第一篇：探析機電一體化的未來發展趨勢

探析機電一體化的未來發展趨勢

摘要：作為發展中國家，我國與發達國家相比工業技術水平存在一定差距，但有廣闊的機電一體化應用空間。當前我國機電一體化技術的研究、應用和產業化受到了前所未有的重視和發展。本文探討了機電一體化技術的發展歷程與構成、優勢，并展望了機電一體化的未來發展趨勢。

關鍵詞：機電一體化；智能；綠色；微型

一、“機電一體化”的發展歷程

機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術，是現代化的自動生產設備幾乎可以說都是機電一體化的設備。“機電一體化”經歷了以下發展歷程：

20世紀60年代以前為第一階段。這一階段的機電結合技術，對戰后經濟的恢復起到了積極作用。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70-80年代為第二階段。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。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。

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。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分支；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。這些研究，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，取得了一定成果，但與日本等先進國家仍有相當差距。

二、機電一體化產品的構成及優勢

（一）機電一體化產品的構成

1、機械本體：機身、框架、機械聯接等產品支持機構，實現構造功能。要求：可靠、小型、美觀。

2、動力驅動：提供能量，轉換成需要的形式，實現動力和驅動功能。要求：效率高、可靠性好。

3、檢測傳感裝置：檢測產品內部狀態和外部環境，實現計測功能。要求：體積小、精度高、抗干擾。

4、控制與信息處理：處理、運算、決策，實現控制功能。要求：高可靠性、柔性、智能化。

5、執行機構：包括機械傳動與操作機構，接收控制信息，完成要求的動作，實現主功能。高性能、高精度、高效率

（二）機電一體化產品的優勢

1、與傳統的機械產品的區別：機械結構更簡單、機械功能更強、性能更優越。現代機械要求具有更新穎的結構、更小的體積、更輕的重量，還要求精度更高、剛度更大、動態性能更好。

2、信息處理技術包括信息的交換、存取、運算、判斷和決策，實現信息處理的工具是計算機，因此計算機技術與信息處理技術是密切相關的。計算機技術包括計算機的軟件技術和硬件技術，網絡與通信技術，數據技術等。

3、自動控制技術范圍很廣，機電系統設計在基本控制理論指導下，對具體控制裝置或控制系統進行設計；對設計后的系統進行仿真和現場調試，最后使研制的系統可靠地投入運行。控制系統是指由被控對象和控制裝置所構成的，能夠對被控對象的工作狀態進行調節、使之具有一定的狀態和性能的系統。

4、傳感與檢測裝置是系統的感受器官，它與信息系統的輸入端相連并將檢測到的信息輸送到信息處理部分。傳感與檢測是實現自動控制、自動調節的關鍵環節，它的功能越強，系統的自動化程度就越高。傳感與檢測的關鍵元件是傳感器。

5、伺服驅動包括電動、氣動、液壓等各種類型的驅動裝置，由微型計算機通過接口與這些傳動裝置相連接，控制它們的運動，帶動工作機械作回轉、直線以及其他各種復雜的運動。驅動裝置主要指各種電動機的驅動電源電路。

6、系統總體技術是一種從整體目標出發，用系統的觀點和全局角度，把功能和技術方案組成方案組進行分析、評價和優選的綜合應用技術。系統總體技術解決的是系統的性能優化問題和組成要素之間的有機聯系問題，即使各個組成要素的性能和可靠性很好，但如果整個系統不能很好協調，系統也很難正常運行。

三、機電一體化的發展趨勢

1、智能化

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。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、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。

3、仿生物系統化

今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定，但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物——系統”，而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。

4、光機電一體化

一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢。

5、自律分配系統化——柔性化

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，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同的環境條件作出不同反應。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。

6、微型化

微型化興起于20世紀80年代末,是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。近十余年來，微機電系統,作為機電一體化技術的新尖端分支而倍受重視,泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品,并向微米、納米級發展。微機電系統高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術，發展難點在于微機械并不是簡單地將大尺寸的機械按比例縮小，由于結構的微型化，在材料、機構設計、摩擦特性、加工方法、測試與定位及驅動方式等方面都產生了一些特殊問題。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活,可進入一般機械無法進入的空間，并易于進行精細操作，因此在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。因此在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。

7、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。工業的發展使得資源減少，生態環境受到嚴重污染。綠色化成了時代的趨勢，產品的綠色化更成了適應未來發展的一大特色。如果我們把機械產品和制造機械產品的機械裝置統稱為機械系統，則機電一體化技術產品的功能可歸結為：提高機械系統的性能，完成傳統機械系統不能完成的功能；提高機械系統的智能化程度，使人在更舒適的環境中工作；提高機械系統的可回收性；降低機械系統的原材料消耗；降低機械系統的能耗；降低機械系統對環境的污染，可以看出其中至少有3條是和環境保護有關的。因而，進入21世紀，機電一體化技術產品的使命是要能提供一種高性能、高原料利用率、低能耗、低污染、環境舒適和可回收的智能化機械產品，即提供一種能滿足可持續性發展的綠色產品。

參考文獻

[1]張萬忠.可編程控制器應用技術[M].北京：化學工業出版社，2001.[2]于慶廣.可編程控制器原理及系統設計[M].北京：清華大學出版社，2004.[3]劉鍇，周海.深入淺出西門子S7-300PLC[M].北京：航空航天大學出版社，2004.

第二篇：探析機電一體化的未來發展趨勢

探析機電一體化的未來發展趨勢

摘要：介紹了光機電一體化技術特征，研究了國內外技術現狀和發展趨勢，指出了未來發展前景和一些重要技術熱點。

近些年來，光機電一體化技術得到迅猛發展，在民用工業和軍事領域得到廣泛地應用。因此，光機電一體化技術成為當今機械工業技術發展的一個主要趨勢。

1.光機電一體化技術特征

光機電一體化系統主要由動力、機構、執行器、計算機和傳感器五個部分組成，相互構成一個功能完善的柔性自動化系統。其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術的重要組成要素。與傳統的機械產品比較，光機電一體化產品具有以下技術特征。

1.1 體積小，重量輕，適應性強，操作更方便

光機電一體化技術使得操作人員擺脫了以往必須按規定操作程序或節后頻繁緊張地進行單調重復操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產操作程序，任何一臺光機電一體化裝置的動作，可由預設的程序一步一步控制實現，甚至實現操作全自動化和智能化。

1.2 功能增加，精度大幅提高

光機電一體化系統包括以激光、電腦等現代技術集成開發的自動化、智能化機構設備、儀器儀表和元器件。電子技術的采用使得包饋控制 水平提高，運算速度加快，通過電子自動控制系統可精確按預設動作，其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差，達到靠單純機

械方式所不能實現的工作精度。同時，由于機械傳動部件減少，機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。

1.3 部分硬件實現軟件化，智能化程度提高

傳統機械設備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調節、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結果。通過改變程序，指令等軟件內容而無需改動硬件部分就可變換產品的功能，使機械控制功能內容的確定和變化趨勢向“軟件化”和“智能化”。

1.4 產品可靠性得到提高，使用壽命增長

傳統的機械裝置的運動部分，一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差，導致可動摩擦、撞擊、振動等加重，嚴格影響裝置壽命、穩定性和可靠性。而光機電一體化技術的應用，使裝置的可動部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開關甚至無可動部件、無機械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產品的可靠性和穩定性。

1.5 融合了多種學科新技術，衍生出許多功能更強、性能更好的新產品

光機電一體化產品的研究開發涉及到許多學科和專業知識，包括數學、物理學、化學、聲學、機械工程學、電力電子學、電工學、系統工程學、光學、控制論、信息論和計算機科學等。例如人們很熟悉的靜電復印機、彩色印像機等，就是一種由機、電、光、磁、化學

等多種學科和技術復合創新的新型產品。光機電一體化技術將光電子技術、傳感器技術、控制技術與機械技術各自的優勢結合起來，衍生出許多功能更強、性能更好的新一代技術裝備。

1.6 產品系統性增強，各部分系統間協調性要求提高

光機電一體化是一門學科的邊緣科學技術，多種技術的綜合及多個部分的組合，使得光機電一體化技術及產品更具有系統性、完整性和科學性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統中相互配合有嚴格的要求，這就要求各種技術揚長避短，提高系統協調性。

2.研究現狀和發展趨勢

2.1研究現狀

自從我國實行改革開放以來，科技領域急起直追，我國的光機電一體化技術已取得明顯的成效，數控產品有了很大的提高，尤其是經濟型靈敏數控裝置發展很快，是我國特有的經濟實用產品，不但適用國內市場的需要，部分產品還隨主機配套出口。國內的機械產品采用可編程控制器（PC）和微電子技術控制設備也越來越多，覆蓋面也日益擴大，從紡織機械、軸承加工設備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業機械都是如此，我國自行研制和生產的光機電設備，在質量上也有重大突破，為今后的推廣應用打下了良好的基礎。

2.2 發展趨勢

光機電一體化技術已經滲透到各個學科、領域，成為一種新興的學科，并逐漸成為一種產業，而這些產業作為新的經濟增長點越來越受到高度重視。

從世界科學技術的發展情況來看，光機電一體化技術的未來技術熱點主要包括：

（1）激光技術

1）高單色性，利用激光高單色性作精密測量時，可極大地提高測量精度和量程。

2）高方向性，因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導航以及遙控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點附近可產生幾千到幾萬度的高溫，可使照射點物體熔化或汽化，對各種各樣材料和產品進行特種加工。

4）相干性，由于激光速頻率單

一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學計算機的研制，而在實際運用中也會通過一些激光技術改變激光輻射的特性，應用范圍更廣。

（2）傳感檢測技術

1）激光準直，能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準測量。

2）激光測距，其探測距離遠，測距精度高，抗干擾性強，體積

小，重量輕，但受天然影響大。

3）光纖探測器，在目標很小，間隔受限或危險的環境中，最常選用的是光纖探測器。

其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學沉積等加工技術。

（3）激光快速成型技術

激光快速成型是利用計算機將復雜的三維物體轉化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結，由點、線構造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術可使新產品及早投放市場，極大地提高了汽車生產企業對市場的適應能力和產品的競爭能力。

（4）光能驅動技術

利用光致變形材料可制作光致動器和光機器人。現已研制成功一種光致動器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實現所要求的動作。實驗驗證，該致動器能可在頂面步行。這種狀態目標處于初級階段，如果能發現具有優異光作用特性的動態物質，則可使光能驅動技術廣泛應用。

3.結語

技術上的改革和與之相配套的技術支持是創新技術的基礎。開發光機電一體化產品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術中恰

當地引入電子技術，產品的面貌和行業的面貌就可以迅速發生巨大變化。產品一旦實現光機電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發生產者和用戶帶來巨大的社會經濟效益。

參考文獻

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[3] 宋云奪編譯.光機電一體化業的未來.光機電信息，2003

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[5] 王家淳.激光焊接技術的發展與展望.激光技術，2001（2）

第三篇：機電一體化發展趨勢

機電一體化的發展歷程和發展趨向系別：

專業：

學生姓名：

指導老師：

日期：2012年6月2日

1.機電一體化技術發展歷程

1數控機床的問世,寫下了“機電一體化”歷史的第一頁。

2微電子技術為“機電一體化”帶來勃勃生氣。

3可編程序控制器、“電力電子”等的發展為“機電一體化”提供了堅強基礎。4激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使“機電一體化”躍上新臺階。

2.機電一體化發展趨向

1.數字化

微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。

2.智能化

即要求機電產品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

3.模塊化

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、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。

4.網絡化

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使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。

5.人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

6.微型化

微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發出各種MEMS器件和系統，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

7.集成化

集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。

8.帶源化

是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。

9.綠色化

科學技術的發展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環境，回歸自然，實現可持續發展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。

10.光機電一體化

一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重要趨向.11.自律分配系統化——柔性化

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，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同的環境條件作出不同反應。其特征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。

12.全息系統化——智能化

今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。

13.“生物一軟件”化—仿生物系統化

今后的機電一體化裝置對信息的依靠性很大，并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定，但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類似于活的生物摘要：當控制系統(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學探究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產

品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入探究。這一探究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統”，而生物的特征是硬 件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。

14.微型機電化——微型化

目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。

在機電一體化控制中，該執行機構集微機技術和執行器技術于一體，是一種新型的終端控制單元，其電機是通過內部集成的一體化變頻器來控制，因此，同一臺智能執行機構可以在一定范圍內具有不同的運行速度和關斷力矩。該智能執行機構采用了液晶顯示技術，它利用內置的液晶顯示板，不僅可以顯示閥門的開、關狀態和正常運行時閥門的開度，還可以通過菜單選擇運行參數設定，當系統出現故障時，能顯示出故障信息。總之，該執行機構集測量、決斷、執行3種功能于一體，順應了電動執行機構的發展趨勢，它的研制成功給電動執行機構的研究開發提供了新的思路。建國以來，我國電力系統繼電保護技術經歷了4個時代。隨著電力系統的高速發展和計算機技術、通信技術的進步，繼電保護技術面臨著進一步發展的趨勢。國內外繼電保護技術發展的趨勢為：計算機化，網絡化，保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化，這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務，也開辟了活動的廣闊天地。發展機電一體化，開發和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔性，可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須改換設備。同時，可為傳統的機械工業注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產從繁重的體力勞動中解脫出來，實現文明生產。

第四篇：機電一體化的發展趨勢

機電一體化技術的發展趨勢

20世紀90年代后期，各發達國家開始了向智能化方向發展機電一體化技術這方面邁進。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化行業，微細加工技術也在其中有了更深層次的發展，于是出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，對機電一體化系統的分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。從現在來看未來的機電一體化技術的發展方向大致有以下幾個方面：

一、智能化

智能化是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一, 也是21世紀機電一體化的發展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創造了條件,有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發展。智能機電一體化產品可以模擬人類智能,具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。目前, 專家系統、模糊系統、神經網絡以及遺傳算法, 是機電一體化產品（系統）實現智能化的4種主要技術，它們各自獨立發展又彼此相互滲透。隨著制造自動化程度的不斷提高, 將會出現智能制造系統控制器來模擬人類專家的智能制造活動, 并會對制造中出現的問題進行分析、判斷、推理、構思和決策。例如，在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊數學、神經網絡、灰色理論、心理學、生理學和混沌動力學等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

二、集成模塊化

集成模塊化也是機電一體化產品的一個發展趨勢, 也是一項重要而又艱巨的任務。簡單的來說就是將各種接口或單元標準化，有點像機械咀的標準件，由于機電一體化產品種類和生產廠家都比較多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。機電一體化產品生產企業可利

用標準單元迅速開發新產品,同時也可以不斷擴大生產規模，這樣更利于制定標準，以便各部件、單元的匹配和接口。

三、微型化

微型化是指機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。它是一個新興的、多學科交叉的高科技領域，面臨許多課題，涉及許多關鍵技術。由于微機電一體化系統具有體積小、耗能小、運動靈活等特點,可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作,故在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域,都有廣闊的應用前景。微型機械加工技術作為微型機械的最關鍵技術，也必將有一個大的發展。硅加工、LIGA加工和準LIGA加工正向著更復雜、更高深度適合各種要求的材料特性和表面特性的微結構以及制作不同材料特別是功能材料微結構，更易于與電路集成的方向發展，多種加工技術結合也是其重要方向。目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術,在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。

四、系統化

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。它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,進行任意的剪裁和組合,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大大加強,一般除R S232等常用通信方式外,實現遠程及多系統通信聯網需要的局部網絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系,如何賦予機電一體化產品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要以及模仿生物機理等方面的產品。機電一體化產品還可根據一些生物體優良的構造研究某種新型機體,使其向著生物系統化方向發展。

五、自源化

自源化是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。

六、環保化

工業的發達給人們生活帶來巨大變化。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。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，具有遠大的發展前景。

機電一體化的發展前景

以微電子技術、軟件技術、計算機技術及通信技術為核心而引發的數字化、網絡化、綜合化、個性化信息技術革命，不僅深刻地影響著全球的科技、經濟、社會和軍事的發展，而且也深刻影響著機電一體化的發展趨勢。專家預測，機電一體化技術將向以下幾個方向發展：

1、光機電一體化方向

一般機電一體化系統是由傳感系統、能源（動力）系統、信息處理系統、機械結構等部件組成。引進光學技術，利用光學技術的先天特點，就能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源系統和信息處理系統。

2、柔性化方向

未來機電一體化產品，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”。在這系統中，各子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同環境條件做出不同反應。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，具有“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的能力，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

3、仿生物系統化方向

今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上處于“靜態”時不穩定，但在動態時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統工作時，生物就很有活力。就目前情況看，機電一體化產品雖然有仿生物系統化方向發展的趨勢，但還有一段很漫長的道路要走。

第五篇：20092920-陸一鳴-關于機電一體化未來職業發展趨勢

關于機電一體化未來職業發展趨勢 2009172

20092920

陸一鳴

機電一體化有據主導地位足制造產收發展的必然趨勢，而制造產業是整個科學技術和悶家經濟發展的基礎工業，因而機電一體化在當前激烈的同際政治、軍事、經濟競爭中起著舉足輕重的作用，受到各工業國家的極大重視。

日本將智能傳感器，計算機芯片制造技術，具有視頻、觸覺和人機對話能力的人傳感器智能工業機器人，柔性制造系統等，列為高技術領域的重大研究課題。

西歐高技術發展規劃“尤里卡”汁劃，提出五大關鍵技術領域、24個重點攻關項目作為歐洲高技術發展戰略目標，其中包括研制可白由行動、決策并易于人機對話的歐洲第＝代安全民用機器人，廣泛合作研究汁算機輔助設計、制造、生產、管理的柔性系統。實現上廠全面自動化等機電一體化研究方向。

1991年3月，美國國家關鍵技術委員會夜向總統提文的首份雙報針《同家義镕技術》中，列舉丁22項對于美國國家經濟繁榮和國防安全軍為關鍵的技術，并劉各項入選技術的內容范固，選擇依據和國際發展趨勢進行f評述，著重強調廠技術的有效利用G其中包括機器人、傳感器、控制技術和cIMs及與cIMs相關的其他工具和技術，如仿真系統、計算機輔助設計(cAD)、計算機輔助：L程(CAE)、成組技術(GT)、計算機輔助工藝規程編制(cAPP)、調度工具等。

日前的發展趨勢是加速產品推廣．縮短產品生產周期，增加柔性以及實現設計一生產一質量控制“體化技術．那些未朗這一方向努力的公司將變得愈加缺乏競爭力。要文現合理的生產經營活動，制造J家必須在整個生產經營中實施先進的制造技術及管理策略。鑒于資金、技術密集型的高技術發展初期投資大、回收少的特點，傳感器類型多數田家政府給予資金支持和必要的政策優惠。

如前西德1984—1988年的五年計劃確定．提供5．3億馬克用十資助計算機輔助設計和制造的應用，擴大工業機器人、軟件操作系統和外圍設備的T：業基礎等先進生產技術的府用。

日本政府在1971年制定的《特定的電子工此和特定的機械工業臨時措施法》中，已把數控機床作為重點扶植對象。]978年頒布的《特定的機械信息產業振媽臨時措施法》又規定：促進高精度、高性能機器人的工業化和實用化，開展特殊環境作業用的機器人研究G為此，1978—1984年間撥款90億日元開發數控技術；1983年組織了機器人、計算機、機械等行業10家制造廠參加極限作業環境機器人的開發研制，總投資300億BJ。，其中1指出政府資助。號稱“數控壬陰”的日本，2000年金屬切削機床(簡稱金切機床)的產值數控化軍為88．5％，產量數控化率為j 9．4％。

美國1983年制定的“星球大戰(SI)1)”計劃投資1000億美元以發展高技術，其巾也包括發展空間機器人、核能機器人、軍事機器人及工業機器人等相關技術。美回國家科學基金會(NsT)每年投資100萬美元，國家標準局(NBs)每年投資代o萬美元用于發展相關技術。1985—19954P問，美國用于研制軍用機器人和智能機器人的經費從L 86億美元增至9．蹋億美元。國家規劃和支持對美國機器入技術的發展起門6大的推動作用。

我國是發展中國家。與發達國家相比工業技術水平存在一定差距，但有7。傳感器尺寸闊的機電一體化應用開拓領域和技術產品潛在市場。改革開放以來，面對國際市場激烈競爭的形勢．因家和企業無分認識到機電一體化技術對我國經濟發展具有戰略意義、因此十分重視機電一體化技術的研究、應用和產業化，在利用機電—體化技術開發新產品和改造傳統產業結構及裝備方面都有明顯進展，取得了較大的社會經濟效益。

1986年我國開始實施的《高技術研究發展計劃綱要》即“八六：”計劃、將自動化技術，重點是cIMF和智能機器人技術等機電一體化前沿技術確定為國家高技術重點研究發展領域。1985年12月，國家科委組織完成了《我國機電一體化發展途徑與對策》的軟科學研究，探討我國機電一體化發展戰略，提出了數控機床、工業自動化控制儀表等15個機屯?一體化優先發展領域和6項共性關鍵技術的研究方向和課題，提出機電——體化產品的產值比率(即機電一體化產品總產值占當年機械工業總產值的比值)在2000年達到15％一20％的發展目標。

我國的數控技術經過“六五”、“七五”、“八五”和“九五”汁劃這20年的發展，傳感器原理基本上掌握丁關鍵技術，建立了多處數控開發和生產基地，培養了一批數控人才、初步形成丁自己的數控產業。“八五”劉?劃攻關開發的成果——華中1號、中華1號、航天1號和藍天l號4種基本系統建立丁具有中國自主版權的數控技術平臺。1990年，我國數控金切機床產量僅2634臺，而到2001年產量和消費量已分別、[升至17521臺和28535臺，在1990一2001年的II年中，數控金切機床產量和消費量的年均增幅分別達到I 8．8％和25．3％。2000年我國機床的數控化率已達到6％。據預測分析，到2005年我國機床的數控化率為9．5％一10．36％，到2010年將達到16．5％一?19．27％。

我國汽車電子化的水平與先進工業國家相比有較大差距。據統計，1988年我國每輛汽車的電子產品費用為300元人民幣、平均占整車成本的1．5％，而且能改善汽車性能的電子產品極少。我國公20世紀oo年代已形成很大的汽車電子化產品市場，如1995年高能觸點點火裝置的需求量為50萬部，電壓調節器需150萬部．微機控制點火裝置需10萬部，汽車專用集成電路需3uoo萬塊，汽車用各種傳感器需200萬只，所以在這方面需要進行大量的工作。