机电一体化技术的现状和发展趋势研究

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　　【摘 要】机电一体化是继机械设备和电子技术一体化之后的一个统称。机电一体化在机械设备中的深入应用可以使机械设备在性能控制和信息处理等各个方面更加智能化和自动化。作为一种机械系统技术，机电一体化是基于现代技术的集成，如机电技术、计算机技术和自动化技术。目前，机电一体化具有很强的系统性和相对独立性。很大一部分高职院校把机电一体化技术作为一门新兴学科来教授和培养许多高素质的机电一体化技术和应用型人才，为我国工业技术的发展做出了巨大贡献。
　　【关键词】机电一体化；现状；发展趋势
　　现代科学技术的不断发展极大地促进了不同学科的交叉和渗透以及工程领域的技术变革和革命。在机械工程领域，由于微电子和计算机技术的快速发展以及其渗透到机械工业中形成的机电一体化，机械工业的技术结构、产品结构、功能和组成、生产模式和管理系统都发生了巨大的变化，使得工业生产从机械电气化发展到以机电一体化为特征的发展阶段。
　　1机电一体化的发展现状
　　1.1国外机电一体化的发展现状
　　（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）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。（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。
　　1.2国内机电一体化的发展现状
　　（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）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。（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。
　　2机电一体化的发展趋势
　　2.1数字化
　　微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。网络化20世纪末，网络技术的迅速发展给世界带来了巨大的变革，同样也给机电一体化技术以重大影响，由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。通过网络对机电一体化设备进行远程控制，例如当代数控机床配装的CNC系统不少具有以太网接口，可以直接连入企业内部的局域网，实现制造过程的集成，当然进一步还要通过企业的主干通讯网实现制造环境与企业级的ERP等系统的集成。在此基础上，再通过因特网就可以实现企业间的网络化了。此外，基于PC的CNC系统连接调制和通讯软件，还能借助因特网进行远程诊断。可见远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。
　　2.2人性化
　　近几年，处理器速度的飞速提高和微机的高性能化，为嵌入智能控制算法（专家系统、模糊逻辑、神经网络、遗传算法及其混合技术等）创造了条件，再加上传感器系统的集成化与智能化，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展，使其具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力。智能化发展的结果出现了智能机器人、智能医用器械、智能探测仪等等。智能机器人可以获取、处理和识别多种信号，自主地完成较为复杂的操作任务，比一般工业机器人具有更大的灵活性、机动性和更广泛的用途。在本世纪，具有像人的四肢、灵巧的双手、双目视觉、力觉及触觉感知功能的仿人型智能机器人必将被研制出来。
　　机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。
　　2.3光机电一体化
　　光机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它包括产品和技术两方面：光机电一体化产品是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有很高功能和附加值；产品具有体积小、重量轻、适应性强、使用寿命长、操作更方便的特点。光机电一体化技术是指其技术原理和使光机电一体化产品得以实现，使用和发展的技術。只要合理采用这种技术，便能够产生很高的功能水平和附加价值，给生产商和用户带来巨大的经济效益。光机电一体化的未来技术热点主要包括：激光技术、激光快速成型技术、传感检测技术以及光能驱动技术。比如说激光打孔、刻槽、标记、光化学沉积，还可以制造光制动器和光机器人等。
　　3结束语
　　综上所述，随着科学技术的进一步发展，机电一体化技术也将不断进步和发展，并逐步利用各个学科等方面的最新成果发展，以采用微电子技术和智能化、网络化、环保化的发展。
　　参考文献：
　　[1]张汉初.浅析机电一体化技术的发展趋势[J].汽车技术，2008（11）.
　　[2]石美峰.机电一体化技术的发展与思考[J].山西焦煤科技，2007.
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