机电一体化技术的发展与探析

杨莹

摘 要：机电一体化是机电工业实际应用效果的复合技术之一，也是机电工业发展的必然趋势。同时，机电一体化是多种学科的综合交叉，具有一定的复杂性。当前，机电一体化的应用范围日益广泛，已成为现代工业技术与经济发展中不可或缺的部分。对机电一体化做出探讨，分析机电一体化的优势和发展趋势。

关键词：机电一体化 优势 现状 发展

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）006-052-02

机电一体化（Mechatronics）是一门综合的技术，是指在结构的主功能、信息处理功能、动力功能与控制功能上引进电子技术，将电子化设计、机械装置与软件相结合所构成的系统的总称。机电一体化技术包括有计算机与信息技术、机械技术、自动控制技术、系统技术、伺服传动技术与传感检测等技术。机电一体化涵盖了“产品”与“技术”两个概念，它的应用对工业领域的技术结构、产品结构、生产方式以及管理方式都产生了很重要的影响并促使其发生了改变。机电一体化具有一定的进化性，随着科技的发展与技术、生产理念的更新，机电一体化也在不断的被改进。现阶段可以看到的是，由于机电一体化具备有很强的优势，现代的工业生产正由“机械电气化”向“机电一体化”迈进中。机电一体化的优势主要体现在以下方面。

1 机电一体化的优势

1.1 生产使用的安全性与可靠性获得提升

应用了机电一体化的生产器械，一般都具有自动监视、诊断、报警及自我保护的功能。在生产过程中，一旦发生过压、过载、过流、短路等电力故障时，生产器械能够自动采取保护措施，降低或减少事故发生的可能性，这明显能提高生产使用的安全性与可靠性。

1.2 生产质量与生产能力都获得提升

应用了机电一体化的生产器械基本都具控制功能和信息自动处理功能，故而其检测与控制的精度、范围以及灵敏度都会有提升。除此之外，机电一体化的应用能够使机械的工作不受操控者主管因素的影响，可精确的保障器械的执行机构完成预设动作，如此以来便可实现最佳的操作方案，保障最佳的工作质量，并能保障最高的产品合格率。同时，应用了机电一体化的器械能够进行自动化生产工作，克服了人力及时间的限制能够大大提升生产能力。因此，应用了机电一体化，生产质量与生产能力都获得提升。

1.3 使用性能的提升

应用了机电一体化的器械多会采用数字显示与程序控制，手柄、按钮之类的操作部件减少，使得操作程序更加简单化、方便化。机电一体化器械可通过预设由电子控制系统控制实现生产过程，并可重复。高级的机电一体化器械还可根据被控对象的数学模型以及外部参数的变化而自动选择最佳工作程序，能够自动进行最优化操作。故而，应用了机电一体化，器械的使用性能获得了提升。

1.4 使产品的性能得到提升

应用了机电一体化的器械多具有复合功能可使用复合技术，生产出来的产品自动化程度与功能水平获得极大提升。机电一体化器械通常都具备自动控制、自动校验、自动调节、自动补偿、自动保护等智能化功能，可以应用到不同的领域，对用户需求能力的应变性增强。

2 机电一体化技术的发展分析

机电一体化的出现打破了传统意义上电子工程、机械工程、信息工程与控制工程的学科分类，并将微电子技术、机械技术与信息技术等多种技术融为一体，形成了一门新型的交叉学科。机电一体化的发展从最初的自发状态逐渐发展到了现在的自主发展状态，应用已经越来越广，其重要是被越来越多的人所熟知。

发展至现在，机电一体化已经形成了自身的体系并且还将会随着科技的发展不断被赋予新的内容。但不管内容如何变化，它的基本特征都可概况成以下概念：机电一体化从系统的观点出发并综合运用计算机技术、信息技术、机械技术、自动控制技术、系统技术、伺服传动技术与传感检测技术预计编程技术等群体技术，根据生产目标而优化组织，合理进行各功能单元的配置，高质量、低消耗、多功能的实现特定功能价值，并使整个系统达到最优化的系统工程技术。

机电一体化的应用可分为三个时期：第一阶段是机电一体化的产生及初步应用阶段。机电一体化产生于上世纪60年代并随之初步应用于机械产品的生产中。但是这一阶段的电子技术整体发展水平较低，真正意义上的机电一体化还为形成，严格而言只能算是电子技术与机械技术的初步配合应用。第二阶段是机电一体化的快速发展阶段。这阶段主要是在上世纪的七八十年代。在第二阶段，控制技术及计算机技术都在快速的发展中，这也给机电一体化的发展提供了技术保障。同时，各国都注意到了机电一体化对生产的促进作用加大了对机电一体化的重视程度，机电一体化发展的大环境变得更加有利。第三阶段是机电一体化的发展新时期。这一阶段自上世纪90年代开始，而今的机电一体化正处于这一阶段。在这一阶段，机电一体化主要是向智能化、模块化及自动化发展。我国的机电一体化起步虽然较晚，但是在良好的国际发展基础上也取得了很高的研究效果。

现在机电一体化已经进入了深度发展时期，通讯技术、光学技术在机电一体化中得以大力应用，微加工技术也发挥除了很大效果，机电一体化出现了微机电一体化与光机电一体化等新分支。

3 机电一体化技术的发展趋势

机电一体化是一门涉及到计算机、光学、电子、机械、信息等知识的综合学科，他的发展与进步与相关技术呈依赖与相互促进的关系。同时，技术的发展产生于实际的需求。故而，通过对相关学科以及对市场需求的分析，我们可以得出，机电一体化将以以下机电为发展方向：

3.1 智能化

智能化是新世纪各项技术的最主要发展趋势。机电一体化现阶段已经具备了一定的智能功能，但是随着人们对智能需求的提升以及技术的进一步发展，机电一体化的必然将向更高程度的智能化发展。我们所谈论的智能化主要是对机器行为的描述，是指机械的制造在控制论的基础上，吸纳计算机科学、人工智能学、运筹学等知识，模拟人工智能，使机器具有一定的判断推理与逻辑思维、自主决策的能力，从而实现更高的控制目标。当然，机电一体化具备有与人一般无二的智能是不需要也不可能的，但是赋予高性能的一体化产品部分人类智能或者其他低级智能则是可行的，而这，也是机电一体化智能的发展方向。

3.2 模块化

模块化同样是机电一体化的发展目标。模块化是一项重要且艰难的工程。机电一体化的产品种类繁多且各个厂家所研制开发的器械标准不尽相同。进行具备标准机械接口、动力接口、环境接口与电气接口机电一体化产品单元研发是重要且难度较大的问题。比如要研制一种具有特定功能的动力单元，如果能利用标准单元进行研发，则能较快的得出结果并且也可扩大生产。但当前，由于利益的冲突，国际或者国内难以制定统一标准。不过，显而易见的是，模块化不论是对机电一体化单元的生产企业还是机电一体化产品的生产企业都有很大主要。模块化的发展是必然趋势，非先阶段状况所能阻止。

3.3 网络化

现阶段，网络技术已经普及，并且应用到了几乎所有的生产生活领域。网络将全球的生产与经济连为一体，并带动了企业竞争的全球化。在这样的大环境些，机电一体化的网络化发展是大势所趋。网络的远程控制与监视功能发展很迅速，而实现其功能的产品本身就是机电一体化的产品。在未来，以计算机为中心的家电集成系统必然将在全球家庭中得以应用。

3.4 微型化

实际应用表明，体积较小、耗能少、运动灵活的一体化产品应用更广泛，在医疗、军事、信息等方面也更有显著优势，机电一体化的微型化是实际的需求，故而将成为未来的发展趋势。

3.5 绿色化

工业的发展给人们带来的并不仅仅是有益变化，在人们的物质生活在不断被丰富的同时，资源过度消耗与环境污染成为了影响人们生活的重要因素。“绿色”成为了现阶段生产与生活的重要标准之一。机电一体化在未来也必须应用绿色理念，在产品的设计及生产、使用过程符合绿色环保、资源节约的概念，这，是人类的生产对机电一体化发展提出的不可违背的要求。

4 结语

机电一体化是多门学科的优化结晶，是生产生活的技术的重要发展。机电一体化能推动人们的生活与生产方式的改变具有其他技术无可比拟的优势。我们要对其投入更多的研究并促使其发展进一步加快，使它的应用更加广泛，使人们的生活更加方便有效。

参考文献：

[1] 牟景华.浅析“机电一体化”的发展趋势[J].黑龙江科技信息，2008（11）.

[2] 关金华，祝贵胤.浅谈机电一体化的发展方向[J].黑龙江科技信息，2008（03）.