机电一体化技术现状及发展趋势

摘 要：机电一体化是多门学科共同发展的结晶，并且也是现代化生产力发展到了一定阶段的一种必然的产物。随着现代化科学技术的逐步发展，在今后的机电一体化建设历程之中，还将融入更多的、更加高新的技术，以促进技术的全面进步。本文主要对机电一体化技术现状及发展趋势进行了分析和探讨。

关键词：机电一体化技术；现状；发展趋势

中图分类号：TN810文献标识码： A

一、机电一体化概述分析

针对当前机电一体化技术的相关要点和关键点进行分析，是全面的研究技术重难点的一项重要的工作。机电一体化主要是通过将电子电工技术、机械化技术、微电子技术、接口技术、信息数据传感技术、信号技术等进行全面的融合，并且将融合之后的工艺应用到实践的生产之中。总的来讲，机电一体化技术是基于上述技术群体而产生的一种新型的、综合性极强的技术，不仅仅是将微电子技术以及机械技术等进行简单的组合，更是对相关技术的发展和改良。所以，这也是机电一体化技术与机械电气技术的一种本质上的区别。而从实践的应用角度着手，机电一体化技术还可以分为产品以及技术等两个层面，相关的产品可以将人的感官、肢体的动作以及思想等进行延伸，同时机电一体化的技术产品还具有高度的智能化，可以增强当前工业生产与制造工作的制动化程度，在今后也必将为产业的革新带来巨大的贡献。总的来讲，现代化的生产设备之中，机电一体化设备占到了半壁江山，对于行业的影响是非常深远的。

二、机电一体化技术的现状

（一）国内机电一体化技术的现状。大体上机电一体化技术共有三个发展阶段，20世纪60年代之前属于初级阶段，即第一阶段，该阶段人们更为广泛的承认电子技术，并不自觉的加以利用；第二阶段，许多国家对机电一体化技术给予关注，并支持其产品。1989年第一届国际先进机电一体化学术会议在东京召开，这也标志着机电一体化的纵深发展。机电一体化在20世纪90年代后期处于深入发展时期，融入了微细加工技术、通信技术和光学等，形成了微机电一体化与光机电一体化的新分支，深入研究了机电一体化系统分析、建模与集成方法及其发展趋势。其发展现状有以下几点表现：①全部制造业领域基本都应用了机电一体化产品。在工业发达国家30%-40%的机床都是数控机床，工业机器人也趋向系统化与智能化，并以25%-30%的速度在未来几年内呈增长趋势，今后在家庭、娱乐、管理和办公等多个领域都会逐渐应用智能机器人。②单机的机电一体化逐渐过渡到全部制造业的集成化。如今制造业在全球发展的总趋势就是计算机集成制造系统，它将原有部门间的接线打破，将基础定为制造对信息流与物流进行控制，从而有机结合决策经营、开发产品、生产准备、实际生产与管理等环节，综合全局动态。③机电一体化领域引入了激光技术，它结合了电子、机械技术，将机电一体化的应用领域进行扩展，更好的结合了制造业和信息业。④微细加工设备和技术飞速发展，也使许多高新技术的兴起得到带动，对电子产业的发展给予支持，也在一定程度上促进了微机械的产生与发展。

（二）国外机电一体化技术的现状。从20世纪80年代初期我国开始研究并应用机电一体化，国务院在“863”计划中列入了成立的机电一体化领导小组，许多有关机构和院校也对此进行研究。目前在机电一体化技术的发展发面，我国虽落后于欧美等先进国家，但伴随技术革命的开展，我国也进行了更深入的研究，作为我国高技术研究领域的重点，优先支持其发展，也获得了很大进步，主要体现在以下几个方面。①计算机集成制造系统方面。通过十几年的理论与技术准备，计算机集成制造系统在我国取得了一定的进展，清华大学目前已经建成了该工程的研究中心，其他的著名高校也建立了相关的培训中心与实验室。我国有许多行业和省市以及类型、规模不同的企业都在研究计算机集成制造系统，并获得了理想的经济效益，如今该技术已经被引入到了石油化工、冶金、纺织、轻工、航天、电子、机械等各个领域，许多行业也逐渐对其进行关注与投入。②工业机器人方面。机器人的开发研究于1986年被列入我国的国家科技计划，现对其操作机的设计制造、软件编程、控制系统、轨迹规划以及运动学等多种技术均已掌握，生产并应用了一些机器人的关键元器件，开发出了多种机器人，可以水下作业、爬墙或前后行走等。我国与工业机器人操作机有关的企业及科研机构目前已经掌握其优化制造技术、设计与编程机器人软件、设计驱动系统的技术、控制工业机器人的技术等，并可以自动生成点焊、弧焊与大型机器人，开发并制备其周边配套设备。③数控技术方面。该技术于1958年起步，在其50多年的发展过程中，先后经历了我国制定的几个“五年计划”，整体来说取得了较为理想的进步。我国的生产能力早在几年前就达到了年产3000多套数控系统、5000多套进给装置和主轴。加工普通级数控机床的精度在近十几年已经从10μm变为5μm，以前3-5μm精密加工中心也达到了1-1.5μm，同时达到了纳米级（0.01μm）的超精密加工精度。

三、机电一体化技术发展趋势

(一)智能化。智能化是对机器行为的描述,是综合现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术在某一方面的应用,是21世纪机电一体化技术发展的重要方向。它使机器能够具备人的思维、推理判断,并具有自主决策能力,达到更高的控制目标,可取代生产过程中人的部分脑力劳动。目前的机电一体化产品机器人、数控机床是智能化的体现,当然现在其技术还不完善,随着智能化所起的作用越来越明显,工程师对机电一体化技术的研究也越来越重视,随着各项技术的迅速发展,机电一体化技术的智能化将会越来越完善。

(二)标准化。机电一体化产品种类和生产厂家繁多,机械接口、电力接口、动力接口、环境接口等只有具有了一定的标准,才便于各部件、各单元的匹配。由于各生产商为了维护自己的利益,目前无论是国际还是国内都没有一个标准。随着经济全球化的发展,经营理念的进步,资源的共享,技术的进步,机电一体化技术的标准化已成为未来的一个发展趋势。机电一体化技术上的标准化有利于新技术、新产片的开发,有利于产品的规模化生产,同时反过来促进机电一体化企业的发展。

(三)网络化。自上世纪末,网络迅速发展,其应用渗透到各个行业,生产方式发生了巨大的变化,机电一体化技术也是如此。计算机网络技术的发展促进了机电一体化技术的进步,而机电一体化技术也促进了网络的发展,例如:网络的各种远程控制的终端设备就是机电一体化的产品。现场总线和局域网技术的应用逐渐出现了集成家电系统、企业内部局域网,人们的生活、工作方式,及企业的生产方式逐渐向网络化发展。为了服务于客户,机电一体化技术必须顺应时代的发展向着网络化方向发展。

(四)精密化。微型机电一体化是机电一体化的一个新的发展方向,它是微机械技术、微电子技术和软件技术的融合,使微型机电一体化产品体积更小、耗能更少、运动更加灵活。微型机电一体化技术在医学、军事、航空、信息领域具有较高的应用价值,发展前景广阔,它还将向微米、纳米级方向发展,在更多的领域发挥更加积极的作用。

(五)绿色环保。资源循环利用,绿色生产、不污染自然生态环境,已成为各行各业继续发展的必然趋势。机电一体化行业也是如此。绿色环保需要做到产品的设计、生产、运输、使用、维修、销毁等环节,不会对自然环境和人类健康造成威胁,在各环节对资源的利用率达到最高,不浪费资源,并且产品停止使用后可回收利用。机电一体化技术及其产品,应当朝着绿色环保的方向发展,走可持续发展的道路。

四、结语

机电一体化是在生产力发展、科学技术进步的基础上发展起来的新型学科,自机电一体化技术产生以来,对工业生产方式,企业管理方法,人们的生活工作方式,军事、医学、信息技术等各行的技术改革都产生了巨大影响。随着时代的变化,机电一体化的核心技术会不断完善,就目前来看,智能化、标准化、网络化、精密化、绿色环保是机电一体化技术的发展趋势,随着科学技术的发展、各项科学技术的亲密融合,机电一体化技术将会越来越完善、在各行业发挥越来越重要的作用。

参考文献：

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