机电一体化的未来发展
机电一体化的未来发展【1】
[摘要]机电一体化作为一个极具发展前景的边缘性学科，不仅仅是一个单一的专业，它是由若干重要学科交叉而形成的新型学科。
本文就机电一体化的趋势、应用、专业发展要求等方面作以简单的论述，以期能为其发展提供参考。
[关键词]机电一体化 发展趋势 应用领域 发展要求
机械工程与电子工程通过一控制程序使二者有机地结合在了一起，发挥出了两者在各自领域无法实现的作用。
这是现代科学技术发展需求共同作用的结果，随着这一作用的不断发展与深入，机电一体化必将与更多高新技术相结合，向着更广阔的方向发展。
机电一体化技术与产品承载着物质、信息与能量之间的交流，这种交流使之成为了一门艺术或者一门“哲学”。
这门“哲学”的发展体现了机电一体化的发展方向与科技创新方向。
而随着机电一体化的探索与改革，这个专门培养相关高技术人才的专业也必将做出相应的调整来满足其需要。
本文在查阅相关文献的基础上，预就机电一体化的发展趋势、应用以及其专业的发展要求做出概述。
一、机电一体化的未来发展趋势
机电一体化技术发展核心是微电子技术、电力电子技术的研发和应用，特别是微型计算机、微处理器的应用尤为重要。
因此它未来的发展趋势主要有：
(一)可监控性与灵活性
机电产品可监控性的优点是便于运行状态的掌握、故障及时反馈与处理，便于安全生产与日常维护，延长机电的使用寿命。
机电产品的可监控性在一定程度上又决定了其具备一定的灵活性，自主地处理一些事件。
另一方面，机电一体化的灵活性也表现在其形式与样式的灵活性上。
(二)人性化与智能化
柔性制造系统使机电一体化产品更加人性化与个性化成为了可能，而人与产品之间的沟通与交流已经成为时代潮流。
近年来，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制程序创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。
(三)安全可靠性与绿色化
机电一体化不断的发展过程，在一定程度上就是其安全可靠性的一个演变过程。
而绿色化是时代的趋势，在保障机电产品安全有效生产的基础上，做好产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个运行周期中的绿色化已成为必然趋势。
二、机电一体化技术的应用领域
由于和信息科技的不断交融，智能化与可监控性的不断提高，机电一体化技术除了在传统的制造业，特别是数控机床的制造上发挥作用外，它在其他领域的应用也越来越受到重视，主要表现在以下几个方面：(1)工具类机器建设和用于工艺过程自动化的设备;(2)智能机器人;(3)航空、空间和军事技术;(4)交通运输、通信设备;(5)办公设备;(6)医疗器械;(7)其他。
三、机电一体化专业发展要求
机电一体化水平在一定程度上反映了一个国家的现代化水平。
较之国际先进的技术与专业配置水平，我国在这一方面做的还不够。
这就要求我们应该做到以下几个方面：
(一)重视科研投入与科技创新
由于现阶段发展水平等因素的限制，我国在机电一体化方面的投入还显不足，如智能机器人，先进的医疗器械的研发等。
在研究与模仿的基础上，更应该注重创新，掌握自主的知识产权。
(二)深入加强各学科之间的交叉
机电一体化中的核心技术主要有机械本体技术、传感技术、信息处理技术、驱动技术、接口技术、软件技术，涉及多个领域多个学科。
有目的的、有侧重点的、自觉地进行学科之间的交叉，也是机电一体化个性化与人性化、灵活性趋势的要求。
(三)合理安排课程与科目设置，增强学生的动手灵活性
国内由于各方面的原因，其专业课程的设置总是出现滞后性。
而看到该专业发展前景的学校，在自身师资、教学资源不足的基础上盲目扩展专业，也是造成滞后性的原因，也是造成学生动手操作性差的原因。
(四)加大对机电一体化实验室的投入
在机电方面优秀的学校，都有其执行器、传感器、微控制器等方面的匹配实验室，体系之间相互沟通，形成了良性循环。
国内的许多院校存在着实验设备陈旧、破损率高等问题，因此加大其相应实验室的投入就显得很必要。
(五)加强学校与企业的沟通与联系，建立校企反馈制度
机电一体化的出现是源于实际生产的需要，所以其专业的发展是相对较晚的。
这也说明生产的需要，可以为研究提供灵感与素材，而专业的发展反过来为企业生产提供相应的人才与技术指导。
所以，加强校企之间的联系是学校与企业的双赢模式。
(六)拓展国内外学术与实践的交流平台
加强建立国内外学术与实践的交流平台，可以准确及时地了解机电一体化最新发展动态与前沿技术，有力地把握专业发展方向与科研目标。
另外，跟踪优秀大学同类专业的改革动态，引进先进的教材和教学资料与设备，注重培养学生的实际能力，也是提高我国机电一体化专业水平与素质的重要步骤。
四、总结
机电一体化多学科交叉是一个自然的选择，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。
以计算机技术为代表的信息技术的发展，又使之发展呈现跳跃性，使之产品与应用领域不断扩展，刺激其专业应作出相应的调整与改革。
机电一体化的现状和未来发展【2】
摘要 近些年来，伴随着计算机和微电子技术的不断发展及其在机械工业领域的广泛应用，促进了机电一体化技术的快速发展，而机电一体化技术的发展又促使机械工业领域的技术和产品的结构与功能以及企业的管理体系和产品生产方式发生了巨大变化。
总之，在我国机电一体化作为一个新兴的技术，虽然还处于起步的发展阶段，但是却是推动我国当前工业技术革命的重要力量。
本文从对机电一体化的相关概念的介绍谈起，然后分别就机电一体化的现状和未来发展做深刻的剖析。
关键词 机电技术;机电一体化;现状;发展
1 机电一体化概述
1.1 机电一体化的定义
所谓机电一体化就是指通过将微电子技术应用在机械的主功能、动力功能、信息功能以及控制功能等其他功能模块上，并利用相关软件将电子装置与机械装置有机整合在一起所构成的系统的总称。
从机电一体化的定义可以看出，机电一体化技术并不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术。
因此，机电一体化涵盖“技术”和“产品”两个方面的内容。
1.2 机电一体化的关键技术
机电一体化的关键技术主要包括信息处理技术、精密机械技术、自动控制技术、检测与传感器技术、伺服驱动技术以及系统总体技术等几个方面的关键技术，以下将分别给予详细的说明。
1.2.1 信息处理技术
所谓的信息处理技术就是指在生产基于机电技术的相关产品的过程中，对与产品生产过程相关的各种参数和状态以及自动控制有关的信息所进行的处理。
1.2.2 精密机械技术
精密机械技术作为实现大多数机电产品的核心和基础技术，它是实现大多数机电产品的相关功能和构造功能的重要前提和首要的技术支撑。
1.2.3 自动控制技术
自动控制技术主要包括精度较高的速度控制、定位控制、自适应控制以及补偿和校正等技术。
而且随着自动控制技术的不断发展以及功能的不断增强，基于自动控制技术产品的质量在获得不断的提高。
1.2.4 检测与传感器技术
检测与传感器技术主要用于实现各种基于机电技术产品运行时的相关参数、工作状态以及其他相关信息的接受以及参数和相关信息准确度的检测，通过检测以后，将其接受的信息传送给处理装置，然后由处理装置来实现产品运行过程的自动控制。
1.2.5 伺服驱动技术
伺服驱动技术主要是基于机电技术产品的驱动装置设计中的核心技术，它作为驱动设备执行操作的重要支撑技术，在很大程度上决定了基于机电一体化技术的产品质量。
1.2.6 系统总体技术
系统总体技术是用系统的观点和方法，从整体目标出发，将基于机电技术产品的总体功能划分为若干个各功能模块，然后结合各个功能模块的实际情况，找出能够有效解决各个功能模块实际需求的可行技术方案，再把相应的技术方案进行汇总，从而设计出合理的功能技术方案。
2 机电一体化的发展现状
2.1 国外机电一体化的发展现状
2.1.1 绝大多数的制造业领域都有机电一体化产品
在工业比较发达的国家，机电一体化产品遍及绝大多数的制造业领域，其中数控机床和工业智能机器人是这些国家的主要机电一体化产品，其中的数控机床在机床领域中所占的比重越来越大，而工业智能机器人也将逐步进入管理、办公、家庭和娱乐等各个领域，具有非常广阔的发展前景。
在数控机床方面，目前数控机床的定位精度已由一般的0.01mm~0.02mm提高到0.008mm左右，亚微米级机床达到0.0005mm左右，纳米级机床达到0.005μm ~0.01μm，最小分辨率为1nm(0.000001mm)的数控系统和机床已有产品。
在工业机器人方面，目前日本的工业机器人生产量占全世界工业机器人的70%左右，与工业机器人相关的专利则有90%以上掌握在日本企业手中。
由此也可以看出，日本是名副其实的机器人王国。
美国、德国分别居二、三位。
2.1.2 机电一体化开始逐步向集成化的方向发展
CIMS，即计算机集成制造系统，它突破了原有制造业各部门之间的界限，实现了工业制造企业生产准备、产品开发、经营决策等各个环节的有效整合，在计算机集成制造系统的作用下，当前的世界制造业开始逐步向集成化的方向发展。
2.1.3 激光技术在机电一体化中的应用
激光技术在机电一体化中的应用，将使光机电一体化成为机电一体化技术重要的发展方向。
2.1.4 微细加工技术发展迅速
当前微机电技术及其产业的高速发展，将带动微细加工技术的兴起。
2.2 国内机电一体化的发展现状
2.2.1 数控技术方面
我国对数控技术的研究起始于1985年，经过这些年的发展，我国目前已经基本掌握了数控技术的核心技术，相关的数控技术产品也越来越多的出现在工业产品市场中。
2.2.2 工业机器人方面
我国对工业机器人的研究开始于1986年，目前，已经掌握了机器人的软件编程、控制系统以及操作机的设计制造等技术，并开发出了能够进行水下作业施工的多种工业机器人。
2.2.3 计算机集成制造系统方面
经过近些年的潜心研究，我国在计算机集成制造系统方面已经有了较快发展。
其中，已经在包括清华大学在内的多数著名高校内建成了国家CIMS技术实验室、工程研究中心以及相关的CIMS培训中心。
3 机电一体化的未来发展
3.1 智能化
智能化的机电一体化产品是指具有一定的逻辑思维、判断推理和自主决策能力的机电一体化产品，由于可以智能化的机电一体化产品对人类的智能进行模拟，所以，一些智能化的机电一体化产品就可以替代人的部分脑力劳动。
3.2 微型化
当前微型化的机电一体化产品的几何尺寸一般不会大于1cm3，而且微型化的机电一体化产品在不断的向微米级和纳米级的方向发展。
目前，国外已经能够在实验室中制造出亚微米级的机械元件。
3.3 模块化
从各方面来看，机电一体化产品的一个重要发展趋势就是实现模块化生产，这样一来，企业就可以可利用标准的模块化单元迅速开发生产机电一体化产品，进而将大大提高企业的生产效率。
3.4 网络化
计算机网络通信技术的快速发展促使其不断朝着网络化的方向发展。
其中，随着网络的不断普及，基于网络的各种机电一体化产品，如远程控制和监视技术等如雨后春笋般不断涌现出来。
3.5 绿色化
根据时代的发展需求，绿色化将成为机电一体化的必然发展趋势，其目标是在机电一体化产品的整个生命周期中，要保证产品对生态环境造成的危害最小，而获得的资源利用率却最高。
4 结论
机电一体化是很多学科相互发展和相互促进的结果，随着科学技术的不断发展和进步，机电一体化相关技术所融合的技术将越来越广泛，而以机械和微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术将成为机电一体化的必然发展趋势，机电一体化的发展前景非常广阔。
参考文献
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[2]董自立机电一体化技术的现状和发展前景分析[J].云南交通科技，2010(5).
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机电一体化产品的技术构成及未来发展趋势【3】
摘要：机电一体化产品简单的理解就是机械产品与电子产品的融合，机械技术与电子技术的融合，机械零件与电子元件的融合。
两者共同完成某一机电功能。
这也只能是传统意义上的机电一体化产品的定义。
文章论述了机电一体化产品的技术构成，从智能化、仿生物系统化方面论述了我国机电一体化产品的发展趋势。
关键词:自动控制技术;智能化;仿生物系统化;绿色压力;机电一体化产品
机电一体化产品简单的理解就是机械产品与电子产品的融合，机械技术与电子技术的融合，机械零件与电子元件的融合。
两者共同完成某一机电功能。
这也只能是传统意义上的机电一体化产品的定义。
现实生活中的机电一体化产品举不胜数。
我们日常生活中使用的空调、洗衣机、微波炉、油烟机、吸尘器、电吹风等都是典型的机电一体化产品;在机械制造领域中广泛使用的各种铸造设备、锻造设备及机床、数控加工中心等也是典型的机电一体化产品;在工程机械领域中的挖掘机、装载机、起重机、搅拌站、桩工机械、路面机械等，都是用得较为广泛的机电一体化产品;在冶金设备领域，高炉、转炉、连铸机、轧钢机等更是高度机电一体化产品。
一、机电一体化产品的技术构成
机电一体化技术是各种高新技术的融合体，它主要包括以下几方面技术：机械技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和计算机与信息技术等交叉融合的系统技术等。
(一)机械技术
机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，实现从机械原理的选择到机械结构的设计和机械零件的选材，都能达到最优化配置;并且保证最佳的使用性能与寿命;在维修保养上最大限度地做到简洁、明快，甚至达到免维护。
(二)自动控制技术
自动控制技术是能够在没有人直接参与的情况下，利用自动控制装置使生产过程或生产机械自动地按照某种规律运行，使被控对象的一个或几个物理量(如温度、压力、流量、位移和转速等)或加工工艺按照预定要求变化的技术。
自动控制系统主要由：控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。
(三)传感检测技术
传感检测技术是机电一体化产品的系统感受器官，它负责把一线的实况用各种信号传递给机电一体化产品的指挥中枢，即计算机或自动控制单元，是将电子系统或光电系统无法处理的外界物理量或化学量转换为电信号的关键技术，它包括：电阻式、电容式、电感式、压电式、磁电式、温度传感器及光电式和数字式、波式和射线式传感器，还有相应的测试电路和信号处理技术等。
(四)伺服传动技术
伺服传动技术是指在控制指令的指挥下，控制驱动执行机构，使机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。
采用不同的分类方法，可以得到不同类型的伺服系统。
按控制原理(或方式)不同，表示的方式有开环、闭环和半闭环三种形式;按被控制量性质不同有位移、速度、力和力矩等伺服系统形式;按驱动方式不同有电气、液压和气压等伺服驱动形式;按执行元件不同分为步进电机伺服、直流电机伺服和交流电机伺服形式。
(五)计算机与信息技术
机电一体化产品中的信息存取、交换、运算、判断与决策、记录等都属于此类范畴，计算机与信息技术在整个机电一体化产品中起到类似于人类大脑和中枢神经的作用，它是指导其它功能部分完成各自任务的总指挥。
二、机电一体化产品的未来发展趋势
“2011 IEEE 机电一体化与自动化国际会议”于2011年8月7日至10日于北京召开。
IEEE 机电一体化与自动化国际会议(ICMA)是机电一体化、自动化领域的权威会议，在国际机器人及自动化等领域具有重要影响力。
曾在中国、加拿大、中国香港、日本等国家和地区成功举办过7次。
来自各国近440名学者参加了会议，围绕智能机电一体化、机器人系统和自动控制方面的最新研究成果及未来发展方向等问题充分交流。
从此次会议的议题不难看出机电一体化的发展趋势趋向于智能机电一体化方向。
随着科学技术的飞速发展，机电一体化产品目前不仅向智能化方向发展，而且还向仿生物系统化方向发展，应用范围愈来愈广。
(一)智能化
随着人类文明的进步和科技的超越式发展，人类扮演的角色越来越趋于简单、明了化，人们追求高品质与快节奏的生活与工作方式，那么机电一体的发展也就越来越趋于“傻瓜”式与“一键操作”式，这样能把人类的活动从复杂的按部就班的程序化中解脱出来，用更多的时间来享受生活和工作给我们带来的诸多便捷。
未来的机电一体化产品，在开发与设计的时候，顺其自然，第一先考虑的就是智能化。
智能化简单的说就是具有人工智能或模拟人类智能的系统。
目前，专家系统、模糊系统、神经网络以及遗传算法，是机电一体化产品实现智能化的的主要核心技术。
这四种技术相互关联，密切联系。
随着机械制造与自动化程度的不断提高，将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动，并会对制造中出现问题进行分析、判断、推理、构思和决策。
可以认为把类似于人类的“大脑”(人类高度文明的汇缩体)装在了机电一体化产品之上，产品随时启动，“大脑”随时工作，去判断人类想要达到的各种需求，并能做出令我们满意的行为。
人类的大脑思维系统被模块化的复制到机电一体化产品之上。
目前机电一体化产品的智能化应用已成为趋势， 例如智能机器人和数控机床等。
智能机器人是通过视觉、触觉和听觉等各类传感器检测工作状态，根据实际变化过程反馈信息并做出判断与决定。
数控机床的智能化体现在各类传感器对切削加工前后和加工过程中的各种参数进行监测，并通过计算机系统做出判断，自动对异常现象进行调整与补偿，以保证加工过程的顺利进行，确保加工精度和质量要求，最后加工出合格的产品。
(二)仿生物系统化
今后的机电一体化对信息的处理会做得更加完美与准确，这就依赖先进的数据处理与模块仿真系统的支持。
人们从动物那里获得了启示，依据动物对外界反应的习性与规律，模拟其习惯做法，把其应用到机电一体化方向。
比如说我们开发的机电一体化产品，在接受外界刺激的时候，根据动物常规习性和一般反应规律，机电一体化产品应该做出类似于动物的反应动作或程序准备工作，根据目标完成任务独立选择最优的行为动作，来实现目标任务的准确反应与目标的圆满完成。
更准确地说，仿生物系统化是集动物习性、智能化于一身的技术。
此类产品如仿生物宠物狗、动物园里的仿生物代理虎妈妈等，这都是研究的课题。
考虑到仿生物系统化研究过程的复杂性，最关键的是被仿的生物习性与要完成的机电一体化产品行为之间的相似性研究与系统模块的生成，仿生物系统化的道路还有很长的路要走。
新的时代脉搏在涌动，赋予我们在新的领域更高层次的挑战，机电一体化的发展也被赋予了崭新的使命。
在发展科技不辱使命的前提下，我们更应该注重人性化理念与伦理道德，科技和信息的快速发展带来的绿色压力，充分考虑科技与生存环境的关系，共同建设好一个和诣、健康、高度文明的国家。
参考文献
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