機電一體化前景范文

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第1篇

關鍵詞:機電一體化；發展歷史；三個階段；發展趨勢；智能化

中圖分類號： TH-39 文獻標識碼： A

以電子計算機應用技術、信息技術等為代表的現代科技正在人類社會的各個領域逐廣泛地滲透著。并帶來了眾多行業革命性質的變化，機電一體化也位列其中。

機電一體化不是機械裝置與電子裝置的簡單組合, 而是在功能上取其所長，形成有機結合 , 以實現系統的最佳構成。其目的是增加系統的功能, 提高機電效率、可靠性和價格比, 可以很好地節省原材料和能源, 降低生產成本。隨著機械技術和微電子技術的發展, 機電一體化的涵義也在不斷發展。

一、機電一體化的核心技術

機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。

計算機與信息技術：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。

系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。

自動控制技術：其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。

傳感檢測技術：是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。

二、機電一體化的歷史發展

1、機電一體化的發展史

20 世紀60 年代以來，人們開始利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。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。當時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80 年代末期，機電一體化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。

20 世紀90 年代后期，機電一體化進入深入發展時期。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。

2、機電一體化的發展前景

現代科學技術的發展極大地推動了不同學科之間的交叉與滲透以及相互融合，引起了眾多領域特別是工程領域的技術革新與革命。機電一體化正是這種集多種學科于一體的交叉學科，它的發展依賴但同時也促進了其他相關技術進步。

隨著信息技術以更快的速度、更強的態勢和更廣的范圍發展，未來機電一體化的發展前景也可窺見一斑。

3、機電一體化發展趨勢

隨著相關技術進步與發展，機電一體化主要發展方向有：數字化、智能化、模塊化、微型化、網絡化等等。

（1）數字化

微處理器的發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展數控機床及機器人； 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、自診斷能摘要力及良好人機界面，數字化的實現便于遠距操作、診斷和修復。

（2）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。

（3）模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家眾多，模塊化技術可減少產品開發和生產成本，提高不同產品零部件通用化程度，提高產品裝配性、維修性、擴展性等。利用這些模塊可以迅速方便地設計和制造出多種新的機電一體化產品。

（4）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，由于微型化產品體積小、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優勢。

（5）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

（6）環保化

工業的發達給人們生活帶來巨大變化。它在令我們的生活舒適的同時也造成了一定的危害，比如資源減少，生態環境受到嚴重污染。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。

三、發機電一體化發展策略

機電一體化和其它新技術一樣, 機電一體化所用到的新技術都是其發展手段, 不是目的。由此看來，若要研究其學術水平、學術價值的最終標準只能從經濟效益和社會效益出發, 其間包括直接的和間接的,當前的和長遠的。

在我國大環境下，鑒于作為振興傳統機電行業新鮮動力的一體化技術的大力發展，機電一體化行業的發展任務可以概括如下：

不遺余力地開發機電一體化產品，促進機電產品的不斷更新升級

當前，在信息化發展的大環境下，通過以上途徑使機電一體產業的健康向上發展，并為我國經濟發展方式的轉變以及產業結構的調整做出積極的貢獻成為了我國機電一體化發展的基本任務

2、用機電一體化相關技術改造傳統產業

為此，應多方舉措、合理推進、大力支持機電一體化的發展，具體措施如下：

（1）要加強統籌規劃，合理協調發展。盡管我國從事機電一體化工作的研究單位和生產企業相對較多，但由于各個個體由于發展的立足點和出發點的區別，均有各自的發展規劃及策略，整體來看，機電一體化行業發展缺乏足夠的統籌安排，從而缺乏具有全局意義的計劃與規劃。因此，各主管部門有必要在進行調研、分析的基礎上制定出一套適合行業自身發展態勢的規劃，從而進行宏觀指導生產。

（2）要創優發展環境，營造良好發展氛圍。

良好的環境是行業發展的基礎，全社會上下一致的重視及認可是機電一體化發展的有利條件。所以盡可能地優化環境，尤其是機電一體化行業的投資環境，盡可能地為相關企業開辟綠色通道，調配有用資源成為了眼下需要著手進行的重要工作。同時在政策上進行大力支持，以使其能在更加良性的發展軌道上快速前進。

（3）是要加強行業管理，發揮協會等組織作用。行業協會的作用如今已經屢見不鮮，行業協會可以發揮更加靈動和契合實際的、適合個體的細化作用。我國有必要根據行業發展的特點，強化機電一體化行業的統籌機構，加強業協會的建設，明確職責，從而使其能更好地指導行業發展的進程。

結語：

綜上所述，機電一體化是當今機械工業技術和產品發展的主要趨勢。它的發展已經引起了機械工業以致社會巨大的變革。

參考文獻：

[1]．姜培剛，蓋玉先，機電一體化系統設計，機械工業出版社。

第2篇

摘要：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。

關鍵詞：機電一體化；技術；前景

一、機電一體化

機電一體化，是應用電子信息（傳感器，計算機，控制）技術，是機械結構更柔性化技術化的學科。日本企業界在1970年左右最早提出“機電一體化技術”這一概念，即結合應用機械技術和電子技術于一體。是機械（machanism）和電子技術（electronics）的合成詞。機電一體化系統的組成要素有：計算機，機械裝置，傳感器，執行裝置和動力源。按照控制形式可以分為：閉環系統，半閉環系統，開環控制。把人體作為一個機械系統的話，那么人的骨骼，四肢相當于機械裝置，人的神經系統相當于傳感器，血液內臟相當于動力源，肌肉相當于執行裝置，人的大腦相當于計算機。

1.機電一體化的含義：

“機電一體化”在國外被稱為Mechatronics，是日本人在20世紀70年代初提出來的，它是用英文Mechanics的前半部分和Electron-ics的后半部分結合在一起構成的一個新詞，意思是機械技術和電子技術的有機結合。這一名稱已得到包括我國在內的世界各國的承認，我國的工程技術人員習慣上把它譯為機電一體化技術。機電一體化技術又稱為機械電子技術，是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物。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。

2.機電一體化技術

機電一體化技術，是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展，向機械工業領域迅猛滲透，機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。

3.機電一體化技術發展

3.1 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。

3.2 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。

3.3交流傳動技術

傳動技術在鋼鐵工業中起作至關重要的作用。隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。

4.機電一體化技術五大組成要素與四大原則：

（1）五大組成要素：一個機電一體化系統中一般由結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機結合而成。機械本體（結構組成要素）是系統的所有功能要素的機械支持結構，一般包括有機身、框架、支撐、聯接等。

動力驅動部分（動力組成要素）依據系統控制要求，為系統提供能量和動力以使系統正常運行。測試傳感部分（感知組成要素）對系統的運行所需要的本身和外部環境的各種參數和狀態進行檢測，并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經過分析、處理后產生相應的控制信息?？刂萍靶畔⑻幚聿糠郑毮芙M成要素）將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結果和規定的程序與節奏發出相應的指令，控制整個系統有目的的運行。執行機構（運動組成要素）根據控制及信息處理部分發出的指令，完成規定的動作和功能。

（2）機電一體化四大原則：

構成機電一體化系統的五大組成要素其內部及相互之間都必須遵循結構耦合、運動傳遞、信息控制與能量轉換四大原則。接口耦合：兩個需要進行信息交換和傳遞的環節之間，由于信息模式不同（數字量與模擬量，串行碼與并行碼，連續脈沖與序列脈沖等）無法直接傳遞和交換，必須通過接口耦合來實現。而兩個信號強弱相差懸殊的環節之間，也必須通過接口耦合后，才能匹配。變換放大后的信號要在兩個環節之間可靠、快速、準確的交換、傳遞，必須遵循一致的時序、信號格式和邏輯規范才行，因此接口耦合時就必須具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規定的模式進行交換與傳遞。能量轉換：兩個需要進行傳輸和交換的環節之間，由于模式不同而無法直接進行能量的轉換和交流，必須進行能量的轉換，能量的轉換包括執行器，驅動器和他們的不同類型能量的最優轉換方法及原理。信息控制：在系統中，所謂智能組成要素的系統控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲存、分析、運算、判斷、決策，以達到信息控制的目的。對于智能化程度高的信息控制系統還包含了知識獲得、推理機制以及自學習功能等知識驅動功能。運動傳遞：運動傳遞使構成機電一體化系統各組成要素之間，不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優化。

二、機電一體化專業就業前景

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，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，充分體現重視技能培養的特點。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。機電一體化專業就業前景主要就業崗位：機電一體化設備的安裝、調試、維修、銷售及管理；普通機床的數控化改裝等。機電一體化專業就業前景次要就業崗位：機電一體化產品的設計、生產、改造、技術服務等。就業方向及相應業務規格：車間技術員、工藝員方向：①具有車間生產管理、組織協調能力。②具有加工工藝規程編制和工藝裝備設計的能力。③具有較強的讀圖、CAD繪圖、運用計算機辦公系統和文字處理能力。④具有機電一體化設備的調試和操作的初步能力。學生須獲得計算機一級考試合格證書、高校英語應用能力A級證書，建議獲得Auto-CAD證書、維修電工高級證書、數控高級證書?，F代制造技術運用方向：①掌握現代制造軟件、機械CAD/CAM等知識。②具有較強的數控機床編程、操作、調試、維護等能力。③具有較強的機制工藝規程編制和工藝裝備設計能力。④具有初步的數控設備改造能力。學生須獲得計算機一級考試合格證書、高校英語應用能力A級證書，建議獲得Auto-CAD證書、維修電工高級證書、數控高級證書、Pro-E程序員證書?，F代設備管理與維修方向：①具有工業企業現代設備管理與運行維護的能力。②具有常規設備的選型、安裝、調試與改造的能力。③具有機床電器控制和計算機控制運用的能力。④掌握機械CAD/CAM的基本知識。（作者單位：黃岡職業技術學院機電系）

參考文獻：

第3篇

關鍵詞：機電一體化；應用；發展前景

中圖分類號：TH39 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）26-0064-02

機電一體化技術這一概念最早是由日本企業界在二十世紀七十年代左右提出的，當時被取名為“Mechatronics”，意思是機械技術和電子技術的有機結合。隨著時代的發展，機電一體化技術融合了計算機技術、機械加工技術、自動化技術及電子信息技術等多種技術類型。機電一體化技術實現了人工操作向機械自動化操作的轉變，在產品制造水平、生產效率及產品性能穩定性等方面帶來了顯著變化。隨著新時期工業生產逐漸向自動化、智能化及綠色化方向發展，機電一體化技術在眾多領域獲得了廣泛應用。

1 機電一體化技術在各領域中的應用狀況

1.1 數控機床

機電一體化技術最為典型的應用案例就是數控機床，隨著近些年的發展，數控機床在精度控制上更為精確，在功能上更加多樣，在結構上更加趨于合理，在操作上更顯便捷，總體上說，隨著機電一體化技術的深入應用，數控機床在結構功能上向著模塊化、總線式、緊湊型方向發展，在組織體系上更多采用了多主總線及多CPU架構模式。將富有開放性的設計方法應用于數控機床，可以極大提高系統的兼容屬性及層次屬性，在編程、設備升級改裝等環節更加便捷智能，能夠達到一臺機床實時控制多臺機床的效果，從而實現了多通道及多過程的控制管理。

此外，通過在數控機床系統中采用機電一體化中的在線診斷技術及神經網絡的模糊控制技術，當機床出現或要出現各類故障時，如刀具破損等，可以借助在線診斷的相關功能模塊向機床操作人員進行信息反饋，從而便于及時采取相應的控制措施。

1.2 工業機器人等柔性制造系統

柔性制造系統，簡稱為FMS，實現了高度計算機化，涵蓋了數控機床、工業機器人、料盤及自動化倉庫等各個部分，能夠根據生產指令，按量地開展各類生產任務。除了上面介紹的數控機床，機電一體化在工業機器人制造中也發揮了重要作用。

工業機器人能夠代替一部分人力勞動，在涉及到作業條件復雜，如噪音污染大、氣體污染嚴重、輻射程度較高的作業場所，工業機器人可以發揮自身優勢，確保生產制造的連續性。隨著機電一體化技術的成熟，現階段工業機器人智能化程度大幅提高，能夠借助功能更加強大的元件設備收集整理數據，并針對具體情況作出分析判斷，一定程度上達到了人腦的功能，在多種作業環境中能夠實施單獨作業。

1.3 計算機集成制造及分布式控制系統

計算機集成制造借助于自動化技術、信息技術及制造技術，通過采用計算機技術，把產品設計制造過程中的一些分散的子系統加以集成，從而形成了能夠適用于小批量及多品種生產的智能化制造系統。計算機集成制造突破了各個部門之間的生產界限，做到了產品在開發、生產、經營等環節的融合。

分布式控制系統是通過中央計算機控制指揮多臺計算機設備，憑借著分布式控制系統的穩定性和安全性，是機電一體化系統中的關鍵核心技術。分布式控制系統在分級上根據具體情況可以分為兩級系統、三級系統乃至更多級別，能夠對生產制造過程進行實時的監督控制及管理，在后期維護及系統擴展上也能夠靈活操控。

1.4 在建筑施工行業中的應用

隨著科學技術的不斷發展，有不少先進的機電一體化技術已經應用于實際建筑施工中。施工機械機電一體化從半自動化、監控、全自動到遙控不斷發展，降低了施工風險，提高了施工質量。

現階段機電一體化技術在建筑工程中的具體應用主要包括混凝土機械、起重機械、土方機械（如國外液壓挖掘機）。機電一體化技術應用在建筑施工領域既可以保證施工安全和工程質量，降低勞動強度、加快施工進度，也對避免工場事故有著重大的意義。

2 機電一體化的未來發展前景

2.1 人工智能化

現階段機電一體化具備了一定的智能化程度，但尚無法達到人工智能化的水平，隨著技術的發展，原先預想的使數控機床及工業機器人具備模擬人腦的能力，已不再簡單局限在幻想中。機電一體化實現人工智能化，能夠使其具備推理判斷能力、自主思考能力以及決策制定能力，一方面能夠有效提升工業生產制造的自動化水平，另一方面能夠極大地節省人力成本，提高工業生產的效率和精度。

2.2 網絡化

網絡技術的發展給科學技術、工業生產，軍事、政治、教育以及人民的日常生活都帶來了極大的變化。網絡技術能夠為機電一體化在遠程監控及遠程控制等環節創造條件，因此，機電一體化與網絡技術的融合也是未來機電一體化發展前景之一。在實現網絡化操作后，工業生產制造人員可以脫離具體的生產崗位，只需在車間內走動，掌握各個設備的運行狀態，然后借助操作面板來對各個流程工作加以控制。此外，在機電一體化設備和操作終端之間通過建立網絡通信協議，借助光纖等信息傳播介質進行數據的傳遞，還能夠實現遠程監控和遠程控制，能夠極大地降低工作量。

2.3 微型化

機電一體化設備體積龐大，雖然不會對其性能構成影響，但在搬運中卻極為不便，微型機電一體化技術有效融合了軟件技術、微電子技術及微機械技術，是未來機電一體化發展的重要方向。根據相關研究，機電一體化微型系統，可以實現向微米及納米系統的演進。未來可能出現的微型化機電一體化技術可以在生物醫學及航空航天等領域廣泛使用。

2.4 模塊化及綠色環?；?/p>

現階段機電一體化的產品類型較多，生產制式不盡相同，在信息接口、電氣設備接口及動力接口上也存在差異，隨著技術成熟及行業間融合的加深，有必要制定出統一化的標準模式，實現機電一體化的標準化及模塊化。

此外，隨著人們環保意識的增強，在產品選擇上人們更加趨向于綠色產品，因此，機電一體化的綠色化也將成為未來的重要發展方向，在產品的生產、包裝、運輸以及使用等環節，環保觀念會貫穿于全過程。

3 結 語

總之，機電一體化技術在生產制造環節的有效應用可以極大提高產品的精度、質量及生產效率，在強調成本節約及規?；a的背景下，具有獨特的技術優勢。隨著科技的進步，機電一體化在未來發展前景上會向著更加智能、綠色、高效的方向發展，并將在工業生產制造中發揮更大的作用。

參考文獻：

[1] 代曾蘭.機電一體化技術的應用探析[J].中國新技術新產品，2012，（2）.

[2] 葉家興，甘德元.機電一體化技術的應用及未來展望分析[J].科技致富向導，2013，（15）.