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机电一体化特点及发展研究论文
机电一体化特点及发展研究论文
摘要：随着科学技术的发展，机电一体化已成为机电行业一个主流的发展趋势。
本文基于机电一体化概念和特点的分析，探讨机电一体化的发展现状和未来发展趋势。
关键词：智能 进程核心技术 发展 绿色 机电一体化 发展趋势
1 机电一体化概述
机电一体化就是将微电子技术引入机械的主功能、动力功能、控制功能、信息功能的研究，并且将机械设备和电子设备通过软件有机结合而构成的系统的总称。
机电一体化的目的是在科学专业化和深度专业之间达到平衡和两者的集合，让系统工程以及解决问题方法出现突破。
“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。
首先，机电一体化技术并非机械技术、微电子技术以及其它新技术机械的组合或拼凑，而是基于一定的技术研究，将机械、微电子元素有机整合而成的一种综合技术。
它的发展进程有别于机械加电气所形成的机械电气化的发展过程。
某些机械部件的原有功能可以通过机电一体化中的微电子装置代替，这种装置的应用在一定程度上丰富了机电系统功能，而且机电一体化产品的智能特征改善了机械性能。
智能化是机电一体化与机械电气化的本质区别。
2 机电一体化的特点
2.1 具有综合性 从某种意义上讲，机电一体化技术可谓是一种跨学科的边缘科学，它将微电子、计算机等多门技术整合于机械主体构造中，使之形成一套一体化的系统。
这套机电一体化系统综合了多门学科的技术优势，这些技术协调运作，彼此取长补短，使整个机电系统的性能得到最大发挥。
可以说，机电一体化技术是具有综合性的高水平技术。
2.2 广而强的应用性 机电一体化的目的是基于机械的主体构造通过机电产品的开发，完善机电功能，实现过程控制。
机电一体化是当前机械系统的一个主流发展趋势，它与机械系统能够有机融合，打破了行业的限制。
智能化是机电一体化的主要特点，计算机技术的引入为智能化开辟了广阔的发展空间。
2.3 多层次的系统化 从本质上讲，机电一体化就是将计算机技术、智能技术等多项技术整合于主体机械，不断优化机械的主体功能，使其形成一套完整的系统。
机电一体化注重各种技术(尤其是微电子技术与精密机械技术)的集成，强调主体结构的层次化和系统化。
无论从单参数、单击控制到多参数、多级控制，还是从单件单品生产工艺到流畅、自动化的生产线，直至完成整个机电系统的设计，各个层次的开发和应用都会涉及智能化的机电一体化技术。
2.4 整体的最优化 基于系统工程的设计理念，将智能技术、计算机技术等多项技术有机整合，形成整体优势，以提高机电系统的主体性能，提高运行效率和附加值，同时达到节能降耗的目的，保护生态环境。
比如，应用数控机床、柔性生产线、工业机器人和计算机管理等高端机电一体化系统后，企业就要及时更新观念，将机电一体化概念引入生产系统，不断优化生产流程，以压缩生产周期，满足不断增长的社会需求。
2.5 使用简易化 从产品开发来看，机电一体化技术主要包括技术原理和使机电一体化系统和产品得以实现。
作为开发者，除了要具备扎实的理论基础，对于技术架构也要有丰富的积淀，要有创新精神。
从用户角度来讲，无需深入学习机电一体化系统的技术原理，只要掌握机电系统的操作规程，能够确保系统操作正确、合规，在人机磨合的过程中形成协作关系即可。
2.6 提高了安全性 机电一体化系统的智能技术使系统具备自我保护功能，可以有效规避运行中的故障或风险，确保系统稳定、安全地运行。
一些高端机电一体化系统已实现了全自动操作，而且被广泛应用在海底、高空等恶劣的作业环境中。
2.7 具有高可靠性、高稳定性和长寿命 机电一体化系统发生机械磨损的程度非常小，因而故障少，运行时稳定可靠，系统的服务年限比普通机电系统长。
而且某些自诊断、自修复的机电一体化系统甚至可以实现“零故障”。
2.8 具有柔性 柔性是机电一体化系统的特点。
根据需要的变化，用机电一体化技术无需改装系统就可以及时地对系统的结构和生产过程作必要的处理，从系统的观点出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智能、调整、修改，因此机电一体化技术是解决多品种、小批量生产的重要途径。
3 机电一体化的发展状况及现状分析
机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：①20世纪60年代以前，利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能的初级发展阶段;②20世纪70～80年代以大规模、超大规模集成电路和微型计算机为代表的蓬勃发展阶段;③20世纪90年代后期，机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。
现阶段，光学、通信技术等领域正循着机电一体化的发展步伐大踏步迈进，微细加工技术开始在机电行业初露锋芒，光学、通信技术的融入使机电一体化由最初单一的模式逐步衍生出光机电一体化、微机电一体化等多个分支。
另一方面，我国现阶段在光纤、人工智能和神经网络等技术领域发展较快，这对机电一体化技术的发展有一定的促进作用。
在未来的技术研究领域，机电一体化将有望形成完整的基础科学体系。
4 机电一体化技术未来的发展
4.1 智能化 智能化是当前机电一体化技术领域的一个未来发展趋势。
智能化是运用控制理论，将计算机科学、混沌动力学、模糊数学、人工智能、心理学、生理学以及运筹学等多个学科有机整合，智能模拟人类的逻辑思维、判断推理和自主决策等能力，以便得到更高的控制目标。
按照目前人工智能技术的研究状况，未来时间将有可能发展高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，这是人工智能技术研究的一个必然的发展趋势。
4.2 模块化 模块化是一项重要而艰巨的工程。
由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元，需要针对各个研究项目制定不同的标准，各部件、单元或借口才能很好的完成配型。
但是由于该技术领域存在利益纷争，当前国内外尚未形成一套统一的标准。
但是模块化的生产理念已逐渐被机电生产领域认可，在未来的机电一体化研究领域，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
4.3 网络化 网络技术在上世纪九十年代风靡全球，带动了科技研究、工业生产、政治、军事、教育等众多领域的技术研究或经济模式的革新。
机电一体化产品的市场前景是广阔的，产品一经研发，配以网络技术辅助推广，必将在短时间内成为业界瞩目的焦点。
基于网络技术的远程控制终端设备就属于机电一体化产品其中的一类。
另外，现场总线和局域网技术在机电领域的应用，恰恰是机电一体化产品网络化发展趋势的最好印证。
4.4 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，泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。
微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，但其技术应用尚存在微机械技术这一发展瓶颈，在未来的发展进程中还有待进一步研究。
4.5 绿色化 绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的过程中，资源利用率大幅提高，有利于节约生产成本，而且健康环保，对生态环境的影响程度较小。
无论是生产成本角度来考虑，还是从生态保护的角度来分析，机电一体化产品绿色化已是机电研究领域的必然趋势，具有广阔的开发前景。
机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。
4.6 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。
系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。
另外，通信功能除了rs232外，还有rs485、dcs人格化。
5 结语
机电一体化的产生与迅速发展的根本原因在于社会的发展和科学技术的进步。
系统工程、控制论和信息论是机电一体化的理论基础，也是机电一体化技术的方法论。
微电子技术的发展，半导体大规模集成电路制造技术的进步，则为机电一体化技术奠定了物质基础。
现代产品的机电一体化进入到实用阶段。
机械工程及自动化专业人员掌握机电一体化技术与应用中的理论和方法对今后的工作是非常有用的。
参考文献：
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