机电一体化技术的发展

高培实 刘斌 王亥金 吴嘉翔

（北华航天工业学院 河北廊坊市 065000）

机电一体化技术的发展

高培实 刘斌 王亥金 吴嘉翔

（北华航天工业学院 河北廊坊市 065000）

机电一体化的含义是机电与微电子技术的有机结合，现代科学技术的发展离不开机电一体化技术的发展。本文简述了机电一体化技术的基本概要和发展背景，着重分析了机电一体化技术的发展趋势，为我国机电一体化技术的发展提供相关的经验教训。

机电一体化技术；发展趋势；发展方向

引言

计算机特别是微型计算机的应用已日益广泛，机械产品的生产过程的控制，使机、电有机地结合，因此机电一体化技术得到了充分的应用。机电一体化技术的应用，使机械行业的经济效益得到了显著地提高，也增强了企业在市场中的竞争力。机电一体化是综合性的高新技术，是机械技术与微电子技术的有机结合，为我国经济社会的发展作出了巨大的贡献。

1 机电一体化的内容

（1）机电一体化技术应用机械、电子等有关技术，使机械、电子有机结合，实现系统或产品整体最优的一项综合性技术。机电一体化技术包括技术原理和使机电一体化产品得以使用和发展的技术。是一个技术群的总称。

（2）机电一体化系统（产品）是由若干机械和电子要素组成的有机整体，机电一体化产品或系统主要是指机械系统与微电子系统的有机结合，是新一代产品，一个机电一体化的系统主要是由机械装置、执行装置、动力源、传感器、计算机这5个要素构成的。

（3）机电一体化工程是机械工程与电子工程的综合集成体，是机电一体化技术人员利用机电一体化技术进行设计、制造的完整体系。机电一体化工程是系统工程在机电一体化系统中的具体应用，并在很大程度上促进了系统工程的进步与发展。

（4）系统工程、控制论和信息论是机电一体化技术的方法论。机电一体化思想相当于一体化思想。机电一体化促进了光电机一体化、机电液一体化、人机一体化等技术的进步以及相关产品的生产。

2 机电一体化产品的主要优点

（1）具有记忆、运算、控制、处理信息等功能。从而帮助产品实现高性能、多功能化和智能化的目标。

（2）简化结构。机电一体化使产品向着标准化方向发展，通过模块化的方法进行设计、制造，简化了相关产品的结构。

（3）机电一体化的发展，可以根据负荷及运行情况进行调整与控制产品的生产，具有节能的特点，是非常实用的。

（4）具有自动监视、诊断功能等实用性功能，可以使安全可靠性大幅度提高。

3 机电一体化产品的类别

3.1 典型的机电一体化产品

典型的机电一体化产品具有较完整的结构。数控加工中心、工业机器人、彩色复印机、自动绘图机等都是典型的机电一体化产品。

3.2 机械产品中的一部分用电子装置代替

打印机、机电一体化照相机、带微机控制或数字显示的各种机械设备等产品都属于这类机电一体化产品。

3.3 以微电子装置代替原设备的信息处理机构

指针式石英电子表、全电子式电话交换机、带微处理器的各种仪表、电机调速装置等都属于这类机电一体化产品。

4 我国机电一体化产品发展及应用概况

机电一体化产品技术的研究在西方国家发展的比较早。计算机技术、控制技术、通信技术的发展为机电一体化的发展奠定了技术基础。集成电路和微型计算机的发展为机电一体化的发展提供了充分的物质基础，有了充分的技术基础和物质基础使机电一体化技术和产品得到了极大发展。近些年，我国的机电一体化技术也得到了很大的发展，对机电一体化系统的规模设计、分析和集成方法以及机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。我国从20世纪80年代初开始在这方面进行研究和应用，国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为863计划。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，并取得了一定成果，但与日本、欧美等先进国家相比仍有相当差距。

5 我国煤矿机电一体化技术的发展与思考

近年来，国产电牵引采煤机已经占领国内市场，核心部分是由安装在采煤机上的计算机和传感器组成，具有多种保护、遥控功能。国内市场已经出现了全数字化直流提升机。但国产煤矿机电一体化产品还存在许多问题，国产化程度不高；单机自动化水平尚可，但一般不具备通信功能，处于自动化孤岛状态；设备监测信息量不少，但未得到充分利用，这些都是机电一体化技术的不足。因此，发展国产煤矿机电一体化产品，在技术上还应注意研究具有自主知识产权的核心装置，增加产品国产化的比例，还要增加产品的通信功能，以适应综合自动化的需要，进一步提高产品的故障诊断功能和智能化程度也是非常有必要的。

6 机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的集合体，机电一体化的主要发展方向如下：

（1）光机电一体化。一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的，引进光学技术能有效地改进机电一体化系统的传感系统性能、能源系统和信息处理系统的性能，光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。

（2）全系统智能化。机电一体化产品的智能化水平越来越高。提高智能化以求得到更高的控制目标。这些进步离不开信息化的发展。

（3）技术产品网络化。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片。企业间的竞争也将全球化。由于网络的普及，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

（4）自律分配系统化。未来的机电一体化产品，有较强柔性的产品能较好地应付突发事件，在自律分配系统中，还有多个子系统，各个子系统是相互独立的，子系统是为总系统服务的，同时具有本身的自律性，可根据不同的环境条件做出不同反应。

7 结语

综上所述，机电一体化技术在国内外的发展都比较迅速，我国的机电一体化技术更是得到了迅猛的发展，机电一体化技术的发展是许多科学技术发展的结晶，它随着社会生产力的发展到而不断发展，是经济社会发展到一定阶段的产物。微机电一体化又是机电一体化的一个重要分支和发展，是当代微机械技术和先进的微电子技术的高度融合，也是是微米水平的机电一体化。机电一体化产品概念设计理论与方法的研究无疑必将对产品设计师起到重要的指导作用。国内学者从现代机构学的角度出发，针对以运动功能为主功能的一大类机电一体化产品的特点，研究机电一体化产品概念设计理论与方法，取得了初步的研究成果。通过对机电一体化技术的相关研究，希望可以对我国机电一体化技术的进一步发展提供相关的指导。从而促进我国经济社会的进一步发展。

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1004-7344（2016）17-0288-01

2016-5-27