试论我国机电一体化技术的发展现状和趋势

　　摘要：在现代机械工业技术高速发展的背景下，机电一体化作为一个新兴的跨学科技术，在机械设备研发、制造、应用领域都发挥了重要的作用。与欧美，日本、澳大利亚，韩国等机械工业技术发达国家相比，我国在机电一体化技术的研究和应用方面尚存在一定的差距，但是部分技术项目也取得了突破性的进展，其未来发展趋势较为乐观，本文分析了我国机电一体化技术的发展现状，阐述了我国机电一体化的发展趋势，指出了机电一体化技术的发展对改善现有的技术格局，实现与国际接轨的积极作用。
　　关键词：机电一体化　现状　趋势　技术发展
　　中图分类号：TH-39　文献标识码：A　文章编号：1672-3791(2012)01(b)-0027-01
　　1　我国机电一体化技术的发展现状
　　随着电子计算机技术、通信技术及自动化控制技术的快速发展，为我国机电一体化技术的研究和应用奠定了坚实的基础，而且促进了机械与电子技术的有机结合。特别是在我国自主研发的微型计算机、大规模集成电路产品面市后，为机电一体化技术的发展提供了更为充足的条件。20世纪80年代，我国正式开始机电一体化技术的研究，国务院将其列为“863”计划的重点项目之一，并且成立了专门的机电一体化技术研发领导小组。另外，在“九五”规划及2010年发展纲要的制定中，也特别提出了加快机电一体化技术发展的重要性及具体实施策略。在国内很多科研机构、高等院校及生产企业也做了大量的研究工作，这是促进我国机电一体化技术发展的重要基础。
　　在20世纪90年代，我国的机电一体化技术进入了深入发展时期，发展特征主要表现为：(1)光学、通信、电子等现代技术融入到机电一体化技术的研发中，特别是微细加工技术的逐步应用，促进了光机电‘一体化、微机电一体化等新型技术的发展；(2)机电一体化系统的设计、集成与分析进入了智能化时期，并且将其作为一个边缘学科体系进行了深入的研究；(3)光纤技术、神经网络技术、人工智能技术的广泛应用，为机电一体化技术的发展提供了更为广阔的空间，也促进了科学体系的全面形成。
　　2　机电一体化的发展趋势
　　在我国社会经济的建设与发展中，工业始终占据重要的地位，适时推进工业机械制造产业的技术升级是不容忽视的，而机电一体化技术的发展趋势则显得尤为重要。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。从全局的角度进行分析，我国机电一体化技术的发展趋势主要表现在以下几个方面。
　　2.1　智能化
　　在我国机电一体化技术的发展中，智能化是其主要发展方向，也是展现机电一体化产品“全息”特征的基础条件。所谓的“智能化”主要是指对于工业机械的本身行为进行系统的描述，其具有逻辑思维、推理判断、自主决策等综合性能力。与传统的机电一体化技术相比，促进其智能化发展必须建立于现代机械控制理论的基础上，融入人工智能、计算机科学、混沌动力学、模糊数学、生理学、心理学等先进的技术与思想方法，并且借助软件、芯片技术、模糊技术的最新研究成果。在机电一体化技术的智能化发展中，更加注重产品的整体性能，例如：智能机器人、自动清洁机、新型微波炉等都已进入研发阶段，通过对于产品控制系统的智能化处理，从而实现了产品品质的不断提高。
　　2.2　集中监控化
　　在机电产品的设计中，集中监控化技术的应用日趋广泛，其优点是有利于设备的运行与维护管理。与传统的机电产品控制系统相比，集中监控系统的设计中要注重各部分功能的统一处理，即通过中央监控系统对于设备的运行全过程进行监控，当系统某一部分出现故障时，可以及时发现与排除。在机电一体化技术的发展中，越来越重视在机电设备安全管理、运行管理方面的应用，通过技术的不断升级，实现机电设备监控系统的集成化。
　　2.3　网络化
　　随着计算机产品的不断更新换代，网络技术也进入了快速发展的时期，从20世纪90年代开始，我国在机电一体化产品的研发中已经开始逐步融入网络技术，并且取得了较为理想的成果。随着21世纪的到来，以网络技术为基础的各种远程监控技术迅速兴起，特别是远程控制技术在机电一体化产品中的应用，开创了技术发展的新局面。在机电一体化技术的未来发展中，实现技术的网络化对于提高产品的安全性、功能性都具有重要的意义。
　　2.4　微型化
　　蚀刻技术作为半导体器件制造中的基本技术之一，在国内的专业实验室研究中，科研人员已经利用该技术成功制造出了“亚微米级”的微型化机械元件。在机电一体化产品的应用中，微型化发展的主要特点是不需要进行机械与控制部分的区分，而是将机械与电子的各部分零件完全融合为一体，特别是传感器、执行结构、CPU等关键部件集成于一体，实现机电一体化产品体积的不断缩小，这是我国在机电一体化技术研究中的重点突破方面。目前，国内已经研发和生产了一系列的微机电一体化产品，其几何尺寸一般不超过1cm3，而且逐步向微米、纳米级的方向发展。例如：在军事、生物医疗、通讯、信息产品中，微机电一体化具有产品能耗少、体积小、运动灵活等特征，在各领域、各行业中的应用日趋广泛。但是目前国’内仍然面临微机械技术、超精密技术研发水平较低的问题，这是在今后重点突破的关键性技术问题。
　　2.5　PLC技术的应用
　　PLC是可编程逻辑控制器的英文缩写，其主要具有数字量智能控制、逻辑控制、模拟量闭环控制，以及数据采集、监控等功能。目前，国内机电产品的设计中，PLC都配有A／D及D／A转换和算术运算功能，部分高精密机电产品还具有PID功能，从而实现其模拟量闭环控制。在机电产品的运动与速度控制方面，PLc技术的应用实现高速脉冲的输出与接收功能，而且配备了相应的伺服设备和传感器。与传统的机电产品控制系统相比，PLC技术的应用可以实现数字量的智能控制，在与可编程序终端设备的联合应用中，可以实现数据的实时采集与显示，以利于设备管理人员及时进行各类数据的统计与分析，进而利用PLC自检信号实现机电产品的系统监控。PLC技术在应用表现出了较强的通信功能，从而实现运动控制、顺序控制、通信联网、数据处理、闭环过程控制等基本使用功能需求。
　　综上所述，我国在机电一体化技术的研究中已经取得了较为突出的成果，但是在机电行业先进国家相比，存在的差距也是不容忽视的。随着我国社会经济的快速发展，特别是现代工业、机械制造业的稳定发展，适时加强对于机电一体化技术发展现状和趋势的研究是至关重要的，也是促进我国由农业大国向工业大国转变的重要条件。另外，在机电一体化技术的发展中，我国要特别重视新型技术的引入和研究，不但改善现有的技术格局，从而尽快实现与国际接