机电一体化技术的现状及发展

时间：2022-10-08 22:53:59 机电一体化毕业论文我要投稿

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机电一体化技术的现状及发展

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机电一体化技术的现状及发展

　　机电一体化技术的现状及发展【1】

　　摘要：机电一体化是现代科学技术发展的必然结果，本文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;现状;发展趋势

　　一、机电一体化的产生与应用

　　20世纪60年代以来，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后，刺激了机械产品与电子技术的结合。

　　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更进一步奠定了技术基础。

　　20世纪80年代末期，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，20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入了深入发展时期。

　　光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中展露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。

　　我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。

　　取得了一定成果，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。

　　机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。

　　二、机电一体化的发展现状

　　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年代～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。

　　20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。

　　一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中展露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。

　　另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法、机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。

　　同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。

　　这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。

　　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。

　　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也做了大量的工作，虽然取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

　　三、机电一体化的发展趋势

　　(一)智能化趋势

　　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。

　　人工智能在机电一体化建设者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。

　　这里所说的“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。

　　机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能。

　　但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能。

　　(二)模块化趋势

　　模块化是一项重要而艰巨的工程。

　　由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。

　　如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。

　　这样可利用标准单元迅速开发出新产品，也可以扩大生产规模，制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。

　　从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

　　(三)网络化趋势

　　计算机技术等的突出成就是网络技术。

　　网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产等领域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。

　　机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。

　　由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。

　　现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐，因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。

　　(四)微型化趋势

　　微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势，国外称其为微电子机械系统(MEMS)，泛指几何尺寸不超过1cm的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。

　　微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，具有不可比拟的优势。

　　微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术。

　　(五)绿色化趋势

　　工业的发达给人们生活带来了巨大变化。

　　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。

　　机电一体化的发展及趋【2】

　　摘要机电一体化是现代科学技术发展的必然结果。

　　文章概述机电一体化的核心技术，分析机电一体化发展进程，提出机电一体化向智能化迈进的趋势。

　　关键词机电一体化;核心技术;发展进程;发展趋势

　　机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。

　　今天机电一体化技术发展飞速，机电一体化产品更日新月异。

　　1 机电一体化的核心技术

　　1.1 机械技术：是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。

　　1.2 计算机与信息技术：其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

　　1.3 系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。

　　1.4 自动控制技术：其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

　　1.5 传感检测技术：是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。

　　其功能越强，系统的自动化程序就越高。

　　1.6 伺服传动技术：包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。

　　2 机电一体化的发展进程

　　2.1 数控机床问世：自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已50个年头。

　　我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展阶段，尤其是在1999年后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。

　　2.2 微电子技术的发展：我国的集成电路产业起步于1965年，经过30多年发展，已初步形成包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。

　　2.3 可编程序控制器(PLC)的应用于工业：上世纪60年代后期，美国汽车制造业开发一种Modular Digital Controller(MODICON)取代继电控制盘。

　　MODICON是世界上第一种投入商业生产的PLC.70年代是PLC崛起，并首先在汽车工业获得大量应用。

　　80年代是它走向成熟，全面采用微电子及微处理器技术。

　　90年代又开始了PLC的第三个发展时期。

　　90年代后期进入了第四阶段。

　　其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向现场总线网络的体系结构，采用开放的通信接口，如以太网、高速串口;采用各种相关的国际工业标准和一系列的事实上的标准;从而使PLC和DCS这些原来处于不同硬件平台的系统，正随着计算技术、通信技术和编程技术的发展，趋向于建立同一硬件平台，运用同一个操作系统、同一个编程系统，执行不同的DCS和PLC功能。

　　这就是真正意义上的EIC三电一体化。

　　2.4 激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的出现：以激光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技术，它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细加工和半导体科学技术的科研成就，成为电子技术与光子技术自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科，对于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义。

　　3 机电一体化向智能化迈进

　　20世纪90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。

　　一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头角，出现了光机电一体化和微机电一体化等新支;另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。

　　未来机电一体化的主要发展方向有：

　　3.1 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，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。

　　3.2 网络化：20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。

　　机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。

　　因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

　　3.3 微型化：兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。

　　国外称其为微电子机械系统(MEMS)，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。

　　微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。

　　3.4 绿色化：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。