淺議機電一體化技術的現(xiàn)狀與發(fā)展

黃夢奇，曹世華

（杭州師范大學錢江學院，浙江 杭州 310036)

隨著現(xiàn)代科技飛速發(fā)展，使得各個不同學科之間的交叉和滲透得以不斷加深。集合了機械技術，信息技術，電子技術，和計算機技術的于一身的的機電一體化技術，也在這個過程中取得了很大的進步，這是科學技術進步的一個必然結果。

1 機電一體化概述

機電一體化是指在控制機構、動力機構和信息處理機構加入電子技術，把機械機構和電子技術和軟件進行有機的結合所構成的一個系統(tǒng)。機電一體化從產(chǎn)生發(fā)展到今天，已經(jīng)成為一門獨立的學科，隨著科學技術的進步，必將有更長遠的發(fā)展。

機電一體化或是機電一體化的產(chǎn)品，包含了產(chǎn)品和技術兩個方面。機電一體化是將機械學、自動控制學、計算機學與微電子學進行有機結合的一門新學科，并不是將上述學科進行一個簡單的拼湊。這就是機電一體化與機械電氣化根本上的區(qū)別。

機電一體化系統(tǒng)，一般由以下數(shù)個系統(tǒng)構成：

機械主體——主要是機身、機械結構等；

動力總成——根據(jù)系統(tǒng)的指令，為整個系統(tǒng)提供合理的動力輸出；

測試傳感器——對系統(tǒng)本身及外部環(huán)境中所需的各種參數(shù)進行測量，然后轉變成系統(tǒng)可識別的信號，傳送到處理器，經(jīng)過處理器的處理后，生成相應的控制信息；

執(zhí)行部件——根據(jù)信息處理器發(fā)出的控制信息，做出相應的動作，負責執(zhí)行的結構主要是機械機構或是液力電磁機構；

驅動機構——為執(zhí)行機構提供動力，按照信息處理器發(fā)出的指令幫助執(zhí)行器完成相應的動作；

信息處理器——對外部觸感器輸入的各種信號進行處理，分析后按照相應的程序輸出控制指令，控制整個系統(tǒng)完成正常的運行。

2 機電一體化的發(fā)展歷程

機電一體化的發(fā)展歷程，基本上可以分成3個歷史階段。

第一個階段，是上個世紀60年代以前。這個階段，是機電一體化的初期階段，在這個時期，人們會不自覺地利用電子技術上新出現(xiàn)的技術成果，應用到機械機構上，用來完善其功能。尤其是在二戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭的需求促使了機械設備和電子科技的融合，這些在戰(zhàn)爭時期用在軍事上的設備，在戰(zhàn)后轉為了民用?？傮w來看，那時的對于機電一體化的研制還處于一種自發(fā)狀態(tài)，因為那時的電子技術還不夠完備，機械和電子的結合只能是處于一種比較淺的狀態(tài)，無法深入地進行融合，對于已經(jīng)研制出來的設備產(chǎn)品，也無法廣泛地推廣應用。

第二個階段，是上個世紀的七八十年代。在這個階段，機電一體化得到了蓬勃的發(fā)展。這個時期，在計算機學、通信科學、控制科學飛速發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展打下了基礎。集成電路和計算機的快速發(fā)展，為機電一體化提供了必要的物質保障。這個時期機電一體化這個詞，被日本首先提出，機電一體化產(chǎn)品得到了發(fā)展，各國開始對機電一體化進行大力支持。

到了上世紀90年代中后期，機電一體化開始向新的方向進行發(fā)展，邁進了智能化的階段，進入了深入發(fā)展期。

3 機電一體化的發(fā)展方向

機電一體化是一門集合了計算機技術、信息技術、電子科技與機械技術的綜合科技，所以其發(fā)展離不開相關技術的發(fā)展與進步。綜合各種因素，機電一體化的發(fā)展方向，主要有以下幾個方向：

3.1 向智能化方向發(fā)展

產(chǎn)品的智能化，是21世紀的各個行業(yè)發(fā)展的一個非常重要的方向，機電一體化也不能例外。人工智能的研究，在機電一體化方面也被很多研究人員所重視。這里說的智能化，是對機器產(chǎn)品的一種描述，是指在控制學的基礎上，融入計算機科學生物科學、數(shù)學和心理學等相關科學，模擬人類思考的模式，使機器能夠像人一樣能夠具有判斷能力、邏輯能力和自我決策能力，以求機器能夠有更高的工作能力。

雖然機電一體化產(chǎn)品不可能擁有像人類一樣的智能，當然這也是沒有必要的，但是高效高速能夠擁有低智能或部分擁有人的智能，卻是完全有必要的。

3.2 向模塊化方向發(fā)展

機電一體化的模塊化發(fā)展，是一項十分重要而艱苦的工作。由于機電一體化的生產(chǎn)企業(yè)和相關產(chǎn)品種類非常多，開發(fā)和制造具有標準接口的電氣、機械、動力裝置，是一項十分復雜而必要的任務。如研制具有調速、減速功能的動力單元，具有識別功能和視覺功能的控制單元，如果有標準單元就可以迅速地研制出新的產(chǎn)品，擴大產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模。所以，制定各個部件的標準是十分有必要的。但是由于相關企業(yè)間的利益沖突，很難在近段時間制定出相應的國際、國家標準，但是可以通過組建一些具有較強實力的企業(yè)，來逐漸形成標準。

3.3 向網(wǎng)絡化方向發(fā)展

上個世紀90年代，在計算機科學上出現(xiàn)的最突出的成就，是計算機網(wǎng)絡技術。網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，給人們的生產(chǎn)生活、軍事科技、教育醫(yī)療的等諸多領域，帶來了巨大的變化，可以說網(wǎng)絡技術已經(jīng)滲透到人們生活的各個領域。網(wǎng)絡將全世界的生產(chǎn)和經(jīng)濟連成了一個整體，企業(yè)間的競爭也開始了全球化。。一款新的機電一體化產(chǎn)品，被研制出來，只要品質可靠、功能獨特，就會很快地被世界人民所接受。借助于網(wǎng)絡技術的發(fā)展，遠程控制開始蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡化也是機電一體化產(chǎn)品的一個和重要發(fā)展方向。

3.4 向系統(tǒng)化方向發(fā)展

機電一體化產(chǎn)品的系統(tǒng)化發(fā)展，是指產(chǎn)品的進一步模塊化和開放化，是系統(tǒng)可以靈活地組合配置，實現(xiàn)多個子系統(tǒng)可以協(xié)調地工作和控制。第二個表現(xiàn)是，信息功能的增強，未來產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，是更加注重人與機器的關系。因為機電一體化產(chǎn)品的最終使用者，是讓產(chǎn)品具備人的智商和情感，變得越來越重要，特別是家用電器對這方面的要求更高。另一個方面，是現(xiàn)在對生物的模仿，而事實上很多產(chǎn)品都是模仿動物研制出來的。

4 發(fā)展機電一體化所面臨的幾個問題

（1）加強協(xié)調，統(tǒng)籌發(fā)展。要多進行深入的研究、科學的分析，制定出符合全局發(fā)展的研究發(fā)展計劃，做出全局性的發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃。

（2）加強行業(yè)的管理。組建對“機電一體化”行業(yè)的專門管理機構，結合國家的政治和經(jīng)濟體制和機電行業(yè)的特點，對機電一體化行業(yè)進行有效的管理，擬定行業(yè)的發(fā)展計劃和戰(zhàn)略，對行業(yè)的布局進行指導，選擇好行業(yè)的突破口，抓好重點項目的招投標。

（3）改善發(fā)展環(huán)境，加大對行業(yè)的投入和支持力度。改善發(fā)展環(huán)境，可以加大對這個行業(yè)的宣傳力度，增強社會和企業(yè)對這個行業(yè)的關注度，在社會上形成一個對該行業(yè)大力支持的氛圍。在政策上，要制定利于該行業(yè)發(fā)展的政策，對于那些對自然資源依賴高、環(huán)境污染重的企業(yè)，要進行限制，直至淘汰，提倡企業(yè)用機電一體化技術對企業(yè)進行產(chǎn)業(yè)升級。對有關技術的開發(fā)項目和機電一體化技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造的項目，要優(yōu)先給予支持，對在機電一體化技術上有特殊貢獻的工作人員，要給予獎勵和表揚。

5 結束語

總而言之，機電一體化技術作為機械技術，信息技術，電子技術，和計算機技術的融合、發(fā)展與延伸，在經(jīng)濟社會不斷建設發(fā)展的過程中占據(jù)著極為關鍵的地位。我們需要明確機電一體化技術未來發(fā)展方向，妥善處理機電一體化技術在發(fā)展過程中面臨的問題與障礙，推動機電一體化時代的全面發(fā)展。

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