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机电一体化技术的现状及发展趋势研究

作者：梁光亮

来源：《中国科技博览》2013年第26期

摘要：当前电子、计算机等科学技术持续高速发展，在各自学科获得巨大成就的同时也为机电一体化技术的发展提供了无限的空间。目前各国已在机电一体化技术的研究上取得一定的成果，并广泛的应用到了人类的生产、生活活动之中，同时机电一体化技术也展现出了诸如智能化等发展趋势，未来势必会更深入、更广泛的参与到人类的活动之中去。 关键词：机电一体化 现状 发展趋势

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-361-01

新世纪以来，科学技术的飞速发展不仅带来了各学科往更细、更深方向上的纵向发展，同时也出现了各个学科之间相互渗透、交叉的横向式发展，机电一体化技术便是在这样一个大的学科发展趋势下应运而生的。当代的机电一体化技术摒弃了纯机械的理念，融合了微电子技术与计算机技术的发展成果，追求机械与电子技术的高度融合，已经逐渐成为广受关注的一门新兴边缘技术学科。 一、机电一体化概述

机电一体化技术就是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机结合，并综合运用到实际中去的综合技术。简单来说便是将机械设备与电子技术相互结合，使得机械设备在动力、控制等方面呈现自动化、智能化的状态。

在科学技术已经作为第一生产力的今天，人力已经不在工业生产中唱独角戏，由机电一体化设备所构成的自动化生产线已然在逐渐成为主角。一个机电一体化设备或者说机电一体化产品实际意义上来说便可以称得上是一个机电一体化系统，它包括动力单元、检测传感单元、执行单元、控制单元等等众多组成部分，是由众多关联的学科技术综合发力才使得这样一个冷冰冰的机械结构有了活力与生命。由此可见，机电一体化涵盖的是“技术”和“产品”两个方面的内容，作为机电一体化研究人员不能脱离实际的产品生产而仅仅只研究技术，必须将技术的发展应用与产品的质量高度的结合，这样才能生产出技术先进的高质量机电一体化产品。 当前，机电一体化技术已经成为一门独立的学科，众多大专院校早已开设了专门的教学课程，掌握机电一体化技术的人才越来越受到市场的青睐，拥有良好的就业前景。可以预见，在未来很长一段时期内，机电一体化技术依然会是工业技术发展的重要方向。 二、机电一体化技术的发展现状

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有关研究显示“机电一体化”一词最早在1971年出现在日本杂志《机械设计》副刊上，日本名古屋大学也最早设置了机电一体化专业。同时二十世纪七八十年代也正是机电一体化技术蓬勃发展的年代，这一时期计算机技术、自动化控制技术和通信技术的发展为机电一体化技术的长足发展奠定了充实的技术基础，同时伴随着大规模、超大规模集成电路的出现，也使得机电一体化技术的智能化发展有了可能。随着几十年来机电一体化相关技术的快速发展，机电一体化技术的概念也随之被广泛接受和普遍应用，并且正由简单的应用拓展到人工智能的方向，逐步的为人们的生产、生活提供了更多的在以往来说是不可能的便利。

我国在二十世纪八十年代初期才开始进行机电一体化技术的相关研究和应用，充分利用了各院校和企业的优势大力推进了相关技术的深入发展，也使得人们逐渐享受到机电一体化技术的发展成果，诸如洗衣机、微波炉等生活用品。此外，近些年来我国机电一体化技术在工业生产上也取得了一定的成绩：在数控技术方面，我国目前国产数控机床的加工精度已经由10um提高到了5um，精密加工中心则从3～5um提高到了1～1.5um，国产数控机床超过50%的市场占有率便是最好的证明；在计算机集成制造系统方面，目前清华大学已经建成了国家CIMS工程研究中心，并且CIMS在航空航天、石油化工、冶金等重要领域也已经得到了推广应用；在工业机器人方面，我国也已攻克了相关的硬件、软件技术难关，研制出了在水下或是危险区域作业的工业机器人，这些工业机器人对于企业经济效益的提升起着不可替代的作用，例如深海油田水下作业机器人（ROV）的研制开发，必将为我国海上石油工业的发展发挥其重要的作用。

当然与日本和欧美发达国家相比，我国机电一体化技术的发展现状还处于落后位置，这便需要我们机电一体化研究工作者加大力气继续深入研究，突破现状。同时我们也要看到，我国已经在为机电一体化技术后继人才的培养开始实际行动，诸如针对各大专院校开展的大学生机器人大赛、足球机器人大赛等等活动，都可以说是未来机电一体化技术主力军的摇篮。 三、机电一体化技术的发展趋势

机电一体化技术牵扯到众多学科技术，与其关联的任何一门学科的发展与突破毫无疑问都会给机电一体化技术注入新的活力。目前，机电一体化技术已经在向新的发展阶段迈进。 1、智能化

智能化通俗的来讲就是将计算机控制技术运用到机电一体化设备之中，通过人为的输入控制指令、程序，使得机械设备可以按照人们的要求完成相关的动作。机电一体化设备的智能化说到底其实是将人类的有限想法由机械设备完成，并非是说机械设备具备完全自主的人类智能，工业机器人、仿真机器人和数控机床便是智能化很好的例子。当然，当前情况下要使得机器人完全拥有与人相同的智能是不可能的，基于产品的实用性，赋予机器人一部分人工智能使其能代替人类高效的完成一些危险或困难工作或许才是此类机电一体化产品的真正的市场需求。

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2、模块化

随着当前机电一体化技术的飞速发展，必然而然的导致了众多企业、厂家加入到这一行业的产品设计、生产与竞争中来，由此带来的产品种类繁多也必然会导致兼容性问题的产生。不同厂家制造的机电一体化产品如果没有很好的兼容性则会给产品的应用价值大打折扣，同时也会给用户的使用造成不便，最终会演变成阻碍机电一体化技术发展的因素。解决这样的问题就需要推进机电一体化技术的模块化发展，推广标准接口在机电一体化产品上的应用，并且制定这方面的国际或国内的标准，以此规范机电一体化产品市场。虽然说当前这依然是一项十分艰巨和复杂的工程，但是无论对于机电一体化产品的设计制造企业还是用户来说，甚至对机电一体化这门技术来说，这都是有益无害的举措。 3、网络化

信息社会对于人们来说最大的诉求改变便是对便捷性的要求极大的提高，网络技术作为计算机技术的突出成就可以说为人们的生产生活提供了巨大的便捷，也给政治、军事、工业的发展带来革命性的机遇，对于机电一体化技术来说同是如此。不难想象，人们日后可以通过家庭网络将各种家用机电一体化设备连接成以家用计算机为中心的网络系统，通过方便快捷的操作便可随时随地实时控制家用电器的运转，掌控家里的情况，毫无疑问会给人们带来最直接的分享高技术的快乐。 4、微型化

微型化简而言之就是指机电一体化产品向微观领域的发展。通常情况下，机电一体化设备给人的印象都是大、重，但是由于微机械技术和超精密加工技术的发展，使得机电一体化设备有了向微米级甚至纳米级发展的可能。微型化的机电一体化设备在医学上有重要的作用。 5、绿色化

绿色化，顾名思义便是要求机电一体化产品符合当前和未来的环保要求。当前世界，由于人类活动给自然资源和环境带来的严重损害已经越来越让人们尝到其恶果，环保问题已经日益被人们所重视。所以绿色化必然是机电一体化产品的发展趋势之一，这便主要体现在其产品能够做到在使用时不污染生态环境，报废后能回收利用，并且要尽量保证生产、包装过程中资源的最大程度利用。绿色化发展趋势不仅仅是机电一体化技术的发展要求，更是我国可持续发展的要求。 四、小结

在科学技术高速发展的当代，任何一门技术、学科都不可能作为一个单独的个体存在，机电一体化技术尤其是这样，它是机械、电子、计算机等等多种学科之间交叉、整合的结果，是科学技术和生产力发展到一定阶段的必然产物。随着未来机电一体化技术各相关学科技术的继