淺談機電一體化的（de）發展及趨勢

摘要：機電一體化是現代科學技術發（fā）展的必然（rán）結果。文章概述機電一體化的核心技術（shù），分析機電一體化發展進程（chéng），提出機電一體化向（xiàng）智能化邁進的趨勢（shì）。
　　機電一體化技術是麵（miàn）向應用的跨學科技術，是機械、微（wēi）電子、信（xìn）息和控（kòng）製技術等有機融合、相互（hù）滲透的結果。今天機電一體化技術發展飛速，機電一體化產品更日新月（yuè）異。
一、機電一體化的核心（xīn）技術：
　　1.機械技（jì）術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼（yǎn）點在（zài）於如何（hé）與（yǔ）機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改（gǎi）善性能要求。
　　2.計算機與信息技術：其中（zhōng）信息交（jiāo）換、存取、運算、判斷與決策、人工智（zhì）能技（jì）術、專家係統技術、神經網絡技術均屬於計算機信息處理技術。
　　3.係統（tǒng）技術：即以整體概（gài）念（niàn）組織應用各種（zhǒng）相關技術，從全局角度和係統目（mù）標出發，將總體分解成相互關聯的若幹功能單元（yuán），接口技術是係統技（jì）術（shù）中一個重要方麵，是實現係統（tǒng）各部分有機連（lián）接的保證。
　　4.自動控製技術：其（qí）範圍（wéi）很廣，在控製理論指導下，進行係統設計，設計後的係統仿（fǎng）真，現場調試，控製技術包括如高精度定位控製（zhì）、速度控製、自適應控製、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
　　5.傳感檢測技術：是係（xì）統的感受器官，是實現自動控製、自動調節的關鍵（jiàn）環節。其功能越強，係統的自動化程序就越高（gāo）。
　　6.伺服傳動技術：包（bāo）括電（diàn）動、氣動（dòng）、液（yè）壓等各（gè）種（zhǒng）類型的傳動裝置，伺服係統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件（jiàn）、對係統的動（dòng）態（tài）性（xìng）能、控製質量和功能有決定性的影響（xiǎng）。
二、機電一體化的（de）發展進程：
　　1.數控（kòng）機床問世：自從1952年美國第1台數控銑床問世至今已50個年頭。我國（guó）數控機床製造業在80年代曾有過高速發展階（jiē）段，尤其是在1999年後，國家向國防工業及關鍵民用工業部門投入大量技改資（zī）金，使數控設（shè）備製造市場一派繁榮。
　　2.微電子（zǐ）技術的發（fā）展：我國的集成電路產業起（qǐ）步於1965年，經過30多年發展，已初步形成包括設計、製造、包裝業共同發展的（de）產（chǎn）業結構（gòu）。
　　3.可編（biān）程序控製器（qì）(PLC)的應用於工業：上世紀60年代後期，美國汽車製造業開發一種Modular DigitalController(MODICON)取代繼電控製盤。MODICON是世界上第一種投入商業生產的PLC.70年代（dài）是（shì）PLC崛（jué）起，並首先在汽車工業獲得大量應（yīng）用。80年代是它走向成熟，全麵采（cǎi）用微電子及微處理器技術。90年代又開始了PLC的（de）第三個發展（zhǎn）時期。90年代後（hòu）期進入了第四（sì）階段。其特（tè）征是：在保留PLC功（gōng）能的前提下，采用（yòng）麵向現場總線網絡的體係結構，采用開放的通信接口，如以太網、高速串口;采用各種相關的國際工業標準和一係（xì）列的事實上的標（biāo）準（zhǔn）;從而使PLC和DCS這些原來處（chù）於不同硬件平台的係（xì）統，正隨著計算技術（shù）、通信技術和編程（chéng）技術的發展，趨向於建立同一硬件（jiàn）平台，運用同一個操作係統、同一個編程係統（tǒng），執行不同的DCS和PLC功能。這（zhè）就是真正意義上的EIC三電一體化。
　　4.激光技術、模糊技術、信息技術等（děng）新技術的出現：以激光技術為首的光電子技術是未來信息技術（shù）發展（zhǎn）的關鍵技術，它集中了固體物理、波導光學、材料科學、微細加工和半導體科學技術的科研成（chéng）就，成為（wéi）電子技術與（yǔ）光子技術自然結合與擴展、具（jù）有強烈應用背（bèi）景的新興交叉學科，對於國家經濟、科技和國防都具有重（chóng）要的戰略意義。
三、機電一體化向智能化邁進：
　　20世紀90年代後期，各主要發（fā）達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁（mài）進的新階段。一方麵，光學、通信技術（shù）等進入（rù）了機電一體化，微細加（jiā）工技術也在機電一體化中嶄露（lù）頭角，出現（xiàn）了光機電（diàn）一體化（huà）和微（wēi）機電（diàn）一體化等新支;另一方麵，對機電一體化係統（tǒng）的建模設計、分析和集成方法（fǎ），機電一體化的學科體係和發展（zhǎn）趨勢（shì）都進行了深入研（yán）究。同時，由於人工智能技術、神經網絡技術及（jí）光纖技術等領域取（qǔ）得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了（le）堅實的基礎。未來機（jī）電一體化的主要（yào）發展方向有（yǒu）：
　　1.智能化：是21世（shì）紀機電一體化技術發（fā）展的一個重要發（fā）展方向，是在控製理論的基礎上（shàng），吸收人工智能、運籌學、計（jì）算機科學、模糊（hú）數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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（dào）更高的控製目（mù）標。
　　2.網絡化（huà）：20世紀90年代，計算機技（jì）術等的突出（chū）成就是網絡技術。機電一體化新產品一旦研製出來，隻要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢（chàng）銷全球。因此，機電一（yī）體化產品無疑將朝（cháo）著網絡化方向發展。
　　3.微型化：興起於20世紀80年（nián）代末，指的（de）是機電一體化向微型機器和微（wēi）觀領域發（fā）展（zhǎn）的趨勢。國外稱（chēng）其為微電（diàn）子機械係統(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1立（lì）方厘米的機電一體化產品，並向微米、納米（mǐ）級發展。微機電一（yī）體化產（chǎn）品體積小、耗能少、運（yùn）動靈活，在生（shēng）物醫療、軍事、信息等方麵（miàn）具有不可比擬的優勢。
　　4.綠色化：機電一體（tǐ）化產品的綠色化主要是指，使用時不汙染（rǎn）生（shēng）態環境，報廢後能（néng）回收利用。綠色產品在其設計、製造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和（hé）人類健康的要求，對（duì）生態環境無害或危害極少，資（zī）源利用率極高。設計綠（lǜ）色的機電（diàn）一體化產品，具有遠大的發（fā）展前途。
　　5.係統（tǒng）化：其表現特征之一就是係統體（tǐ）係結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。係統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多（duō）子係統協調控（kòng）製和綜合管理。表現特征之二是通（tōng）信功能（néng）的大大加強，特別是“人格化”發展引人注目，即未來的機電一（yī）體化更加（jiā）注重產品與人的關係。一是如何賦予機電一體化產品（pǐn）人的智能、情感、人性（xìng）顯得越來越重（chóng）要，特別是對家用機器人，其高層境界就（jiù）是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研製各種機電一體化產（chǎn）品。
結束語（yǔ）：
當然，機電一體化的發展（zhǎn）不是孤立的，與機電一體化相關的（de）技術還有很多（duō），並隨著科學（xué）技術的發展，各種技術相（xiàng）互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。

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