時間：2023-08-07 17:32:17
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機電一體化的設計，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
機電一體化概念始于70年代，是根據英文Mechanics(機械學)的前半部分和Electronics(電子學)的后半部分而構成的，即Mechatronics。在80年代由美國機械工程協會專家組定義為：“由計算機信息網絡協調控制的，用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學任務的機械和(或)機電部件相互聯系的系統”。
機電一體化技術，是由微電子技術、計算機技術、伺服傳動技術與機械技術相結合的綜合性技術，是微電子技術、計算機技術向機械技術不斷滲透的產物。機械技術是機電一體化技術的基礎。隨著高新技術引入機械行業，機械技術面臨著挑戰與變革。在機電一體化產品中，它不再是完成單一的系統聯接，而是在系統結構、重量、體積、剛性與耐用方面對機電一體化系統有著重要影響。目前，隨著機電一體化系統所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制過程日趨復雜，對控制系統的要求越來越高。
1機電一體化系統的構成與關鍵技術
1.1機電一體化系統的構成
從構成要素上來看，機電一體化系統由機械系統(機構)、電子信息處理系統(計算機)、動力系統(動力源)、傳感檢測系統(傳感器)、執行元件系統(如電機)等五個子系統組成。機電一體化系統的基本特征是給”機械”增添了頭腦(計算機信息處理與控制)，因此是要求傳感器技術、控制用接口元件、機械結構、控制軟件水平較高的系統。
從所要實現功能上來看，因為機電一體化系統(或產品)是由若干具有特定功能的機械與微電子要素組成的有機整體，要有滿足人們使用要求的功能(目的功能)，所以根據不同的使用目的，要求系統能對輸入的物質、能量和信息(即工業三大要素)進行某種處理，輸出所需要的物質、能量和信息。因此，系統必須具有以下三大“目的功能”：①變換(加工、處理)功能；②傳遞(移動、輸送)功能；③儲存(保持、積蓄、記錄)功能,不管是實現哪類“目的”功能的系統(或產品)，其系統內部必須具備如下圖所示的五種內部功能，即主功能、動力能功能、檢測功能、控制功能、構造功能。其中“主功能”是實現系統“目的功能”直接必需的功能，主要是對物質、能量、信息或其相互結合進行變換、傳遞和存儲。“動力功能”是向系統提供動力、讓系統得以運轉的功能。“檢測功能和控制功能”的作用是根據系統內部信息和外部信息對整個系統進行控制，使系統正常運轉，實施“目的功能”。而“構造功能”則是使構成系統的子系統及元、部件維持所定的時間和空間上的相互關系所必需的功能。從系統的輸入／輸出來看，除有主功能的輸入／輸出之外，還需要有動力輸入和控制信息的輸入／輸出。此外，還有因外部環境引起的干擾輸入以及非目的性輸出(如廢棄物等)。
既然機電一體化系統(產品)可以分解成一系列要素或子系統構成，那么怎樣使各要素或子系統之間順利地進行物質、能量和信息的傳遞與交換呢?這就涉及到了接口的概念。所謂接口就是各要素或各子系統之間的聯系條件。從系統外部看，機電一體化系統的輸入／輸出是與人、自然及其他系統之間的接口；從系統內部看，機電一體化系統是由許多接口將系統構成要素的輸入／輸出聯系為一體的系統。從這一觀點出發，系統的性能在很大程度上取決于接口的性能，各要素或各子系統之間的接口性能就成為綜合系統性能好壞的決定性因素。機電一體化系統是機械、電子和信息等功能各異的技術融為一體的綜合系統，其構成要素或子系統之間的接口極為重要，在某種意義上講，機電一體化系統設計歸根結底就是“接口設計”。廣義的接口功能有兩種，一種是輸入／輸出的功能；另一種是變換、調整的功能。
1.2機電一體化系統的相關關鍵技術
①機械技術：機電一體化的機械產品與傳統的機械產品的區別在于：機械結構更簡單、機械功能更強、性能更優越。在設計和制造機械系統時除了考慮靜態、動態剛度及熱變形等問題外，還應考慮采用新型復合材料和新型結構及新型的制造工藝和工藝裝置。②傳感檢測技術：傳感檢測技術的內容，一是研究如何將各種被測量轉換為與之成比例的電量；二是研究對轉換的電信號的加工處理。機電一體化系統要求傳感檢測裝置能快速、準確、可靠地獲取信息。③信息處理技術：信息處理的發展方向是提高信息處理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術等都屬于計算機信息處理技術的范疇。④自動控制技術：機電一體化系統中的自動控制技術主要包括位置控制、速度控制、最優控制、自適應控制以及模糊控制、神經網絡控制等。⑤伺服傳動技術：伺服傳動包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，常見的伺服驅動系統主要有電氣伺服和液壓伺服。⑥系統總體技術：機電一體化系統是一個技術綜合體，它利用系統總體技術將各有關技術協調配合、綜合運用而達到整體系統的最佳化。
2 機電一體化的設計過程
機電一體化的機械動力部分由一般電動機演變為控制電動機，里程碑式地引入了電子和計算機等先進技術，代替人完成機器的檢測與控制等工作。在知識經濟中體現了制造業高科技化，促進了高科技產業和知識經濟的發展。它是一種用于機電產品最優設計的方法學。它包括4個基本學科：電氣、機械、計算機科學和信息技術。如圖1所示。
摘要：本文結合筆者的多年工作經驗，對機電一體化系統的構成及關鍵技術進行了簡要的分析，并就機電一體化系統的幾種可靠性設計進行了探討。
關鍵詞：機電一體化；系統設計；構成；過程；方法；可靠性
機電一體化概念始于70年代，是根據英文Mechanics(機械學)的前半部分和Electronics(電子學)的后半部分而構成的，即Mechatronics。在80年代由美國機械工程協會專家組定義為：“由計算機信息網絡協調控制的，用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學任務的機械和(或)機電部件相互聯系的系統”。
機電一體化技術，是由微電子技術、計算機技術、伺服傳動技術與機械技術相結合的綜合性技術，是微電子技術、計算機技術向機械技術不斷滲透的產物。機械技術是機電一體化技術的基礎。隨著高新技術引入機械行業，機械技術面臨著挑戰與變革。在機電一體化產品中，它不再是完成單一的系統聯接，而是在系統結構、重量、體積、剛性與耐用方面對機電一體化系統有著重要影響。目前，隨著機電一體化系統所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制過程日趨復雜，對控制系統的要求越來越高。
1機電一體化系統的構成與關鍵技術
1.1機電一體化系統的構成
從構成要素上來看，機電一體化系統由機械系統(機構)、電子信息處理系統(計算機)、動力系統(動力源)、傳感檢測系統(傳感器)、執行元件系統(如電機)等五個子系統組成。機電一體化系統的基本特征是給”機械”增添了頭腦(計算機信息處理與控制)，因此是要求傳感器技術、控制用接口元件、機械結構、控制軟件水平較高的系統。
從所要實現功能上來看，因為機電一體化系統(或產品)是由若干具有特定功能的機械與微電子要素組成的有機整體，要有滿足人們使用要求的功能(目的功能)，所以根據不同的使用目的，要求系統能對輸入的物質、能量和信息(即工業三大要素)進行某種處理，輸出所需要的物質、能量和信息。因此，系統必須具有以下三大“目的功能”：①變換(加工、處理)功能；②傳遞(移動、輸送)功能；③儲存(保持、積蓄、記錄)功能,不管是實現哪類“目的”功能的系統(或產品)，其系統內部必須具備如下圖所示的五種內部功能，即主功能、動力能功能、檢測功能、控制功能、構造功能。其中“主功能”是實現系統“目的功能”直接必需的功能，主要是對物質、能量、信息或其相互結合進行變換、傳遞和存儲。“動力功能”是向系統提供動力、讓系統得以運轉的功能。“檢測功能和控制功能”的作用是根據系統內部信息和外部信息對整個系統進行控制，使系統正常運轉，實施“目的功能”。而“構造功能”則是使構成系統的子系統及元、部件維持所定的時間和空間上的相互關系所必需的功能。從系統的輸入／輸出來看，除有主功能的輸入／輸出之外，還需要有動力輸入和控制信息的輸入／輸出。此外，還有因外部環境引起的干擾輸入以及非目的性輸出(如廢棄物等)。
既然機電一體化系統(產品)可以分解成一系列要素或子系統構成，那么怎樣使各要素或子系統之間順利地進行物質、能量和信息的傳遞與交換呢?這就涉及到了接口的概念。所謂接口就是各要素或各子系統之間的聯系條件。從系統外部看，機電一體化系統的輸入／輸出是與人、自然及其他系統之間的接口；從系統內部看，機電一體化系統是由許多接口將系統構成要素的輸入／輸出聯系為一體的系統。從這一觀點出發，系統的性能在很大程度上取決于接口的性能，各要素或各子系統之間的接口性能就成為綜合系統性能好壞的決定性因素。機電一體化系統是機械、電子和信息等功能各異的技術融為一體的綜合系統，其構成要素或子系統之間的接口極為重要，在某種意義上講，機電一體化系統設計歸根結底就是“接口設計”。廣義的接口功能有兩種，一種是輸入／輸出的功能；另一種是變換、調整的功能。
1.2機電一體化系統的相關關鍵技術
①機械技術：機電一體化的機械產品與傳統的機械產品的區別在于：機械結構更簡單、機械功能更強、性能更優越。在設計和制造機械系統時除了考慮靜態、動態剛度及熱變形等問題外，還應考慮采用新型復合材料和新型結構及新型的制造工藝和工藝裝置。②傳感檢測技術：傳感檢測技術的內容，一是研究如何將各種被測量轉換為與之成比例的電量；二是研究對轉換的電信號的加工處理。機電一體化系統要求傳感檢測裝置能快速、準確、可靠地獲取信息。③信息處理技術：信息處理的發展方向是提高信息處理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術等都屬于計算機信息處理技術的范疇。④自動控制技術：機電一體化系統中的自動控制技術主要包括位置控制、速度控制、最優控制、自適應控制以及模糊控制、神經網絡控制等。⑤伺服傳動技術：伺服傳動包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，常見的伺服驅動系統主要有電氣伺服和液壓伺服。⑥系統總體技術：機電一體化系統是一個技術綜合體，它利用系統總體技術將各有關技術協調配合、綜合運用而達到整體系統的最佳化。
2 機電一體化的設計過程
一、關于機電一體化的核心技術
機電一體化包括硬件和軟件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發展，必須從以下幾方面入手：
（一）機械本體技術
機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面設計考慮。現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質量除了在結構上加以改進，還要考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現驅動系統的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，減輕重量，提高效率。
（二）傳感技術
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾，目前有設計采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發展非接觸型檢測技術。
（三）信息處理技術
機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備（特別是微型計算機）的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性。進而提高處理速度，并設計解決抗干擾及標準化問題。
（四）驅動技術
電機作為驅動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前.正在積極發展內部裝有編碼器的電機（或發電機）以及控制專用組件――傳感器――電機三位一體的伺服驅動單元。
二、機電一體化技術的主要應用領域
（一）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，具體表現為：
1.總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。
2.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。
3.WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工制造過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。
4.大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計。不僅豐富了數控功能。同時也加強了CNC系統的控制功能。
5.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。
6.系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構造復雜加工制造系統的能力。
7.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。
（二）計算機集成制造系統
計算機集成制造系統（CIMS）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。
（三）柔性制造系統
柔性制造系統（FMS），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、實時、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。
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：
（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。
（二）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。系統可以靈活組合，進行任意的剪裁。同時尋求實現多個子系統協調控制和綜合管理。系統化的表現特征之二就是通信功能大大加強。一般除RS232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。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（仿生學）系統化方向發展。
（三）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1cm3，并正向微米、納米級別方向發展。由于微型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。
（四）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。
（五）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迅速發展。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業發展很快。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。
總之，機電一體化技術是眾多科學技術發展的結晶和必然發展趨勢，是社會生產力發展到一定階段的必然需求。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、設計概念以及制造技術發生著革命性的變化。大力發展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統機械設備的要求，也是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業（例如常規低壓發電機和高壓發電機）的必由之路。
參考文獻
[1]張春祥.淺析機電一體化技術及設計要求[J].數字化用戶，2013（15）.
[2]劉志，朱文堅.光機電一體化技術[J].現代制造工程，001年12期.
[3]徐愛親.“機電一體化技術與系統”資源庫設計與建設[J].電氣電子教學學報，2013（6）.
關鍵詞：機電一體化；電氣控制系統；優化和改進設計
中圖分類號：TK221 文獻標識碼：A
1 機電一體化集成裝配裝置概述
原有機電一體化集成裝配裝置主要由機械本體、控制系統、工控機測量系統、力傳感器系統、真空系統和氣動系統及工裝等組成。由于工控機測量系統與控制系統是相對獨立的一套系統，本論文將不論述。控制系統采用西門子840D和FM-NC數控系統來控制7個數字軸和2個模擬軸，其中840D系統控制7個數字軸（X、Y、Z、C1、C2、C3、W軸）的運動和處理力傳感器的快速響應及相關實時控制，以及和工控機測量系統間的通訊和協調控制。FM-NC系統控制2個模擬軸(W1、W2軸)的運動，實現調姿機構的運動控制，從而達到對待裝配工件的姿態調整。在上述的9個軸中，X、Y、Z、W、W1和W2軸是直線軸，C1、C2、C3軸是旋轉軸，其中C1軸的旋轉角度范圍為0o～380o。W1、W2軸組成調姿機構，在調姿機構的下端裝有拾取工件的真空吸盤和在移動過程中對工件起保護作用的氣動手爪。W軸作為加載機構的加載軸在所有工件裝配完成后對整個產品進行下壓加載。C2軸作為裝配工位，C3軸作為待裝配工件放置工位裝置的系統構成如圖1所示，其中控制系統為SINUMERIK 840D數控系統（CNC），它包括：人機界面（MMC103）、機床控制面板（MCP）、數控裝置模塊（NCU）、SIMATICS7-300模塊以及SIMODRIVE 611D數字伺服驅動系統，調姿機構由松下伺服驅動系統構成。FM-NC數控系統通過CPU315-DP模塊提供的一個MPI總線接口，與840D采用MPI通信總線的方式對MMC103實現共享。
2 優化基本指導思想和改進思路
原有裝配裝置研制出來后，經過功能性試驗，證明其基本功能已達到當初的設計要求，但由于所裝配產品的特殊性，以及試驗中暴露出來的問題，需要對裝置作進一步的優化和改進設計。優化和改進的基本指導思想是，在不削減原有裝置的功能的基礎上，通過優化和改進設計，提高裝置的安全性和任務可靠性，適當簡化控制系統結構，使其硬件結構更緊湊，控制過程更簡便。改進思路是，根據安全性和任務可靠性分析，在電氣控制系統的電路結構上，根據可靠性設計方法，適當采用降額設計或冗余設計等技術來提高任務可靠性，同時增加一些安全檢測部件來提高其安全性，并在軟件設計中相應增加一些故障診斷和報警信息；通過優化，將原來較為繁瑣的兩套數控系統控制簡化為一套數控系統來控制，從而既降低了應用軟件的開發難度，使控制更易于實現，也減少了工作量，提高了工藝程序的靈活性，并且消除了兩套系統間數據交換出現錯誤的隱患。
3 電氣系統的優化和改進設計
3.1 冗余設計
針對氣動手爪的張開和閉合以及真空吸具的吸合采用了工作冗余設計，以提高氣動手爪和真空吸具工作的可靠性和產品裝配過程中的安全性。其電路設計如圖 2所示。為了防止氣動手爪和真空吸具的誤動作，在氣動手爪不應該閉合的時候閉合或在不應該張開的時候張開，以及在真空吸具不應該吸合的時候吸合，同時又要求它們在應該動作的時候可靠地動作，在電路設計上采用了對同一個信號進行雙模塊輸出控制，甚至對安全性要求更高的氣動手爪閉合信號采用了混合并聯冗余設計，針對每一個輸出信號所控制的繼電器也采用了并聯冗余，但在繼電器觸點控制電路上又采用了串-并聯設計或并-串聯設計。
在圖2中Gn和Gn+1是兩塊完全一樣的SIEMENS DO模塊，兩個模塊的對應輸出點信號都是相同的，且兩個模塊同時工作。每個信號輸出點所控制的兩個并聯繼電器中只要其中一個繼電器小失效，就能得到裝配任務所需要的輸出信號。尤其是對于氣動手爪閉合信號，只要兩個模塊中有一個模塊小失效，或者兩個模塊中非對應的兩個輸出點小同時失效，就能得到該輸出信號。
3.2 抗干擾設計
在機電一體化系統中，既包含有高電壓、大電流的電力電氣設備，即強電設備，又包含有低電壓、小電流的控制與信息處理設備和傳感器，即弱電設備。強電設備產生的電磁噪聲會對弱電設備造成極大的干擾，弱電設備之間也可能互相進行信號干擾。同時，供電系統以及環境電磁噪聲也會對弱電設備產生嚴重的干擾。由此可見，電磁噪聲的干擾是機電一體化設備中產生元器件失效或數據傳輸、處理失誤、進而影響其可靠性的最常見和最主要的因素，因此抗干擾設計在機電一體化系統的可靠性設計中不容忽視。主要運用了以下幾項技術來進行抗干擾設計。
3.2.1 屏蔽技術
屏蔽技術可抑制電磁噪聲沿著空間的傳播，及切斷輻射電磁噪聲的傳輸途徑。在裝置中，除了380V和220V電源電纜之外，其余電纜均使用了帶屏蔽層的電纜，從而既隔斷了本身信號對別的信號的干擾，也隔斷了別的信號對自己信號的干擾。
3.2.2 接地技術
接地在電氣控制系統的電路設計中充當著一個重要的角色。“地”為電路、系統提供了一個參考電位，電路、系統中的各部分電流都必須經“地線”或“地平面”構成電流回路。在本裝置中，分別設計了保護地線、工作地線和屏蔽接地。其中，保護地線是將電氣控制柜柜體、操作臺機殼和裝置本體都可靠接地；工作地線采用單點并聯接地方式，很好地消除了共阻抗干擾；屏蔽接地是將所有的屏蔽電纜的屏蔽層通過接地線可靠地接到同一個接地銅排上，電源變壓器和隔離變壓器的屏蔽層接到保護地線。
3.2.3 濾波技術
濾波器是由電感、電容、電阻或鐵氧體器件構成的頻率選擇性二端口網絡，可以插入傳輸線中，抑制不需要的頻率進行傳播，能較小衰減地通過濾波器的頻率段稱為濾波器的通帶。通過時受到很大衰減的頻率段稱為濾波器的阻帶。為了抑制供電電網系統和裝置周邊環境用電設備所產生的電磁噪聲對控制系統和驅動系統的影響，在SIEMENS840D 數控系統和SIMODRIVE611D數字伺服驅動系統的電源前端，以及松下模擬伺服驅動系統的主電路上分別設計了電源濾波器。除此之外，為了抑制電氣系統中弱電器件的互相干擾，還采用了浪涌吸收器等措施。
3.3 熱設計
制造電子元器件時所使用的材料有一定的溫度極限，當超過這一個極限時，物理性能就會發生變化，元器件就不能發揮它預期的作用。元器件還可能在額定溫度上由于持續工作的時間過長而發生故障，故障率的統計數據表明電子元器件的故障與其工作溫度有密切關系。一般情況下，在高溫或負溫條件下元器件或電路容易發生故障。半導體元器件故障率隨著溫度的增加而呈指數上升趨勢，其電性能參數，如耐壓值、漏電流、放大倍數、允許功率等都是溫度的函數。在本裝置中，SINUMERIK840D數控系統、SIMODRIVE 611D 數字伺服驅動系統、松下模擬伺服驅動系統、可編程邏輯控制器（PLC）以及它們的電源都是模塊化結構。每個模塊內都有大量的電子元器件。在工作時，這些模塊內的電路會產生大量的熱量。雖然自身發熱量較大的模塊一般都安裝有冷卻風扇，或者設計了空氣對流散熱孔，但整個電氣控制柜由于防護等級的需要是一個封閉的環境，工作時元器件產生的熱量將會使柜內溫度升高很多，從而影響部分元器件的正常工作。基于此原因，對電氣控制柜和操作臺進行熱設計時，對控制柜采用了用強制制冷設備（空調）進行冷卻的方式，使柜內溫度維持在元器件能正常工作的一個較佳溫度范圍內，對操作臺采用了安裝帶空氣過濾器的冷卻風扇進行強制風冷的方式。
參考文獻
[1]方建軍,田建君,鄭青春編著.光機電一體化系統設計[M].北京：化學工業出版社，2003.
Abstract: Taking electromechanical integration control system as an example, this paper discussed the connection technology dividing it into man-machine connection and the mechanical and electrical connection, and based on this, it analyzed the impact of the mechanical and electrical connection technology to electromechanical integration and put forward that the mechanical and electrical connection technology promoted the development of electromechanical integration inevitably.
關鍵詞: 機電一體化;接口技術;人機接口;機電接口
Key words: electromechanical integration;connection technology;man-machine connection;mechanical and electrical connection
中圖分類號:TH16文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)14-0044-01
0引言
機電一體化系統是機械、電子和信息等各種技術融合為一體的綜合系統,其構成要素與子系統之間的接口部分就顯得極為重要。在機械系統和電子系統各種技術的復合過程中,接口技術很重要,機電接口技術是解決如何把機電及相關領域技術有機地融為一體,從而設計出最優的機電一體化產品的研究領域,其性能的好壞對整個系統的綜合性能起著決定性作用。
1機電一體化系統的設計
在早期的機電一體化系統中,機械部分的設計是系統設計的中心。電能僅用于驅動,為系統提供動力。利用直流電動機的變速功能雖然可以簡化機械系統的傳動結構,但因為無法控制運動部件的行程,因而程序自動化仍然是系統控制設計的主要目標。驅動電動機不再是機械運動鏈的起點,而成為聯結機械運動和動力以及控制的接口。機電一體化系統設計已從“純”機械的設計延伸到控制領域。計算機、數字電路、傳感器以及自動控制理論已成為系統設計師不可或缺的知識基礎。信息技術和軟件設計已經成為表達系統設計思想和協調自動化工作的重要工具。機電一體化技術是一個不斷發展和完善的過程。產品精度和生產效率對機電一體化系統提出了不斷改進伺服驅動性能和發展控制算法的要求,而性能優良的伺服驅動既拓展了機械系統的功能、簡化了傳統的機構,又要求機械系統具有合理的慣量和更好的系統動態性能。傳感器的在線監測確保了系統安全可靠的運行,反饋的信息通過閉環確保了先進控制理論的實現和產品的質量要求。機、電、信息的密切交叉已經使機電一體化系統中各部分的互相聯結和影響成為設計必須綜合考慮的重要內容。機電接口技術作為機電一體化設計的核心已經受到專家和學者越來越多的關注。
2機電接口技術的內涵
機電一體化系統是機械、電子和信息等功能各異的技術融為一體的綜合系統,其子系統之間的接口極為重要,從某種意義上說,機電一體化系統設計就是接口的設計。但現在對于機電接口技術的研究較少,通過對機電一體化系統進行總結和歸納,我們提出了機電接口技術的概念,形成了如下幾點認識。
2.1 機電接口技術的內涵機電接口技術是一門新興的技術,它研究機電一體化系統中各組成部分(子系統)和各組成技術之間的接口問題。研究這門技術是為了更有效地進行系統中信息能量的交互,融合各種技術,實現機電一體化系統最優化設計。
2.2 機電一體化系統接口(簡稱機電接口)的功能機電接口傳遞和轉換信息和能量,并將機電一體化各組成技術的特性融為一體。機電接口包括硬件和軟件,硬件主要在子系統之間或人與機電一體化系統之間建立連接,為信息和能量的輸入/輸出、傳遞和轉換提供物理通道。軟件主要是提供系統信息交互、轉換、調整的方法和過程,協調和綜合機電一體化組成技術,使各子系統集成并融合為一個整體,實現新的功能。
2.3 機電接口的分類①人―機接口。人與機電一體化系統之間的接口,通過此接口,可以監視系統的運行狀態,控制其運行過程,即通過人―機接口能夠使系統按照人的意志進行工作。人-機接口是雙向的,硬件包括輸入/輸出設備,主要有顯示屏、鍵盤、按鈕等。②動力接口。動力源連接到驅動系統的接口,為驅動系統提供相應的動力。根據系統所需的動力類型不同如直流電、交流電、氣動、液壓等,動力接口的形式也有很大的不同。但動力接口有一個共同的特點,能夠通過較大的功率。③智能接口。智能接口主要存在于三處,控制系統到驅動系統、驅動系統到傳感器、傳感器到控制系統。智能接口的應用情況相對比較復雜,但可以得出它的一些共性:智能接口傳遞和轉換各種信息,按照不同技術的要求改變信息形式,使不同的子系統、不同的技術能夠集成在一起,形成完整的系統。通常,智能接口是軟件表現出的功能連接。④機―電接口。執行機構與驅動系統和傳感器之間的接口。將驅動信號轉換成執行機構所需的信號,或將執行機構的機械信號轉換成傳感器所需的信號。
3機電接口技術對機電一體化發展的影響
社會需求推動機電一體化技術的發展。當傳統的機械技術無法滿足日益增加的社會需求時,機械技術與電子技術、信息技術等結合形成的機電一體化技術就成了機械技術發展的必然。相應的系統內部的接口也就變得越來越復雜。機電一體化技術的各組成技術的研究已經進行得非常深入且日趨成熟,同時,人們也意識到單純發展和研究各組成技術并不能保證機電一體化系統的最優化。而機電接口技術正為它們提供了一種有效的方法來進行系統研究,并將系統設計、集成和融合理論應用到實際的設計當中。目前,機電一體化正在向著智能化、模塊化、網絡化等方向發展,智能化必然要求系統各部分的結合要更加緊密,信息傳遞和反饋更加迅速準確。從機電一體化發展方向對機電接口技術的要求來看,機電接口技術的研究與發展已經成為必然,同時,機電接口技術的研究與發展也必然對機電一體化技術的發展起促進作用。
4結論
機電一體化系統是機械系統不斷融合各種新技術、新知識發展起來的。因此,從機械技術發展起來的機電一體化技術的復雜性和多學科性就決定了此技術的研究重點是各種技術在機械技術上的融合與創新。機電接口技術是研究機電一體化系統中的接口問題,使系統中信息和能量的傳遞和轉換更加順暢,使系統各部分有機的結合在一起,形成完整的系統。機電接口技術是在機電一體化技術的基礎上發展起來的,隨著機電一體化技術的發展而變得越來越重要。同時機電接口技術的研究也必然促進機電一體化的發展,促進機電一體化系統理論的發展。
參考文獻:
[1]李運華等.機電控制.北京:北京航空航天大學出版社,2008.
關鍵詞：機電一體化 發展過程 前景展望
現代科學技術的發展，使得單純的單一學科應用已遠遠無法滿足人類社會的生產生活需要。各學科相互滲透，相互促進，為新的技術改革，知識創新提供契機。機電一體化技術就是在這樣的背景下發展而成的。
一、機電一體化技術簡介
機電一體化又稱機械電子學，英語稱為Mechatronics，它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成的。最早提出這一概念的是1971年日本雜志《機械設計》一書的副刊。時至今日，機電一體化這一概念已經廣泛的被接受和應用。
機電一體化技術并不是單純的機械學與電氣或電子學的結合，而是在上述兩種技術的基礎上融合了信息技術，傳感器技術，自動控制技術，計算機技術，接口技術，信號變換技術以及軟件工程技術等多種科學技術，并不斷發展，廣泛應用的一門新興科學技術。
二、機電一體化技術的發展狀況
（一）、世界范圍內的發展
20世紀60年代以前為初級階段。這一時期，人們在生產生活中并沒有刻意的將機械學與電子學技術結合起來，而是不知不覺的利用電子技術的成果來完善機械產品的性能，這便出現了最早期的機電一體化技術。期間發生的第二次世界大戰，促使了機械技術與其他技術的融合。戰后，這些技術由軍用逐漸應用至民用范圍，但并沒有提出機電一體化這一概念，沒有將多技術的結合推廣。
20世紀70到80年代是這一技術蓬勃發展的時期。由于計算機技術的出現和迅速發展，大規模的集成電路和微型計算機開始出現，這位機電一體化技術的發展奠定了堅實的基礎。正是在這一階段，Mechatronics一詞被提出并逐漸被認可，機電產品大量涌現，世界各國逐漸對這項技術給予大力支持。
20世紀90年代開始，機電一體化技術進入新的階段。這一時期，通信技術、光學技術以及微細加工技術與機電一體化技術逐漸結合，出現了微機電一體化和光機電一體化的分支。同時，機電一體化技術本身的研究日益成熟，對機電一體化技術的建模研究、分析和集成方法以及機電一體化的整個科學體系的研究，使機電一體化技術的基礎更加完整，理論體系更加完善。
（二）我國機電一體化技術的發展
[1]我國是從20世紀80年代初才開始這方面技術的研究。國務院成立了由杰出科學家帶領的機電一體化領導小組，并將這項技術列入“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諸多影響。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，雖然都取得了一定成果，但與日本、歐美等先進國家相比仍有相當大的差距。
三、機電一體化技術的發展趨勢
在半個世紀左右的發展中，人類生產生活對機電一體化技術不斷提出更高的要求，推動機電一體化技術產品的智能化、模塊化、網絡化、系統化、綠色化和微型化程度快速發展。其中智能化和自動化更是機電一體化技術的重中之重。
智能化是目前形勢下大部分技術所共有的發展方向，也是機電一體化技術與傳統機械技術的重要區別之一。隨著智能控制技術的進一步發展和人工智能技術在生產設計活動中被越來越重視，機電一體化技術的智能化發展迅速。在更高速的微處理器出現以及運籌學、仿生學等技術的輔助下，機電一體化產品更好的擁有人類的部分智能。
機電一體化技術的發展必須標準化、系列化。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、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。必須制定出一系列標準，將各個單元、接口統一化，以便擴大規模生產。但由于這項技術剛剛興起，做到標準化系列化還很難。
網絡技術迅速發展，為機電一體化技術帶來了新的影響。網絡的普及使得基于網絡的各種機電產品遠程控制得到很大發展。而總線技術和局域網技術的發展，帶動了家用機電產品系統化，集成化的發展。
[2]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。另一個表現是通信功能的增強。機電產品的發展趨勢是更加注重人格化，機電一體化的人格化有兩層定義，首先，就是模仿生物生理機能，設計各種機電產品。另外，機電一體化產品歸根到底是人在使用，賦予機電產品人的智能、情感、個性愈發重要，其總重目的便是人機一體。
在生態環境問題愈發重要的今天，機電一體化技術的綠色化成為一個新的重要課題。綠色機電產品是指產品在設計、試驗、生產以及回收銷毀等方面對生態環境無害或危害極少，資源利用率高。設計、使用綠色機電產品，是機電一體化技術發展的必然趨勢。
機電一體化技術的微型化指的是機電產品向微型機械及微觀領域發展。這一概念興起于20世紀80年代末，國外稱其為微電子技術。微電子產品體積小、耗能低、靈活性高，可廣泛應用于生物、醫療、軍事等方面。而機電一體化技術微型化的一個挑戰就是必須采用超精加工技術進行生產制造，如果在這一方面有了較大的發展，那么機電一體化技術的微型化將有質的飛躍。
綜上所述，機電一體化技術是社會勞動力發展的產物，也是現代科學技術發展的重要組成部分。機電一體化技術融合多學科種類，使傳統的機械預設方法和預設概念發生著革命性的變化。伴隨著現代科學技術的不斷創新，機電一體化技術的發展前景也將愈發光明。大力發展這一先進技術，不僅是人類文明發展的要求，也是創新理念，振興工業的必經之路。
參考文獻：
關鍵詞：機電一體化；創新；發展
中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）08-0109-02
隨著人類文明社會的進步，科學技術也越來越急速前進，而機電一體化也由最初簡單的電子和機械相結合的產品變為現在的高科技、高性能產品。在機電一體化產品的進化過程中，先是與時俱進，由最初的簡單機電一體化產品采用微處理器使得其得以在更多途徑上運用，后來又因為有人研究出了光電元件，機電一體化便及時廣泛運用到產品開發過程中，之后又隨著計算機網絡的發展而采用更加高科技的遠程控制，使得產品性能得到改善。而后又隨著現代化科技的發展，使得機電一體化產品的發展步伐不斷的加快。近年來，機電一體化產品中的微電子機械系統的研究更是受到了廣泛的重視。
機電一體化是機電一體化技術和產品的總稱。其中，機電一體化技術是指機電一體化的相關研究、制作、發展并推出使用的工作；而產品則是包括了所有的機電一體化相關產品。
1 國外的機電一體化現狀
1.1 制造技術
國外的機電一體化產品的制造技術一直很先進，具體的便是指在發展傳統的機電一體化過程對機械電子、信息、能源還有各種材料以及管理技術等不斷的吸收與采用，綜合用于機電一體產品的研究與制造過程，使得機電一體化產品生產過程更加的優質、低耗、高效、靈活、清潔，以此來使得制造技術更加先進。
在20世紀70年代，機電一體化的產品制造過程中，采用了JIT（即“準時生產制”）來提高企業生產的整體工作效率，從而實現TQM（即“全面質量管理”）。這就是國外的先進制造技術的初始時期的狀態，那時候國外已經出現了計算機的集成制造系統之類的觀念，后來到了20世紀80年代的時候，大多數用戶對機電一體化產品的價格、生產時間，特別是產品的質量的要求越來越苛刻，而企業管理人為了在這種市場競爭中穩固自己企業的地位，爭先恐后的開始改造自己的生產設備，并且提高產品的設計、制造的技術，還加強了企業的組織與管理能力，使得自己的企業能在社會發展中有快速的應變能力。由于這種競爭的激烈，掀起了一股制造技術的新浪潮，從而相距的出現了多種先進的機電一體化產品制造技術。例如：柔性制造技術、計算機集成制造技術、計算機輔助技術、資源規劃技術、制造加工設備等。后來到了20世紀90年代，信息流被利用到了機電一體化產品的生產過程中，這一種制造技術得到了許多企業管理人與學者的重視，使得這一技術的發展達到了空前的高度。并產生了一些：例如：VM、AM、RPM、CE之類的一些新技術。
而我國自20世紀70年代開始進行了CAD、CAM技術的主要研究工作，這些研究工作主要集中于我國的例如清華、浙大、華中理工等大學的相關研究。而我國目前業已經推出了國產的CAD、CAM的軟件、硬件操作平臺與操作系統。另外我國對于CIMS（即“計算機制造系統”）的相關的研究工作非常的重視，許多的高等院校過時專業的研究所都成立的有計算機制造系統的科研中心。
1.2 傳感技術與自動化儀表技術
隨著機電一體化的快速發展，使得儀器、儀表的發展步伐更加迅速。我們將微處理器也應用到了一起儀表中，使儀表的重量和體積都縮減了很多的同時，也使得結構設計的難度大大降低，更為突出的是在優化了儀器、儀表的同時還降低了這些產品的制作成本。因此，市面上又開始銷售多種類型的以微處理器為核心的儀器儀表、傳感器，例如生物傳感器、集成光學傳感器以及智能傳感器等，其中生物傳感器甚至具備了信息的采集、轉換與傳輸等的一體化功能；智能傳感器不僅僅具有存儲、記憶、學習與控制的功能，更是隨著科技步伐的發展而向著更加智能、微型以及多功能、無線、集成的方向邁進。
1.3 機器人的智能技術
對智能機器人的研究技術一直在進步，這項技術向著智能化、多機化、家庭化、模塊化、微型化、極限化等的方向發展著。
2 機電一體化的創新
在這個用戶至上的市場經濟中，為了滿足用戶日益增長的需求而立于不敗之地，企業要不斷地研究開發新產品。因此，我們的機電一體化產品的相關研究工作與開發工作是需要我們去根據市場的需求來對產品的各種功能、性能、材質、解構以及外觀等來進行開發與推出更加順應市場需求的創新產品的。
用戶接觸到一個產品的時候，對產品的第一印象便是產品的外觀，對于產品來說，外觀如同面孔一樣是非常重要的。一個產品有了令人賞心悅目的外觀，便會在第一印象中另用戶對其產生好奇心。因此，我們在對機電一體化產品的外觀進行設計的時候，非常需要重點進行研究創新設計的。不僅要考慮產品的美觀，更是要考慮產品的外觀與功能相互融合使用，同時還要考慮兼顧操作時需要用到的接口，以及與本產品的操作方式的適應。
除了對機電一體化產品外觀的創新，對于機電一體化產品的功能創新，也是機電一體化能在眾多競爭者中脫穎而出的硬件配備。機電一體化的功能是由兩種含義組成的。第一種含義是指在對于現有的機電一體化產品的功能進行更加完善的改進與創新，從而使得產品更為符合消費者的要求與使用需求，而第二種含義則是指企業根據社會的需求來創新研發出新的具有更多功能的機電一體化產品。其中第一種含義的創新僅僅是根據原有的機電一體化產品的功能進行更新或者是升級，并不需要耗費太大的人力、物力，幾乎是沒有任何風險的創新工作。而第二種含義的創新由于是研發新產品，不僅需要投入大量的資金、技術、人力以及時間，更是具有極大風險的創新工作。但是，一個企業想要保持具有活力并且穩定持續的發展，就一定需要不斷的研發出具有最新功能的新產品來滿足用戶的需求，這樣才能在眾多競爭者中脫穎而出，穩固的生存發展下去。
機電一體化產品的結構也是需要不斷創新的，無論是產品設計的改進還是創新，都需要注重結構的創新性設計的。機電一體化的機構包括機械的結構、機械動力的相關配置、以及產品與周邊設備的接口形式等。
另外，對于機電一體化產品的材料，我們也是需要對其進行創新的。機電一體化產品的材料的創新是包括了兩個方面的。一是指用來研制或是開發機電一體化新產品的新型材料，例如：金屬基復合材料、新的金屬化合物、智能材料以及納米材料等的新材料的應用。二是指對于機電一體化新產品的研制工作中，選用重量更輕、體積更小以及能令產品的剛度、強度都更高，或是耐腐蝕、耐高溫以及耐磨、抗震等的新材料。
機電一體化產品的人格化不僅包括了賦予產品以人的智慧與情感，使其更符合人們的使用需求，如家庭用的機器人等機電一體化產品。還包括了機電一體化產品的研制過程中，使其模仿自然界生物的機體性能，從而研發出有多種用途的產品，其實據統計，現有的大多數機電一體化產品都是受到動物的特殊功能來研發出來的。
不僅如此，對于機電一體化產品的傳感、控制等技術的研制都是需要更加創新。
3 提高我國機電一體化的發展水平
近年來我國的研發部門一直在想方設法的提高我國機電一體化產品的發展水平，使其跟得上世界的潮流。而提高我國的機電一體化產品的質量水平的研究工作，就需要我國的相關研發部門共同來探討了。
3.1 對機電一體化基礎學科的研究工作
機電一體化不僅僅是對機械與電子相關學科進行研究，由于機電一體化產品隨著科技的發展越來越與多門學科綜合與交叉，因此需要有大量的基礎理論和相關的專業基礎發展對機電一體化影響非常重大，因為機電一體化的發展是依賴于許多學科的進步而進步的。所以，若是我們想要趕上甚至是超越世界發達國家的機電一體化發展水平，就一定要加強對機電一體化設計有關領域進行研究、開發工作，這樣才能用最新的最專業的原理和理論知識來帶動我國機電一體化技術研發工作的突破。
3.2 對專業人才的培養工作
在這個人才涌動的21世紀中，許多專業人才都為了有更加發達的研發設備和更加優秀的生活環境而涌向發達國家，使得發展中國家的人才流失相當嚴重，機電一體化的研發工作更是越來越落后。若想要實現提高機電一體化的發展水平，我國最需要注重的問題便是如何培養并留住人才。因此，我國在對未來人才的教育過程中，要對于學生的機械設計的專業理論、電子控制的基礎理論著重的進行培養，并且要培養學生有關機電一體化研究工作中必須必備的專業能力。對于不同層次的人才也要培養其在不同層次的工作崗位的工作能力，并且需要以更好的報酬、生活保障來留住人才來為我國工作。
4 結 語
我們在機電一體化創新發展工作中，一定要掌握現在擁有的產品與技術，并且著眼于未來，用心考慮未來人們的需求以及未來市場的發展方向，從而用心鉆研機電一體化產品的創新工作，創造出更多滿足于未來世界的機電一體化新產品，從而在競爭激烈的經濟全球化市場中脫穎而出，占有牢固的一席之地。
參考文獻：
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關鍵詞：機電一體化技術；發展趨勢：應用研究；
中圖分類號：TP271+.4文獻標識碼：A 文章編號：
引言
機電一體化經歷了自然產生和發展的過程，20世紀年代70初，經日本科技工作者系統地概括和總結，形成了比較完整的機電一體化概念，越后由于大規模集成電路技術和微型計算機技術的迅速發震，使得機電結合的形式更加靈活活，內容更加豐富，應用更加廣泛。我國的機電—體化經過幾十年的發展取得了重大進展，主要表現在下面幾個方面。
1 機電一體化的內容
1.1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。
1.2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。
1.3機電一體化工程（ 機械電子工程）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。
1.4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。
2機電一體化技術的發展方向
由于機電一體化技術是多學科技術交融的技術，因此其發展的程度必然受制于其相應支撐技術的發展，同時其相關技術的發展也必然促進機電一體化技術的發展。
2．1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，而機器人與數控機床的智能化就是其重要應用。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、心理學、生理學和混沌動力學等新方法，模擬人類智能，使它具有自學習、自組織、自適應、思維和決策等能力，以求得到更高的控制目標。
2．2模塊化
機電一體化產品種類繁多。讓它們自由地交換信息是一項十分復雜的事，因此有必要研制具有標準機械接口或電氣動力接口等的機電一體化產品。如果機電產品能夠象“搭積木”那樣讓需求者根據要求自由組合，那么無論是對資源的節約，還是服務于各行各界，都有著其巨大的作用。
2．3 網絡一體化
由于網絡的普及，推進了全球化的進程。而基于網絡的各種遠程監控技術，讓家用電器網絡化成為可能。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(Computer Integrated ApplianceSystem，CIAS)，使人們無論在家里還是在外面，都能隨時享受各種機電產品帶來的好處。因此，機電_體化產品無疑會朝著網絡化的方向發展。
2．4微機電化
微機電化指的是機電系統主要裝置的特征尺寸在亞微米至亞毫米范圍。微機電系統產品由于體積小、耗能少、運動靈活，在軍事、生物醫療、航空、信息等方面具有不可比擬的優勢。
2．5 綠色化
綠色化主要是指產品在其設計、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，而且是低能耗、低材耗、協調而可再生的產品。
3機電一體化技術的應用
在人們的日常生活當中，自動機械、信息處理設備、辦公室設備、車輛電子設備、醫療器械、光學裝置、智能家電、樓宇安全系統等機電一體化系統都離不開執行元件為其提供動力。而執行元件和電子控制裝置之間是無法直接連接的，因此需要一個驅動部件。該驅動部件在電子控制裝置的控制下，接收指令，進行能量轉換，從而得到目標輸出。電子控制驅動系統框架見圖1。
對于精密傳動來說，需要在執行元件輸出終端進行傳動測量，如測量其位置、速度、加速度，同時將所測得的數據反饋給電子控制裝置，讓其進行比較，進行誤差修正控制，最終實現精密傳動。電子閉環控制驅動系統框架見圖2。
當有多個執行元件，其輸出動作規律各不相同時，一方面要根據各執行元件工作情況來考慮其控制的形式，另一方面需要確定它們之間是否存在輸出的聯系。如果它們之間沒有聯系，可以讓它們單獨來工作，也可以通過構建PC機上位控制來統一管理。圖3為PC機二級管理的多驅動電子閉環控制系統結構框圖。若工作聯動內容經常變化，就應該構建一個可以直接識別聯動輸出的軟件，將聯動輸出寫入軟件當中，讓其直接轉化為控制程序，這樣就能靈活地應對動作輸出的需求。圖4為裝載了位置控制模塊的PC機二級管理多驅動電子閉環控制系統結構框圖。
上述機電一體化技術的應用，僅論述了如何將傳感技術、信息處理技術和驅動技術等技術簡單的融合，各部件都是以模塊形式搭建的，而模塊間的信號傳輸及所涉及到的接口技術和信息處理技術是其中的重點。所以，在機電一體化技術應用中，以全局最優的觀念去設計機電一體化產品，并且解決好每個功能模塊信息處理和傳輸的問題，是能夠迅速地利用好機電一體化技術的方法。
結束語
綜上所述，機電一體化技術是現代科學技術發展的必然結果，是人們為了滿足社會日益豐富的需求而不斷地對已有的技術進行變革創新并且使它們有機結合的一門綜合性技術。。因此，機電一體化技術對我們人類的發展有著極其深遠的意義。
參考文獻
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關鍵詞：智能 進程核心技術 發展 綠色 機電一體化 發展趨勢
1 機電一體化概述
機電一體化就是將微電子技術引入機械的主功能、動力功能、控制功能、信息功能的研究，并且將機械設備和電子設備通過軟件有機結合而構成的系統的總稱。機電一體化的目的是在科學專業化和深度專業之間達到平衡和兩者的集合，讓系統工程以及解決問題方法出現突破。
“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。首先，機電一體化技術并非機械技術、微電子技術以及其它新技術機械的組合或拼湊，而是基于一定的技術研究，將機械、微電子元素有機整合而成的一種綜合技術。它的發展進程有別于機械加電氣所形成的機械電氣化的發展過程。某些機械部件的原有功能可以通過機電一體化中的微電子裝置代替，這種裝置的應用在一定程度上豐富了機電系統功能，而且機電一體化產品的智能特征改善了機械性能。智能化是機電一體化與機械電氣化的本質區別。
2 機電一體化的特點
2.1 具有綜合性 從某種意義上講，機電一體化技術可謂是一種跨學科的邊緣科學，它將微電子、計算機等多門技術整合于機械主體構造中，使之形成一套一體化的系統。這套機電一體化系統綜合了多門學科的技術優勢，這些技術協調運作，彼此取長補短，使整個機電系統的性能得到最大發揮。可以說，機電一體化技術是具有綜合性的高水平技術。
2.2 廣而強的應用性 機電一體化的目的是基于機械的主體構造通過機電產品的開發，完善機電功能，實現過程控制。機電一體化是當前機械系統的一個主流發展趨勢，它與機械系統能夠有機融合，打破了行業的限制。智能化是機電一體化的主要特點，計算機技術的引入為智能化開辟了廣闊的發展空間。
2.3 多層次的系統化 從本質上講，機電一體化就是將計算機技術、智能技術等多項技術整合于主體機械，不斷優化機械的主體功能，使其形成一套完整的系統。機電一體化注重各種技術（尤其是微電子技術與精密機械技術）的集成，強調主體結構的層次化和系統化。無論從單參數、單擊控制到多參數、多級控制，還是從單件單品生產工藝到流暢、自動化的生產線，直至完成整個機電系統的設計，各個層次的開發和應用都會涉及智能化的機電一體化技術。
2.4 整體的最優化 基于系統工程的設計理念，將智能技術、計算機技術等多項技術有機整合，形成整體優勢，以提高機電系統的主體性能，提高運行效率和附加值，同時達到節能降耗的目的，保護生態環境。比如，應用數控機床、柔性生產線、工業機器人和計算機管理等高端機電一體化系統后，企業就要及時更新觀念，將機電一體化概念引入生產系統，不斷優化生產流程，以壓縮生產周期，滿足不斷增長的社會需求。
2.5 使用簡易化 從產品開發來看，機電一體化技術主要包括技術原理和使機電一體化系統和產品得以實現。作為開發者，除了要具備扎實的理論基礎，對于技術架構也要有豐富的積淀，要有創新精神。從用戶角度來講，無需深入學習機電一體化系統的技術原理，只要掌握機電系統的操作規程，能夠確保系統操作正確、合規，在人機磨合的過程中形成協作關系即可。
2.6 提高了安全性 機電一體化系統的智能技術使系統具備自我保護功能，可以有效規避運行中的故障或風險，確保系統穩定、安全地運行。一些高端機電一體化系統已實現了全自動操作，而且被廣泛應用在海底、高空等惡劣的作業環境中。
2.7 具有高可靠性、高穩定性和長壽命 機電一體化系統發生機械磨損的程度非常小，因而故障少，運行時穩定可靠，系統的服務年限比普通機電系統長。而且某些自診斷、自修復的機電一體化系統甚至可以實現“零故障”。
2.8 具有柔性 柔性是機電一體化系統的特點。根據需要的變化，用機電一體化技術無需改裝系統就可以及時地對系統的結構和生產過程作必要的處理，從系統的觀點出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智能、調整、修改，因此機電一體化技術是解決多品種、小批量生產的重要途徑。
3 機電一體化的發展狀況及現狀分析
機電一體化的發展大體可以分為三個階段：①20世紀60年代以前，利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能的初級發展階段；②20世紀70～80年代以大規模、超大規模集成電路和微型計算機為代表的蓬勃發展階段；③20世紀90年代后期，機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。現階段，光學、通信技術等領域正循著機電一體化的發展步伐大踏步邁進，微細加工技術開始在機電行業初露鋒芒，光學、通信技術的融入使機電一體化由最初單一的模式逐步衍生出光機電一體化、微機電一體化等多個分支。另一方面，我國現階段在光纖、人工智能和神經網絡等技術領域發展較快，這對機電一體化技術的發展有一定的促進作用。在未來的技術研究領域，機電一體化將有望形成完整的基礎科學體系。
4 機電一體化技術未來的發展
4.1 智能化 智能化是當前機電一體化技術領域的一個未來發展趨勢。智能化是運用控制理論，將計算機科學、混沌動力學、模糊數學、人工智能、心理學、生理學以及運籌學等多個學科有機整合，智能模擬人類的邏輯思維、判斷推理和自主決策等能力，以便得到更高的控制目標。按照目前人工智能技術的研究狀況，未來時間將有可能發展高性能、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，這是人工智能技術研究的一個必然的發展趨勢。
4.2 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，需要針對各個研究項目制定不同的標準，各部件、單元或借口才能很好的完成配型。但是由于該技術領域存在利益紛爭，當前國內外尚未形成一套統一的標準。但是模塊化的生產理念已逐漸被機電生產領域認可，在未來的機電一體化研究領域，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
4.3 網絡化 網絡技術在上世紀九十年代風靡全球，帶動了科技研究、工業生產、政治、軍事、教育等眾多領域的技術研究或經濟模式的革新。機電一體化產品的市場前景是廣闊的，產品一經研發，配以網絡技術輔助推廣，必將在短時間內成為業界矚目的焦點。基于網絡技術的遠程控制終端設備就屬于機電一體化產品其中的一類。另外，現場總線和局域網技術在機電領域的應用，恰恰是機電一體化產品網絡化發展趨勢的最好印證。
4.4 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，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，但其技術應用尚存在微機械技術這一發展瓶頸，在未來的發展進程中還有待進一步研究。
4.5 綠色化 綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的過程中，資源利用率大幅提高，有利于節約生產成本，而且健康環保，對生態環境的影響程度較小。無論是生產成本角度來考慮，還是從生態保護的角度來分析，機電一體化產品綠色化已是機電研究領域的必然趨勢，具有廣闊的開發前景。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。
4.6 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。另外，通信功能除了rs232外，還有rs485、dcs人格化。
5 結語
機電一體化的產生與迅速發展的根本原因在于社會的發展和科學技術的進步。系統工程、控制論和信息論是機電一體化的理論基礎，也是機電一體化技術的方法論。微電子技術的發展，半導體大規模集成電路制造技術的進步，則為機電一體化技術奠定了物質基礎。現代產品的機電一體化進入到實用階段。機械工程及自動化專業人員掌握機電一體化技術與應用中的理論和方法對今后的工作是非常有用的。
參考文獻：
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關鍵詞：機電一體化；自動控制技術；發展趨勢
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
機電一體化的出現并不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，傳統的機械設計方法和設計概念正在發生著革命性的變化。21世紀，機電一體化技術將扮演機械工業的主角，與機電一體化相關的技術還有很多。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。我國可以利用后發的成本優勢和廣闊的市場潛力，用全新的方式和更短的時間研發更多具有知識產權的機電一體化產品。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。
因為要對植被進行處理，所以，園林設計機電一體化技術在實際應用中面臨的問題，與農業生產類似。因此，園林設計機電一體化機械在很大程度上與農業機械相似。現在，園林設計機電一體化機械在實際應用中還存在許多缺陷，具體來說，包括以下幾點。
1.1種類比較少
現在市場上常見的有各種修剪機、灑水機等，這些比較單一，還有許多機電一體化機械并不常見，如移植機等。在許多發達國家，其園林設計機電一體化設備更加多樣化，在美國、歐洲等國家，其園林設計設備種類就更多，用途也更廣泛。國內也有許多知名品牌的銷售，如綠友、東方園林等，在國內還有許多生產園林機械的著名廠家，在淮安、揚州等地就有許多知名廠家。
1.2普及率低
與數十年前相比，園林設計中采用機電一體化機械的頻率雖然有所升高，但就目前來講，機械的使用率還是偏低，還不夠普及。與發達地區相比，我國大部分地方還在用半自動化機械工作，距離全自動機械工作還有一定距離。
1.3利用率較低
部分園林機電設備會投入使用，但機電設備的使用效率不高，其原因有二，一是存在人為操作的問題，錯誤的操作規程對機電設備造成很嚴重的破壞，導致維修費用升高，使成本不降反增；二是沒有將機電設備的利用效率最大化，導致資源浪費，增加了管理與維護的成本，阻礙了機電設備在園林設計方面的投入和使用。
1.4保管和維護不到位
機械是易損耗的，使用過程中難免會出現故障，但有些企業由于缺乏技術人員維修不到位，有的根本不進行定期維修，故障的機器多數被棄置倉庫，卻利用人力完成作業，這成為園林設計中機電一體化的缺點。不懂得機械結構和原理，不熟悉機械的操作，不知道如何保養機械，導致機械使用壽命降低。對上述問題，企業必須制定相關的操作規程，讓員工認真學習操作規范以及正確的使用方法。另外，在大規模使用園林機電一體化機械時引起的噪音、環境污染等問題也有待解決。機電一體化的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，專業化是必不可少的。由于各類科技學科發展及相互滲透，促使了機電一體化技術和產品在各行業、部門的飛速發展。其中機電一體化在園林設計中也得到了應用。
2機電一體化在園林設計中的應用
隨著現代化技術的廣泛應用，機電一體化技術也逐漸滲透進了園林設計。經過兩千多年的發展，中國古典傳統園林所講究的意境已經到了爐火純青的地步，雖然可能會有更好的園林出現，但是機電化已經成了一個重要的發展趨勢，這是大勢所趨。園林設計中會融入更多的機電一體化等元素。沿著這個思路走，創造園林的科技文明和傳統意境對園林現代化的普遍需求相結合，是成就上流園林的必要條件之一。
3結語
【關鍵詞】 機電一體化；創新發展；發展趨勢
中圖分類號： TH-39 文獻標識碼： A 文章編號：
一、前言
機電一體化在講科學、爭創新的良好社會環境中飛快的發展，推動了機電自身的發展進步也促進了社會的發展。機電一體化是傳統的機械行業與現在電子技術想結合，形成一種新的體系，是現代機械技術發展的要求和產物。機電一體化在很多高校中很受歡迎，學術種類繁多。根據我國國情，機電一體化需經過一定時間的發展，才能達到國際先進水平。這就需要采用邊引進、邊消化，進而改進、創新的方針，利用我國勞動力廉價的優勢，引進、消化國外發展多年、比較成熟的技術進行來料加工、合資經營和獨立經營，在較短時間內使一些產品達到國際水平。獨立發展適合中國國情的、具有中國特色的機電一體化產品，做到引進利用、消化、改進、開發、創新，充實基礎，積累經驗，培養人才，積極穩妥地前進。
二、機電一體化發展方向的內容
1.技術設計的單元化
目前主要是從單元化技術來研發機電一體化技術。單元化是把系統分為幾個單元模塊，如工控機、運動控制卡、伺服電機及步進電機、CAN總線、電動機驅動器、回轉單元等。在接口一致的前提下，將單元的設計完成后再結合，實現機電一體化系統具有高度的可擴展性以及互換性的優越性。
2.控制系統的樹狀網絡化
控制系統的網絡化是指把電子計算機作為節點，其它的運動控制卡、CAN卡等作為子節點，這樣節點和子節點就形成了樹樁的網絡狀態。在實現監控中，計算機把電機工作的情況和傳感器的反饋信息進行處理，實現整個系統的優化整合，實現了網絡把每一個控制點聯系起來，實現對機電的控制，實現機電一體化。對控制對象的選擇上，也能伺服電機來實現高精度的工作要求。利用計算機對不同節點信息進行處理，再將其反饋到每一個控制對象上，利用這種方法來完成協同控制。
3.系統應用的長久化
在進行機電的操作中，對機電的控制對象的數目來增加控制卡的數目，只要在電氣上作出改動即可，或者對其它設備的添加來實現系統功能的擴展。比如：為了使圖像定位和圖像智能的控制準確性，可以通過添加幾個工業攝像頭的方式來實現。我國先進生產力的發展狀況，其迅速發展的趨勢預示著其有廣闊的發展前景。
三、機電一體化技術創新發展前景概述
1．進一步實現機電一體化技術用途的廣泛化
不管在小方面還是大方面，機電一體化的應用會更加的廣泛，自動化產業的發展主要依賴機電一體化來實現，同時也是工業化、航天工業、各種國防工業技術的基礎。縱觀國外的機電一體化發展中，機電一體化發展較快的國家，帶動了PLC工業控制的發展，應用更加的廣泛。作為機電一體化的核心的程序控制器技術也不斷的發展，帶來了程序控制一體化的變革。PLC是工廠自動化控制的核心技術。但是，PLC的質量在不同品牌之間質量不一樣，因為在把階梯圖的繪制轉化成PLC的指令過程中遇到的困難較大
2.機電光一體化是必然要求
新世紀以來，隨著半導體微電子技術、鐳射技術的飛速發展，各種顯示產業和生物科技的發展，使得機電一體化必然向機電光技術方向的發展。機構設計、精密制動器、人機界面、微處理器，程序或反饋控制、診斷信號的處理與錯誤、辨別圖形、制程工程以及仿生人工智能是機電光技術的典型范圍。機電光系統的類型可以根據光學、各種光學元件的互動程度及其組合特性分為三個類型。即光機整合的類型；內嵌光電或者光學裝置的類型；在光學系統中嵌入機電裝置。
四、機電一體化技術的具體方向
1.國際化方向的發展
全球經濟的合作與發展，是機電一體化走向國際化的社會環境。由于計算機的發展，網絡的便利性為發展科技、工業生產、科教文衛等都發生了巨變。地球村產生了地球經濟，很多企業走出本土面向世界，國際間的經濟合作交流促進了機電一體化技術的發展。機電技術創新發展的新產品能迅速走向全世界，暢銷全球。
2．智能化方向的發展
21世紀的機電發展技術更加重視智能技術，智能技術是一個區別于傳統機械技術的特征。機電一體化的智能化要求在以后的機電操作控制中，依賴于人工智能、運籌學、計算機信息學、混沌動力學等新的學科知識，模擬人類智能，實現機電一體化的優越性。智能化是發展趨勢去很多地方受到應用，節約了更多的人工成本，實現以依靠科學進步提高工作效率的理想境界。
3．微型化的發展趨勢
鑒于傳統的機電一體化的龐大笨重，不易展開工作的缺點，電機一體化微型化起步發展于20世紀末。微型化的發展不僅提高了機械的一體化優越性，還體現微電子系統的優越性。
納米技術是機電微型化發展的技術方向。目前的為機電一體化應用中，在生物、通信、制造業、醫療等領域有很好的影響力。但是主要存在的發展瓶頸是機電設備的復雜性導致不能與當前微電子技術同等的發展力度，機電一體化微型化的技術落后后微電子技術的發展。但是隨著科技的進步，微機電技術一定也能得到更好的發展，從而促進機電一體化整體的微型化水平。
4．模塊化的方向發展
模塊化是機電一體化技術的主要發展方向。因為模塊化的工作量大、繁瑣、生產的廠家多，對零件之間的緊密配合的程度要求較高。如果各個零部件之間的配合不好，就有可能使得機電一體化技術不能很好地實現，這就需要對機電一體化進行模塊化設計。模塊化設計就是將多個要素組合在一起，構成一個子系統。多個子系統最后又組合成為一個整體，從而生成一個新的系統，產生不同的功能。
5.綠色化的方向發展
環保問題是任何一個技術發展首先考慮的問題，改過了以前片面追求經濟效率而忽視環境保護的做法。綠色發展方向是主流方向，不僅是一個時代的技術發展趨勢，也是人類創造科學文明必須遵守的準則。綠色產品能夠使用最少的資源，達到最大的經濟效益，同時對環境造成最小的污染，綠色產品在制造、使用和銷毀的過程中都能夠符合環境保護的要求，也不會威脅到人類的生存健康。
五、機電一體化技術發展的保障
單靠機電本身的發展是不科學的，應該得到多方面的保障。雖然機電一體化的發展速度很快，競爭力也很強。仍有其它問題存在，要保證機電一體化技術能夠有一個較好的發展的措施，可以從以下的幾個方面來進行：要讓政府的決策高層認識到機電一體化技術的重要性；加強對機電一體化技術人才的培養；發展電力電子關鍵技術，加強對機電一體化技術的研究；注重理論與實際并行；積極推動“產學研合作”；機電產業要走進校園內部去尋找人才與合作；建立未來的研究對象。
六、結束語
機電一體化的發展中會不斷的完善，控制系統也會強大，作為一個機電工作人員必須對它有個全面科學的認識。承認機電一體化技術在發展的成果，也要發現各種問題，畢竟機電一體化技術的發展時間不長，在發展的過程中還會面臨很多困難和問題，我們應該堅持科學的發展觀，認真分析機電一體化技術發展的現狀，使得機電一體化能夠在國家的發展當中做出更大的貢獻。
參考文獻：
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【關鍵詞】機電一體化技術；應用；發展趨勢
機電一體化技術是機械技術和電子技術于一體的結合。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。目前機電一體化技術在數控機床上的應用愈來愈多。
一、機電一體化概述
機電一體化是一個新興的邊緣學科，正處于發展階段，代表著機械工業技術革命的發展方向。機電一體化技術是一門跨學科的綜合性高技術，是由微電子技術、計算機技術、信息技術、機械技術及其他技術相融合而構成的一門獨立的交叉學科。機電一體化是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成的系統的總稱，涉及機械制造技術、電子技術、信息處理技術、測試和傳感器技術、控制技術、接口技術、計算機技術、伺服驅動等多種技術，是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術。機電一體化技術對現代工業的發展有巨大的推動力，因此世界各國都在大力推廣機電一體化技術。
二、機電一體化技術的主要應用領域
（一）數控機床領域。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，表現在：①總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構；②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；③WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制；④大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，也加強了CNC系統的控制功能；⑤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；⑥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；⑦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。
（二）計算機集成制造系統（CIMS）。CIMS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。
（三）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。
（四）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，與第五代計算機關系密切。
三、機電一體化的發展趨勢
（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。近年來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）微型化。微型化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1cm3，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。目前利用蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。
（3）網絡化。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。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，能使人們在家里就可分享各種高技術帶來的便利。因此,機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。
（4）模塊化。模塊化也是機電一體化產品的一個發展趨勢。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）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。
（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，可以靈活組態，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。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和特征顯得越來越重要。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。
總之，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。
參考文獻
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