時間：2023-11-08 10:52:02
序論：速發表網結合其深厚的文秘經驗，特別為您篩選了11篇機電一體化概念設計范文。如果您需要更多原創資料，歡迎隨時與我們的客服老師聯系，希望您能從中汲取靈感和知識！
中圖分類號：TH39 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 10-0005-02
一、引言
機電一體化（Mechatronics）這一概念，是日本學者在1971年首次提出來的。至今，經歷了40多年的發展，隨科技的發展不斷豐富，不斷更新，機電一體化的內涵也發生了根本性的變化。尤其是進入21世紀以來，人們的消費觀念不斷變化，圍繞消費者之間的市場競爭日趨激烈和白熱化，重點是針對機電一體化產品的輸出柔性、工作性能及可靠性等方面，在這些方面的，人們的要求越來越高。
新時代背景下，機電一體化技術在計算機技術、人工智能技術、網絡技術、信息技術、傳感器技術等相關學科的快速發展下得到了飛躍發展，面臨著更加廣闊的應用前景和發展空間。電子產品結構也在集成技術、新材料、微電子的快速發展背景下發生了革命性的變化，傳統的機械產品向智能化、小型化、網絡化、模塊化、自動化、柔性化、機電一體化邁進，已經步入了一個新的發展階段。再就是隨著傳感、信息技術和傳統機械產品的融合，機電一體化技術已成為一個新興的跨學科的技術，它涉及到的信息處理技術、制造技術、驅動技術、傳感技術、自動控制技術、接口技術等關鍵技術。
總之，科學技術越是向更新更高層次發展，就越能給人們帶來更多的驚喜和生活空間，也能給人們更加豐富物質、文化和精神享受。可以說，機電一體化技術在21世紀的機械產品的設計和發展中發揮著重要的作用，重點研究機電一體化產品控制系統概念原理及設計方法具有重要的理論意義及現實意義。
二、機電一體化系統及其組成原理
機電一體化系統是一個各種技術之間相互協調和整合的有機的、完整的體系，不是一個簡單的各種技術拼湊和堆積。機電一體化系統從技術層面來說綜合保函和運用了控制系統、機械工程、計算機技術、電子技術、電子技術和其他技術。尤其是機電一體化系統的中的驅動元件和執行器子系統是核心的執行機構，是實現可控電動機行為的終極目標，充分利用計算機信息處理和控制功能，利用現代控制驅動元件特性的機械系統。
（一）機電一體化系統概述
1.由計算機進行信息處理和控制的現代機械系統最終目的就是要實現機械運動和動作協調，這個也是機電一體化系統功能設計的根本出發點。
2.機電一體化系統從完成工藝動作過程這一總功能的角度來看，可劃分為：信息處理及控制子系統、傳感檢測子系統、廣義執行機構子系統（如圖1），它們分別完成信息處理及控制、信息檢測、機械運動和動作。
3.由驅動元件和執行件（或執行機構）融為一體的廣義執行機構執行子系統，具有它的特殊性、可控性。
（二）機電一體化系統的組成原理
1.廣義執行機構子系統。由剛性物件組成的形形機構組合而成的傳統，他們的缺乏可控性是傳動和執行機構系統上最大的問題。而驅動元件與執行件（或執行機構）融為一體是廣義執行機構的一個特點（如圖2），從而實現可控運動。
電機、氣動馬達和動作缸是驅動元件中的一兩種，同時還有液壓、電磁鐵、彈性元件、形狀記憶合金、光能馬達等，這足以說明驅動元件種類繁多。機電一體化系統得到更加有效工作就必須依靠驅動元件的多樣性。傳統機構中的輸出件可以為執行件，單一構件也可以是執行件。同時，驅動元件與執行件（或執行機構）的集成應用使機電一體化系統更加有效地工作。
2.信息處理及控制子系統。信息處理和控制子系統檢測傳感器所提供的信息，技術和控制策略和執行的廣義執行機構控制的基礎上采取行動的過程中。應執行的控制來實現，廣義的運動學模型是由一臺計算機和軟件實現。信息處理和控制子系統是實現智能化的現代機械系統，自動化的關鍵。
3.檢測傳感子系統。檢測傳感器是實現物理量的檢測和信號采集的功能載體，也是連接廣義執行子系統的中間紐帶。
三、機電一體化產品控制系統概念設計過程
總體而言，要從功能需求出發建立機電一體化產品控制系統概念設計圖3所示：
（一）用戶需求模型
1.用戶需求調查與分解。用戶需求表達的是用戶自己的意愿，要想獲得這些意愿與想法，需要通過市場調查，但是這樣的可操作性不強，很難使設計者完全把握用戶的需求，對此可以將用戶需求進行細分。機電一體化系統用戶需求可分為控制域、機械域和其他域，控制域又可分為硬件域和軟件域。將最初的用戶需求（父需求）對應于所設計的產品向各個領域進行分解（圖4：用戶需求調查與分解），獲得最終的用戶需求（葉需求）.分解后的需求可以更具體的體現設計目標。
圖4 用戶需求調查與分解
用戶需求分解后，要進一步對客戶需求進行評估，尤其是重點對每一個葉需求進行重審核，以此進一步用衡量的方法進行分析.
2.衡量過程。衡量用戶需求的優先次序，在關鍵的用戶需求中做出挑選。衡量方法的原理是：如果一個“希望需求”與一定數量的“必須需求”之間存在相關性，那么這個希望需求也應該“必須”滿足，作為額外的必須需求。衡量過程如下：
（2）標記0表示希望需求與必須需求之間沒有相關性。
（3）標記1表示希望需求與必須需求之間有很強的相關性。
（4）如果希望需求的綜合值在[3，5]之間或更高的作為額外的必須需求。
（二）建立功能模型
功能是系統輸出量和輸入量之間的關系，常被稱為流，通常分為物料流、能量流和信息流。功能結構是功能模型或功能分析結果的一種表達形式。產品的總功能分解成若干功能元，將系統的各個功能元用流有機的組合起來就得到功能結構。
使用功能基建立功能結構的步驟如下：
1.確定系統的總功能及輸入、輸出流。
2.對于每一個輸入流創建功能鏈。成立為每個輸入的功能鏈。設計者設想成為流，考慮從輸入到輸出，或在每個操作發生對流的轉換操作每個功能組按時間順序排列，并建立功能鏈。可分為兩個時間順序，串行和并行的功能鏈。串行函數鏈對流操作發生的時間順序，并聯功能鏈的基礎上發生的操作一次，串行并行功能鏈的功能鏈，共享一個或多個公共流的數量。在功能結構所表達的支流。
3.連接各功能鏈得到功能結構。信號的檢測，處理和反饋的過程其實就是所控制的過程。創建功能框圖，對所有信號進行分析。通過分析，可以得出不同類型的信號和復雜的控制系統，尤其是進一步的功能的控制系統，然后在此基礎上提出若干控制方案。
四、結束語
在本文中，對機電一體化系統做出了新的認識，提出了一種在機電一體化產品的概念設計過程中，并促進機電一體化系統的理解，尤其是提出了如何設計一個控制系統的分析方法，使控制系統滿足用戶的需求，并確保控制系統是最合理的。
參考文獻：
[1]楊鶴年.機電一體化系統中的智能控制技術[J].煤炭技術，2011，7.
[2]黃嫻.機電一體化系統原理方案設計[J].法制與經濟（下旬），2011，8.
中圖分類號：T9 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）10-0047-01
機電一體化技術是以其產品為載體而體現出來，是機電一體化技術發展至今的技術水平體現。機電一體化產品設計人員，要使產品設計符合機電一體化技術要求，并富于時代感，就要對于產品設計技術以掌握，并具備多種技術融合的技術能力。面對機電一體化產品的技術先進性和復雜性，就要將符合當代機電一體化技術發展的產品設計理論建立起來。
一、機電一體化產品概念設計理論構建的意義
在機電一體化產品設計中，概念設計對于產品質量起到至關重要的作用。作為產品設計中的重要階段，對于產品質量的決定程度可以達到70%以上。要獲得性能優異的機電一體化產品，就要將機電一體化產品概念確定下來，制定出相應的設計方案和設計技術方法。概念設計理論首先是基于概念設計思想而建立起來的，在其基礎上還先后出現了多種階段性設計理論，如TRIZ設計、公理化設計QFD設計理論等等，對于機電一體化技術發展進程中所獲得的創新設計成果發揮了重要的推動作用。
在機械工程研究領域中，這些理論被運用于其中，進行組合設計而形成了技術綜合性較強的設計產品，由此而促進了機電一體化系統的多種學科交叉。系統的繼承性決定了其設計的復雜性，多門科學技術的融合，使得原有的單一化設計理論不再適應目前的科技發展需求。那么，在機電一體化產品概念設計理論研究中，就要從機電一體化系統自身的性能出發，結合設計目標而建立起完整的概念設計理論，以對創新設計的機電一體化產品以指導。與此同時，還要在機電一體化產品設計概念理論建立起來之后，結合相關學科，以使理論研究逐漸擴展。
二、機電一體化產品概念設計理論研究現狀
按照現代機構角度對機電一體化系統進行分類，可以劃分為三個子系統，即廣義執行機構、信息處理及控制系統和傳感檢測系統。將三個子系統相銜接，建立起框架體系，不僅有效實現機電一體化運動功能，而且還促進了產品創新設計。在機電一體化產品設計系統中，廣義執行機構子系統是核心部分，其概念設計理論研究關乎到機構運動的總功能。特別是在基本工藝動作設計過程中，要基于廣義執行機構的概念設計理論對基本的工藝動作進行構思，以使其具有動作的獨立執行能力。當執行動作的創新技術確定下來之后，就可以結合機構系統建立框架模型，以使系統設計更具有可操作性，而且采用這種方式更能夠結合計算機輔助進行產概念設計。
對于機電一體化產品的框架模型而言，仿真問題是最為重要的。作為設計結構復雜的動態系統，機電一體化產品實現動態性能的同時，更要注重系統仿真性嫩的驗證。那么，在機電一體化產品概念設計階段，就要確立功能實現的約束條件，將各種相關的仿真軟件技術納入到框架模型當中，運用各種通用建模技術，使用仿真軟件將諸如原理圖、鍵合圖、信號流圖以及方框圖等等參數化。運用Simulink仿真軟件將系統仿真平臺建立起來，以為機電一體化產品概念設計的實現奠定基礎。
三、機電一體化產品概念設計理論的發展展望
對于機電一體化產品設計人員而言，產品概念設計理論具有重要的指導作用。國外研究機電一體化產品概念設計理論所獲得的成果，是建立在研究電子控制理論的基礎上的。國內的研究學者則著重于機電一體化產品的運動結構研究。機電一體化系統是基于多種學科而建立起來的，這就需要產品設計者對于產品從多種學科角度進行研究，并趨向于產品概念理論的使用操作性。雖然國內外對于機電一體化產品設計理論的研究方向有所不同，但研究目標是相同的，且對于新技術、新產品的開發具有重要的指導意義。
關于機電一體化產品概念設計理論，從研究趨勢上來看，還要面臨諸多問題有待解決。比如，在進行機電一體化產品概念設計理論時，還要將推理方法建立起來；對于機電一體化產品的運動機構進行分類，為了對驅動元件以及傳動機構等等進行選擇，還要將驅動元件庫以及機構執行庫建立起來；對于傳感器的選擇，有賴于測物理量的參數定量化，以確定傳感器類型。此外，還要將信息處理、控制方法庫建立起來，以提高系統軟件和硬件的可控性。機電一體化產品在不同的設計階段，都會產生不同的概念設計理論，將產品概念設計評價體系建立起來，以利于產品不同階段設計有效銜接。
總結
綜上所述，對于機電一體化產品設計人員而言，概念理論設計所發揮的指導作用是不容忽視的。中國目前對于機電一體化產品設計的研究主要是基于運動功能為主產品結構設計。作為多種學科集合的機電一體化技術，其復雜性決定了機電一體化產品概念設計理論的重要性。
1機電一體化技術的研究現狀
1．1機電一體化的定義
機電一體化(Mechatronics)是1971年由日本學者在日本雜志《機械設計》中提出的，是由機械技術、電子技術、控制技術、計算機技術、信息技術、光學技術等多學科形成的一門交叉學科，目前已經發展成為部分學校的專門專業。但對于機電一體化的具體內涵和概念學術界并未形成統一的認識。VanBrussel教授認為，機電一體化是跨領域的并行工程，它包括機械、微電子、控制工程和計算機技術等多門學科，而機電一體化的目標就是實現上述多門學科和技術的綜合應用。德國Isermann的教授認為機電一體化屬于交叉學科的綜合領域，機電一體化包含的交叉學科可以分為機械系統和與其相關的控制系統，而其控制系統又包括信息系統、計算機系統等。控制系統主要用于服務機械系統，便于工程師在遠程對機械系統進行操控。國內曾慶良等［1］定義機電一體化是一個包含機械、電子電氣、信息等功能模塊的技術系統，是多學科技術的綜合作用，各個功能模塊之間存在著密切的交互關系，其中起決定作用的不是某一單獨的技術，而是這些技術的聯合作用，這些技術的聯合作用使系統具有更優秀的性能或實現了新的功能。
1．2機電一體化的設計
目前，國內外學者在機電一體化的設計方面已經進行了大量研究工作，按照研究方向可以將機電一體化設計分為三大類。1)側重于概念設計過程和相關軟件的研究。機電一體化的概念提出后，國外大量學者進行了大量嘗試。如德國的R．Iserrmann教授及其團隊以機電一體化的控制系統為核心進行了嘗試，但缺乏驅動器、傳感器和機械部分的融合，難以達到機電一體化的完善設計。JurgenGausemeier教授團隊進行以半規則式計算機語言為核心的機電一體化設計，但并未實現理想的機電一體化系統。法國的PSA所進行了以機電一體化模型庫為核心的設計，通過模型庫的查找和存儲簡化機電一體化的設計，但并未達到理想效果。英國的Lancaster大學嘗試了以鍵合圖理論、方框圖為基礎的功能模塊的混合建模，但主要以機電一體化的控制為主，執行構件部分研究又不夠深入。在國內，機電一體化的起步較晚，但經過大量專家學者的不懈努力也取得了豐碩的成果［2］。如上海交通大學的鄒慧君教授將機電一體化的主要研究對象轉向以實現運動功能為主，并對系統方案設計進行深入研究，實現了較為理想的功能求解模型。山東大學的黃克正團隊以功能分析和重構理論為設計基礎，提出了機電一體化概念系統的過程模型。華中科技大學的楊家軍團隊以機械運動方案和傳感器設計為研究基礎，加之計算機系統的輔助功能，完成了機電一體化系統的設計。2)側重于開發過程的研究。主要代表是德國工程師協會2004年的VDI2206系統，其設計過程如圖1所示，根據用戶需求提供系統設計(面向領域的設計)，包括機械領域、電氣領域和信息領域，在完成系統集成后再通過系統設計的驗證，最終得到客戶需要的產品。但這種機電一體化的設計僅提供了一個設計思路，缺乏具體的設計過程。3)協同仿真技術。仿真技術在20世紀初期開始應用于其他領域，在20世紀末被引入機電一體化領域，目前國內外學者就機電一體化的機電仿真技術已經開展了大量的研究工作。在國外，VanBrussel和VanBeek開展了協同仿真的參數設計，解決了系統仿真參數的優化問題。荷蘭Twente大學的JobVanAmerongen教授及其團隊開展了機電一體化模型的仿真工作，實現了多領域機電一體化的仿真研究。在國內，鐘掘院士等［3］學者從機電系統耦合及各耦合參數間的關系入手對機電一體化系統進行研究，設計出系統功能優化的物理模型，該課題已經突破早期研究存在的難題，該研究方法在機電一體化系統研究方面十分深入，研究的重點是系統的后期設計。而李伯虎院士和清華大學熊光楞教授在協同仿真方面也開展了大量工作，開出了基于協同仿真技術的復雜產品。
2煤礦機電一體化技術的發展趨勢
近年來，全球制造業始終面臨著轉型升級和可持續發展的挑戰。2013年4月，德國開啟了“工業4．0”，即第四次工業革命。“工業4．0”主要包括兩個主題，即“智能工廠”與“智能生產”。我國機電一體化經過多年的發展和積累，機電一體化取得了巨大進步，但發展并不完善。因此，在2015年5月，我國了“中國制造2025”行動綱領［4］。該綱領提出在2025年之前邁入制造強國行列;在2035年以前，與中等制造強國的水平持平;在2049年，成為世界的制造強國。因此，煤礦機電一體化未來的發展進程必然與“工業4．0時代”和“中國制造2025”行動綱領存在一致性關系，所以筆者認為，未來煤礦機電一體化未來的發展趨勢主要有高度自動化、高度智能化、高度網絡化。
3機電一體化在煤礦中的應用現狀
1970年我國大同礦務局首先試驗自行設計的第一套綜合機械化采煤系統。到20世紀80年代，隨著國際綜合機械化采煤技術的發展，我國綜合機械化采煤也得到了空前的發展;到90年代中期，采、掘、機、運、通基本完成了機械化，大大提高了采煤效率，減少了煤炭災害的發生;進入本世紀后，我國礦業機電一體化又有了突破性的進展，完善的安全生產監控系統、大型固定采煤機械等在煤礦投入使用，但仍與世界先進的采煤機電一體化存在差距。
3．1液壓支架電液控制系統
相比西方發達國家，我們在液壓支架電液控制系統的研究較晚。1995年第一臺自主研制的液壓支架電液控制系統至今，出現了不同型號的多種電液控制系統液壓支架，但實際國產的液壓支架電液控制系統在國內煤礦的應用仍不太樂觀，目前礦井綜采工作面采用的液壓支架電液控制系統仍以國外的設備為主，部分軟弱頂板支護采用的單體液壓支架系統也存在類似的情況。這一方面是由于國產的液壓支架電液控制系統未能突破技術瓶頸，而國外的液壓支架電液控制系統(以美國和德國為主)具有完善的故障診斷預警裝置，可實現液壓支架與采煤機、刮板機聯動和遠程控制。
3．2電牽引采煤機
國內電牽引采煤機的研制工作從20世紀80年代末期開始，經歷了近十年的研究才取得了突破性的進展，目前電牽引采煤機也是煤礦機電一體化的重點研究方向。國內比較先進的電牽引采煤機包括山東能源機械集團公司研發的MG150/345－WOK交流電牽引采煤機和太原礦山機器集團有限公司研發的MGTY307/10－1．1D電牽引采煤機。這兩種采煤機目前都能實現1．8m以上的薄煤層開采，同時可以完成煤層傾角在25°以下的綜合機械化開采工作。我國電牽引采煤機的發展大大加快了我國煤炭機電一體化的發展。但目前煤礦機電一體化(機械化)率約70%，而綜采率僅為40%，對比世界國家發達國家超過80%的綜采率，仍存在很大的發展空間。目前電牽引采煤機具有的優勢有:①牽引特性較好，世界先進的電牽引和液壓牽引技術都具有良好的調速特性，但國內的液壓牽引系統穩定性不如電牽引系統，因此采用電牽引可以有效地保證電牽引采煤機的牽引特性;②機械傳動效率高(＞90%);③牽引力可以滿足大傾角煤層開采;④工作可靠性高;⑤易于實現微機自動控制;⑥機械傳動和結構較簡單。
4結語
本文對國內外機電一體技術的研究現狀進行了分析，特別指出了煤礦機電一體化技術的發展趨勢和目前機電一體化在煤礦中的應用現狀。目前在煤礦中機電一體化技術主要應用在液壓支架電液控制系統、電牽引采煤機、煤礦安全控制系統等，而隨著“工業4．0”時代的開啟，以及我國了“中國制造2025”行動綱領，筆者認為未來煤礦機電一體化未來的發展趨勢主要有高度自動化、高度智能化、高度網絡化。
參考文獻:
［1］王成龍．復雜機電系統統一建模與仿真技術研究［D］．青島:山東科技大學，2010．
［2］鄒慧君，廖武，郭為忠，等．機電一體化系統概念設計的基本原理［J］．機械設計與研究，1999(3):14－17．
一、機電一體化的概念與由來
人類進入了一個新的世紀──21世紀。回顧過去的20世紀，人類的經濟和科學技術發展成果超過了過去所有世紀的總和。傳統的學科正在脫胎換骨，新的學科不斷問世，技術的融合程度比任何一次技術革命都高。機電一體化技術產生于這一背景之下，自然符合科技發展的規律，也是機械學科發展的必然結果。“機電一體化”這一技術術語最初來源于日本學術界，他們根據英文的Mechanics（機械學）和Electronics（電子學）兩詞，組合出Mechantronics一詞，日文諧音記作“夕力卜口二少又”，其表意漢字為“機電一體化”,Mechantronics一詞從學科角度可以翻譯為“機械電子學”，我國科技界也經常直接使用“機電一體化”作為漢語的表達詞匯。
一般認為，機電一體化是以機械學、電子學和信息科學為主的多門技術學科在機電產品發展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術學科。這里面包含了三重含義：首先，機電一體化是機械學、電子學與信息科學等學科相互融合而形成的學科。其次，機電一體化是一個發展中的概念，早期的機電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強調機械與電子的結合，即將電子技術“溶入”到機械技術中而形成新的技術與產品。隨著機電一體化技術的發展，以計算機技術、通信技術和控制技術為特征的信息技術“滲透”到機械技術中，豐富了機電一體化的含義，現代的機電一體化不僅僅指機械、電子與信息技術的結合，還包括光（光學）機電一體化、機電氣（氣壓）一體化、機電液（液壓）一體化、機電儀（儀器儀表）一體化等；最后，機電一體化表達了技術之間相互結合的學術思想，強調各種技術在機電產品中的相互協調，以達到系統總體最優。換句話說，機電一體化是多種技術學科有機結合的產物，而不是它們的簡單疊加。
二、機電一體化的發展現狀
與其它科學技術一樣，機電一體化技術的發展也經歷了一個較長期的過程。有學者將這一過程劃分為萌芽階段、快速發展階段和智能化階段三個階段，這種劃分方法真實客觀地反映了機電一體化技術的發展歷程。
“萌芽階段”指20世紀60年代以前的時期。在這一時期，人們在機械產品的設計與制造過程中總是自覺或不自覺地應用電子技術的初步成果來改善機械產品的性能，特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，出現了許多性能優良的軍事用途的機電產品。這些機電結合的軍用技術在戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復和技術的進步起到了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。
20世紀70年代到80年代為第二階段，稱之為“快速發展階段”。在這一時期，人們自覺地、主動地利用3C技術的成果創造新的機電一體化產品，3C技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；②機電一體化技術和產品得到了極大發展；③各國均開始對機電一體化技術和產品給以很大的關注和支持。
從20世紀90年代開始的第三階段，稱之為“智能化階段”。在這一階段，機電一體化技術向智能化方向邁進，其主要標志是光學、通信技術等領域進入機電一體化，同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。
我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，并取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。
三、機電一體化的發展趨勢
隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展，成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統技術，目前正向光機電一體化技術（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）方向發展，應用范圍愈來愈廣。
機電一體化技術具體包括以下內容：
（1）機械技術機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統制造過程中，經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統等，形成新一代的機械制造技術。
（2）計算機與信息技術
其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。
（3）系統技術
系統技術即以整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，它是實現系統各部分有機連接的保證。
（4）自動控制技術
其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
（5）傳感檢測技術
傳感檢測技術是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。現代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的保證。
（6）伺服傳動技術包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。
四、結語
綜上所述，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。
參考文獻：
［1］李建勇．機電一體化技術．北京：科學出版社，2004．
［2］潘忠堂．淺析傳感器技術是機電一體化的一項關鍵技術．機械電子工程，1998(1)：13-17,39
中圖分類號：X734 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）17-0238-02
0 引言
新型技術和新型工藝的不斷涌現促進了機械工業的發展和進步。機電一體化技術的應用深刻地影響著人們的生產和生活。同時，作為衡量一個國家綜合國力的指標，機電一體化技術和各國的通信事業、交通事業以及航天事業等息息相關。因此，機電一體化技術作為一種必然的發展趨勢，已經引起了各國的關注。
1 機電一體化的相關概念
相比于西方發達國家，我國的機電一體化技術的發展步伐相對緩慢[1]。機電一體化起源于20世紀70年代的日本雜志――《機械設計》，是集機械和微電子技術于一體的一門集合技術。機電一體化技術主要是通過將微電子技術、信息技術以及信號接收技術等多種綜合技術進行有效地整合，從而應用于實際的混合技術中。
作為一門自成一體的新型技術學科，機電一體化所涵蓋的技術和產品具有多功能、安全性高以及消耗少等優勢。我國的機電一體化技術由于受傳統工業的影響較大，同時受經濟和技術等條件的束縛，還需要進行不斷地完善和改進。
機電一體化的相關產品和技術主要可以分為三個部分，其分別為電子、相關軟件以及機械三大模塊[2]。作為多種新興技術形結合的產物，機電一體化技術可以充分地利用不同模塊的特點和優勢，設計和制造出更多全新的產品，以更好地服務于人類。伴隨著科學技術的發展和進步，與機電一體化相關的各項技術開始出現相互融合的趨勢，機電一體化技術的應用前景也十分良好。
2 機電一體化技術的發展現狀分析
我國的機電一體化技術大致始于20世紀80年代初期，由于受國際關系的影響，機電一體化技術被列入為“九五”特別發展規劃中。國家相關部分組織機電一體化研究領導小組開展相關會議，對機電一體化的相關技術進行綜合性研究。同時，北京大學、清華大學等國內知名院校和國家研究機構開始逐漸地加大對機電一體化技術的重視。尤其是一些大專院校開始擴大相關專業的招生比例，以培養更多的相關技術性人才和應用人才。盡管如此，我國與西方發達國家的機電一體化水平相比還存在一些差距。
二十世紀九十年代后期發展至今，機電一體化技術開始逐漸地邁向了新階段[3]。以微電子技術作為核心的高科技技術逐漸被應用于工程機械制造領域中，進而改變了我國工程機械長期落后的困境，同時也促進了相關工業制成品的性能的進步，從整體上將我國的工程機械推進了一個全新的臺階。尤其是在一些樓宇建設中電子監控和自動報警的應用中，如果相關的設備和工程機械出現了故障，電子監控設備以及自動報警系統能夠及時準確地為工作人員提供相關信號，以方便工作人員及時地維護和更新。這些設備的應用不僅能夠簡化工作人員的設備維護工作，而且還能夠極大地提高相關人員的工作效率，同時也保障了機械正常運行的安全性。因此，作為現代工程機械發展的一項重要技術，機電一體化技術還需要進一步完善，才能夠更好地為國民經濟發展而服務。
世界上機電一體化技術相對比較成熟的地區主要是分布在歐洲、美國以及亞洲的日本等。這些地區和國家由于具有雄厚的經濟實力和堅實的工業基礎，在機電一體化產品的研發方面取得了重大的成就。例如我們較為常見的辦公設備――復印機，則是美國的一項重大發明。目前，這些國家和地區在機電一體化技術領域不僅擁有高素質的技術人員，而且還具有靈活的經營理念，從而給自身的發展提供了良好的機遇。機電一體化產品已經開始滲透各個生產領域，同時也開始向集成化方向轉變。
3 機電一體化技術的發展趨勢探討
機電一體化技術的發展離不開相關技術的支持。作為一門新興的邊緣性學科，處于發展的良好階段。機電一體化作為一項核心技術，開始逐漸朝著以下三個方向發展：
3.1 生態效益與經濟效益的統籌兼顧
眾所周知，工業革命和科技革命的到來雖然給人類創造了大量的物質財富，同時也給環境造成了巨大的壓力。日益嚴重的工業污染給人們的生活帶來了極大的不便。因此，隨著人類進程的發展，越來越多的企業開始追求生態環保的產品。環保型產品的研發與設計要求其在使用的過程中能夠最大程度地減少對環境的危害，同時又能夠最大程度地利用有效資源創造更多的物質財富。
機電一體化技術將要求企業能夠從生態效益的角度出發，研發和生產更多的環保型產品，從而促進企業的可持續發展。從未來的發展格局來分析，機電一體化信息技術將為生態環保型產品的應用提供堅實的物質基礎。機電一體化技術不僅能夠提高機械的整體功能，而且還能夠地有效克服傳統機械系統的缺陷。尤其是類似傳統造紙工業的發展，不僅會造成嚴重的資源浪費，而且還容易導致水土流失非常嚴重。相反，機電一體化產品的出現將會有效地統籌兼顧生態效益和環境效益，最終促進企業的長遠發展。企業在獲得經濟效益的同時，又兼顧了環境生態效益。機電一體化在這方面顯示出了無可比擬的優越性。機電一體化技術以最大限度地利用現有的能源工藝系統，采用最先進的生態生產技術，創造出無污染、無公害產品。
3.2 現代信息網絡化格局的優化整合
現代信息技術的發展為機電一體化技術的改進提供了良好的平臺。由于機電一體化技術是多種信息技術的綜合體，因此未來的機電一體化產品將逐漸朝著網絡化格局方向發展。例如，我國在十九世紀八十年代中期將工業機器人的相關研究和開發列入為重點發展項目。同時，部分工業企業已經開始將工業機器人應用于實際生產領域，比如相關的水下作業、智能搬運和裝配等。智能化的發展成為了機電一體化技術發展的重要特點。目前，我國的珠江三角洲地區已經有大約100多家企業開始從事工業機器人的研發工作，同時也取得了較為理想的成就。
隨著二十一世紀的到來，各個國家相互之間聯系也開始不斷加強。機電一體化技術的發展也將會對各個國家的工業生產、政治聯系以及教育教學等方面帶來極大便利。互聯網的應用和普及對遠程監控技術的發展提供了有利條件。比如河南省鄭州市某單位在通信工程的建設中，相關的施工人員可以通過遠程監控控制終端的應用，對各個路段的電纜鋪設進行及時地跟蹤，同時對每一個電纜鋪設的地理環境進行自動檢測，以便于施工人員操作和控制。不僅如此，在通信設備的運行過程中，網絡遠程控制人員還可以通過相關設備對各個線路系統進行檢測，通過系統的提示從而發現潛在的隱患，并且做出及時的決策，提高通信設備管理人員的工作效率。
因此，機電一體化技術在未來的發展過程中將會利用現代信息技術的優勢，構建一個完整的網絡化格局，通過對各個模塊的不斷開發，從而提高產品的整體性能。機電一體化產品將會充分地利用不同模塊的特點迅速地產生更多的衍生產品，從而方便各大行業領域的生產工作。
3.3 微型機械產品的開發應用范圍擴大
網絡化時代的到來，給人們的生產生活帶來了全新的面貌，同時也為機電一體化技術的應用提供了契機。越來越多的微型機械產品開始投入應用，進而提高了相關生產領域的工作效率。由于微型機械產品在材料的選擇、結構的設計以及定位等方面都具有極大的優勢，從而得到了廣泛的應用。
例如，醫學領域中的腹腔鏡手術、胸腔鏡手術等，就是利用微創手術創口小，疼痛輕以及出血少等優點，為患者帶來了福音。同時，超精密加工技術作為機電一體化技術的應用成果被廣泛應用于機床加工以及光學零件加工等領域。尤其是對硬脆材料的精密加工以及拋光等，超精密加工技術都發揮了重要作用。作為尖端技術的象征，超精密加工技術在各個國家的各大領域中扮演著重要的角色。此外，微型機械產品在航天航空事業、信息技術等領域都發揮了其自身獨特的優勢，促進了國民經濟事業的快速發展。微型加工技術以及相關設備的發展速度加快，對微型機械的產生也產生了重要的作用[4]。
因此，機電一體化技術的發展將會使微型機械產品的開發應用范圍不斷擴展。微型化作為一種發展的趨勢也必將會促進機電一體化技術的進步。
4 結束語
綜上所述，機電一體化技術的發展是人類社會進步的文明成果。同時，機電一體化技術的應用還有待于進一步探索和研究。各種新型技術的大融合將會使機電一體化技術日益成熟。因此，在未來的發展中各大企業應該加大對機電一體化技術的科研力度，研發出更多有利于人類社會生產的機電一體化產品，從而促進國民經濟事業的健康發展。
參考文獻
[1] 孫在輝，李金芳，劉瑞香；論我國機電一體化的發展方向[J]；河南機電高等專科學校學報；2009（04）：15.
我國是當前世界上制造業大國之一，隨著生產力水平不斷提高，對機電等制造行業提出了更高的要求，不僅需要滿足人們日益多層次的機械需求，更要利用自動化控制系統提高生產效率，基于此，機電一體化應運而生，它能幫助機電企業擴大生產規模，在行業中占據越來越重要的地位。
1 機電控制系統和自動控制技術的概念
在了解機電一體化含義之前，需要理順機電控制系統和自動控制技術概念：
1.1 機電控制系統概念
機電控制系統是指利用計算機設置生產程序，通過控制裝備遠程遙控生產過程，它具有自動化、智能化、高效化[1]等三個特征，從機電控制系統本身來說，自動化是其最基本的特征，它能借助通信領域的力量，遠程監控機械生產，工作人員能夠通過微型計算機檢測生產細節，當生產過程出現問題時，能較快解決；從機電企業工作人員角度來說，智能化特征能夠幫助工作人員減少工作量，在一定程度上避免人工失誤，當機械生產環境較危險時，智能化機電控制系統能夠代替人力作業，保障工作人員安全；從機電行業的角度來說，機電控制系統將行業連接成一個整體，高效化特征能提高行業生產效率，促進新技術手段和綜合控制系統出現。
1.2 自動控制技術的概念
自動控制技術是指依靠控制裝置和控制器，設定生產工作程序，在沒有人力直接參與的情況下，按照一定生產規律運作，相對人工控制而言，它具有獨特優勢，比如自動控制技術中的硬盤驅動，這種“伺服系統”能精確定位，在嘈雜的工作環境中依然能穩定工作。
2 機電控制系統中自動控制技術的應用途徑
隨著科學技術進步，機電控制系統中應用自動控制技術的途徑越來越多，主要集中在以下兩個方面。
2.1 自動控制技術應用于機電控制裝備
自動控制技術核心內容是控制裝備和控制器，用一個簡單的實例來說，當需要記錄機電控制裝備的運轉速度時，要利用控制器來測試。在目前很多機電企業都開始引進新型自動控制技術，比如PLC，即可編程邏輯控制器[2]。
機電控制裝備中加入控制器，將生產系統聯合成整體，工作人員在監控生產過程時，能及時發現問題并解決，這樣不僅避免了企業經濟損失，也優化了產品質量。在這個自動化過程中，控制器在一定程度上能代替人力作業，以精密的計算程序代替人腦，減少人工失誤。
2.2 自動控制技術應用于機電微型計算機
自動化控制技術應用于機電微型計算機，其利用控制裝備建立數學模型，同時在微型計算機的輔助下，控制相關生產程序，它具有三方面的優勢，第一方面，從微型計算機生產價值來說，協調了自動控制和機電規律之間的關系，促進了單元技術的融和，自動控制技術應用于機電領域以來，產生了巨大的生產價值，提升了產品科技含量，縮短了產品生產周期，同時延長了設備使用周期，減少了企業投入[3]，需要注意的是，在這個過程中，促使了工程師不斷研發新型機電模型，提高了工作能力；第二方面，從安全角度來說，微型計算機中加入自動化，能較知危險，比如機電生產線中某一生產環節出現漏洞，自動控制裝備能立即停止機器運轉，減少企業經濟損失；第三方面，從機電一體化的角度來說，自動化技術為機電一體化提供了技術基礎，比如傳感檢測等。
3 機電控制系統中一體化設計
機電一體化設計覆蓋的應用領域較廣，主要有機械、電子等，掌握機電一體化加工技術，能完善機電控制系統，促進機電行業智能化進程。
機電一體化具有智能化、微型化、網絡化、模塊化等基本特征，其中需要注意的是模塊化特征，由于目前制造業龐大，種類繁多，在研究機電一體化產品時，難以將各廠家聯合起來，但是如果將機電一體化設計“模塊化”，制定產品各項標準，研發新型機電產品，小企業在這個過程中可以自主尋求合作廠家，擴大生產規模，提升生產效率。微型化特征是網絡背景下所獨有的，它突破了時間、地域限制，提升了機電一體化的影響力，用先進的微型技術改變了機電領域現狀。
3.1 機電線路中的一體化設計
機電線路中的一體化設計主要體現在電子線路上[4]，在傳統的機電控制中，電子線路與控制裝備隔離，使得在生產設備運轉過程中無法及時了解產品情況，降低了設備使用率，機電一體化后，微型計算機和控制器應用于機電控制系統，代替了原來的控制裝備，提升了工作效率，比如在汽車零部件生產工廠，建立了一體化機電線路后，能快速生產各類產品。
在機電線路中一體化設計優化了產品質量，簡化了工作程序和結構，凸顯了“一體化”的優勢，機電企業要大力引進，淘汰傳統機電控制裝備，利用新科學技術，發展企業模塊經濟。
3.2 機械裝置中的一體化設計
機電控制是一個完整的系統，統籌機械裝備、自動化控制裝備、生產裝備三者之間的關系，能促進一體化設計，這對機電工程師提出了更高的要求，工程師要找到三者之間的平衡點，加入一體化設計，優化機電裝置整體性質。
機電工程師要敢于打破常規，運用創造性思維，多學習和探討機電一體化設計，優化產品質量。同時機電企業要加大人員培養力度，多引進高素質人才，開展多種一體化實踐活動，讓工作人員在團結協作的氛圍里創新一體化設計，用高科技改變機電一體化模式，提升企業綜合實力。
3.3 機電功能模塊中的一體化設計
功能模塊中的一體化設計主要是指統籌整個機電控制系統和自動化控制技術，將每個部分最優的機電裝備組合在一起，用控制器協調各部分之間的關系。
模塊一體化設計需要貫徹“整體”的理念，不能單純地考慮某一個控制裝備或者控制器，這樣不僅不能把一體化設計優勢發揮出來，甚至有可能增加企業成本投資，比如機電企業引進最先進機電裝置，卻沒有更換控制器，這樣也無法提高產品質量和生產效率，所以機電企業只有根據實際發展情況，選擇最優的機電組合，才能追求最大經濟效益。
4 結束語
綜上所述，機電一體化是機電控制系統和自動化控制技術結合的產物，它能協調企業投資和收益之間的關系，提高企業生產效率，推進智能化進程。企業要順應時展潮流，大力開發機電一體化產品，用信息化、自動化帶動企業經濟模式轉型，從粗獷型經濟轉變為集約型經濟，節約生產成本，提升工作人員素質，培養機電一體化人才，制定機電一體化整體營銷戰略，打造企業良好品牌。
參考文獻
[1]潘六壽.淺析機電控制系統自動控制技術與一體化設計[J].黑龍江科技信息，2015，1：31.
[2]王亞.機電控制系統的自動控制技術與一體化設計[J].科學大眾（科學教育），2015，3：178.
中圖分類號：TE65；TU712文獻標識碼：A文章編號：1009-914X（2017）47-0207-01
引言
由于信息技術的飛速發展，網絡化、信息化概念向自動化領域的滲透，使得自動化系統的體系結構面臨一場深刻的變革，這種變革也必將對機電一體化發展產生重大影響。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。
一、機電一體化在煤化工生產企業中作用
1、提高勞動效率；機電一體化產品的應用使過去落后的生產方式得到極大的改變，大量新型自動化電子設備的使用徹底轉變了煤化工企業的作業模式，明顯降低了工人的勞動強度，大幅提升了勞動生產率，極大地提高了勞動效率。
2、提高了勞動安全保障；傳統的焦化工作環境非常惡劣，高負荷地工作會嚴重影響到操作工的身體健康和生產安全。采用機電一體化設備進行、運輸、閥門的開啟等，不僅可以使操作工從繁重的體力勞動中解脫出來，而且減少去有毒有害場所的次數故能降低發生事故和危險的幾率，提高安全生產效率。
3、增加了經濟效益和工人的勞動收入；焦化機電一體化技術的運用使得焦炭的產量大幅提高，增加了企業的經濟效益，同樣使工人的勞動收入有所提高，改善工人的生活質量。煤化工企業的快速發展帶動了我市其它相關行業的快速發展，對地方經濟的快速發展起到積極的推動作用。
二、機電一體化技術在我國經濟發展中的作用
1.機電一體化技術在傳統國民經濟中的作用。機電一體化技術在傳統產業中的應用將大大提高企業產品的競爭力，促進產品的更新換代，對國家經濟產生巨大的推動作用。一方面傳統制造業直接拉動著自動化制造裝備的整體需求。另一方面，新興技術發展刺激了新的技術裝備的發展，如信息、材料、生物等。還有戰略性可持續發展所迫切要求的特種高精尖自動化裝備的研究發展，如海洋、空間、地下資源開發，國防工業精密加工，微機電器件制造，等領域。所以，機電一體化技術對傳統國民經濟的影響是長期的、持久的，甚至是決定性的。
2.機電一體化技術與產品的應用。機電一體化在機械和電子行業的應用已相當普遍，如數控機床（ONC系統）工業機器人等，此外，機電一體化技術與產品應用于化工部門，能預先報警，減少停車事故造成的損失。減少電能和化工原料消耗，并提高產品質量：應用于電力部門，能提高發電輸電穩定性，優化電力分配并避免重大事故；應用于生活方面，電子化家用器械減少了人們的家務勞動量；應用于現代管理部門，自動化辦公機械大大提高了管理效率和輔助人們決策實施各種戰略方案。
3.機電一體化與企業的技術進步。企業的技術進步表現在生產、管理等各個方面的現代化，由于機電一體化的出現，使得生產方式向“柔性”轉化，并向綜合（集成）自動化發展，使信息在生產經營管理中的地位顯著增大。機電一體化產品的出現，使得工廠自動化、辦公自動化和社會服務自動化成為現實。
在企業管理中，機電一體化就是將市場信息供需變化有機的結合起來，成為指導生產的依據，所以把信息的收集、分析、技術經濟預測和經營決策結合起來，用于指導生產、強化銷售和技術服務是保證企業常勝不衰的重要工作。
在未來的企業里，一流的機電一體化設備、機電一體化產品和機電一體化在管理中的應用，將是企業進步和發展的標志。
三、機電一體化的發展趨勢
1.智能化
智能化是機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，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，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。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，則是完全可能而必要的。
2.系統化
系統化的表現特征之一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。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。
3.網絡化
早在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、軍事、教育以及人們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。
4.模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，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，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，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。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，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，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
5.綠色化
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。
結語
機電一體化技術是眾多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它促使機械工業發生戰略性的變革，使傳統的機械設計方法和設計概念發生著革命性的變化。其產品具有自動化、智能化和多功能的特性。其發展趨勢是朝智能化、模塊化、網絡化、微型化、綠色化、系統化方面發展。
作者：許文裴
【關鍵詞】機電；自動化技術；機電控制
引言
隨著我國科學技術的不斷發展，科學技術不斷滲透到各個領域，從而出現了一些新的技術。機電一體化技術就是融合了多種科學發展而來的，包含了機電控制技術、機電自動化技術、網絡技術、計算機技術等[1]。由此，在機電一體化進行設計的過程中，需要我們熟悉各個學科之間關系，只有這樣才能更好的實現機電一體化技術。為了不斷的提高機電一體化水平，應該對其進行不斷的深入研究。使其在更多的領域與行業中發揮更大的作用。
1機電一體化的技術
1.1機械技術
機械技術是機電一體化的基礎技術，主要是為適應一體化技術的新技術、新概念，實現了結構、材料、性能上的變更，有效地減輕重量、縮小體積，并且提高了有效剛度和精度，最終實現改善機械設備性能的目的。
1.2計算機技術
計算機技術在機電一體化中發揮著著重要的作用，尤其在信息的處理方面。計算機技術可以有效收集、保存、交換信息，并且還可以進行有效地運算、判斷以及人工智能管理。
1.3系統技術
應用整體概念組織形式，應用各種相關技術，從全局系統性目標出發，有效地將總體進行分解，然后對若干個功能單元進行連接。機電接口技術是系統技術中的一個重要內容，可以通過機電接口技術將其系統的各部分統一的連接起來。
1.4自動控制技術
自動控制技術涉及的范圍較為廣闊，通常我們是在控制理論的指導下，進行系統設計，然后再進行仿真模擬實驗，現場調試[2]。自動控制技術具有高度定位控制、速度控制、自適應控制、自我診斷、校正、補償、檢索等功能，可以實現對整個系統的自動化控制。例如在完成某個特定的控制任務時，控制過程會按照設定的或者預想的目標完成。
1.5傳感檢測技術
傳感檢測技術是整個系統的感受器官，可以實現自動控制、自動調節的目的。同時系統的功能程序化強度可以隨著傳感檢測技術性能的變化而變化，
1.5伺服傳動技術
伺服系統主要是實現電信號和機械動作之間的轉換裝置和部件，通常有電動、氣動、液壓等類型。伺服傳動系統對機電一體化整個系統的動態性能、質量以及功能具有決定性的影響作用。
2機電一體化的內容
2.1機電一體化技術是從系統工程觀點出發，應用機械、電子等有關技術，使機械、電子有機結合，實現系統或產品整體最優的綜合性技術。機電一體化技術，主要包括技術原理和使用機電一體化產品（或系統）得以實現、使用和發展的技術。機電一體化技術是一個技術群（族）的總稱[3]。
2.2機電一體化系統（產品）由若干具有特定功能的機械和電子要素組成的有機整體，具有滿足人的使用要求的最佳功能，機電一體化系統（產品）。主要是指機械系統（或部件）與微電子系統（或部件）相互置換和有機結合，從而賦予新的功能和性能的新一代產品，有良好的人機協作關系。一個機電一體化的系統主要是由機械裝置、執行裝置、動力源、傳感器、計算機這5個要素構成。
2.3機電一體化工程是機械工程與電子工程的綜合集成，即給定機電一體化系統（或產品）“目的功能”與“規格”后，機電一體化技術人員利用機電一體化技術進行設計、制造的整個過程體系。機電一體化工程是系統工程在機電一體化系統（產品）中的具體應用。
2.4機電一體化思想體現了“系統設計原理”和“綜合集成技巧”。系統工程、控制論和信息論是機電一體化技術的方法論。從某種意義上講、機電一體化思想相當于“一體化”思想。它帶來了諸如光電機一體化、機電液一體化、科工貿一體化、人機一體化等技術及其產品。
3機電一體化技術發展趨勢與應用
3.1智能化
隨著科學技術的快速發展，智能化已經成為各行各業所追求的目標。而機電一體化技術的發展也不例外。機電一體化智能化的體現，主要是要求機電產品具有一定的智能作用，可以具有人類的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。尤其是當前制造自動化水平的不斷提高，會出現越來越多的智能制造系統，進一步來實現人類的制造活動。例如在數控機床上增裝人際對講功能，以I/O接口智能數據庫，實現操作、使用、維護帶來的方便[4]。
3.2模塊化
目前，機電一體化產品和技術主要可以分為機械、電子和軟件三大類型。模塊化的技術是融合了這三種技術地產物。模塊化技術不僅可以有效降低產品開發和生產成本，而且可以提高產品的通用化程度，提升產品的可裝配性、可維修性以及可擴展性。從目前我們應用的電器產品標準化效果來看，機電一體化技術的已經成為機械工業發展的必然趨勢。
3.3網絡化
隨著電子技術的快速發展，各行各業都受到了巨大的影響，尤其是當前機電一體化技術已經向著網絡化方向發展。
3.4微型化
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，向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。3.5綠色化
機電一體化產品的綠色化主要是指，不污染生態環境并能回收利用。工業的發展使得物質豐富，生活舒適的同時也導致資源減少，生態環境受到嚴重污染。綠色產品概念在這種矛盾環境下應運而生，綠色化是時代的要求與趨勢。綠色產品在其設計、生產、使用和銷毀的過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率和回收率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途[5]。
3.6數字化
控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。
3.7光機電一體化
在機電一體化的基礎上應用光學技術，實現光機電一體化的發展。光學技術具有其獨特的先天優勢，可以改進機電一體化系統的傳感、能源和信息處理系統，這將成為未來機電行業發展的主要方向。
4結語
機電一體化技術的實現，是時展的必然產物，尤其是電子技術的不斷成熟，極大的推進了機電一體化的發展和形成。機電一體化技術的應用，促進機電產品功能和質量的不斷提高，并且在各個方面均表現出顯著的經濟效益和社會效益。由此，未來機電一體化產品具有更好的發展前景。
參考文獻
[1]張廣生.機電控制技術應用問題研究[J].科技致富向導，2011.09
[2]董海.機電控制技術應用中相關問題的研究[J].科技傳播，2012.13
機電一體化技術是面向應用的跨學科技術，是機械、微電子、信息和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。今天機電一體化技術發展飛速，機電一體化產品更日新月異。
一、機電一體化的核心技術
1.機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。
2.計算機與信息技術：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。
3.系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。
4.自動控制技術：其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
5.傳感檢測技術：是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。
6.伺服傳動技術：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。
二、機電一體化的發展進程
1.數控機床問世：自從1952年美國第1臺數控銑床問世至今已50個年頭。我國數控機床制造業在80年代曾有過高速發展階段，尤其是在1999年后，國家向國防工業及關鍵民用工業部門投入大量技改資金，使數控設備制造市場一派繁榮。
2.微電子技術的發展：我國的集成電路產業起步于1965年，經過30多年發展，已初步形成包括設計、制造、包裝業共同發展的產業結構。
3.可編程序控制器（PLC）的應用于工業：上世紀60年代后期，美國汽車制造業開發一種Modular DigitalController（MODICON）取代繼電控制盤。MODICON是世界上第一種投入商業生產的PLC.70年代是PLC崛起，并首先在汽車工業獲得大量應用。80年代是它走向成熟，全面采用微電子及微處理器技術。90年代又開始了PLC的第三個發展時期。90年代后期進入了第四階段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向現場總線網絡的體系結構，采用開放的通信接口，如以太網、高速串口；采用各種相關的國際工業標準和一系列的事實上的標準；從而使PLC和DCS這些原來處于不同硬件平臺的系統，正隨著計算技術、通信技術和編程技術的發展，趨向于建立同一硬件平臺，運用同一個操作系統、同一個編程系統，執行不同的DCS和PLC功能。這就是真正意義上的EIC三電一體化。
4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術的出現：以激光技術為首的光電子技術是未來信息技術發展的關鍵技術，它集中了固體物理、波導光學、材料科學、微細加工和半導體科學技術的科研成就，成為電子技術與光子技術自然結合與擴展、具有強烈應用背景的新興交叉學科，對于國家經濟、科技和國防都具有重要的戰略意義。
三、機電一體化向智能化邁進
20世紀90年代后期，各主要發達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭角，出現了光機電一體化和微機電一體化等新支；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。未來機電一體化的主要發展方向有：
1.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，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，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。
2.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。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。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。
3.微型化：興起于20世紀80年代末，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），泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。
4.綠色化：機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。
5.系統化：其表現特征之一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。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產品與人的關系。一是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。
結束語：
當然，機電一體化的發展不是孤立的，與機電一體化相關的技術還有很多，并隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。
關鍵詞:機電一體化 核心技術 發展趨勢
機電一體化技術是面向應用的跨學科技術，是機械、微、信息和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。今天機電一體化技術發展飛速，機電一體化產品更日新月異。
1 機電一體化的核心技術
1.1 機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。
1.2 機與信息技術：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經技術均屬于計算機信息處理技術。
1.3 系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。
1.4 自動控制技術：其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
1.5 傳感檢測技術：是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。
1.6 伺服傳動技術：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。
2 機電一體化的發展進程
2.1 數控機床問世：自從1952年美國第1臺數控銑床問世至今已50個年頭。我國數控機床制造業在80年代曾有過高速發展階段，尤其是在1999年后，國家向國防及關鍵民用工業部門投入大量技改資金，使數控設備制造市場一派繁榮。
2.2 微電子技術的發展：我國的集成電路產業起步于1965年，經過30多年發展，已初步形成包括設計、制造、包裝業共同發展的產業結構。
2.3 可編程序控制器（PLC）的應用于工業：上世紀60年代后期，美國汽車制造業開發一種Modular DigitalController（MODICON）取代繼電控制盤。MODICON是世界上第一種投入商業生產的PLC.70年代是PLC崛起，并首先在汽車工業獲得大量應用。80年代是它走向成熟，全面采用微電子及微處理器技術。90年代又開始了PLC的第三個發展時期。90年代后期進入了第四階段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向現場總線網絡的體系結構，采用開放的通信接口，如以太網、高速串口；采用各種相關的國際工業標準和一系列的事實上的標準；從而使PLC和DCS這些原來處于不同硬件平臺的系統，正隨著計算技術、通信技術和編程技術的發展，趨向于建立同一硬件平臺，運用同一個操作系統、同一個編程系統，執行不同的DCS和PLC功能。這就是真正意義上的EIC三電一體化。
2.4 激光技術、模糊技術、信息技術等新技術的出現：以激光技術為首的光技術是未來信息技術的關鍵技術，它集中了固體物理、波導光學、材料、微細加工和半導體科學技術的科研成就，成為電子技術與光子技術結合與擴展、具有強烈應用背景的新興交叉學科，對于國家、科技和國防都具有重要的戰略意義。
3 機電一體化向智能化邁進
20世紀90年代后期，各主要發達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭角，出現了光機電一體化和微機電一體化等新支；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。未來機電一體化的主要發展方向有：
3.1 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，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、機科學、模糊數學、心、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。
3.2 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。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。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。
3.3 微型化：興起于20世紀80年代末，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），泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。
機電一體化的外文名詞是Mechantronics，起源于日本，是取英語Mechanics的前半部和Electronics的后半部拼合而成的，表示機械學與電子學兩種學科的綜合。目前，國內外對機電一體化的涵義有各種各樣的認識，其各自的出發點和著眼點不盡相同，再加上機電一體化本身的涵義還在隨著生產和科學技術的發展不斷被賦予新的內容。機電一體化技術即結合應用機械技術和電子技術于一體，是現代科學技術發展的必然結果。隨著現代科學技術日新月異的發展，不斷地推動不同學科的交叉和滲透，從而導致整個工程領域的技術革命。
1.機電一體化概要
機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，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。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，隨著科學技術的不但發展，還將被賦予新的內容。機電一體化涵蓋技術和產品兩個方面，只是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，而不是機械技術、微電子技術以及其他新技術的簡單組合、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。機械工程技術由純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械。機電一體化系統由若干具有特定功能的機械和電子要素組成的有機整體，具有滿足人的使用要求的最佳功能。
2.我國機電一體化的現狀
世界范圍內機電一體化的發展大體可以分為3個階段。第一階段也稱為初級階段。20世紀60年代以前由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。第二階段可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。第三階段，20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。
計算機數控機床（CNC）是一種由計算機或專用電子計算裝置控制的高效自動化機床。它綜合應用了計算機技術、自動控制、精密測量和機械設計等方面的最新成就，是典型的機電一體化產品，是機床發展的必然趨勢。
汽車的機電一體化中心內容是以微機為中心通過自動控制來改善汽車的性能，增加汽車的功能，實現汽車降低油耗，減少排氣污染，提高汽車行駛的安全性、可靠性、操作方便和舒適性。近幾十年，國際各大汽車公司都加大了對汽車機電一體化的研究，使其發展有了質的飛躍。
工業機器人（IR）一般應由機械系統、驅動系統、控制系統、檢測傳感系統和人工智能系統等組成，是一種能模擬人的手、臂的部分動作，按照預定程序、軌跡及其要求，實現抓取、搬運工件或操作工具的自動化裝置，是具有發展前途的機電一體化典型產品。
3.機電一體化的發展趨勢
3.1自律分配系統化
未來的機電一體化產品，控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在自律分配系統中，各個子系統是相互獨立工作的，其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力(柔性)，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。
3.2系統化
系統化的表現特征之一是系統體系結構進一步采用開放和模塊化的結構。系統可以靈活組套，進行任意裁減和組合，同時要求實現多坐標系列控制功能的NC系統。表現特征之二是通話功能的大大加強，即網絡化趨勢。
3.3人工智能化
這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，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，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。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，則是完全可能而又必要的。
3.4全息系統化
機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。其系統的層次結構，也由簡單的“從上到下”的形勢而變為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。
3.5綠色化
環境、資源、人口是當今人類社會面臨的三大主題。
3.6微型機電化
微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
3.7面向21世紀的制造模式
一次制造成功，采用成組技術和分組作業方式，按質、按量、按時完成，做到零廢品、零庫存、零設備故障、零環境污染，從以“技術”為中心向以“人”為中心轉變，從“金字塔式多層次管理”向“網絡式管理”、由順序工作方式向并行工作方式、由固定組織
加工向敏捷制造加工轉變。
4.結語
