機電一體化的特點及發展趨勢
機電一體化的特點及發展趨勢
摘要：現代科學技術的不斷發展，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。
由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，導致了工程領域的技術革命與改造，在機械工程領域，極大地推動了不同學科的交叉與滲透。
關鍵詞：機電一體化 技術產品 制造技術 發展趨勢
1.機電一體化的基本概念
根據系統功能目標和優化組織目標。
機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展。
由此而產生的功能系統
機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。
機電一體化是從系統的觀點出發，合理配置與布局各功能單元，還將被賦予新的內容。
并使整個系統最優化的系統工程技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱，是綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值。
具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。
即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，還能賦予許多新的功能。
其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，但是發展到機電一體化后。
“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面，其主要功能依然是代替和放大的體力，機械工程技術有純技術發展到機械電氣化，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。
而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊，這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。
因此，機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術。
2.機電一體化的優越性
(1)顯著提高設備的使用安全性。
在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，使用安全性和可靠性提高，機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。
避免和減少人身和設備事故。
能自動采取保護措施。
(2)保證最佳的工作質量和產品的合格率。
通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響。
生產能力和工作質量提高，由于機電一體化產品實現了工作的自動化，數控機床對工件的加工穩定性大大提高，使得生產能力大大提高。
機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，同時。
生產效率比普通機床提高5～6倍。
(3)機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示。
使得操作大大簡化并且方便、簡單，操作按鈕和手柄數量顯著減少。
機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，使用性能改善。
系統可重復實現全部動作，高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序。
實現自動最優化操作。
(4)機電一體化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節、自動保護和智能化等多種功能。
使其應用范圍大為擴大，具有復合技術和復合功能，例如。
滿足用戶需求的應變能力較強，能應用于不同的場合和不同領域，。
機電一體化產品跳出了機電產品的單技術和單功能限制，電子式空氣斷路器具有保護特性可調、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時電流的測量、顯示和故障自動診斷等功能，使產品的功能水平和自動化程度大大提高。
具有復合功能并且適用面廣。
(5)機電一體化產品的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施。
這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產品的控制系統中，而不需要改變產品中的任何部件或零件。
即可按指定的預定程序進行自動工作，使工作恢復正常，對于具有存儲功能的機電一體化產品，可通過改變控制程序來實現工作方式的改變，然后根據不同的工作對象。
調整和維護方便，機電一體化產品在安裝調試時。
只需給定一個代碼信號輸入，可以事先存入若干套不同的執行程序，以適應不同用戶對象的需要以及現場參數變化的需要。
3.機電一體化產品的構成及特點
(1)機械系統。
這部分是實現產品功能的基礎，需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產品高效、多功能、可靠、節能和小型輕量等要求，機電一體化產品的機械系統包括機身、框架、機械傳動和聯接等機械部分。
因此對機械結構提出了更高的要求。
(2)動力系統。
驅動執行機構工作以完成預定的主功能，機電一體化產品以電能利用為主。
動力系統為機電一體化產品提供能量和動力功能。
動力系統包括電、液、氣等動力源，包括電源、電動機及驅動電路等。
(3)傳感與檢測系統。
為機電一體化產品提供運行控制所需的各種信息，同時利用檢測系統的功能對這些物理量進行測定。
傳感器的作用是將機電一體化產品在運行過程中所需要的自身和外界環境的各種參數轉換成可以測定的物理量，傳感與檢測系統的功能一般由測量儀器或儀表來實現，對其要求是體積小、便于安裝與聯接、檢測精度高、抗干擾等。
(4)信息處理及控制系統。
信息處理及控制系統接收傳感與檢測系統反饋的信息，機電一體化產品中。
并對其進行相應的處理、運算和決策，信息處理及控制系統主要是由計算機的軟件和硬件以及相應的接口所組成，根據機電一體化產品的功能和性能要求，以對產品的運行施以按照要求的控制，實現控制功能。
(5)執行機構。
執行機構因機電一體化產品的種類和作業對象不同而有較大的差異。
機電一體化產品的執行機構一般是運動部件，常采用機械、電液、氣動等機構，其性能好壞決定著整個產品的性能。
因而是機電一體化產品中最重要的組成部分，機電一體化產品的五個組成部分在工作時相互協調。
在結構上，各組成部分通過各種接口及其相應的軟件有機地結合在一起，執行機構是實現產品目的功能的直接執行者。
共同完成所規定的目的功能。
實現產品的主功能，。
執行機構在控制信息的作用下完成要求的動作，構成一個內部匹配合理、外部效能最佳的完整產品。
4.機電一體化的發展趨勢
(1)智能化。
使機電一體化產品具有與人完全相同的智能。
機器人與數控機床的智能化就是重要應用，智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向，誠然。
則是完全可能而又必要的，以求得到更高的控制目標，這里所說的”智能化”是對機器行為的描述。
是不可能的，也是不必要的，模擬人類智能，但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，是在控制理論的基礎上。
吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視。
使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力。
(2)模塊化。
研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。
如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模，這樣。
這需要制定各項標準，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元。
由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
由于利益沖突，顯然，模塊化是一項重要而艱巨的工程。
以及各種能完成典型操作的機械裝置，以便各部件、單元的匹配和接口。
無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定。
(3)網絡化。
20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。
網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。
各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。
機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。
由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。
現場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡(home net)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(computer integrated appliance system，CIAS)，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。
因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。
(4)微型化。
指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。
國外稱其為微電子機械系統(MEMS)，并向微米、納米級發展，即超精密技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術。
微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，微型化興起于20世紀80年代末。
它包括光刻技術和蝕刻技術兩類，泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品。
微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。
(5)綠色化。
人們呼吁保護環境資源。
資源利用率極高，另一方面，于是。
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化，設計綠色的機電一體化產品。
生態環境受到嚴重污染，綠色化是時代的趨勢，具有遠大的發展前途，對生態環境無害或危害極少。
機電一體化產品的綠色化主要是指，符合特定的環境保護和人類健康的要求。
綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，資源減少。
報廢后能回收利用，生活舒適，回歸自然;一方面，物質豐富，使用時不污染生態環境。
綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中。
(6)系統化。
許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的，表現是通信功能的大大加強。
未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化產品的最終使用對象是人。
另一層是模仿生物機理，一層是，賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，系統可以靈活組態，特別是對家用機器人。
其高層境界就是人機一體化，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。
研制各種機電一體花產品，事實上，一般除RS232外。
還有RS485、DCS人格化，進行任意剪裁和組合，系統化的表現特征就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。
5.結語
綜上所述，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。
是許多科學技術發展的結晶，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，并且隨著科學技術的發展，與機電一體化相關的技術還有很多。
機電一體化的出現不是孤立的，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。
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