机电一体化技术的发展及系统体系研究

孙晓鹏

机电一体化是一门非常复杂的科学技术专业，是多学科之间相互交叉和融合而形成的一种综合技术体系，它的飞速发展使得传统的机械工业得以新生，焕发了新的生命力。机电一体化在机械工业领域的地位举足轻重，机电一体化为人类带来了巨大的经济效益、工程效益和社会效益，本文希望就近年来机电一体化的技术发展、应用概况、未来趋势进行简要分析。

【关键词】机电一体化 技术发展 系统体系 研究

二十世纪六十年代以来，微电子技术、信息技术、网络技术自动化技术、数控技术等得到了迅猛发展，信息技术作为这些技术发展的核心因素，极大地提高了劳动生产率。同时，其工作效率也得到了成倍的增长。在测量与控制技术、计算机技术和通信技术多元化结合为一的过程中，机电一体化专业职业技能体系渐渐形成了一整套完整的学科体系，在这种学科技术革命的影响和冲击之下，机电行业整体发生了深刻的变化，机电一体化的关键性技术发展趋势也受到了人们的日益重视。

1 机电一体化技术概述及发展历程

电子技术问世之后，电子技术与机械技术的结合就开始了，二十世纪六十年代起，机电一体化开始出现；七十年代，人们把机电一体化看作是机械和电子结合；直到八十年代信息技术崭露头角，微处理器的性能提高，促进了机电一体化的快速发展。如今进入九十年代，通信技术促使机电一体化正式进入繁盛时期，机器人系统可以通过遥控、虚拟现实、多媒体技术与网络化机电一体化密切合作，日益普及。在21世纪的今天，机电一体化伴随着自动化技术一起，蓬勃发展。

2 机电一体化技能体系构建内容

2.1 专业职业技能硬件基础

机电一体化是一种复合的技能体系，和职业技能体系密切相关。机电一体化，分为硬件和软件两方面的技术，硬件是由机械本体传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成的。

2.1.1 机械本体技术

现代机械产品一般是由钢铁体材质或者人工合金材质做成，在实际使用的过程中，为了减轻质量，在结构上或者材质上可能会有所改进，非金属复合材料通过特殊的工艺强化硬度之后，也有可能运用到现代机械产品之中。机械本体技术是能够控制机电一体化的基础，是实现驱动系统的小型化、降低能耗、提高效率的基本保证。

2.1.2 传感技术

传感技术是实现机电一体化之间信息连接的桥梁，传感器的灵敏程度直接影响到机电一体化的可靠性和灵敏度，在精确度控制方面，有关专家大力探讨，对于外部信息传感器的非接触性探测技术。

2.1.3 驱动技术

在进行电机的应用方面，驱动技术已经被广泛应用，驱动技术往往被用于积极发展机电一体化内部方面，通过驱动装有编码器的电机或者控制机组专用的组件，使组件、传感器和电机三位一体，共同为中央处理单元服务。

2.1.4 接口技术

接口技术是为了能够让机械元件与计算机和中央处理器进行通信的辅助部件，因此接口必須灵敏，可以时刻接受信息传感，通常接口是用来接收格式化传递的数据，因此，接口一般来说采用的是统一标准，这样有利于信息的传递和统一维修，简化设计。

2.2 专业职业技能软件延伸

2.2.1 信息处理技术

信息处理技术是可以使机电一体化迅速发展，同时大大提高机械信息处理可靠性和包容度的技术支持，在机电一体化和准备传输信息的过程中，信息处理技术的进步可以提升机械的处理速度，并轻松解决抗干扰问题。

2.2.2 软件技术

硬件之所以可以正常发挥作用，必须要有软件的密切配合，软件是给硬件发出指令的体系和制度规定，软件的参数设置是为硬件服务的。为了减少软件的研制成本，就必须要在生产维修的过程中提升工作效率，推行软件的标准化和系统化，程序的模块化，以及推进与硬件之间的项目化连接工程发展。

3 机电一体化技术体系发展趋势

事实上，机械设备技术的产生并不是孤立的，而是各种综合技术相互渗透的结果，机电一体化的发展完善了新一代的生产技术进步，使得制造业显示了强大的信息沟通威力。

3.1 数控机床应用

生产技术的发展对于产品的性能要求越来越高，高速化，高精密化，智能化和系统化的施工技术发展态势，给传统制造业带来了革命性的变化，机电一体化的重要发展趋势之一，就是机电制造业的数控技术发展，在高精尖装备的研发方面，强调数控与产、学、研结合，积极研发具有自主知识产权的新型技术。数控机床是大型生产线的保障后盾，数控技术是建立在机电一体化基础上的现代化工业发展趋势。

3.2 计算机集成制造系统（GIMS）

计算机集成制造系统伴随计算机辅助设计与制造而产生的。它是在信息技术自动化技术与制造的基础上，通过计算机技术把分散在产品设计制造过程中各种孤立的自动化子系统有机地集成起来，形成适用于多品种、小批量生产，实现整体效益的集成化和智能化制造系统。计算机集成系统是为了辅助数控技术、信息传感技术等服务的，是为了能够小范围的控制规模生产和流水线作业而开发的新技术，有助于减少人工投入，降低生产成本，提升生产效率。

3.3 柔性制造系统（FMS）

柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统。一组按次序排列的机器，由自动装卸及传送机器连接并经计算机系统集成一体，原材料和代加工零件在零件传输系统上装卸，每台机器接受操作指令，自动装卸所需工具，无需人工参与。柔性制造系统能够智能化的控制信息控制体系，达到动态监控效果。

4 结论

综上所述，机电一体化技术体系具有广阔的发展前景和极高的应用价值，因此，在我国提倡大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的内在要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。

参考文献

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作者单位

德州职业技术学院 山东省德州市 253000