第一篇：機電一體化技術發展歷程及其趨勢(畢業論文)

機電一體化技術發展歷程及其趨勢

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摘要：機電一體化是融了機械技術、微電子技術、信息技術等多種技術的一門新興的交叉學科，它涉及機械工程、電子工程、化學工程、建筑工程、信息工程、控制工程等多種模塊。隨著微電子技術、傳感器技術、精密機械技術、自動控制技術以及微型計算機技術、人工智能技術等新技術的發展，以機械為主體的工業產品和民用產品不斷采用諸學科的新技術，在機械化的基礎上，正向自動化和智能化方向發展，以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢。

關鍵詞：機電一體化

發展趨勢

智能化

一、緒論

機電一體化是微電子技術向傳統機械工業滲透過程中逐漸形成的一個新概念。Mechantronics(機電一體化)一詞是取Mechanics(機械學)的前半部和Electronics(電子工業)的后半部拼合而成的，起源于日本，表示機械學與電子學兩種學科的綜合。日本機械振興協會經濟研究所1981 年3月提出了對機電一體化的定義：“機電一體化是機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進了微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機融合而構成的系統的總稱。”（這是到目前為止，較為人們所接受的涵義）。

隨著機電一體化的發展，美國IEEE/ASME 于1996 年對與機電一體化又給出了一個較為全面的定義：“對機電一體化初步定義為‘在工業產品和過程的設計和制造中，機械工程和電子與智能計算機控制的協同集成’，包括11 個方面：成型和設計；系統集成；執行器和傳感器；智能控制；機器人；制造；運動控制；振動和噪聲控制；微器件和光電子系統；汽車系統；其它應用”。可見，機電一體化是融了機械技術、微電子技術、信息技術等多種技術的一門新興的交叉學科，它涉及機械工程、電子工程、化學工程、建筑工程、信息工程、控制工程等多種模塊。

隨著微電子技術、傳感器技術、精密機械技術、自動控制技術以及微型計算機技術、人工智能技術等新技術的發展，以機械為主體的工業產品和民用產品不斷采用諸學科的新技術，在機械化的基礎上，正向自動化和智能化方向發展，以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢。

二、機電一體化的發展歷程及概況

(—)、機電一體化的發展

1、世界范圍內，機電一體化發展的三個階段（1）、第一階段為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。這一時期主要的產品是數控機床，由于技術上和價格上的原因，僅供給航空航天等尖端科技領域的使用，其加工精度也算不高（在當時算很高了）；（2）、第二階段為20 世紀70~80 年代

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。

（3）、第三階段為20 世紀90 年代后期

這個時期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段, 機電一體化呈現深入發展時期。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腳, 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。

2、我國的機電一體化的發展

早在1958年我國就開始研究數控機床，于1966年研制成功晶體管數控系統，并生產出了數控切割機、數控銑床等產品，但是受當時國內條件的限制，機電一體化在國內并沒有發展起來。

直到20 世紀80 年代初我國才開始系統的從事機電一體化的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列入“863 計劃”。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, 取得了一定成果, 但與日本等先進國家相比仍有相當差距。

（二）、機電一體化技術與產品的應用范圍

機電一體化技術和產品的應用范圍非常廣泛，涉及到工業生產過程的所有領域，因此，機電一體化產品的種類很多，而且還在不斷地增加。

1、數控機械類

主要產品包括數控機床、機器人、發動機控制系統以及全自動洗衣機等。這類產品的特點是執行機構為機械裝置。

2、電子設備類

主要產品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置。

3、機電結合類

主要產品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。

4、電液伺服類

主要產品為機電液一體化的伺服裝置，如電子伺服萬能材料試驗機等。這類產品的特點是執行機構為液壓驅動的機械裝置，控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。

5、信息控制類

主要產品包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等。這類產品的主要特點是執行機構的動作由所接收的信息類信號來控制。

（三）、機電一體化產品的主要優點

1、具有記憶、運算、控制、信息處理等功能。從而達到產品的高性能、多功能化和智能化。

2、結構簡化。使產品向著輕、薄、細、巧的方向迅速發展, 易采用標準化、模塊化的方法進行設計、制造。

3、可以根據負荷及運行情況進行調整與控制。具有節能的特點。

4、具有自動監視、診斷功能及某些智能, 使安全可靠性大幅度提高。

三、機電一體化技術的發展方向

（一）、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。

（二）、數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，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。

（三）、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。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。

（四）、綠色化

環境、資源、人口是當今人類社會面臨的三大主題。特別是環境問題，其惡化程度與日俱增，正在對人類社會的生存與發展造成嚴重的威脅；而資源問題不僅僅涉及人類世界有限的資源如何利用，也是產生環境問題的主要根源。于是近年來一個新的概念已經提出：最有效地利用資源和最高限度地利用廢棄物，是當前世界上環境問題的治本之道。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，報廢時能回收利用。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。

（五）、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、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產品單元是一項復雜而重要的工作，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。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。

（六）、微型化

國外微型機電一體化系統的幾何尺寸一般不超過1cm，并正向微米、納米級方向發展。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。

四、結束語

機電一體化是工業革命的一次大的革新，它大大提高了社會生產力，推動了社會的發展。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，以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢。機電一體化是一門應用性很強的技術學科, 必將有力促進機電產品的創新和開發, 在高科技和經濟發展中起重要作用。可以這樣說，機電一體化技術將成為二十一世紀機械工業的主要生產力。

參考文獻：

1楊光春，楊景全.“機電一體化技術”的現狀和發展趨勢.攀枝花學院學○報，2010，12.2楊 明，路 琴.機電一體化的研究現狀與發展趨勢.南京農業大學，○2006，08.3王青林，黃曼霞.機電一體化技術應用與發展探析.商丘技師學院，○2011，03.4方新.數控機床與編程.高等教育出版社，2011，09.○

第二篇：畢業論文——機電一體化技術的發展歷程與趨勢

畢業論文

機電一體化技術的發展歷程與趨勢

學 校： 專 業： 姓 名： 學 號： 指導老師：

年月日

一、機電一體化技術的發展歷程

機電一體化技術是隨著電子技術和機械技術結合使用開始出現的，但是在發展的初期，在規模和技術上是很薄弱的，只是在半導體等方面進行一些簡單的應用，但是隨著微處理技術的出現，機電一體化技術發展越來越快，使用的途徑更廣泛，使用中會取得更顯著的結果。而隨著數控機床、電子編程、邏輯控制器的出現，更多的機電一體化技術在實際的生產中得到應用，機電一體化的發展逐步與電子技術、信息技術等進行融合，隨著信息網絡技術的高速發展而逐步上升到更高層次。

機電一體化技術是從20世紀60年代逐步發展的，最初是通過電子技術在機械行業中的應用來提高機械性能，以滿足對產品的更高需求，這是機電一體化技術最初的雛形；到了20世紀的七八十年代，隨著計算機技術、通信技術飛速發展，對超大規模集成電路的使用以及微型計算機技術不斷更新，機電一體化技術開始進入高速發展期；而到了20世紀90年代，機電一體化技術逐步轉向智能化領域，在這一階段，利用光學通信技術等可以實現微細加工技術，而且對機電系統可以進行分析、集成。

二、機電一體化的發展趨勢

隨著時代的發展，機電一體化技術逐步成為機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的技術集成，而機電一體化技術的未來發展也需要依賴相關技術的發展和進步從而促進自身技術的發展和進步。按照現代科技的發展方向以及機電一體化技術的實際需要，在未來機電一體化技術的主要發展方向如下：

2.1 向智能化發展

隨著科技發展，電子信息智能化程度越來越高，機電一體化技術向智能化發展是一個必然的趨勢。尤其是人工智能技術在機電系統開始陸續采用，使機電一體化技術的智能化程度逐漸提高。而這些成功的應用，更顯示出智能化在機電一體化技術中的優越性，使科研人員對智能化的應用會逐步增多。利用智能化的模擬功能、邏輯思維、獨立的決策能力，可以實現對機電設備的高性能、高速的處理能力，可以利用微處理器使機電一體化產品實現低級的智慧決定，并逐步完善，這在今后的生產中是完全可能和必要的。

2.2 實施模塊化集成

要想使機電企業實現共贏，就要對國內的機電生產企業進行模塊化的集成，讓這些具有多種類型的機電生產企業生產出的產品，具有統一的機械標準接口、電氣接口、電源接口、環境接口，打破原有的自有生產模式，使機電企業的產品形成統一的模塊，使這些機電生產企業在智能控制、電氣水平、視覺圖像處理、圖像識別和定位功能等方面采用標準的單元模式。這樣進行規范后，可以使機電企業有一個統一的企業生產規范，使這些企業不再各自為政，可以共同發展，共創輝煌。

2.3 進行網絡化運作

目前世界上的各個領域，網絡技術都得到了普遍的應用。隨著我國加入WTO，機電企業的機電一體化產品也進入了全球經濟這個大的網絡。想要加強我國機電一體化產品在國際市場上的競爭力，就要對機電一體化產品進行網絡化的運作，對機電一體化技術進行網絡化的操作與管理。網絡化可以帶來大量先進的機電一體化技術信息，也可以快速發布新的機電一體化技術信息。所以在機電一體化技術未來的發展趨勢中，利用網絡的普及，在機電一體化技術中利用網絡進行遠程控制和監測是重要的研究

方向。

2.4 采取微型化設計

隨著20世紀80年代微型化的出現與發展，在機電一體化技術實施過程中、產品的生產過程中采取微型化的設計成為一種發展的趨勢。而對生產的不超過一立方厘米的機電一體化產品，被泛稱為微機電系統產品，這種產品目前的發展趨勢向著越來越微型化發展，機電一體化技術的研究領域向著微米和納米尺度發展。采取微型化的機電一體化技術產品設計，使得產品越來越小、使用靈活、功耗低，尤其是在生物醫學、軍事、信息等領域的應用中具有無可比擬的優勢。

2.5 綠色環保化

大量的工業發展繁榮了當地經濟，給人們的生活帶來翻天覆地的變化，使人們享受到物質財富和生活的舒適。但是不得不說的是，由于經濟的發展，造成大量自然資源受到破壞，生態環境受到嚴重污染。所以對機電一體化技術產品的研究趨勢，也是向著綠色環保產品的概念進行研究發展。這就要求在機電一體化產品的設計、制造、使用和銷毀的過程中，要以保護環境和人類健康為基本的出發點，采用最小的資源利用率研究設計出新一代的機電一體化綠色環保產品，這具有很大的發展前景。

2.6 注重產品的系統化

采用開放式架構和模塊化結構是根據總線系統的性能特點對產品的進一步利用。該系統可按照任意組合進行靈活配置，同時還可以尋求實現更大的協調和控制子系統的綜合管理，可大大提高通信性能能力。機電一體化產品更注重產品的系統化以及在未來的使用中人格化的意義。所以說，對機電一體化技術的未來發展趨勢，應更注重產品的系統化以及人性化，更注重使用人對產品的要求，使機電一體化產品貼近于生活、服務于生活。

三、發展“機電一體化技術”的思考

3.1 加強統籌安排，協調發展計劃

針對我國許多從事機電一體化技術的研發和生產的企業，應進行統籌安排，打破他們以自我發展為中心的發展戰略，使他們放棄自己的局部利益，服從大局共同發展。進行統籌安排，就要針對全球經濟發展的趨勢，在深入研究、科學分析的基礎上制定一個統一的管理模式，制定協調發展的工作計劃，從技術的研發、產品的生產和銷售都進行統一的規劃，以避免重復開發，資源浪費。

3.2 強化行業管理，發揮“協會”作用

針對我國目前機電一體化技術的研發與產品生產正處于上升期，應根據我國當前的行業狀態和經濟發展的趨勢以及機電行業的性質，強化行業管理，成立統一的行業管理機構、制定統一的行業管理規范、編制統一的產品質量標準。“協會”要在管理中發揮出行業約束的作用，對行業內企業的行為進行約束，對行業內企業的發展提供發展規劃。

3.3 增強企業技術含量、增大企業市場競爭力

隨著科技的發展，使機電一體化技術的研發的科技含量越來越大，成為高新技術研發企業的龍頭之一，所以在企業的研發中，必須要有先進的技術含量和研發能力才能不斷推陳出新，才能充分生產和調配資源。只有不斷進行新產品的研發，不斷采用新技術，增強產品的技術含量，才能使生產出的機電一體化產品在競爭激烈的國家市場中取得一席之地，增大企業的市場競爭力。

3.4 突出發展重點，實施專項發展

機電一體化產業涵蓋范圍非常廣泛，而很多機電一體化技術研發的單位在財力、人力和物質資源等方面是有限的，不能在發展中做到面面俱到，這就需要在研發中優先考慮擅長的領域，進行產品的研發，對某一專項領域的產品進行高科技研發是很多機電研發企業發展的必由之路。

第三篇：機電一體化的發展歷程與趨勢

機電一體化的發展歷程與趨勢

摘要：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。因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。

目前，我國從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多，并且各自都有一套自己的發展策略。因此，建議各主管部門責成有關單位在進行深入調查研究、科學分析的基礎上，制定出統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產計劃和規劃，避免開發上重復，生產上撞車!關鍵詞：數控機床，機器人，汽車電子化產品，機電一體化，工作任務

核心提示：

現代科學技術的不斷發展,極大地推動了不同學科的交叉與滲透,工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域,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、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化,使現代科學技術的不斷發展,極大地推動了不同學科的交叉與滲透,工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域,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、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化,使工業生產由“機械電氣化”邁入以“機電一體化”為特征的發展階段。

一、緒論

現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，并導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，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、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，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。

二、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已成為一門有著自身體系的新型學科，并且伴隨著科學技術的不斷進步還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，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，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，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，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。

因此，“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。機械工程技術有純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，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。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，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。

三、機電一體化概述

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已經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,還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為:機電一體化是從系統的觀點出發,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、傳感測控技術及電力電子技術,根據系統功能目標要求,合理配置與布局各功能單元,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,并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統,則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。因此,“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。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。機械工程技術由純技術發展到機械電氣化,仍屬傳統機械,其主要功能依然是代替和放大的體系。但是,發展到機電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外,還被賦予許多新的功能,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。也就是說,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延伸,智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。

四、機電一體化的發展狀況

機電一體化的發展大體可以分為三個階段:(1)20世紀60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級階段。在這一時期,人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。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,這些機電結合的軍用技術,戰后轉為民用,對戰后經濟的恢復起到了積極的作用。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。(2)20世紀70—80年代為第二階段,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。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現,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:mechatronics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;機電一體化技術和產品得到了極大發展;各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。(3)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;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,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,使機電一體化進一步建立了堅實的基礎,并且逐漸形成完整的學科體系。

我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組,并將該技術列入“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,取得了一定成果。但與日本等先進國家相比,仍有相當差距。

五、機電一體化的發展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合,它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展。機電一體化的主要發展方向大致有以下幾個方面:

5.1智能化

智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化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之一。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,使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力,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、高速度的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或者人的部分智能,則是完全可能而且必要的。

5.2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、動力接口和環境接口等的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。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等。有了這些標準單元就可迅速開發出新產品,同時也可以擴大生產規模。為了達到以上目的,還需要制定各項標準,以便于各部件、單元的匹配。由于利益沖突,近期很難制定出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,模塊化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

5.3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、教育等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的應用使家用電器網絡化已成大勢,利用家庭網絡(homenet)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(computerintegratedappliancesystem,CIAS),能使人們呆在家里就可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將朝著網絡化方向發展。

5.4微型化

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1cm3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、信息等方面具有無可比擬的優勢。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。

5.5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。

5.6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等智能化通信接口。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:一層是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性等等,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,研制出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而研制出來的。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：

5.7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（下轉第80頁）（上接第81頁）（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。

5.8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（柔性），又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

5.9智能化方向

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。這主要得益于模糊技術與信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的發展。

六、典型機電一體化產品的發展趨勢

6.1數控機床

目前我國是全世界機床擁有量最多的國家（近320萬臺），但數控機床只占約5％且大多數是普通數控（發達國家數控機床占10％）。近些年來數控機床為適應加工技術的發展，在以下幾個技術領域都有巨大進步。

6.11．高速化。由于高速加工技術普及，機床普遍提高了各方面的速度。車床主軸轉速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min；銑床和加工中心主軸轉速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上；快速移動速度由過去的10～20m/min提高到48m/min，60m/mni，80m/min，120m/min；在提高速度的同時要求提高運動部件起動的加速度，由過去一般機床的0.5G（重力加速度）提高到1.5G～2G，最高可達15G；直線電機在機床上開始使用，主軸上大量采用內裝式主軸電機。

6.12．高精度化。數控機床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右；亞微米級機床達到0.0005mm左右；納米級機床達到0.005～0.01um；最小分辨率為1nm（0.000001mm）的數控系統和機床已問世。

數控中兩軸以上插補技術大大提高，納米級插補使兩軸聯動出的圓弧都可以達到1u的圓度，插補前多程序預讀，大大提高了插補質量，并可進行自動拐角處理等。

6.13．復合加工，新結構機床大量出現。如5軸5面體復合加工機床，5軸5聯動加工各類異形零件。同時派生出各種新穎的機床結構，包括6軸虛擬軸機床，串并聯絞鏈機床等，采用特殊機械結構，數控的特殊運算方式，特殊編程要求。

6.14．使用各種高效特殊功能的刀具使數控機床“如虎添翼”。如內冷轉頭由于使高壓冷卻液直接冷卻轉頭切削刃和排除切屑，在轉深孔時大大提高效率。加工剛件切削速度能達1000m/min，加工鋁件能達5000m/min。

6.15．數控機床的開放性和聯網管理。數控機床的開放性和聯網管理已是使用數控機床的基本要求，它不僅是提高數控機床開動率、生產率的必要手段，而且是企業合理化、最佳化利用這些制造手段的方法。因此，計算機集成制造、網絡制造、異地診斷、虛擬制造、并行工程等等各種新技術都在數控機床基礎上發展起來，這必然成為21世紀制造業發展的一個主要潮流。

6.2自動機與自動生產線

在國民經濟生產和生活中廣泛使用的各種自動機械、自動生產線及各種自動化設備，是當前機電一體化技術應用的又一具體體現。如：2000～80000瓶/h的啤酒自動生產線；18000～120000瓶/h的易拉罐灌裝生產線；各種高速香煙生產線；各種印刷包裝生產線；郵政信函自動分撿處理生產線；易拉罐自動生產線；FEBOPP型三層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜生產線等等，這些自動機或生產線中廣泛應用了現代電子技術與傳感技術。如可編程序控制器，變頻調速器，人機界面控制裝置與光電控制系統等。我國的自動機與生產線產品的水平，比10多年前躍升了一大步，其技術水平已達到或超過發達國家上一世紀80年代后期的水平。使用這些自動機和生產線的企業越來越多，對維護和管理這些設備的相關人員的需求也越來越多

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和產物。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,機電一體化技術的發展前景也將越來越光明。

結束語

本論文在各位老師的悉心指導和嚴格要求下已經按時完成，在此向各位老師表示深深的感謝。同時，我還充分利用了網絡這一資源，搜集了一些相關資料，并結合平時所積所學最終使我的畢業論文順利完成。最后，借此機會向學院全體老師表示由衷的謝意。

參考文獻：

1、袁中凡，機電一體化技術，出版社:電子工業出版社，2004

2、鄭鏈，信息識別技術，出版社:機械工業出版社，2006

3、魯遠棟，機床電氣控制技術，出版社:電子工業出版社，2004

4、唐程山，電子技術基礎，出版社：高等教育出版社，2004

5、喬西銘，機械工程基礎，出版社：清華大學出版社，2006

6、陳子銀、陳為華，數控機床結構原理與應用，出版社:北京理工大學出版社，2007

7、岳秋琴，數控加工編程與操作，出版社：北京理工大學出版社，2010

目錄

摘要??????????????????1 核心提示????????????????1 緒論??????????????????1 機電一體化概要?????????????1 機電一體化的概述????????????2 機電一體化的發展狀況??????????3 機電一體化技術發展趨勢?????????4 典型機電一體化產品的發展趨勢??????6

結束語?????????????????8 參考文獻????????????????9 10

第四篇：機電一體化畢業論文

淺談機電一體化的就業方向及課程存在的誤區

前言

機械工業舉足輕重，隨著社會的發展和科學技術的進步，機電一體化技術的應用與發展對我國經濟建設所起到的促進作用越來越明顯。現代化設備逐漸發展成為集光、電、機、氣、聲、像、磁、熱等技術于一體的智能化系統，機電一體化產品幾乎貫穿到國民經濟的所有行業。當前，機電一體化產品已經進入發展成熟期，高速率、高精確度的智能系統越來越成為機械制造業的主流。隨著我國后經濟危機時代產業結構調整與升級大潮的來臨，企業產品、設備正在經歷一個更新換代的頻繁時期，因此對高技能的機電一體化人才和高技術含量的機電產品需求越來越大。高職機電一體化技術專業是為生產第一線的高級技能型崗位培養人才，但是目前我國高職院校培養的機電一體化專業的學生與社會、市場的需要還有不小的距離，因此，機電一體化技術教學改革勢在必行。

有關研究報告顯示“機電一體化”一詞最早是日本提出的，在上世紀80年代初，日本名古屋大學最早設置了“機電一體化”專業。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入“863計劃”中。機電一體化專業是精密機械——電子技術(含電力電子)——計算機技術等多門學科交叉融合的產物，屬高新技術，也是當前發展最快的技術之一，它是先進制造技術的主要組成部分。它的發展推動了當前制造技術的迅速更新換代，是產品向高、精、快迅速邁進，使勞動生產率迅速提高。由于我國逐漸成為世界制造業基地加上傳統企業面臨大規模的技術改造與設備更新，國內急需大量先進制造技術專業人才。而“十二五”時期貴州將重點實施工業強省戰略，因此我校機電一體化專業的畢業生可以立足貴州，放眼全國，就業前景很好，而且往屆畢業生普遍反應待遇較好。畢業生主要在各行政、企業、事業單位從事機械、電氣工程、常用電器的維修、安裝與調試以及技術管理等工作。市場調研發現機電一體化專業是一個寬口徑專業，適應范圍很廣。我校該專業學生在校期間除學習各種機械、電工電子、計算機技術、控制技術、檢測傳感等理論知識外，還將參加各種技能培訓和國家職業資格證書考試，如維修電工，PLC程序設計師，CAD制圖員等國家級職業技能鑒定考試，學生必須考取相應的技能證書后才能取得畢業證，充分體現重視技能培養的特點。歷屆學生畢業后主要面向珠江三角洲各企業、公司，從事加工制造業，家電生產和售后服務，數控加工機床設備使用維護，物業自動化管理系統，機電產品設計、生產、改造、技術支持，以及機電設備的安裝、調試、維護、銷售、經營管理等等。

一、機電一體化的就業方向

1、機電一體化專業

1.1從事機電一體化液體灌裝生產線及商品包裝自動化機械運行、維護、管理、技術改造等工作的機電一體化高等技術應用性專門人才。可在大型啤酒、飲料、食品及商品包裝生產企業從事現代化自動機與生產線的維護和管理工作，也可在相關的自動機與生產線的生產廠家或設計部門、營銷單位從事技術工作。

1.2 機電一體化專業（計算機輔助設計與制造方向）

從事機電產品的計算機輔助設計（CAD）與計算機輔助制造（CAM），并熟練使用和維修數控加工設備的機電一體化高等技術應用性專門人才。

可在模具設計及制造、機械加工、塑料、五金、電子產品、計算機生產等企業從事數控機床的加工工藝設計編程，數控機床的調試、維護及加工操作，從事生產和技術管理工作，也可以從事國內外數控設備的營銷工作。

1.3 機電一體化專業(模具CAD/CAM方向）

從事利用計算機技術和數控加工技術對模具進行設計和制造等工作的機電一體化高等技術應用性專門人才。

可在模具、機械、五金、塑料、家電等生產企業從事模具計算機輔助設計與制造等方面的技術工作，也可在企事業單位從事與本專業有關的經營、管理工作。

1.4 機電一體化專業（機電CAD技術方向）

在機電一體化產品、設備的設計、制造、維修、管理、技術改造與服務過程中專門從事用電腦繪圖設計、信息處理和資料管理的高等技術應用性專門人才。可在機械設計、制造與裝備行業、模具制造業，輕工、家用電器、電子制造業從事設計、制造、技術改造、產品營銷、設備管理與維護等工作。

二、目前課程設置存在的誤區

1、重“機”輕“電” 由于目前不少學校的機械電子工程專業是由機械院系主辦，因傳統學科專業認識的偏向性，使很多學校制定的教學計劃也是以機械學為主，占用了多半的教學時間，由此造成微電子及相關課程安排的不足，形成了一種重機械而輕電子的現象。這顯然與機械電子工程專業的內涵不相符，也是對機電一體化技術發展總趨勢認識不足的一種表現。

2、重“電”輕“機” 也有一些學校的機械電子工程專業是由電信院系主辦，開設計算機應用、電子線路設計等純“電”課程相對較多。這多半是因為電子產品的設計和制造具有封閉性的特點，可以獨立完成一個小型電子產品的設計、元器件的采購和裝配調試全過程，時間短、見效快。電子學、計算機方面知識可以在學校里得到充分鍛煉，學生容易較快成材，成效立竿見影。機械產品的設計和制造則需要多人配合，過程長，機械設計和制造方面知識的掌握特別強調實踐環節，需要實際鍛煉，在這些方面存在不足。

2.1明確本專業的特點，選準重點方向。本專業的重點學習知識應該是在控制及與控制相關的學科方面。

2.2明確認識本專業學生的畢業就業方向。現在許多由機械院系主導的機械電子工程專業，是以數控技術為主要培養和發展方向的，這順應了社會發展的一種需要，但體現的是把機電一體化技術狹義化。作為機械電子工程專業的學生，由于必學知識的多樣性，使其不可能在機械加工方面有很深的造詣，特別是要對機電一體化產品有全面的了解與掌握，必須學習大量非機械類的課程。那么，機電一體化培養的學生的就業流向如何呢? 由實際就業趨勢可以得出：他們主要是在機械行業和其他與機械相關的行業內面對機電產品設計和制造，機電一體化設備（系統）調試、檢測和維護，生產管理和經營銷售等方面的工作。

2.3正確把握學生所學的專業課程的深度和廣度。以鹽城工學院為例，該學院機械電子工程專業除了學習必要的文化知識外，應以安排專業基礎學科為主。按教育部對普通本科院校學生教學時數指導意見的要求，結合本專業的實際情況，主要安排3個學科領域的教學實踐活動，這主要包括機械學、電工電子學、計算機應用等學科。

總之，培養機電一體化人才應抓住“以機為主、以電為用、機電結合”的方向，從應用的角度講授電工電子知識，強調機械、電子、計算機和自動控制相結合，提高學生從系統工程的角度，綜合解決機械行業及其相關行業中機電一體化問題的能力

三、機電一體化課程體系的實施

目前，廣州市工貿技師學院機電一體化專業的四年制預備技師班、三年制高級技工班均采用工學結合的一體化課程體系實施教學，其教學效果得到廣大師生的一致認可。主要體現在以下四點：（1）新課程不僅讓學生掌握知識和技能，而且注重培養學生的信息處理能力、與人合作能力等關鍵能力，有利于學生持久的職業生涯發展；（2）新教學模式基本扭轉了學生被動聽課的習慣，使學生轉變成為探究知識的主體，可以提高學習主動性，增加學習興趣；（3）學生的創造能力、工作能力、應變能力都能通過課堂學習得到鍛煉，對培養學生的成就感、承受挫折能力等有較大幫助；（4）學校的學習工作站比較類似企業的實際工作環境，能夠滿足學習需求。

通過一個周期的實施，總結出課程實施要重點從教學組織模式、師資團隊建設及學習工作環境建設三方面考慮，才能保證課程構建和實施均能取得成功。教學組織模式課程實施應該以學生為中心，即學習的主體是學生，學生學習的目的就是勝任工作、適應社會和職業發展，因此必須將學習作為工作過程（即教學過程）的中心，以學生自主理解和完成工作任務作為教學的基本手段，并指導學生將理解和完成具體工作任務的能力轉化成為適應變化的策略。學校的一切資源，包括教師資源都是學生實現這一完整過程的基礎，都應服務于學生的學習過程（即工作過程）。按照完成一項工作的基本思路，課程實施應具有完整的工作過程：獲取信息——制定計劃——做出決策——實施計劃——檢查控制——評價反饋。

師資團隊建設由于工學結合的一體化課程強調學生自主完成若干完整的學習任務，學習任務由工作任務轉化而來，在課程實施過程中，教師僅僅起到引導和服務的作用，因此，對教師的工作實踐經驗，對工作的認識和理解均提出了較高要求。目前，職業教育界的教師多來自大專院校，缺乏企業實際工作經驗的占大多數，勢必對工學結合的一體化課程實施帶來影響，所以，學校在考慮推一體化課程實施的同時，要在學校與企業之間建立一個長期合作的師資培養通道，讓教師適應并逐漸勝任新課程的實施。

學習工作環境建設一體化課程實施需要與學習任務相匹配的教學媒體和設施設備，創設盡量真實的學習工作環境，讓學生有機會完成與典型工作任務內容相一致的學習任務，因此，學習工作環境的建設并不僅僅是為了技能的重復操作訓練而購置大量的設備，要從完成一項工作任務所需的綜合性資源建設的角度出發，從促進學生自主學習的學習資源建設的角度出發，規劃設計學習工作環境，也叫學習工作站。機電一體化專業的學習工作環境建設中，每一學習工作站均劃

分信息檢索區、學習區、實訓區、工具區、學業成果展示區等五大區域，方便學生自主檢索學習工作過程所需的資源，養成遵循企業工作規范和作業流程的習慣，并能夠在這個環境中實現學生之間的互動交流，互相學習。

當前高職機電一體化教育存在的問題

3.1 課程設置不合理

當前高職院校課程設置不合理主要表現在兩個方面：首先，重理論輕實踐。很多學校的課程設置和教學內容將重點放在追求知識和理論的體系的完整上，這對學生系統地掌握理論知識，開發設計產品是有利的。但是，也存在嚴重不足，學生畢業后大多被分配在生產一線，所從事的工作是操作設備、設定工藝、查找并排除故障，而不是研究、開發、設計等，在學校學的理論知識很多用不上，而實際工作所必需的實踐能力又不具備。其次，教學內容落后。由于機電一體化是多種技術交叉融合的產物，相關技術的發展都在推動著機電一體化的發展。因此，其發展是日新月異的，這就必然導致課程設置與教學內容與其發展不相適應。例如，當前很多高職院校的單片機課程的教學內容是仍以MCS-51單片機為主，而實際生產中新的單片機層出不窮，種類繁多。

3.2 教學模式單一，實踐教學比例較低

傳統的教學模式，往往只注重理論教學和課堂說教，輕視了實踐能力和職業素養的培養。很多學校的課程設置和教學內容將重點放在追求知識和理論的體系的完整上，這對學生系統地掌握理論知識，開發設計產品是有利的。但是，這種教學模式也存在嚴重不足之處，學生畢業后大多被分配在生產一線，所從事的工作是操作設備、設定工藝、查找并排除故障，而不是研究、開發、設計等，在學校學的理論知識很多用不上，而實際工作所必需的實踐能力又不具備。

3.3 教材建設落后

高等職業的教材建設仍是當前高職教育的薄弱環節并嚴重影響了高職教學質量。現在機電一體化的一些教材過于偏重理論、脫離實際、缺乏實用性、部分教材內容陳舊、嚴重落后于現實，各科教材之間存在銜接性差、內容重復或內容脫節等現象。這些問題給教學帶來了很多不便，也在一定程度上影響了學生的學習積極性，制約了教學質量的保證和提高。

3.4 教學、實習設施不夠先進

目前很多學校的教學、實習設備缺乏且嚴重落后。只有少數條件較好的高職院校配備有為數不多的數控車床、銑床、線切割機床、電火花成型機，很多學校的學生一學期只有三四次操作設備的機會，并且這些設備又比較落后，學生難以學到真正有用的技能。

3.5 優秀教師隊伍缺乏

教師是教學質量的關鍵和第一保證，但是當前的機電一體化教學的教師隊伍并不能達到教學的需要。一些老教師知識結構陳舊且更新緩慢，還有一些年輕教師也是剛從學校畢業，缺乏足夠的實踐經驗，都不能很好的教授學生以適應社會工作需要的知識和實踐技能

第五篇：機電一體化畢業論文

機 電 一 體 化 的 發 展 和 應 用

長春工業大學機電一體化2009級

阿拉騰那木日

內容摘要 ；現代科學技術的發展極大地推動了不同學科的交叉與滲透,引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域,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,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。

迄今為止，世界各國都在大力推廣機電一體化技術。在人們生活的各個領域已得到廣泛的應用，并以蓬勃的生機向前發展，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。

關鍵詞：歷史、應用、發展趨勢

一、機電一體化技術發展歷程

自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現了半導體集成電路,尤其是出現了以微處理器為代表的大規模集成電路以后,“機電一體化”技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.“機電一體化”這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業注冊時最先創用的。當時及70年代，人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結合。國內早期將“機電一體化技術”與“機械電子學”并用，近年來“機電一體化”更流行使用。

80年代，信息技術嶄露頭角。微處理機的性能提高，為更高級的機電一體化產品所采用，典型的機電一體化產品如數控機床、工業機器人和汽車的電子控制系統等。微機作為關鍵技術引入了飛行器系統后，使機械-電子系統在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應用。

從系統科學的觀點來看，機電一體化產品又可稱之為機電一體化系統，它是集機械元件和電子元件于一體的復合系統。

信息技術驅使機械系統在不同程度上利用數據庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數據

庫驅動系統。這樣，對機電一體化的系統設計方法的探索、成型和系統集成以及并行工程設

計和控制的實施日顯重要。此外，光學也進入了機電一體化，產生了“光機電一體化”的新

領域。進入90年代，通信技術進入了機電一體化，機器可像機器人系統那樣遙控和虛擬現實多媒

體等技術緊密聯系的計算機控制的網絡化機電一體化日益普及。有些機電一體化機械可兩

用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執行器技術的發展，和半導體技術以光

刻為基礎的方法以及和傳統機電一體化微型化方法的結合，開創了以精密工程和系統集成為

特點的機電一體化新分支“微機電一體化”。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術的發展而日益發展，穩步進入

了21世紀

1.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。

2.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。

3.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。

4.“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。

5.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。

二、機電一體化技術的主要應用領域

1、數控機床

數控機床及相應的數控技術經過40年的發展,在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具體表現在:

總線式、模塊化、緊湊型的結構,即采用多C PU、多主總線的體系結構。

開放性設計,即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準,能最大限度地提高用戶的使用效益。

能實現多過程、多通道控制,即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力,并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。系統的多級網絡功能,加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。

以單板、單片機作為控制機,加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。

2、計算機集成制造系統(CIMS)

C IM S的實現不是現有各分散系統的簡單組合,而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線,以制造為基干來控制“物流”和“信息流”,實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化,各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。

3、柔性制造系統(FMS)

柔性制造系統是計算機化的制造系統,主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求,生產其能力范圍內的任何工件,特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

4、工業機器人

第1代機器人亦稱示教再現機器人,它們只能根據示教進行重復運動,對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性;第2代機器人帶有各種先進的傳感元件,能獲取作業環境和操作對象的簡單信息,通過計算機處理、分析,做出一定的判斷,對動作進行反饋控制,表現出低級智能,已開始走向實用化;第3代機器人即智能機器人,具有多種感知功能,可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策,在作業環境中獨立行動,與第5代計算機關系密切。三機電一體化技術的發展前景

縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向,機電一體化將朝著以下幾個方向發展。

1、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。

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。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。

3、微型化

微型機電一體化系統高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術,是機電一體化的一個新的發展方向。國外稱微電子機械系統的幾何尺寸一般不超過1cm 3,并正向微米、納米級方向發展。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。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。

4、模塊化

模塊化也是機電一體化產品的一個發展趨勢,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、信息接口的機電一體化產品單元是一項復雜而重要的事,它需要制訂一系列標準,以便各部件、單元的匹配和接口。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。

5、網絡化

網絡技術的飛速發展對機電一體化有重大影響,使其朝著網絡化方向發展。機電一體化產品的種類很多,面向網絡的方式也不同。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。

6、綠色化

工業的發達使人們物質豐富、生活舒適的同時也使資源減少,生態環境受到嚴重污染,于是綠色產品應運而生。綠色化是時代的趨勢,其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中,對生態環境無危害或危害極小,資源利用率極高。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,報廢時能回收利用。綠色制造業是現代制造業的可持續發展模式。

五、我國發展“機電一體化”面臨的形勢和任務

機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統產業，其目的是節能、節材，提高工效，提高產品質量，把傳統工業的技術進步提高一步；二是開發自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。

四、我國“機電一體化”面臨的形勢及任務與其相應對策

一、形勢：我國用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣，有難度

我國用機電一體化技術加速產品更新換代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。

我國用機電一體化產品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產品的責任重，有意義。在我國工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重。近年來我國的工業結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業的“故土難離”“死守故業”問題，但不可否認也有優化不出理想的產業，優選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前，這就是發展機電一體化，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。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。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。

另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發機電一體化產品的歷史不長，差距較大，許多產品的品種、數量、檔次、質量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發展。二，任務

我國在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統產業；另一句話是大張旗鼓地開發機電一體化產品，促進機電產品的更新換代。總的目的是促進機電一體產業的形成、為我國產業結構和產品結構調整作貢獻。

總之，機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力，又是開啟我國機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。

三，對策

1、加強統籌安排，協調發展計劃

目前，我國從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套自己的發展策略。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，各主管部門的有關計劃和規劃，也有統一考慮不足，統籌安排不夠的問題，同時缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此，建議各主管部門責成有關單位在進行深入調查研究、科學分析的基礎上，制定出統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產計劃和規劃，避免開發上重復，生產上撞車!

2、強化行業管理，發揮“協會”作用

目前，我國“機電一體化”較熱，而按目前的行業劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，我國有必要明確一個“機電一體化”行業的統管機構，根據目前國家政治體制改革和經濟體制改革的精神，以及機電一體化行業特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協會的建設，賦予其行業管理職能。“協會”要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經濟實體，組織“行業”發展計劃、戰略規劃的擬制；指導行業布點布局的調整，進行發展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發標、招標工作??

3、優化發展環境、增大支持力度

優化發展環境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業內外都重視、支持“機電一體化”發展的氛圍，如盡快為外商到我國投資發展“機電一體化”產業提供方便；盡可能為興辦開發、生產機電一體化產品的高新技術企業開綠燈；盡力為開發、生產機電一體化產品調配好

資源要素等。

增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗材高的傳統產品的發展，對未采用機電一體化技術落后產品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統產業進行改造，對有關機電一體化技術對傳統產業乾地改造，對有關技術開發、應用項目優先立項、優先支持，對在技術開發、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。

4、突出發展重點，兼顧“兩個層次”

機電一體化產業復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產業發展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統產業進行改造，在傳統的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產品設計之初，就把“機械”與“電子”統一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。

參考文獻

1.機電一體化技術，李建永，北京：科學出版社，2004

2.機電控制，李運華，北京：北京航空航天大學出版社，2003

3.微光機電系統國內外研究進展，光機電信息，梁進秋，2000，4.宋云奪編譯，光機電一體化業的未來，光機電信息，2003