机电一体化技术的发展现状及趋势

邓朝国

摘 要：文章对机电一体化技术在国内外的发展趋势进行了简要介绍，并分析了其在未来的发展趋势。

关键词：机电一体化技术；发展现状；趋势

一、机电一体化技术的发展现状

（一）国内机电一体化技术的发展现状。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发展现状。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。

二、我国机电一体化技术的发展趋势

（一）微型化的发展趋势。上世纪末是微型化的兴起时间，由于传统的机电一体化通常比较庞大，在工作中正常展开很不方便，而微型化在要求机械设备发展微型化的同时，更加注重其发展的微电子系统趋势，在发展中逐渐融入纳米技术，使机电一体化技术的发展得到促进。实现微机电一体化会在很大程度上影响许多不同领域，包括制造、军事、通信、医疗和生物等。但目前还有一定的瓶颈存在于微机电一体化的发展中，即微机电技术。现阶段虽然有比较先进的微电子技术，但在复杂的机电设备中要达到高技术水平是有一定难度的。不过我国的科学技术在今后会更加先进，微机电技术也会不断进步，使机电一体化的微型化水平得到提高。

（二）绿色化的发展趋势。以往的发展观念较为传统，人们通常忽略了能源与环境问题，单纯追求经济发展。如今人们的生活质量得到很大改善，但环境污染却更加严重，面临各种能源的枯竭，国家与社会开始对经济发展和环境保护间的关系加以重视，各种绿色产业也逐渐兴起和发展。绿色化产品代表了机械一体化技术与时代的发展趋势可利用更少的资源创造更多经济利益，并减轻环境污染。因此生产、应用与销毁绿色产品的过程中均与保护环境的要求相符合，且不会影响我们的生存健康，发展前景十分广阔。

（三）模块化的发展趋势。设计机电一体化的过程中实现模块化是比较重要的环节之一，具有繁琐、重大的工作量，因为有许多生产设备的厂家，假如不同零部件之间没有实现紧密配合， 就很难有效实现机电一体化技术。因此必须模块化设计机电一体化，组合多个要素，进而形成子系统。最后几个子系统互相结合，形成统一的整体，也就是新的系统，其功能也与之前的不同。如果可以做到模块化设计，机电一体化中设备间的不兼容概率将会得到大大减少，在掌握基本功能的同时还有助于开发和应用新的功能。

（四）智能化的发展趋势。机电一体化与传统机械技术之间最基本的区别就是智能化，也是该技术在未来的发展趋势。如今各个国家都很重视智能化的发展，因此为了更快适应社会新形势的发展要求，机电一体化也必须对智能化的发展加以重视。为发展智能化，应在操作控制机电一体化时将一些新学科的知识进行适当引入，例如混沌动力学、计算机信息学、运筹学、人工智能等，从而更好地模拟人类。虽然从根本上来说人类智慧是机电一体化所不能相比的，但其朝着智能化的趋势发展后必将应用在更多领域，使人类所消耗的人工成本得到节约。

（五）系统化的发展趋势。计算机技术在二十世纪九十年代后达到了空前的发展，发展中的网络被广泛应用在多个领域，包括教育、军事、工业生产、科技发展等，使我国的全球化进程得到推动。我国的企业也在全球范围内参与竞争，而国际间的合作和交流也使机电一体化技术的发展得到促进。当机电一体化技术取得新的进步时，各个国家都会通过网络销售新产品，使监视技术和远程控制技术的发展得到促进，而生产的产品也可作为终端设备进行远程控制。

结束语：总而言之，机电一体化是多个学科共同发展的结果，与我国社会发展的要求相符合，会促进社会效益还是经济效益的发展。最近几年，我国的机械制造业与现代工业发展的都比较稳定，越来越多的领域关注机电一体化技术的研究，使该技术取得了很大进展。由于我国与发达国家相比，机电一体化技术的发展较为落后，所以应引入并研究新型技术，对现有格局进行改善，以便尽快达到国际先进水平。

参考文献：

[1] 王立新.浅谈数控技术的发展趋势[J].赤峰学院学报（自然科学版），2013，5（23）：l19-120.

[2] 张晓阳.关于中国机电一体化技术应用协会第三届理事会换届工作说明[J].国内外机电一体化技术，2011，（5）：35-36