机电一体化前途范文

导语：如何才能写好一篇机电一体化前途，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：膨胀土地区；地质灾害；物探技术

中图分类号：F301.0 文献标识码：A 文章编号：

1 物探技术在膨胀土地区地质灾害勘查中的应用分析

对膨胀土地区地质灾害进行勘查主要是对膨胀土地区形变、膨胀土地区诱发因素以及膨胀土地区变形破坏的相关因素进行监测。但是由于导致膨胀土地区的因素很多、不同地质的不同地质条件，因此对膨胀土地区进行勘查时，所采取的技术方法也就存在差异，主要采取定性和定量这两种勘查方法，定量勘查主要是将各种不同仪器和方法应用到地质灾害的监测工作中去，例如 GPS 监测法等。但是在实际的监测工作中，不管采取哪种勘查技术均会有较大的局限性，为此，笔者认为应当结合实际所需灵活地选择勘查技术，唯有如此才能够使物探技术发挥最佳的作用，现将主要的物探技术进行简单地介绍：

1.1 浅层地震映像法

浅层地震法主要是通过人工对岩土层发出地震波，并观察分析其传播的规律，进而确定符合地质条件的问题解决措施。地质灾害勘查过程中，地震波通常运用落锤发或者敲击法的激发。需要注意的是，浅层地震映像法中对每一个测点的波形进行记录时，均应当根据相同的偏移距离来接收和激发，并且在对地震进行记录时，若时间出现了变化则主要是由于地下地质出现异常情况所致，可以通过数字对相关资料进行解释。该方法的工作原理主要为：第一，不同的岩层所具备的弹性特征（例如：密度）存在差异，因此，当人工制造的地震波在岩土层中传播时，地震波在进入不同的岩层分界面，就会发出相应的折射或者反射；第二，运用仪器对地震波在岩层中波形和传播时间等方面进行了解，掌握其变化规律，并对所收集的地震记录进行总结，推测出所需的参考数据，（例如：岩石的结构、几何位置以及性质等）；第

三；取得结果，完成勘查。

1.2 高密度电阻率法

高密度电阻率法与常规电阻率法的原理基本相同，均是属于直流电阻率法，并且测量结果均属于三维视电阻率断面。其主要特点表现为：数据密度较大、点距较小且运作效率较高，这三大优势使该方法能够非常准确地对地下电性异常体的形态进行显示。在实际运用时，高密度电阻率法是一种将岩土体导电性差异作为测量基础的电探方法，是一种多种排列的资料自动反演处理向综合与常规电阻率法相融合的方法，同时由于该方法的电极设置是一次性完成的，因此，有效避免了电极布设导致电极出现干扰和故障等不利于测量的情况。

1.3 CPS物探法

GPS 物探法，是一种操作简单方便且定位精确度非常高的方法，是当前实际运用最多的一种方法，该方法不会受到气候条件的影响，并且能够全天候保持监测，但是该方法仍然存在一定的不足之处，主要表现为：若监测的精度过高则需要在上面花费大量的人力和物力。为此，了解位移速度、复测周期及膨胀土地区监测精度这三之间的联系就显得非常重要，并且在这样的基础条件上，根据勘查的实际情况明确复测周期及膨胀土地区监勘查度的方法。例如：在对重庆万州区傅家岩实施膨胀土地区监测时，运用 GPS 法取得了监测点位移量，进而获得了位移的具体速度；再结合其位移速度，对膨胀土地区不同阶段的不同特征进行对比，准确确定了膨胀土地区体现今所处位置，这就为膨胀土地区预测最好了最充分地准备。

2膨胀土滑坡治理

为避免路基进一步发展至整体破坏，须立即对该段水毁路基进行抢险加固处治，要求施工单位首先对路面开裂处进行灌浆并用彩条布覆盖，以防雨水再次入侵。后经过方案比选，决定采用钢管群桩加钢筋混凝土系梁加固坡脚位置，钢管桩加钢筋混凝土框架格梁加固路堤边坡，并采用压力化学灌浆对填方土体及基底软弱土体进行固结，以增强土体自稳能力，确保路基整体稳定。微型钢管抗滑桩一般是成排布置，主要有独立成单排布置和呈平面或空间刚架体系布置。根据微型钢管桩在边坡治理工程中布置方式的不同，微型钢管抗滑桩所起的作用也不同。若独立成单排布置，桩与桩之间的间隔较大，载荷主要由桩承担，故微型钢管桩的作用相当于常规桩。若微型钢管桩作为多排群桩的形式布置，桩与桩之间的间隔较窄，且桩顶用联系梁相互连接起来，则载荷由桩－土复合结构共同承受，微型钢管桩及其周围的岩土体共同形成了一个复合型挡土墙，起着抗滑挡墙的作用。微型钢管桩的设计计算目前尚无一套成熟的理论，当桩与桩间隔较小、桩顶有系梁联接时，可将其视为一个修筑在土体中的三维结构，受力分析时将其看作是一个重力式抗滑挡土墙。由于桩在土中起到加筋的作用，因而土的刚度发生了变化，所以桩的变形显著减少。在实际设计中，桩及土的许多参数都是采用经验值。对于在坡体内呈单排布置的微型钢管抗滑桩，桩与桩之间的间隔较大，桩与桩之间是相互独立的，可按常规桩进行设计计算。

微型钢管桩设计参数主要有：桩长、桩径、桩距、砂浆强度等。设计时要确定土的相关强度参数、土体可能的滑动面、计算土压力；根据计算及工程类比进行钢管桩设计，根据坡体结构及岩土类型，结合相应的设计规范的要求等确定桩长；桩距取决于坡体布桩后产生的群桩效应、岩体性质、嵌固段的锚固力大小等。

钢筋混凝土框架格梁作为微型钢管桩的反力装置，框架的设计计算理论上以三维空间受力计算比较合理，但实际工程设计中多简化为按竖梁和横梁分别设计。本处为了施工方便，设计时竖梁和横梁同样分担滑坡推力，取每一微型钢管桩为一节点，竖梁和横梁各一半按悬臂梁进行设计。

2 结论

总而言之，除了这三种物探技术外，还有 TDR 监测法、遥感监测法、INSAR 监测法。由于我国的地形结构非常的复杂，使得我国成为了地质灾害多发国之一，给人们的生命财产安全留下了非常大的隐患。为此，笔者认为在对膨胀土地区地质灾害进行勘查时，应当结合膨胀土地区发育的不同机理来选择符合其实际所需的膨胀土地区预测方式，在此需要注意的是，必要的情况下，可以将多种勘查技术联合其来进行综合应用。根据相关资料显示，在某地质灾害勘查中将高密度电阻率法与多道瞬态瑞利面波法等综合连用，取得了非常好效果。同时操作人员还应当积极总结，将勘查技术的最佳效果充分地发挥出来，尽可能地避免地质灾害的发生、

参考文献：

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[2] 赵利铭.高速公路混凝土路面板底脱空化学灌浆治理方法[J]. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2007(10)

[3] 廖麦秋.预应力锚索-抗滑桩联合支护技术在高速公路路堤边坡加固工程中的应用[J]. 重庆建筑. 2009(01)

[4] 周惠娟.特殊膨胀土路基处理方法的研究[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2010(09)

[5] 韦勇生,何志勇,韦恒敏.柳南高速公路K727+900上行线路基边坡加固处理措施[J]. OVM通讯. 2003(05)

[6] 陈立波,王晓文.高速公路混凝土路面养护化学灌浆治理方法[J]. 黑龙江科技信息. 2011(06)

[7] 韩晓燕.ANSYS在膨胀土地区路堑设计中的应用[J]. 科技信息. 2010(33)

[8] 张喜超,周洪文.许漯高速公路路基路面排水设计[J]. 公路. 1999(12)

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【关键词】 机电一体化 形成 发展

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。

解放和发展生产力是人类社会活动的基本任务。随着时代的进步，人们对于社会生产力的要求也越来越高，传统的生产设备已经不能满足需求。至此，人们努力寻找新的生产方式来更好的发展生产力。伴随着科学技术的发展，人们在不断地探索研究中，多学科技术之间的碰撞结合，很好的解决了一些实际问题，因此，一些新兴的多学科结合技术逐渐兴起并得到了很好的发展。以计算机电子技术、机械技术为核心的机电控制领域将给工业及科研等领域带来更多的实际应用。

上世纪70年代初日本人提出"机电一体化技术"这一概念，即结合应用机械技术和电子技术与一体。机电一体化是以机械技术为基础，借助计算机与信息技术。采用人工智能技术来实现信息交换、存取、运算、判断与决策等。 再通过系统技术将各种技术组织起来，实现系统各部分的有机连接，最终实现机构的正常运转。

机电一体化的发展大体分为三个阶段：

20世纪60 年代以前为第一阶段，称为初级阶段。

这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。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。那时的研制和开发，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70～80 年代为第二阶段，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崭露头脚， 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有了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术、光纤技术等取得巨大进步， 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。

机电一体化的发展趋势是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。

机电一体化的主要发展方向如下：

1）智能化：智能化是21世纪机电一体化发展的一个重要发展方向。这里所说的智能化是模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求达到更高的控制目标；

2）模块化：模拟化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品的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和非常重要的事。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；

3）网络化：计算机技术等的发展的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和发展给科学技术、政治、军事、生活等各个方面带来巨大改革。基于网络的各种远程控制和监视技术的蓬勃发展，网络化已经成了机电一体化发展的一个必然方向；

4）微型化：微型机电一体化产品体积小、耗能少、运用灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有显著优势。也是机电产品的发展的必然趋势；

5）绿色化：工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面，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。因此，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；

6）系统化：系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能的大大加强，一般除RS232 外，还有RS485、DCS 人格化。

综上所述，机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显， 机电一体化技术的发展前景也将越来越广阔。由此可见，"机"与"电"已是不可分割的，"机电一体化"将会迎来更好、更持久的发展。

参考文献

[1]李运华 机电控制[M] 北京航空航天大学出版社。

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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。

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。

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。

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。

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。

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。

二、机电一体化的发展进程

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.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。

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ModularDigitalController（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。

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。

三、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。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，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。未来机电一体化的主要发展方向有：

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。

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.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。

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。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。

5.系统化：其表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。一是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。

结束语：

当然，机电一体化的发展不是孤立的，与机电一体化相关的技术还有很多，并随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。

参考文献：

[1]王静。浅析机电一体化技术的现状和发展趋势[J].同煤科技。2006.（4）

[2]石美峰。机电一体化技术的发展与思考[J].山西焦煤科技。2007.（3）

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[关键词] 机电一体化 现状 发展趋势 经济发展

现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”的发展阶段。

一、机电一体化概要

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今已成为一门自成体系的新型学科。其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。

二、机电一体化的发展状况

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，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。

20世纪70年～90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。这个时期的特点是：

(1)meehatronies一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认。(2)机电一体化技术和产品得到了极大发展。(3)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崭露头脚，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，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。

我国从20世纪80年代初开始了这方面的研究和应用。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”。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做了大量的工作，取得了一定成果。

三、机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下：

1.智能化。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。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。机器人与数控机床的智能化就是重要应用。

2.模块化。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，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然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，模块化将给机电一体化企业带来美好的前程。

3.网络化。20世纪90年代，网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等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。因此机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

4.微型化。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。

5.绿色化。工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面物质丰富，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。

6.系统化。系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。

四、机电一体化技术对我国经济发展的影响

1.机电一体化技术对传统国民经济的影响。机电一体化技术在传统产业中的应用将大大提高企业产品的竞争力,促进产品的更新换代,对国家经济产生巨大的推动作用。一方面传统制造业直接拉动着自动化制造装备的整体需求。另一方面,新兴技术发展刺激了新的技术装备的发展,如信息、材料、生物等。还有战略性可持续发展所迫切要求的特种高精尖自动化装备的研究发展,如海洋、空间、地下资源开发,国防工业精密加工,微机电器件制造,等领域。所以, 机电一体化技术对传统国民经济的影响是长期的、持久的,甚至是决定性的。

2.机电一体化技术与产品的应用。机电一体化在机械和电子行业的应用已相当普遍，如数控机床(ONC系统)工业机器人等，此外，机电一体化技术与产品应用于化工部门，能预先报警，减少停车事故造成的损失。减少电能和化工原料消耗，并提高产品质量：应用于电力部门，能提高发电输电稳定性，优化电力分配并避免重大事故；应用于生活方面，电子化家用器械减少了人们的家务劳动量；应用于现代管理部门，自动化办公机械大大提高了管理效率和辅助人们决策实施各种战略方案。

3.机电一体化与企业的技术进步。企业的技术进步表现在生产、管理等各个方面的现代化，由于机电一体化的出现，使得生产方式向“柔性”转化，并向综合（集成）自动化发展，使信息在生产经营管理中的地位显著增大。机电一体化产品的出现，使得工厂自动化、办公自动化和社会服务自动化成为现实。

在企业管理中，机电一体化就是将市场信息供需变化有机的结合起来，成为指导生产的依据，所以把信息的收集、分析、技术经济预测和经营决策结合起来，用于指导生产、强化销售和技术服务是保证企业常胜不衰的重要工作。

在未来的企业里，一流的机电一体化设备、机电一体化产品和机电一体化在管理中的应用，将是企业进步和发展的标志。

五、结语

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

总之，机电一体化技术和产品已渗透到国民经济的各个领域，大幅提高企业的经济效益，促进经济发展，成为当今新技术发展的主流。

参考文献：

[1]刘晓英张晓霞:机电一体化技术在企业中的重要作用.现代农业,2007年11期

[2]章浩张西良周士冲:机电一体化技术的发展与应用.农机化研究, 2006,(07)

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【关键词】机电一体化；创新；发展

一、机电一体化的发展过程

机电一体化于1969年首次提出，它是机械学与机械结构学的总称。二十世纪七十年代是传统机电一体化阶段，在这一阶段，机电一体化是由机械学和电子学组合而成，主要用于自动售货机、自动门以及自动对焦的照相机、摄影机等自动化产品的需求。二十世纪八十年代进入电脑控制机电一体化阶段，为了适应产品多样化的需求，满足降低生产的成本、提高生产效率以及减少劳动力的需求，企业开始大量地研发机器人、电脑整合制造等与自动化生产相关的技术。在这一时期，电脑在其中扮演着非常重要的角色。到二十世纪九十年代，网络传输技术、卫星定位系统以及无线与无线通讯技术也应用于机电一体化系统中。进入二十一世纪，机电一体化进入多元化的发展阶段，又引入了光电技术、微机电系统技术等与生物相关的生物机电工程技术。

二、国外机电一体化的发展现状

﹙1﹚制造技术的先进

总体来说，国外的机电一体化技术一直处于比较领先的地位。具体来看，先进的机电一体化技术就是综合对传统的机电一体化过程中的信息、能源等材料以及各种管理技术进行不断的总结和吸纳，使之综合地运用到机电一体化产品的研发与制造过程中去，逐渐形成更加清洁、高效、低耗的机电一体化的产品的生产过程。从而使得制造技术更加完善、更加先进。

﹙2﹚传感器与自动化仪表技术

随着现代科技的不断发展，机电一体化也得到了快速的发展，这也使得仪器、仪表技术发展得更为迅速。随着微处理器在仪表中的运用，提高了仪表的可视度、可靠性以及可操作性。不仅使仪表的体积和重量得到了缩减，更使得其大大地降低了结构的设计难度，更为重要的是降低了机电一体化产品的制作成本。因此，以微处理器为核心的各种各样的仪器、仪表以及传感器在市场上得到了广泛的销售。例如，集成光学传感器、生物传感器、化学场效应晶体管等多种多样的产品。在新时期，传感器的发展也渐渐向小型化、智能化方向靠拢。

﹙3﹚机器人技术的智能化发展

机器人具体来说就是具有人的思维、情感及决策的高级的智能的机器。从人类发明机器人开始，该技术就以飞快的速度发展。在新时期，机器人的研究向家庭化方向发展，许多机器人已经走进工厂，走入普通的家庭中。

三、机电一体化产品的创新及发展趋势

首先，随着时代的发展，未来机电一体化技术将会得到更为广泛的运用。机电一体化的产品也更加多样化，小至数字光碟大至高速列车，都是机电一体化技术的运用与开发的产品。而在当今的用户至上的市场中，客户是企业经营的核心，只有不断地研发出新的能满足客户日益增长的需求的产品，才能在激励的企业竞争中始终立于不败之地。因此，机电一体化的相关研究人员要时时地了解市场的需求，根据市场的需要对产品的功能、结构、材料及外形进行创新与调整，使之适合市场的需要。只有这样，才能促进机电一体化的不断发展。

﹙1﹚产品外形的创新

人们对一件产品的认识和了解首先是从它的外观开始的，只有特别的、令人赏心悦目的外观才能抓住客户的眼球，吸引客户的注意力，给人留下深刻的印象。因此，对机电一体化产品外形的设计要进行创新，在注重产品外观的同时，也要使产品的外观与功能相融合，使产品与其周边的设备与接口相适应。

﹙2﹚产品功能的创新

功能作为机电一体化产品的重要内容，也是机电一体化产品在市场竞争中最重要的因素。机电一体化产品的功能创新主要包括两方面的内容：一是在已有的机电一体化产品的基础上，根据客户的需求对其功能进行改进与完善，使之符合客户要求；二是指企业不是根据客户的需求而进行创新，而是依据市场的发展进行自主的创新，创造具有新功能的产品，引领市场的发展。当然，由于第一种创新是在原有的基础上进行的创新与改造，因此，其所需的人力物力及资金也相对较少，并且投入市场的风险较小。而第二种则需要一定的资金技术及时间的投入，并且当新的产品投入市场时还存在着较大的风险。但是，创新是推动企业发展的动力，只有不断地研发出新功能的产品，才能占据更大的市场份额，在众多企业的竞争中独占鳌头。

﹙3﹚产品材料的创新

对机电一体化产品的创新，材料的创新也是其创新的重要环节。机电一体化产品对材料的创新也包括两个方面：其一是指研发出新机电一体化产品的材料，例如，研发合金材料、纳米材料等新的材料用于机电一体化产品的运用；其二是在机电一体化产品的研制过程中逐步地采用质量轻、体积小、强度大以及耐高温、耐磨的材料，使机电一体化产品更符合人们的需求。

﹙4﹚产品控制功能的创新

机电一体化产品控制功能决定着产品性能的好坏 。随着当今科技水平的迅速发展，微电子技术也在飞速地发展。如今，多功能的高速微处理器在市场中不断出现。从而推动了在机电一体化产品中自适应控制、神经网络控制等现代的控制技术得以实现。但是，就目前来说，大多数机电一体化产品还只具备低级智能，因此，对于具有控制功能、状态监视及故障自诊断等功能的产品的研究具有很高的发展需求与前途。如果企业能够出奇制胜，研发出新的控制功能的产品，必然会赢得市场的竞争力，促进机电一体化的不断创新。

﹙5﹚产品结构的创新

另外，对于产品结构的创新也是机电一体化产品创新的一个重要的方面。对于机电一体化产品来说，无论是对产品进行再改进，还是对产品进行创新设计，对产品结构的创新都是极其重要的一部分。具体包括动力结构、机械结构、传动结构以及周边的接口等结构的创新。

四、机电一体化产品的发展方向

机电一体化不是一门单独的学科，它集计算机、电子等学科于一体，因此，随着计算机、电子等技术不断地向快速化、智能化和微型化飞速发展，在未来阶段，机电一体化产品主要朝智能化、小型化、网络化等方向发展。

另外，机电一体化作为一门新兴的领域，涉猎研究的人员还比较少。机电一体化人才的欠缺是当前的一个严重的问题。因此，大力地推进机电一体化的发展，完善建立相关专业及培养机构，培养出更多机电一体化人才，是当前的主要任务及目标。例如，在各高校中设立相关的专业，国家加强对该专业的扶持；鼓励相关专业培训机构的发展等，吸引更多的学生学习机电一体化专业内容。只有这样，才能尽快地培养出高素质的机电一体化人才。促进我国机电一体化向前发展。

总结

机电一体化作为与我们生活息息相关的内容，要不断地进行创新才能适应发展的需要。在机电一体化的创新过程中，要在掌握已有的技术的基础上着眼于为来，了解市场需求，创造出更多满足未来需求的产品，在激烈的市场竞争中利于不败之地。

参考文献

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关键词：机电一体化；核心技术；发展进程；发展趋势

引言： 现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由机械电气化迈入了机电一体化为特征的发展阶段。

1、机电一体化的基本概念

机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装Z与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化是在以技术和科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。

机电一体化涵盖技术和产品两个方面。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装Z除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2、机电一体化的核心技术

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。机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手：

2.1 机械本体技术

机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。

2.2 传感技术

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。

2.3 信息处理技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

2.4 接口技术

为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光耦器的大容量化、小型化、标准化等问题。

2.5 软件技术

软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。

3、机电一体化技术未来发展趋势

3.1.智能化

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。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。

3.5.系统化

其表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。一是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。

3.6. 模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，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、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。

4、结束语： 综上所述，机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。机电一体化的发展不是孤立的，与机电一体化相关的技术还有很多，并随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。

参考文献：

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【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。

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关键词：机电一体化；技术；应用

现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，在机械工程领域，由于微技术和机技术的迅速发展及其向机械的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

一、机电一体化技术的特征

1、机电一体化技术具备较高的安全性

在整个工作过程中，一旦电力发生了超载与过流等故障时，可以采取自动化保护措施，最大限度地避免和减少人员、机械设备出现事故，加强了机械设备的安全性能。此外，机电一体化有关产品具备了自动化监控、自动化诊断、警报与自动化保护等功能。

2、机电一体化具备了较强生产能力

由于机电一体化产品实现了自动化监控目的，所以提高了设备的生产能力。此外，机电一体化产品多数具备自动处理信息和信息控制等能力，其检车控制的精确度、灵敏性和应用范围得到了很大程度的提升，采用自动化控制系统可以保障机械设备的执行情况能够根据相关的设计要求进行，从而保障了产品的质量。

3、机电一体化具备了较高的使用性能

机电一体化产品采用了数字显示和程序控制，这使得手柄和按钮的数量得到很大程度的减少，方便了操作过程。机电一体化产品可以重复大量的动作，更先进的产品还能够筛选工作程序。

4、机电一体化具备了较大的适用范围机电一体化产品具有复合技术和功能，不具有单技术、单功能的局限性，这使得机电一体化产品的功能得到很大提高，也深化了自动化的程度。机电一体化产品具有的自动和智能功能可以轻松应对用户的需求。

二、机电一体化技术应用

1、数控机床

数控技术已经有40年的发展史了，它在多个方面都有明显的提高，比如结构、功能和控制精度，具体表现为：1）结构为多CPU、多主总线形式，具有紧凑、模块化的特点。2）设计具有开放性，硬件系统和功能模块可以最大限度地使用户受益。3）系统可以实现动态仿真二、三维加工过程，通过在线诊断和模糊控制等向车间提供编程技术。4）存储器采用了大容量同时软件设计为模块化，这种改变使得数控的功能变得更加丰富，也使得CNC系统具有更强大的控制功能。5）一个机床可以通过多过程和多通道控制实现多个独立任务同时完成，并且系统中还集成了刀具破损检测等。

2、工业机器人

第一代机器人对工作对象和环境的适应性较低、灵活性较差，也被称为示教再现机器人，它们在进行重复运动时只能根据示教内容进行。在第一代机器人的基础上改进的第二代机器人拥有了先进的传感设备，它和计算机联系密切，可以通过计算机来对工作进行处理和分析，从而做出自己的判断进而控制动作，这表明工业机器人开始变得实用化，表现出了低级智能。第三代机器人即是我们所称的智能机器人了，它的工作离不开第五代计算机，通过传感元件和计算机的作用来达到复杂的逻辑、判断和决策能力。

3、计算机的集成系统

全局动态最有综合帮助实现了计算机集成制造系统，它并非是由各分散系统简单组合而成的。计算机集成制造系统打破了原有部门间的界限，制造是它的基干，通过这个基干达到对“物流”和“信息流”的控制，最终将经营决策、产品开发等有机结合起来。一个企业如果具有很高的集成度将会更好地优化各种生产要素的配置关系，更大程度地开发出各生产要素的潜力。

二、机电一体化技术的发展趋势

1、数字化：微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。如不断发展的数控设备，利用计算机生产过程进行机种监视、操作、管理和控制。

2、网络化：20世纪90年代，网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。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。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、模块化：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、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。从而避免利益的冲突，并能使之标准化、系列化。

4、人性化：各类产品的生产都是为了方便于人类，故机电一体化向人性化是个必然的趋势。机电一体化产品要求除了能够达到人类最基本的使用需求外还需要考虑它的外观结构包括形状及颜色等从而使产品更接近生活，让人们在使用过程中更自然，更便捷。

5、微型化：机电一体化的新目标是向着微型化转化。机电一体化的微型化又称为微型机电一体化系统，国外对其几何尺寸定义为一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级方向发展。微型机电一体化系统主要特点为具有体积小、耗能小、运动灵活等，由于微型化的特点，其可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故非常受生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域的欢迎。

6、绿色环保化：工业不断发展、我们的生活舒适度不断提升的同时环境污染缺越来越严重，资源也越来越紧缺。人们都在强烈呼吁保护环境、节约社会资源，所以机电一体化技术的一个发展趋势就是绿色环保。在新的时代背景下机电一体化技术产品必须要无害或者对生态环境的危害极小，必须符合人类健康要求，必须有极高的资源利用率，回收利用率也要很高，这就是绿色环保化在机电一体化产品中的具体体现。

7、系统化：其特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。特征之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系当然，机电一体化的发展不是孤立的，与机电一体化相关的技术还有很多，并随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。

结语

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多技术的结晶，是生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献：

[1]袁中凡.机电一体化技术[M].北京：电子工业出版社.2006

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关键词：机电一体化，发展方向，技术应用

 

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

1机电一体化技术的发展状况 1.1 数控机床的问世,为机电一体化技术的发展写下了历史的第一页; 1.2 微电子技术为机电一体化技术的发展带来了勃勃生机; 1.3 可编程序控制器、'电力电子'等的发展为机电一体化技术的发展提供了坚强基础; 1.4 激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使机电一体化技术的发展跃上新台阶.

2机电一体化技术发展方向

机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 2.1 数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 2.2 智能化

即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。论文参考网。随着模糊控制、神经网络、灰色理论 、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 2.3 模块化

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、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 2.4 网络化

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成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。 2.5 人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受。

2.6 微型化

微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(Micro ElectronicMechanical Systems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。

2.7 集成化

集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。 2.8 带源化

是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。论文参考网。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 2.9 绿色化

绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。

3 典型的机电一体化产品 机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。典型的机电一体化基础元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。论文参考网。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。

4 机电一体化的技术应用

在重工业企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。

4.1 智能化控制技术(IC)

由于重工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经 网络等，智能控制技术广泛应用于重工业企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、冷连轧等。 4.2 分布式控制系统(DCS)

分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能将越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 4.3 开放式控制系统(OCS)

开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。 4.4 计算机集成制造系统(CIMS)

重工业企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前重工业企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代重工业生产的要求。未来重工业企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。

4.5 现场总线技术(FBT)

现场总线技术(Fied Bus Technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4～20mA，DC直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器和现场就地控制站等的发展。 4.6 交流传动技术

传动技术在重工业中起着至关重要的作用。随着电力、电子、技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用，同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。

综上，我们不难发现机电一体化技术在现在的社会生产中占据了越来越多的行业和领域，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

【参考文献】

1李建勇. 机电一体化技术[M]．北京：科学技术出版社，2004．

2张华． 机电一体化技术应用[M]． 北京：电子工业出版社，2002．

3芮延年． 机电一体化系统设计[M]． 北京：机械工业出版社，2004．

4唐怀斌． 工业控制的进展与趋势 [J]．自动化与仪器仪表，1996（4）

5蔡庆苏,孟梅芳; 机电一体化技术及其应用研究 [J];科技创业月刊;2005(3)

篇10

关键词：机电一体化 煤矿生产 趋势

1 机电一体化在煤矿生产中的应用

当前矿山开采中，机电一体化技术占据着相当重要的位置。它是液压控制技术、电子技术、机械技术的有机结合，能够极大的提高煤矿机械的操作舒适性、可靠性、经济性、安全性以及维护方便性、安装拆除速度、使用寿命、作业效率、作业精度等性能。目前，以微处理器和微机为核心的控制装置和电子技术，已经广泛应用到煤矿机械中，尤其是电子控制技术，应用更为普遍，如煤矿机械的故障报警、故障自诊、在线监控、提升机的PLC 系统、采煤机的变频控制系统等诸多领域，伴随着对煤矿机械性能要求的进一步提高和科学技术的进一步发展，在煤矿机械中，电子控制装置的应用会更加普遍，维护会更专业，结构也会更复杂。

首先是在矿井综合采煤方面的应用。作为机电一体化技术典型应用的电牵引采煤机，在牵引特性上，要远远的优于液压牵引，可以应用在大倾角煤层上，具有效率高、结构简单、动态特性好、反映灵敏、使用寿命长、运行可靠的等特点。第二是矿井运输提升设备的应用。比如带式输送机，它是煤矿输送系统的重要运输设备，具有易于实现自动化、效率高、运行可靠、输送量大、可实现长距离连续运输的特点。另外还有矿井提升机，它能够完成全数字化交直流提升工作，尤其是对内装式提升机，驱动和滚筒连接成为一个整体，作为典型的机电一体化设备，实现了机械结构的简化。煤矿供电设备是属于其他机电一体化设备的范畴，煤矿供电的特点是必须满足大功率设备要求，质量高、运行可靠。所以需要采取就地补偿和集中补偿两种方式相结合的方法来减少无功功率损耗，减少供电系统无功电流，提高功率因数，目前广泛采用的是“微机保护”开关，网络功能齐备。此外，煤矿机电一体化技术还包括矿井安全生产监控系统，作为一项高效合理的措施，能够对煤矿管理和安全生产，起到积极的支撑和保证作用，它采取的是Windows操作系统软件，具有连接网络的功能，能够提升测控分站的智能化水平。

2 机电一体化的发展趋势

2.1 智能化和模块化

“智能化”是描述机器行为，是基于控制理论的，对人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学等新思想与新方法的全面吸收，通过提高判断推理、逻辑思维和自主决策等能力，从而实现更高的控制目标。研发制造具有高性能、高速的微处理机电一体化产品，并赋有其低级智能或者人的部分智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O 接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。模块化也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、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品，从而避免利益的冲突，并能使之标准化、系列化。推动电气产品的标准化、系列化能够产生很多好处，无论是对于生产标准机电一体化单元的企业，还是对于生产机电一体化产品的企业，模块化都将给他们带来美好的未来。

2.2 网络化和微型化

随着网络的普及，在网络基础上的各种远程控制和监视技术得以迅速发展和普及，而机电一体化产品就是远程控制的终端设备，应用现场总线和局域网技术，使家电网络化已形成优势，从而以计算机为中心，利用其把各种家用电器连接成的计算机集成家电系统，能够使待在家里的人们充分感受到各种高技术带来的便利与快乐。

微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展。在国外称为微电子机械系统，可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件和系统。一般指不超过1立方厘米的几何尺寸的机电一体化产品，进而向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化产品具有体积小、耗能低、运动灵活的特点，尤其运用在生物医疗、军事、信息等方面，可以产生无可比拟的优势，对于煤矿生产企业中的应用也能带来前所未有的改观。

2.3 环保化和自源化

绿色环保是时展的必然趋势。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在特定的环境下，对绿色产品进行设计、制造、使用和销毁的过程，符合保护环境和人类健康的要求，不仅有效减少了对生态环境的危害，而且极大地提高了资源的利用率。机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。所以说，顺应绿色化的发展趋势，积极进行绿色机电一体化产品的设计和制造，具有广阔的发展前景。自源化是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。

3 结束语

机电一体化的出现不是偶然的，这些发展方向是达到一定阶段的必然要求，更是满足需求的必然结果。随着社会生产和科学技术的进步与发展，机电一体化技术正在不断地深入到各个领域并迅猛地向前推进。矿山机电中，采用先进的一体化设备，具有性能可靠、保护安全、维护方便、操作简单、体积小、信息化、程序化和高智能化的特点，所以能够广泛的应用到煤矿生产中。机电一体化设备不仅能够提供劳动安全保障、减轻操作人员的劳动负担、提高上作效率，还能增加矿工的经济收入，增加矿山企业的市场竞争力，带动相关企业的经济发展。在经济全球化的前提下，在矿山机电中，大量投入机电一体化设备，将会创造巨大的效益和经济价值，同时大量使用各种新型的机电一体化产品，必然会不断的完善和提高其性能和技术，提升我国煤矿生产的综合国力，为煤矿生产夯实基础。在不久的未来，机电一体化技术的成熟和广泛应用，将在国民经济建设、企业的技术改造和电子产品的更新换代方面发挥举足轻重的作用，而其自身的发展与应用也将具有跨时代的里程碑意义。

参考文献：

[1]王峰.机电一体化技术发展的探讨[J].自动化技术与应用，2008（07）.

[2]刘祥斌.机电一体化在煤矿工程机械控制中的应用[J].煤炭技术，2011（06）.