其多樣性技術(shù)主體包括邏輯模糊控制技術(shù)、專家系統(tǒng)、智能工程與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng)等。其中邏輯模糊控制技術(shù)屬于人工智能范疇，基于對人們思維方式的模仿進(jìn)行不精確信息的展示。目前，該系統(tǒng)在各個應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，例如列車啟停系統(tǒng)中應(yīng)用該技術(shù)便會有效消除慣性作用，令人們在乘車途中始終保持穩(wěn)定運行狀態(tài)而不至于產(chǎn)生前仰后合不穩(wěn)現(xiàn)象。專家系統(tǒng)則是針對不解問題的軟件智能系統(tǒng)，其豐富知識經(jīng)驗通過計算機技術(shù)形成了可被處理或接受的符號形式，基于專家推理與控制方式策略，在該領(lǐng)域聚集后便可突破僅能由專家解決的系列問題，進(jìn)而上升至專家水平。誠然，該專家系統(tǒng)具有基于智能化的一定局限性，現(xiàn)行局部領(lǐng)域中去取得了成功應(yīng)用效果，例如融入專家加工系統(tǒng)于數(shù)控機床中便可顯著提升其系統(tǒng)智能化水平。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng)具有較高非線性復(fù)雜性、自適應(yīng)力、高容錯能力、自我組織與計算能力，可實現(xiàn)基于模擬或數(shù)字形式的并行處理，并較為接近神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作。該技術(shù)系統(tǒng)廣泛適用于需同時對多方條件因素進(jìn)行模糊不精確的信息處理。當(dāng)前該技術(shù)在聚類、分類語音及音素識別中獲得了可喜成績。例如基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的漢語聲調(diào)識別、識別手寫字符、車牌照識別、指紋認(rèn)證等。隨著科技迅猛發(fā)展，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)還會在視覺與聲覺方面實現(xiàn)突破，制造出機電一體化多功能產(chǎn)品。
1、2機電一體化技術(shù)的人格化、集成化與綠色化發(fā)展
機電一體化對生命機體的模仿、注重與人們活動相關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品令其體現(xiàn)出人格化發(fā)展特征，基于產(chǎn)品使用的最終對象為人，因此機電一體化技術(shù)應(yīng)主體考慮如何賦予產(chǎn)品人特有的情感性、智能性與人性化，因此其需要在造型、色彩等層面上下功夫，力求產(chǎn)品藝術(shù)性，例如家用機器人的誕生便是人機一體化的體現(xiàn)。機電一體化的集成化包含兩層含義，不僅代表電子與機械的融合，而是盡最大可能令他類先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域包含于其中，同時引入工程系統(tǒng)技術(shù)對機電一體化進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)的指導(dǎo)。現(xiàn)代化機電一體化技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)集成電學(xué)、光學(xué)、機械、聲學(xué)等生物化學(xué)多學(xué)科技術(shù)，深挖其征參量進(jìn)而正確進(jìn)行耦合關(guān)系處理，由此可見機電一體化系統(tǒng)具有豐富的集成性。綠色化理念是對資源效率及環(huán)境影響的綜合考慮，其制造目標(biāo)主體面向產(chǎn)品的制造、設(shè)計、運輸、包裝、使用及報廢處理整體生命發(fā)展周期，現(xiàn)代機電一體化技術(shù)為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展需全面激發(fā)資源利用率，切實降低對生態(tài)環(huán)境的不良影響，進(jìn)而打造優(yōu)勢綠色制造業(yè)全面發(fā)展模式。
2、機電一體化技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用
為有效提升機電產(chǎn)品綜合優(yōu)質(zhì)性能，充分滿足制造零件高精度與高效率、形狀復(fù)雜性、生產(chǎn)低噪聲、少阻力、高強度、長壽命等現(xiàn)實需求，產(chǎn)品設(shè)計形狀、空間構(gòu)造、刑面等體現(xiàn)了較為復(fù)雜特性，因此進(jìn)一步令機電一體化技術(shù)必須向著高性能、系統(tǒng)化、智能化、微型化與輕量化方向發(fā)展。其主體應(yīng)用領(lǐng)域則包含數(shù)控機床、集成計算機制造、工業(yè)機器人與柔性制造等。
2、1機電一體化在數(shù)控機床領(lǐng)域的應(yīng)用
機電一體化在數(shù)控技術(shù)及機床中的應(yīng)用發(fā)展令其功能、結(jié)構(gòu)、控制精度與操作實現(xiàn)了迅速提升，具體體現(xiàn)為采用多處理器、多總線構(gòu)建模塊化、總線式與緊湊型結(jié)構(gòu)。在設(shè)計層面則凸顯了開放性，即令硬件功能模塊與體系結(jié)構(gòu)包含了兼容性、層次性、適應(yīng)性結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，較大限度提升了用戶綜合使用效益。該領(lǐng)域還引入了WOP技術(shù)令其凸顯智能化發(fā)展，系統(tǒng)面向車間多維度加工與編程技術(shù)過程提供了動態(tài)仿真環(huán)境，科學(xué)引入了模糊控制與在線診斷等高效智能機制。同時基于模塊化思想我們可應(yīng)用大容量存儲器及軟件進(jìn)一步豐富數(shù)控功能，強化系統(tǒng)控制效能。為實現(xiàn)多通道、多過程控制，我們可令一臺機床在同一時間控制多種機床、多臺設(shè)備并獨立完成多個加工任務(wù)，集成檢測道具破損、搬運物料與機械手控制于系統(tǒng)服務(wù)運行中?；谛畔⒒W(wǎng)絡(luò)時代我們可充分激發(fā)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)多級功能，強化系統(tǒng)組合及復(fù)雜化創(chuàng)建加工系統(tǒng)綜合能力。另外我們還可利用單片機與單板構(gòu)成控制機，引入專業(yè)模板或芯片構(gòu)建緊湊結(jié)構(gòu)數(shù)控裝置。
2、2柔性制造與集成計算機制造系統(tǒng)的科學(xué)應(yīng)用
柔性制造是系統(tǒng)的計算機化，我們可主體應(yīng)用數(shù)控機床、計算機、料盤、機器人、自動化倉庫與搬運小車構(gòu)建系統(tǒng)，令其可實時、隨機、按量依據(jù)裝配部門要求基于生產(chǎn)能力范疇進(jìn)行工件加工制造，較為適用于小型、中型批量、多品種、更改設(shè)計頻繁變化的零散型批量零件生產(chǎn)。集成計算機制造系統(tǒng)應(yīng)用實現(xiàn)并非就個分散現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行的簡單組合，而應(yīng)基于全局角度進(jìn)行最優(yōu)化的動態(tài)性組合，令原有部門界限合理打破，并基于制造進(jìn)行信息流與物流的控制，實現(xiàn)由產(chǎn)品開發(fā)、決策、準(zhǔn)備生產(chǎn)、實驗產(chǎn)品到經(jīng)營管理的統(tǒng)籌化結(jié)合。就企業(yè)層面來講其集成度提升可令各類生產(chǎn)要素優(yōu)化配置，并最大化激發(fā)各自潛力。
2、3基于機電一體化技術(shù)的工業(yè)機器人開發(fā)應(yīng)用
基于機電一體化技術(shù)的一代機器人具有示教再現(xiàn)特征，即只能依據(jù)示教重復(fù)開展運動，缺乏對作業(yè)對象及周圍工作環(huán)境的靈活適應(yīng)性。該領(lǐng)域機器人第二代引入了先進(jìn)性傳感元件，可對其操作對象及作業(yè)服務(wù)環(huán)境進(jìn)行簡單信息的獲取，并基于處理計算、分析能力展開一定水平的判斷，進(jìn)行針對相關(guān)動作的控制反饋，并凸顯了低級水平的智能化。第三代該領(lǐng)域機器人則全面現(xiàn)實了智能化特征，通過引入機電一體化技術(shù)我們可令其富含多重感知功能，可自主開展復(fù)雜思維邏輯運算、決策與判斷，進(jìn)而獨立運行服務(wù)與作業(yè)環(huán)境中，體現(xiàn)了現(xiàn)代化、科技化應(yīng)用服務(wù)價值。
3、結(jié)語
機電一體化技術(shù)在歷經(jīng)多年的探究完善中逐步構(gòu)建了較為完整的概念體系，并基于集成電路與計算機技術(shù)的大規(guī)模迅猛發(fā)展令其機電結(jié)合形式更為靈活、內(nèi)容豐富多樣并廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，取得了可喜成績?；谄鋬?yōu)勢功能我們只有深入探尋、創(chuàng)新發(fā)展、綜合利用，才能全面激發(fā)其價值化能效，拓寬高新技術(shù)領(lǐng)域，研發(fā)出真正高端、適應(yīng)人們豐富需求的機電一體化產(chǎn)品。
[參考文獻(xiàn)]
