浅析我国机电一体化研究

郭洪武 （山西华电广灵风力发电有限公司 山西大同037000）

浅析我国机电一体化研究

郭洪武 （山西华电广灵风力发电有限公司 山西大同037000）

机电一体化是近年来较为新兴的一个学科。主要探讨了机电一体化的概念、发展历史，以及机电一体化在我国国内的研究动态，并重点分析了机电一体化的发展趋势，以期为相关研究提供一定的借鉴。

机电一体化 数控机床 工业机器人

0 引言

机电一体化是一个较为新兴的边缘学科，目前仍处在发展阶段，在一定程度上代表了机械工业技术革命的发展方向。机电一体化有时也称作机械电子学，一般认为，机电一体化技术是一门跨学科的综合性技术，它是由微电子技术、计算机技术、信息技术、机械技术及其他技术相融合而构成的一门独立的学科。关于机电一体化的报道在日本最早出现，当时刊登在《机械设计》的副刊上（1971），之后由于机电一体化的迅猛发展以及社会对机电一体化越来越广泛的应用，机电一体化的概念也就越来越广泛的被大众所接受。值得注意的是随着计算机技术的发展和广泛应用，机电一体化技术也因此获得前所未有的发展。在现在的机电一体化技术中，机械和微电子技术结合得更加融洽，它的发展使机械性很强的机器有了人性化、智能化等特点。本文主要分析了机电一体化的国内外研究趋势及发展方向，以期为相关研究提供一定的借鉴。

1 机电一体化国内外研究动态

我国对机电一体化的重视和研究起步较晚，从20世纪80年代初才开始有了对机电一体化的研究和应用，国务院还特别成立了机电一体化领导小组，并将其列为“863”计划，可见我国对机电一体化的重视程度。在我国启动的“863”计划中，将光电子器件及其集成技术列为信息领域的三大主题之一，光机电一体化技术也特别被列为国家“十五”高新技术重点扶持项目，我国在制定“九五”规划时也充分考虑了国际上机电一体化的发展动向以及可能对我国未来发展造成的影响。但是目前，我国机电一体化技术与日本，欧美等先进国家相比仍然存在着较大的差距。随着我国经济的发展，新技术也得到了迅猛发展，同时我国也大大加强了机电一体化研究力度。

1.1 我国机电一体化在数控机床方面的进展

我国数控机床技术起步于1958年，多年来在国家扶持下已得到了迅猛的发展，目前，国内数控机床的国内市场占有率已达到50%，较1958年时有了很大幅度的提高，

现在，我国国内已经具备年产数控系统3 000多套、主轴与进给装置5 000多套的生产能力，近10年来普通数控机床精度也得到大幅提高，达到纳米级别。

1.2 我国机电一体化在工业机器人方面的进展

多关节机械手和多自由度机器人在很多情况下被我们统称为工业机器人，其主要的使用空间目前仍然集中在工业领域。工业机器人在自动化方面得到了长足的发展，可以自动执行各种工作，其实现各种功能的基础是依靠自身动力和控制能力。现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动（直接接受人类的指挥或按照预先设置好的程序运行）。我国在1986年就已经将机器人的研究开发应用等列入了国家重点科技计划，现已掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统和软件编程技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人的关键元器件，并进入实用化阶段，开发出弧焊、点焊、喷漆、装配、搬运、注塑、冲压及能前后行走、爬墙、水下作业的多种机器人。目前，国内相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化制造技术，解决了工业机器人控制、驱动系统的设计要点，机器人软件的设计和编程等关键技术，还掌握弧焊、点焊及大型机器人自动生产线（工作站）与周边配套设备的开发和制备技术。

2 机电一体化发展趋势

虽然机电一体化在我国已经有了长足的发展，但是把握未来的发展趋势也十分重要。目前机电一体化主要朝着数字化、智能化、援块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化、绿色化7个方面发展，数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性和可维护性以及自诊断能力，其人机界面视觉效果对用户更加友好，易于使用，并且用户能根据需要参与改进。智能化要求赋予机电产品一定的智慧处理能力，具有人的判断推理、逻辑思考等能力。援块化要求机电一体化产品具有速度调节单元（可实现减速、智能调速）和功能控制单元（需要具备视觉成像、图像处理、识别和测距等功能），并且能圆满完成典型操作，这样可利用标准单元大大提高开发出新产品的速度。网络化是指利用网络将各种机电产品统一配置起来，将网络作为配置的平台，然后由计算机统一分配管理，使对于机电产品的管理更加完善有序。由于机电产品最终还是服务于人的，因而在机电一体化领域提出了人性化概念，而人性化的核心思想就是在机电产品中赋予更多的人的智能、情感和人性。工业一体化目前也有朝着越来越微型化方面发展的趋势，微型化可促进精细加工技术进步，同时也可以提高生产效率。集成化目前也得到了越来越广泛的重视，集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合，和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。带源化是提高设备续航能力的重要方法，机电一体化产品自身带有能源，无需外部供电，因此能源一直是研究的重点。绿色化是近年来才提出的一个新观点，机电一体化产品的绿色化主要是指，在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时产品残存部分的可分解和可再生利用。■

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2012-07-09