摘要

　　机电一体化是现代科学技术发展的必然结果。随着微电子技术、传感器技术、精密机械技术、自动控制技术以及微型计算机技术、人工智能技术等新技术的发展，机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科。本文简述了机电一体化技术的基本概要和发展背景，综述了国内外机电一体化技术的现状，分析了机电一体化技术的发展趋势。

　　关键词：机电一体化，发展现状，发展趋势

　　　1概述

　　机电一体化是机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进了微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机融合而构成的系统的总称。机电一体化技术是当代科学技术发展最为活跃的领域之一。随着计算数学、工程力学、机械动力学、电子信息技术及计算机技术的飞速发展，极大地丰富和发展了传统设计技术的内容，改变了其固有的模式和方法，特别是设计观念的更新，从面向制造的设计转变为面向用户的设计，大大拓宽了设计师的思维空间，使产品更具有创新性和适用性。

　　目前世界上普遍认为机电一体化技术可以分成两大类，即生产过程的机电一体化和机电产品的机电一体化。机电产品的机电一体化是机电一体化的核心，是生产过程机电一体化的物质基础。传统的机电产品加上微机控制即可转变为新一代的产品，而新产品较旧产品具有功能强、性能好、精度高、体积小、重量轻、更可靠、更方便、经济效益显著等优点。

　　机电一体化技术的飞速发展是现代企业大生产中低强度、低耗能、高精度、高标准、高质量要求的必然结果。随着微电子技术、传感器技术、精密机械技术、自动控制技术以及微型计算机技术、人工智能技术等新技术的发展，以机械为主体的工业产品和民用产品不断采用诸学科的新技术，在机械化的基础上，正向自动化和智能化方向发展。以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势。

　　2机电一体化的发展历程

　　机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

　　20世纪70～80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，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。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。

　　我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。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”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。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，取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

　　3机电一体化的现状

　　我国是发展中国家，与发达国家比，工业技术水平存在一定差距，但有广阔的机电一体化应用开拓领域和产品技术潜在市场。面临国际市场经济激烈竞争形势的挑战，国家和企业充分认识到机电一体化技术对我国经济发展具有战略意义，因此在利用机电一体化技术开发新产品和改造传统产业结构机装备方面都有明显的进展，取得了较大的社会经济效益。下面举几个实例说明我国机电一体化技术发展的现状。

　　3。1CIM技术的开发应用

　　我国的CIM高技术还处于理论和技术准备阶段，但CIM是机械工业重大技术发展方向。90年代已有较快的发展，在一些重点企业中已开始推广应用CAD、CMA和CIM技术。计算机辅助管理降低了库存，压缩了生产周期，提高了生产效益。

　　3。2电力、电子技术。

　　电力、电子半导体器件的应用和微机在电器传感控制中的应用，在节能，提高自动化水平等方面有显著效益。例如：风机、水泵采用电力电子调速技术，节约能源30%-40%，以实现大功率控制的要求。

　　3。3数控技术

　　我国的数控技术起步于1958年，在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达到50%，配置国产数控系统（普及型）也达到了10%。纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过四个五年计划的攻关，总体来看取得了很好的成绩。目前，国内已具有年产数控系统3000多套、主轴与进给装置5000多套的生产能力。近十年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3-5μm提高到1-1。5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级（0。01μm）。3。4工业机器人

　　我国在1986年将机器人的研究开发列入国家科技计划，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、驱动系统的设计技术，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。现在，我国从事机器人研发的单位有200多家，专门从事机器人产业开发的企业有50家以上，中国市场上总共拥有近万台工业机器人，其中完全国产的工业机器人（行业内规模比较大的前三家工业机器人企业）行业集中度占30%左右。

　　4机电一体化的发展趋势

　　4。1智能化

　　智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能系统是一个知识处理系统，它包括知识表示、知识利用和知识获取三个基本问题，其最终目标是模拟人的问题求解、推理、学习。人工智能在机电一体化建设中的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类的智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。目前，专家系统、模糊系统、神经网络以及遗传算法是机电一体化产品（系统）实现智能化的四种主要技术，它们各自独立发展又彼此相互渗透。随着制造自动化程度的不断提高，将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动，并会对制造中出现的问题进行分析、判断、推理、构思和决策。

　　4。2高性能化

　　高性能化一般包含高速、高精度、高效率、高可靠性。新一代CNC系统就是以此“四高”为满足生产而诞生的。它采用多CPU结构，以多总线连接，进行高速数据传递，采有精简指令集机，实时多任务操作系统并进行处理，设置多重缓冲器，故障诊断，自动检错，纠错，系统自动恢复等技术保证该机电一体化产品具有高性能。

　　4。3微型化

　　目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当这一成果用于实际产品时，就没有必要再区分机械部分和控制器部分了。那时，机械和电子完全可以“融合”机体，执行结构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型化是机电一体化的重要发展方向

　　4。4系统化

　　系统化的表现特征之一是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多坐标多系列控制功能的NC系统。表现特征之二是通信功能的大大加强，一般除RS-232外，还有RS-422以及DNC等多种功能。同时，考虑通信联网需要，建立通信局部网络（LAN），正在成为标准化LAN的制造自动化协议（MAP）已开始进入NC系统，从而可实现异型机异网互联及资源共享

　　4。5绿色化

　　工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

　　4。6仿生化

　　今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往在结构上处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。就目前情况看，机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势，但还有一段很漫长的道路要走。

　　5结束语

　　机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

　　谢辞

　　本论文是在指导老师的帮助和指导下完成的，老师的严谨的治学态度以及随和的对人态度给我留下了不可磨灭的印象，使我终生受益。论文中包含了老师对学生的鼓励以及期望。为此，我对他致以最衷心的感谢。

　　

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