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關(guān)鍵詞：膨脹土地區(qū)；地質(zhì)災(zāi)害；物探技術(shù)

中圖分類號：F301.0 文獻標識碼：A 文章編號：

1 物探技術(shù)在膨脹土地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害勘查中的應(yīng)用分析

對膨脹土地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進行勘查主要是對膨脹土地區(qū)形變、膨脹土地區(qū)誘發(fā)因素以及膨脹土地區(qū)變形破壞的相關(guān)因素進行監(jiān)測。但是由于導(dǎo)致膨脹土地區(qū)的因素很多、不同地質(zhì)的不同地質(zhì)條件，因此對膨脹土地區(qū)進行勘查時，所采取的技術(shù)方法也就存在差異，主要采取定性和定量這兩種勘查方法，定量勘查主要是將各種不同儀器和方法應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測工作中去，例如 GPS 監(jiān)測法等。但是在實際的監(jiān)測工作中，不管采取哪種勘查技術(shù)均會有較大的局限性，為此，筆者認為應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際所需靈活地選擇勘查技術(shù)，唯有如此才能夠使物探技術(shù)發(fā)揮最佳的作用，現(xiàn)將主要的物探技術(shù)進行簡單地介紹：

1.1 淺層地震映像法

淺層地震法主要是通過人工對巖土層發(fā)出地震波，并觀察分析其傳播的規(guī)律，進而確定符合地質(zhì)條件的問題解決措施。地質(zhì)災(zāi)害勘查過程中，地震波通常運用落錘發(fā)或者敲擊法的激發(fā)。需要注意的是，淺層地震映像法中對每一個測點的波形進行記錄時，均應(yīng)當(dāng)根據(jù)相同的偏移距離來接收和激發(fā)，并且在對地震進行記錄時，若時間出現(xiàn)了變化則主要是由于地下地質(zhì)出現(xiàn)異常情況所致，可以通過數(shù)字對相關(guān)資料進行解釋。該方法的工作原理主要為：第一，不同的巖層所具備的彈性特征（例如：密度）存在差異，因此，當(dāng)人工制造的地震波在巖土層中傳播時，地震波在進入不同的巖層分界面，就會發(fā)出相應(yīng)的折射或者反射；第二，運用儀器對地震波在巖層中波形和傳播時間等方面進行了解，掌握其變化規(guī)律，并對所收集的地震記錄進行總結(jié)，推測出所需的參考數(shù)據(jù)，（例如：巖石的結(jié)構(gòu)、幾何位置以及性質(zhì)等）；第

三；取得結(jié)果，完成勘查。

1.2 高密度電阻率法

高密度電阻率法與常規(guī)電阻率法的原理基本相同，均是屬于直流電阻率法，并且測量結(jié)果均屬于三維視電阻率斷面。其主要特點表現(xiàn)為：數(shù)據(jù)密度較大、點距較小且運作效率較高，這三大優(yōu)勢使該方法能夠非常準確地對地下電性異常體的形態(tài)進行顯示。在實際運用時，高密度電阻率法是一種將巖土體導(dǎo)電性差異作為測量基礎(chǔ)的電探方法，是一種多種排列的資料自動反演處理向綜合與常規(guī)電阻率法相融合的方法，同時由于該方法的電極設(shè)置是一次性完成的，因此，有效避免了電極布設(shè)導(dǎo)致電極出現(xiàn)干擾和故障等不利于測量的情況。

1.3 CPS物探法

GPS 物探法，是一種操作簡單方便且定位精確度非常高的方法，是當(dāng)前實際運用最多的一種方法，該方法不會受到氣候條件的影響，并且能夠全天候保持監(jiān)測，但是該方法仍然存在一定的不足之處，主要表現(xiàn)為：若監(jiān)測的精度過高則需要在上面花費大量的人力和物力。為此，了解位移速度、復(fù)測周期及膨脹土地區(qū)監(jiān)測精度這三之間的聯(lián)系就顯得非常重要，并且在這樣的基礎(chǔ)條件上，根據(jù)勘查的實際情況明確復(fù)測周期及膨脹土地區(qū)監(jiān)勘查度的方法。例如：在對重慶萬州區(qū)傅家?guī)r實施膨脹土地區(qū)監(jiān)測時，運用 GPS 法取得了監(jiān)測點位移量，進而獲得了位移的具體速度；再結(jié)合其位移速度，對膨脹土地區(qū)不同階段的不同特征進行對比，準確確定了膨脹土地區(qū)體現(xiàn)今所處位置，這就為膨脹土地區(qū)預(yù)測最好了最充分地準備。

2膨脹土滑坡治理

為避免路基進一步發(fā)展至整體破壞，須立即對該段水毀路基進行搶險加固處治，要求施工單位首先對路面開裂處進行灌漿并用彩條布覆蓋，以防雨水再次入侵。后經(jīng)過方案比選，決定采用鋼管群樁加鋼筋混凝土系梁加固坡腳位置，鋼管樁加鋼筋混凝土框架格梁加固路堤邊坡，并采用壓力化學(xué)灌漿對填方土體及基底軟弱土體進行固結(jié)，以增強土體自穩(wěn)能力，確保路基整體穩(wěn)定。微型鋼管抗滑樁一般是成排布置，主要有獨立成單排布置和呈平面或空間剛架體系布置。根據(jù)微型鋼管樁在邊坡治理工程中布置方式的不同，微型鋼管抗滑樁所起的作用也不同。若獨立成單排布置，樁與樁之間的間隔較大，載荷主要由樁承擔(dān)，故微型鋼管樁的作用相當(dāng)于常規(guī)樁。若微型鋼管樁作為多排群樁的形式布置，樁與樁之間的間隔較窄，且樁頂用聯(lián)系梁相互連接起來，則載荷由樁－土復(fù)合結(jié)構(gòu)共同承受，微型鋼管樁及其周圍的巖土體共同形成了一個復(fù)合型擋土墻，起著抗滑擋墻的作用。微型鋼管樁的設(shè)計計算目前尚無一套成熟的理論，當(dāng)樁與樁間隔較小、樁頂有系梁聯(lián)接時，可將其視為一個修筑在土體中的三維結(jié)構(gòu)，受力分析時將其看作是一個重力式抗滑擋土墻。由于樁在土中起到加筋的作用，因而土的剛度發(fā)生了變化，所以樁的變形顯著減少。在實際設(shè)計中，樁及土的許多參數(shù)都是采用經(jīng)驗值。對于在坡體內(nèi)呈單排布置的微型鋼管抗滑樁，樁與樁之間的間隔較大，樁與樁之間是相互獨立的，可按常規(guī)樁進行設(shè)計計算。

微型鋼管樁設(shè)計參數(shù)主要有：樁長、樁徑、樁距、砂漿強度等。設(shè)計時要確定土的相關(guān)強度參數(shù)、土體可能的滑動面、計算土壓力；根據(jù)計算及工程類比進行鋼管樁設(shè)計，根據(jù)坡體結(jié)構(gòu)及巖土類型，結(jié)合相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范的要求等確定樁長；樁距取決于坡體布樁后產(chǎn)生的群樁效應(yīng)、巖體性質(zhì)、嵌固段的錨固力大小等。

鋼筋混凝土框架格梁作為微型鋼管樁的反力裝置，框架的設(shè)計計算理論上以三維空間受力計算比較合理，但實際工程設(shè)計中多簡化為按豎梁和橫梁分別設(shè)計。本處為了施工方便，設(shè)計時豎梁和橫梁同樣分擔(dān)滑坡推力，取每一微型鋼管樁為一節(jié)點，豎梁和橫梁各一半按懸臂梁進行設(shè)計。

2 結(jié)論

總而言之，除了這三種物探技術(shù)外，還有 TDR 監(jiān)測法、遙感監(jiān)測法、INSAR 監(jiān)測法。由于我國的地形結(jié)構(gòu)非常的復(fù)雜，使得我國成為了地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)國之一，給人們的生命財產(chǎn)安全留下了非常大的隱患。為此，筆者認為在對膨脹土地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進行勘查時，應(yīng)當(dāng)結(jié)合膨脹土地區(qū)發(fā)育的不同機理來選擇符合其實際所需的膨脹土地區(qū)預(yù)測方式，在此需要注意的是，必要的情況下，可以將多種勘查技術(shù)聯(lián)合其來進行綜合應(yīng)用。根據(jù)相關(guān)資料顯示，在某地質(zhì)災(zāi)害勘查中將高密度電阻率法與多道瞬態(tài)瑞利面波法等綜合連用，取得了非常好效果。同時操作人員還應(yīng)當(dāng)積極總結(jié)，將勘查技術(shù)的最佳效果充分地發(fā)揮出來，盡可能地避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生、

參考文獻：

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篇2

【關(guān)鍵詞】 機電一體化 形成 發(fā)展

機電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科技術(shù)，是機械、微電子、信息和控制技術(shù)等有機融合、相互滲透的結(jié)果。今天機電一體化技術(shù)發(fā)展飛速，機電一體化產(chǎn)品更日新月異。

解放和發(fā)展生產(chǎn)力是人類社會活動的基本任務(wù)。隨著時代的進步，人們對于社會生產(chǎn)力的要求也越來越高，傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)不能滿足需求。至此，人們努力尋找新的生產(chǎn)方式來更好的發(fā)展生產(chǎn)力。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們在不斷地探索研究中，多學(xué)科技術(shù)之間的碰撞結(jié)合，很好的解決了一些實際問題，因此，一些新興的多學(xué)科結(jié)合技術(shù)逐漸興起并得到了很好的發(fā)展。以計算機電子技術(shù)、機械技術(shù)為核心的機電控制領(lǐng)域?qū)⒔o工業(yè)及科研等領(lǐng)域帶來更多的實際應(yīng)用。

上世紀70年代初日本人提出"機電一體化技術(shù)"這一概念，即結(jié)合應(yīng)用機械技術(shù)和電子技術(shù)與一體。機電一體化是以機械技術(shù)為基礎(chǔ)，借助計算機與信息技術(shù)。采用人工智能技術(shù)來實現(xiàn)信息交換、存取、運算、判斷與決策等。 再通過系統(tǒng)技術(shù)將各種技術(shù)組織起來，實現(xiàn)系統(tǒng)各部分的有機連接，最終實現(xiàn)機構(gòu)的正常運轉(zhuǎn)。

機電一體化的發(fā)展大體分為三個階段：

20世紀60 年代以前為第一階段，稱為初級階段。

這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復(fù)起了積極的作用。那時的研制和開發(fā)，從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。

20世紀70～80 年代為第二階段，稱為蓬勃發(fā)展階段。

這一時期，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展， 為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。

20世紀90 年代后期， 開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段， 機電一體化進入深入發(fā)展時期。

一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳， 出現(xiàn)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(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都有了深入研究。同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光纖技術(shù)等取得巨大進步， 為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究， 將促使機電一體化進一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

機電一體化的發(fā)展趨勢是集機械、電子、光學(xué)、控制、計算機、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。

機電一體化的主要發(fā)展方向如下：

1）智能化：智能化是21世紀機電一體化發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。這里所說的智能化是模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求達到更高的控制目標；

2）模塊化：模擬化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品的種類和生產(chǎn)廠家繁多， 研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜和非常重要的事。從電氣產(chǎn)品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程；

3）網(wǎng)絡(luò)化：計算機技術(shù)等的發(fā)展的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、政治、軍事、生活等各個方面帶來巨大改革?；诰W(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成了機電一體化發(fā)展的一個必然方向；

4）微型化：微型機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運用靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有顯著優(yōu)勢。也是機電產(chǎn)品的發(fā)展的必然趨勢；

5）綠色化：工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。于是， 人們呼吁保護環(huán)境資源， 回歸自然；綠色產(chǎn)品 概念在這種呼聲下應(yīng)運而生，綠色化是時代的趨勢。因此，設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品， 具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化， 主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用；

6）系統(tǒng)化：系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能的大大加強，一般除RS232 外，還有RS485、DCS 人格化。

綜上所述，機電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯， 機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越廣闊。由此可見，"機"與"電"已是不可分割的，"機電一體化"將會迎來更好、更持久的發(fā)展。

參考文獻

[1]李運華 機電控制[M] 北京航空航天大學(xué)出版社。

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1.機械技術(shù)：是機電一體化的基礎(chǔ)，機械技術(shù)的著眼點在于如何與機電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其高、新技術(shù)來更新概念，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)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。

2.計算機與信息技術(shù)：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計算機信息處理技術(shù)。

3.系統(tǒng)技術(shù)：即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個重要方面，是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。

4.自動控制技術(shù)：其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進行系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。

5.傳感檢測技術(shù)：是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強，系統(tǒng)的自動化程序就越高。

6.伺服傳動技術(shù)：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。

二、機電一體化的發(fā)展進程

1.數(shù)控機床問世：自從1952年美國第1臺數(shù)控銑床問世至今已50個年頭。我國數(shù)控機床制造業(yè)在80年代曾有過高速發(fā)展階段，尤其是在1999年后，國家向國防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場一派繁榮。

2.微電子技術(shù)的發(fā)展：我國的集成電路產(chǎn)業(yè)起步于1965年，經(jīng)過30多年發(fā)展，已初步形成包括設(shè)計、制造、包裝業(yè)共同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

3.可編程序控制器（PLC）的應(yīng)用于工業(yè)：上世紀60年代后期，美國汽車制造業(yè)開發(fā)一種ModularDigitalController（MODICON）取代繼電控制盤。MODICON是世界上第一種投入商業(yè)生產(chǎn)的PLC.70年代是PLC崛起，并首先在汽車工業(yè)獲得大量應(yīng)用。80年代是它走向成熟，全面采用微電子及微處理器技術(shù)。90年代又開始了PLC的第三個發(fā)展時期。90年代后期進入了第四階段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，采用開放的通信接口，如以太網(wǎng)、高速串口；采用各種相關(guān)的國際工業(yè)標準和一系列的事實上的標準；從而使PLC和DCS這些原來處于不同硬件平臺的系統(tǒng)，正隨著計算技術(shù)、通信技術(shù)和編程技術(shù)的發(fā)展，趨向于建立同一硬件平臺，運用同一個操作系統(tǒng)、同一個編程系統(tǒng)，執(zhí)行不同的DCS和PLC功能。這就是真正意義上的EIC三電一體化。

4.激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn)：以激光技術(shù)為首的光電子技術(shù)是未來信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，它集中了固體物理、波導(dǎo)光學(xué)、材料科學(xué)、微細加工和半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的科研成就，成為電子技術(shù)與光子技術(shù)自然結(jié)合與擴展、具有強烈應(yīng)用背景的新興交叉學(xué)科，對于國家經(jīng)濟、科技和國防都具有重要的戰(zhàn)略意義。

三、機電一體化向智能化邁進

20世紀90年代后期，各主要發(fā)達國家開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭角，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新支；另一方面，對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步，為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)。未來機電一體化的主要發(fā)展方向有：

1.智能化：是21世紀機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)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。

2.網(wǎng)絡(luò)化：20世紀90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3.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(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。

4.綠色化：機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。

5.系統(tǒng)化：其表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。一是如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電一體化產(chǎn)品。

結(jié)束語：

當(dāng)然，機電一體化的發(fā)展不是孤立的，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也將更加廣闊。

參考文獻：

[1]王靜。淺析機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].同煤科技。2006.（4）

[2]石美峰。機電一體化技術(shù)的發(fā)展與思考[J].山西焦煤科技。2007.（3）

篇4

[關(guān)鍵詞] 機電一體化 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢 經(jīng)濟發(fā)展

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”的發(fā)展階段。

一、機電一體化概要

機電一體化是指在機構(gòu)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(shù)，將機械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機電一體化發(fā)展至今已成為一門自成體系的新型學(xué)科。其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。

二、機電一體化的發(fā)展狀況

機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。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(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。

20世紀70年～90年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個時期的特點是：

(1)meehatronies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(nèi)得到比較廣泛的承認。(2)機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。(3)各國均開始對機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。

20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面光學(xué)、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)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(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步，促使機電一體化進一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

我國從20世紀80年代初開始了這方面的研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計劃”。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，取得了一定成果。

三、機電一體化的發(fā)展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學(xué)、控制、計算機、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。因此，機電一體化的主要發(fā)展方向如下：

1.智能化。智能化是21世紀機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。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(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)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。機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。

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(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)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。這樣可利用標準單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標準，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然從電氣產(chǎn)品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，模塊化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

3.網(wǎng)絡(luò)化。20世紀90年代，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。因此機電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

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(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。

5.綠色化。工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。一方面物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。于是人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。

6.系統(tǒng)化。系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。

四、機電一體化技術(shù)對我國經(jīng)濟發(fā)展的影響

1.機電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)國民經(jīng)濟的影響。機電一體化技術(shù)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用將大大提高企業(yè)產(chǎn)品的競爭力,促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代,對國家經(jīng)濟產(chǎn)生巨大的推動作用。一方面?zhèn)鹘y(tǒng)制造業(yè)直接拉動著自動化制造裝備的整體需求。另一方面,新興技術(shù)發(fā)展刺激了新的技術(shù)裝備的發(fā)展,如信息、材料、生物等。還有戰(zhàn)略性可持續(xù)發(fā)展所迫切要求的特種高精尖自動化裝備的研究發(fā)展,如海洋、空間、地下資源開發(fā),國防工業(yè)精密加工,微機電器件制造,等領(lǐng)域。所以, 機電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)國民經(jīng)濟的影響是長期的、持久的,甚至是決定性的。

2.機電一體化技術(shù)與產(chǎn)品的應(yīng)用。機電一體化在機械和電子行業(yè)的應(yīng)用已相當(dāng)普遍，如數(shù)控機床(ONC系統(tǒng))工業(yè)機器人等，此外，機電一體化技術(shù)與產(chǎn)品應(yīng)用于化工部門，能預(yù)先報警，減少停車事故造成的損失。減少電能和化工原料消耗，并提高產(chǎn)品質(zhì)量：應(yīng)用于電力部門，能提高發(fā)電輸電穩(wěn)定性，優(yōu)化電力分配并避免重大事故；應(yīng)用于生活方面，電子化家用器械減少了人們的家務(wù)勞動量；應(yīng)用于現(xiàn)代管理部門，自動化辦公機械大大提高了管理效率和輔助人們決策實施各種戰(zhàn)略方案。

3.機電一體化與企業(yè)的技術(shù)進步。企業(yè)的技術(shù)進步表現(xiàn)在生產(chǎn)、管理等各個方面的現(xiàn)代化，由于機電一體化的出現(xiàn)，使得生產(chǎn)方式向“柔性”轉(zhuǎn)化，并向綜合（集成）自動化發(fā)展，使信息在生產(chǎn)經(jīng)營管理中的地位顯著增大。機電一體化產(chǎn)品的出現(xiàn)，使得工廠自動化、辦公自動化和社會服務(wù)自動化成為現(xiàn)實。

在企業(yè)管理中，機電一體化就是將市場信息供需變化有機的結(jié)合起來，成為指導(dǎo)生產(chǎn)的依據(jù)，所以把信息的收集、分析、技術(shù)經(jīng)濟預(yù)測和經(jīng)營決策結(jié)合起來，用于指導(dǎo)生產(chǎn)、強化銷售和技術(shù)服務(wù)是保證企業(yè)常勝不衰的重要工作。

在未來的企業(yè)里，一流的機電一體化設(shè)備、機電一體化產(chǎn)品和機電一體化在管理中的應(yīng)用，將是企業(yè)進步和發(fā)展的標志。

五、結(jié)語

綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

總之，機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品已滲透到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，大幅提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，促進經(jīng)濟發(fā)展，成為當(dāng)今新技術(shù)發(fā)展的主流。

參考文獻：

[1]劉曉英張曉霞:機電一體化技術(shù)在企業(yè)中的重要作用.現(xiàn)代農(nóng)業(yè),2007年11期

[2]章浩張西良周士沖:機電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用.農(nóng)機化研究, 2006,(07)

篇5

【關(guān)鍵詞】機電一體化；創(chuàng)新；發(fā)展

一、機電一體化的發(fā)展過程

機電一體化于1969年首次提出，它是機械學(xué)與機械結(jié)構(gòu)學(xué)的總稱。二十世紀七十年代是傳統(tǒng)機電一體化階段，在這一階段，機電一體化是由機械學(xué)和電子學(xué)組合而成，主要用于自動售貨機、自動門以及自動對焦的照相機、攝影機等自動化產(chǎn)品的需求。二十世紀八十年代進入電腦控制機電一體化階段，為了適應(yīng)產(chǎn)品多樣化的需求，滿足降低生產(chǎn)的成本、提高生產(chǎn)效率以及減少勞動力的需求，企業(yè)開始大量地研發(fā)機器人、電腦整合制造等與自動化生產(chǎn)相關(guān)的技術(shù)。在這一時期，電腦在其中扮演著非常重要的角色。到二十世紀九十年代，網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)以及無線與無線通訊技術(shù)也應(yīng)用于機電一體化系統(tǒng)中。進入二十一世紀，機電一體化進入多元化的發(fā)展階段，又引入了光電技術(shù)、微機電系統(tǒng)技術(shù)等與生物相關(guān)的生物機電工程技術(shù)。

二、國外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀

﹙1﹚制造技術(shù)的先進

總體來說，國外的機電一體化技術(shù)一直處于比較領(lǐng)先的地位。具體來看，先進的機電一體化技術(shù)就是綜合對傳統(tǒng)的機電一體化過程中的信息、能源等材料以及各種管理技術(shù)進行不斷的總結(jié)和吸納，使之綜合地運用到機電一體化產(chǎn)品的研發(fā)與制造過程中去，逐漸形成更加清潔、高效、低耗的機電一體化的產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。從而使得制造技術(shù)更加完善、更加先進。

﹙2﹚傳感器與自動化儀表技術(shù)

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，機電一體化也得到了快速的發(fā)展，這也使得儀器、儀表技術(shù)發(fā)展得更為迅速。隨著微處理器在儀表中的運用，提高了儀表的可視度、可靠性以及可操作性。不僅使儀表的體積和重量得到了縮減，更使得其大大地降低了結(jié)構(gòu)的設(shè)計難度，更為重要的是降低了機電一體化產(chǎn)品的制作成本。因此，以微處理器為核心的各種各樣的儀器、儀表以及傳感器在市場上得到了廣泛的銷售。例如，集成光學(xué)傳感器、生物傳感器、化學(xué)場效應(yīng)晶體管等多種多樣的產(chǎn)品。在新時期，傳感器的發(fā)展也漸漸向小型化、智能化方向靠攏。

﹙3﹚機器人技術(shù)的智能化發(fā)展

機器人具體來說就是具有人的思維、情感及決策的高級的智能的機器。從人類發(fā)明機器人開始，該技術(shù)就以飛快的速度發(fā)展。在新時期，機器人的研究向家庭化方向發(fā)展，許多機器人已經(jīng)走進工廠，走入普通的家庭中。

三、機電一體化產(chǎn)品的創(chuàng)新及發(fā)展趨勢

首先，隨著時代的發(fā)展，未來機電一體化技術(shù)將會得到更為廣泛的運用。機電一體化的產(chǎn)品也更加多樣化，小至數(shù)字光碟大至高速列車，都是機電一體化技術(shù)的運用與開發(fā)的產(chǎn)品。而在當(dāng)今的用戶至上的市場中，客戶是企業(yè)經(jīng)營的核心，只有不斷地研發(fā)出新的能滿足客戶日益增長的需求的產(chǎn)品，才能在激勵的企業(yè)競爭中始終立于不敗之地。因此，機電一體化的相關(guān)研究人員要時時地了解市場的需求，根據(jù)市場的需要對產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、材料及外形進行創(chuàng)新與調(diào)整，使之適合市場的需要。只有這樣，才能促進機電一體化的不斷發(fā)展。

﹙1﹚產(chǎn)品外形的創(chuàng)新

人們對一件產(chǎn)品的認識和了解首先是從它的外觀開始的，只有特別的、令人賞心悅目的外觀才能抓住客戶的眼球，吸引客戶的注意力，給人留下深刻的印象。因此，對機電一體化產(chǎn)品外形的設(shè)計要進行創(chuàng)新，在注重產(chǎn)品外觀的同時，也要使產(chǎn)品的外觀與功能相融合，使產(chǎn)品與其周邊的設(shè)備與接口相適應(yīng)。

﹙2﹚產(chǎn)品功能的創(chuàng)新

功能作為機電一體化產(chǎn)品的重要內(nèi)容，也是機電一體化產(chǎn)品在市場競爭中最重要的因素。機電一體化產(chǎn)品的功能創(chuàng)新主要包括兩方面的內(nèi)容：一是在已有的機電一體化產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，根據(jù)客戶的需求對其功能進行改進與完善，使之符合客戶要求；二是指企業(yè)不是根據(jù)客戶的需求而進行創(chuàng)新，而是依據(jù)市場的發(fā)展進行自主的創(chuàng)新，創(chuàng)造具有新功能的產(chǎn)品，引領(lǐng)市場的發(fā)展。當(dāng)然，由于第一種創(chuàng)新是在原有的基礎(chǔ)上進行的創(chuàng)新與改造，因此，其所需的人力物力及資金也相對較少，并且投入市場的風(fēng)險較小。而第二種則需要一定的資金技術(shù)及時間的投入，并且當(dāng)新的產(chǎn)品投入市場時還存在著較大的風(fēng)險。但是，創(chuàng)新是推動企業(yè)發(fā)展的動力，只有不斷地研發(fā)出新功能的產(chǎn)品，才能占據(jù)更大的市場份額，在眾多企業(yè)的競爭中獨占鰲頭。

﹙3﹚產(chǎn)品材料的創(chuàng)新

對機電一體化產(chǎn)品的創(chuàng)新，材料的創(chuàng)新也是其創(chuàng)新的重要環(huán)節(jié)。機電一體化產(chǎn)品對材料的創(chuàng)新也包括兩個方面：其一是指研發(fā)出新機電一體化產(chǎn)品的材料，例如，研發(fā)合金材料、納米材料等新的材料用于機電一體化產(chǎn)品的運用；其二是在機電一體化產(chǎn)品的研制過程中逐步地采用質(zhì)量輕、體積小、強度大以及耐高溫、耐磨的材料，使機電一體化產(chǎn)品更符合人們的需求。

﹙4﹚產(chǎn)品控制功能的創(chuàng)新

機電一體化產(chǎn)品控制功能決定著產(chǎn)品性能的好壞 。隨著當(dāng)今科技水平的迅速發(fā)展，微電子技術(shù)也在飛速地發(fā)展。如今，多功能的高速微處理器在市場中不斷出現(xiàn)。從而推動了在機電一體化產(chǎn)品中自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等現(xiàn)代的控制技術(shù)得以實現(xiàn)。但是，就目前來說，大多數(shù)機電一體化產(chǎn)品還只具備低級智能，因此，對于具有控制功能、狀態(tài)監(jiān)視及故障自診斷等功能的產(chǎn)品的研究具有很高的發(fā)展需求與前途。如果企業(yè)能夠出奇制勝，研發(fā)出新的控制功能的產(chǎn)品，必然會贏得市場的競爭力，促進機電一體化的不斷創(chuàng)新。

﹙5﹚產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新

另外，對于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新也是機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新的一個重要的方面。對于機電一體化產(chǎn)品來說，無論是對產(chǎn)品進行再改進，還是對產(chǎn)品進行創(chuàng)新設(shè)計，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新都是極其重要的一部分。具體包括動力結(jié)構(gòu)、機械結(jié)構(gòu)、傳動結(jié)構(gòu)以及周邊的接口等結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。

四、機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向

機電一體化不是一門單獨的學(xué)科，它集計算機、電子等學(xué)科于一體，因此，隨著計算機、電子等技術(shù)不斷地向快速化、智能化和微型化飛速發(fā)展，在未來階段，機電一體化產(chǎn)品主要朝智能化、小型化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展。

另外，機電一體化作為一門新興的領(lǐng)域，涉獵研究的人員還比較少。機電一體化人才的欠缺是當(dāng)前的一個嚴重的問題。因此，大力地推進機電一體化的發(fā)展，完善建立相關(guān)專業(yè)及培養(yǎng)機構(gòu)，培養(yǎng)出更多機電一體化人才，是當(dāng)前的主要任務(wù)及目標。例如，在各高校中設(shè)立相關(guān)的專業(yè)，國家加強對該專業(yè)的扶持；鼓勵相關(guān)專業(yè)培訓(xùn)機構(gòu)的發(fā)展等，吸引更多的學(xué)生學(xué)習(xí)機電一體化專業(yè)內(nèi)容。只有這樣，才能盡快地培養(yǎng)出高素質(zhì)的機電一體化人才。促進我國機電一體化向前發(fā)展。

總結(jié)

機電一體化作為與我們生活息息相關(guān)的內(nèi)容，要不斷地進行創(chuàng)新才能適應(yīng)發(fā)展的需要。在機電一體化的創(chuàng)新過程中，要在掌握已有的技術(shù)的基礎(chǔ)上著眼于為來，了解市場需求，創(chuàng)造出更多滿足未來需求的產(chǎn)品，在激烈的市場競爭中利于不敗之地。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：機電一體化；核心技術(shù)；發(fā)展進程；發(fā)展趨勢

引言： 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由機械電氣化邁入了機電一體化為特征的發(fā)展階段。

1、機電一體化的基本概念

機電一體化是指在機構(gòu)得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù)，將機械裝Z與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機電一體化是在以技術(shù)和科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科，而機電一體化產(chǎn)品是在機械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計算機技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。機電一體化技術(shù)同時也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合，它是建立在機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機和信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。

機電一體化涵蓋技術(shù)和產(chǎn)品兩個方面。只是，機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)，而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)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(qū)別。機械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機電一體化后，其中的微電子裝Z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(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產(chǎn)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(zhì)區(qū)別。

2、機電一體化的核心技術(shù)

機電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科技術(shù)，是機械、微電子、信息和控制技術(shù)等有機融合、相互滲透的結(jié)果。機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：

2.1 機械本體技術(shù)

機械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮?，F(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進，還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，進而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。

2.2 傳感技術(shù)

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(guān)系。為了避免電干擾，目前有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(fā)展非接觸型檢測技術(shù)。

2.3 信息處理技術(shù)

機電一體化與微電子學(xué)的顯著進步、信息處理設(shè)備（特別是微型計算機）的普及應(yīng)用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)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，并解決抗干擾及標準化問題。

2.4 接口技術(shù)

為了與計算機進行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光耦器的大容量化、小型化、標準化等問題。

2.5 軟件技術(shù)

軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

3、機電一體化技術(shù)未來發(fā)展趨勢

3.1.智能化

智能化是21世紀機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)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。

3.2.網(wǎng)絡(luò)化

20世紀90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3.3.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(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。

3.4.綠色化

機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。

3.5.系統(tǒng)化

其表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。一是如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電一體化產(chǎn)品。

3.6. 模塊化

模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)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(chǎn)品單元是一項復(fù)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(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標準單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。

4、結(jié)束語： 綜上所述，機電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法和設(shè)計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設(shè)備的要求，而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。機電一體化的發(fā)展不是孤立的，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也將更加廣闊。

參考文獻：

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【關(guān)鍵詞】：機電一體化；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

一、機電一體化的產(chǎn)生與應(yīng)用

20世紀60年代以來,人們利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能后,刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合。計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機電一體化的發(fā)展更進一步奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。20世紀80年代末期,機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。各國均開始對機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持,20世紀90年代后期,開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段,機電一體化進入了深入發(fā)展時期。光學(xué)、通信技術(shù)等進入了機電一體化,微細加工技術(shù)也在機電一體化中展露頭腳,出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應(yīng)用。取得了一定成果,它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。機電一體化已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。

二、機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀

機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。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,人們利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復(fù)起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平,機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。

20世紀70年代~80年代為第二階段,可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期,計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展,為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。

20世紀90年代后期,開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段,機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進入了機電一體化,微細加工技術(shù)也在機電一體化中展露頭腳,出現(xiàn)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(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法、機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時,由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步,更為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究,將促使機電一體化進一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用也做了大量的工作,雖然取得了一定成果,但與日本等先進國家相比仍有相當(dāng)差距。

三、機電一體化的發(fā)展趨勢

(一)智能化趨勢

智能化是21世紀機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視,機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)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(chǔ)上,吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)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。機電一體化產(chǎn)品不可能具有與人完全相同的智能。但是,高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能。

(二)模塊化趨勢

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)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。這樣可利用標準單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模,制定各項標準,以便各部件、單元的匹配和接口。從電氣產(chǎn)品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè),規(guī)模化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

(三)網(wǎng)絡(luò)化趨勢

計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來,只要其功能獨到,質(zhì)量可靠,很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢,利用家庭網(wǎng)絡(luò)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(tǒng),使人們在家里分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂,因此機電一體化產(chǎn)品朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展是為大勢所趨。

(四)微型化趨勢

微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢,國外稱其為微電子機械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm的機電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活,具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù),微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)。

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關(guān)鍵詞：機電一體化；技術(shù)；應(yīng)用

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，在機械工程領(lǐng)域，由于微技術(shù)和機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。

一、機電一體化技術(shù)的特征

1、機電一體化技術(shù)具備較高的安全性

在整個工作過程中，一旦電力發(fā)生了超載與過流等故障時，可以采取自動化保護措施，最大限度地避免和減少人員、機械設(shè)備出現(xiàn)事故，加強了機械設(shè)備的安全性能。此外，機電一體化有關(guān)產(chǎn)品具備了自動化監(jiān)控、自動化診斷、警報與自動化保護等功能。

2、機電一體化具備了較強生產(chǎn)能力

由于機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)了自動化監(jiān)控目的，所以提高了設(shè)備的生產(chǎn)能力。此外，機電一體化產(chǎn)品多數(shù)具備自動處理信息和信息控制等能力，其檢車控制的精確度、靈敏性和應(yīng)用范圍得到了很大程度的提升，采用自動化控制系統(tǒng)可以保障機械設(shè)備的執(zhí)行情況能夠根據(jù)相關(guān)的設(shè)計要求進行，從而保障了產(chǎn)品的質(zhì)量。

3、機電一體化具備了較高的使用性能

機電一體化產(chǎn)品采用了數(shù)字顯示和程序控制，這使得手柄和按鈕的數(shù)量得到很大程度的減少，方便了操作過程。機電一體化產(chǎn)品可以重復(fù)大量的動作，更先進的產(chǎn)品還能夠篩選工作程序。

4、機電一體化具備了較大的適用范圍機電一體化產(chǎn)品具有復(fù)合技術(shù)和功能，不具有單技術(shù)、單功能的局限性，這使得機電一體化產(chǎn)品的功能得到很大提高，也深化了自動化的程度。機電一體化產(chǎn)品具有的自動和智能功能可以輕松應(yīng)對用戶的需求。

二、機電一體化技術(shù)應(yīng)用

1、數(shù)控機床

數(shù)控技術(shù)已經(jīng)有40年的發(fā)展史了，它在多個方面都有明顯的提高，比如結(jié)構(gòu)、功能和控制精度，具體表現(xiàn)為：1）結(jié)構(gòu)為多CPU、多主總線形式，具有緊湊、模塊化的特點。2）設(shè)計具有開放性，硬件系統(tǒng)和功能模塊可以最大限度地使用戶受益。3）系統(tǒng)可以實現(xiàn)動態(tài)仿真二、三維加工過程，通過在線診斷和模糊控制等向車間提供編程技術(shù)。4）存儲器采用了大容量同時軟件設(shè)計為模塊化，這種改變使得數(shù)控的功能變得更加豐富，也使得CNC系統(tǒng)具有更強大的控制功能。5）一個機床可以通過多過程和多通道控制實現(xiàn)多個獨立任務(wù)同時完成，并且系統(tǒng)中還集成了刀具破損檢測等。

2、工業(yè)機器人

第一代機器人對工作對象和環(huán)境的適應(yīng)性較低、靈活性較差，也被稱為示教再現(xiàn)機器人，它們在進行重復(fù)運動時只能根據(jù)示教內(nèi)容進行。在第一代機器人的基礎(chǔ)上改進的第二代機器人擁有了先進的傳感設(shè)備，它和計算機聯(lián)系密切，可以通過計算機來對工作進行處理和分析，從而做出自己的判斷進而控制動作，這表明工業(yè)機器人開始變得實用化，表現(xiàn)出了低級智能。第三代機器人即是我們所稱的智能機器人了，它的工作離不開第五代計算機，通過傳感元件和計算機的作用來達到復(fù)雜的邏輯、判斷和決策能力。

3、計算機的集成系統(tǒng)

全局動態(tài)最有綜合幫助實現(xiàn)了計算機集成制造系統(tǒng)，它并非是由各分散系統(tǒng)簡單組合而成的。計算機集成制造系統(tǒng)打破了原有部門間的界限，制造是它的基干，通過這個基干達到對“物流”和“信息流”的控制，最終將經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)等有機結(jié)合起來。一個企業(yè)如果具有很高的集成度將會更好地優(yōu)化各種生產(chǎn)要素的配置關(guān)系，更大程度地開發(fā)出各生產(chǎn)要素的潛力。

二、機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

1、數(shù)字化：微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)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(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。如不斷發(fā)展的數(shù)控設(shè)備，利用計算機生產(chǎn)過程進行機種監(jiān)視、操作、管理和控制。

2、網(wǎng)絡(luò)化：20世紀90年代，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3、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(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。

4、人性化：各類產(chǎn)品的生產(chǎn)都是為了方便于人類，故機電一體化向人性化是個必然的趨勢。機電一體化產(chǎn)品要求除了能夠達到人類最基本的使用需求外還需要考慮它的外觀結(jié)構(gòu)包括形狀及顏色等從而使產(chǎn)品更接近生活，讓人們在使用過程中更自然，更便捷。

5、微型化：機電一體化的新目標是向著微型化轉(zhuǎn)化。機電一體化的微型化又稱為微型機電一體化系統(tǒng)，國外對其幾何尺寸定義為一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發(fā)展。微型機電一體化系統(tǒng)主要特點為具有體積小、耗能小、運動靈活等，由于微型化的特點，其可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故非常受生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域的歡迎。

6、綠色環(huán)?；汗I(yè)不斷發(fā)展、我們的生活舒適度不斷提升的同時環(huán)境污染缺越來越嚴重，資源也越來越緊缺。人們都在強烈呼吁保護環(huán)境、節(jié)約社會資源，所以機電一體化技術(shù)的一個發(fā)展趨勢就是綠色環(huán)保。在新的時代背景下機電一體化技術(shù)產(chǎn)品必須要無害或者對生態(tài)環(huán)境的危害極小，必須符合人類健康要求，必須有極高的資源利用率，回收利用率也要很高，這就是綠色環(huán)?；跈C電一體化產(chǎn)品中的具體體現(xiàn)。

7、系統(tǒng)化：其特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。特征之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系當(dāng)然，機電一體化的發(fā)展不是孤立的，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也將更加廣闊。

結(jié)語

綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多技術(shù)的結(jié)晶，是生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

參考文獻：

[1]袁中凡.機電一體化技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社.2006

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關(guān)鍵詞：機電一體化，發(fā)展方向，技術(shù)應(yīng)用

 

機電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科的技術(shù)，它是機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)和控制技術(shù)等有機融合、相互滲透的結(jié)果。

1機電一體化技術(shù)的發(fā)展狀況 1.1 數(shù)控機床的問世,為機電一體化技術(shù)的發(fā)展寫下了歷史的第一頁; 1.2 微電子技術(shù)為機電一體化技術(shù)的發(fā)展帶來了勃勃生機; 1.3 可編程序控制器、'電力電子'等的發(fā)展為機電一體化技術(shù)的發(fā)展提供了堅強基礎(chǔ); 1.4 激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使機電一體化技術(shù)的發(fā)展躍上新臺階.

2機電一體化技術(shù)發(fā)展方向

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關(guān)技術(shù)的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。 2.1 數(shù)字化

微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)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(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。 2.2 智能化

即要求機電產(chǎn)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。論文參考網(wǎng)。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論 、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進步與發(fā)展，為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。 2.3 模塊化

由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。 2.4 網(wǎng)絡(luò)化

由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 2.5 人性化

機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術(shù)享受。

2.6 微型化

微型化是精細加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(Micro ElectronicMechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。

2.7 集成化

集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。 2.8 帶源化

是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。論文參考網(wǎng)。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。 2.9 綠色化

綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。

3 典型的機電一體化產(chǎn)品 機電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機)和基礎(chǔ)元、部件兩大類。典型的機電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機床、機器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD／CAM系統(tǒng)等。典型的機電一體化基礎(chǔ)元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構(gòu)等。論文參考網(wǎng)。這些典型的機電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。

4 機電一體化的技術(shù)應(yīng)用

在重工業(yè)企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為核心，把微機、工控機、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。

4.1 智能化控制技術(shù)(IC)

由于重工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于重工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、冷連軋等。 4.2 分布式控制系統(tǒng)(DCS)

分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能將越來越多。不僅可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實時調(diào)度、生產(chǎn)計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強，具有更高的安全性，是當(dāng)前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。 4.3 開放式控制系統(tǒng)(OCS)

開放控制系統(tǒng)(Open Control System)是目前計算機技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標準設(shè)計的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計算機互聯(lián)，實現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實現(xiàn)測量與控制一體化。 4.4 計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)

重工業(yè)企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前重工業(yè)企業(yè)已基本實現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代重工業(yè)生產(chǎn)的要求。未來重工業(yè)企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強管理，獲取必須的經(jīng)濟效益，提高了企業(yè)的競爭力。

4.5 現(xiàn)場總線技術(shù)(FBT)

現(xiàn)場總線技術(shù)(Fied Bus Technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導(dǎo)線?，F(xiàn)場總線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。 4.6 交流傳動技術(shù)

傳動技術(shù)在重工業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。隨著電力、電子、技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實用化得以實現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達到和超過直流調(diào)速水平。現(xiàn)在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用，同步電機或異步電機實現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴大。

綜上，我們不難發(fā)現(xiàn)機電一體化技術(shù)在現(xiàn)在的社會生產(chǎn)中占據(jù)了越來越多的行業(yè)和領(lǐng)域，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

【參考文獻】

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5蔡慶蘇,孟梅芳; 機電一體化技術(shù)及其應(yīng)用研究 [J];科技創(chuàng)業(yè)月刊;2005(3)

篇10

關(guān)鍵詞：機電一體化 煤礦生產(chǎn) 趨勢

1 機電一體化在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

當(dāng)前礦山開采中，機電一體化技術(shù)占據(jù)著相當(dāng)重要的位置。它是液壓控制技術(shù)、電子技術(shù)、機械技術(shù)的有機結(jié)合，能夠極大的提高煤礦機械的操作舒適性、可靠性、經(jīng)濟性、安全性以及維護方便性、安裝拆除速度、使用壽命、作業(yè)效率、作業(yè)精度等性能。目前，以微處理器和微機為核心的控制裝置和電子技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到煤礦機械中，尤其是電子控制技術(shù)，應(yīng)用更為普遍，如煤礦機械的故障報警、故障自診、在線監(jiān)控、提升機的PLC 系統(tǒng)、采煤機的變頻控制系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域，伴隨著對煤礦機械性能要求的進一步提高和科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展，在煤礦機械中，電子控制裝置的應(yīng)用會更加普遍，維護會更專業(yè)，結(jié)構(gòu)也會更復(fù)雜。

首先是在礦井綜合采煤方面的應(yīng)用。作為機電一體化技術(shù)典型應(yīng)用的電牽引采煤機，在牽引特性上，要遠遠的優(yōu)于液壓牽引，可以應(yīng)用在大傾角煤層上，具有效率高、結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)特性好、反映靈敏、使用壽命長、運行可靠的等特點。第二是礦井運輸提升設(shè)備的應(yīng)用。比如帶式輸送機，它是煤礦輸送系統(tǒng)的重要運輸設(shè)備，具有易于實現(xiàn)自動化、效率高、運行可靠、輸送量大、可實現(xiàn)長距離連續(xù)運輸?shù)奶攸c。另外還有礦井提升機，它能夠完成全數(shù)字化交直流提升工作，尤其是對內(nèi)裝式提升機，驅(qū)動和滾筒連接成為一個整體，作為典型的機電一體化設(shè)備，實現(xiàn)了機械結(jié)構(gòu)的簡化。煤礦供電設(shè)備是屬于其他機電一體化設(shè)備的范疇，煤礦供電的特點是必須滿足大功率設(shè)備要求，質(zhì)量高、運行可靠。所以需要采取就地補償和集中補償兩種方式相結(jié)合的方法來減少無功功率損耗，減少供電系統(tǒng)無功電流，提高功率因數(shù)，目前廣泛采用的是“微機保護”開關(guān)，網(wǎng)絡(luò)功能齊備。此外，煤礦機電一體化技術(shù)還包括礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，作為一項高效合理的措施，能夠?qū)γ旱V管理和安全生產(chǎn)，起到積極的支撐和保證作用，它采取的是Windows操作系統(tǒng)軟件，具有連接網(wǎng)絡(luò)的功能，能夠提升測控分站的智能化水平。

2 機電一體化的發(fā)展趨勢

2.1 智能化和模塊化

“智能化”是描述機器行為，是基于控制理論的，對人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)等新思想與新方法的全面吸收，通過提高判斷推理、邏輯思維和自主決策等能力，從而實現(xiàn)更高的控制目標。研發(fā)制造具有高性能、高速的微處理機電一體化產(chǎn)品，并賦有其低級智能或者人的部分智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在數(shù)控機床上增加人機對話功能，設(shè)置智能I/O 接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。模塊化也是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品，從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。推動電氣產(chǎn)品的標準化、系列化能夠產(chǎn)生很多好處，無論是對于生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)，還是對于生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，模塊化都將給他們帶來美好的未來。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化和微型化

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)得以迅速發(fā)展和普及，而機電一體化產(chǎn)品就是遠程控制的終端設(shè)備，應(yīng)用現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)，使家電網(wǎng)絡(luò)化已形成優(yōu)勢，從而以計算機為中心，利用其把各種家用電器連接成的計算機集成家電系統(tǒng)，能夠使待在家里的人們充分感受到各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。

微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展。在國外稱為微電子機械系統(tǒng)，可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統(tǒng)。一般指不超過1立方厘米的幾何尺寸的機電一體化產(chǎn)品，進而向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化產(chǎn)品具有體積小、耗能低、運動靈活的特點，尤其運用在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面，可以產(chǎn)生無可比擬的優(yōu)勢，對于煤礦生產(chǎn)企業(yè)中的應(yīng)用也能帶來前所未有的改觀。

2.3 環(huán)?；妥栽椿?/p>

綠色環(huán)保是時展的必然趨勢。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在特定的環(huán)境下，對綠色產(chǎn)品進行設(shè)計、制造、使用和銷毀的過程，符合保護環(huán)境和人類健康的要求，不僅有效減少了對生態(tài)環(huán)境的危害，而且極大地提高了資源的利用率。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。所以說，順應(yīng)綠色化的發(fā)展趨勢，積極進行綠色機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計和制造，具有廣闊的發(fā)展前景。自源化是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。

3 結(jié)束語

機電一體化的出現(xiàn)不是偶然的，這些發(fā)展方向是達到一定階段的必然要求，更是滿足需求的必然結(jié)果。隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的進步與發(fā)展，機電一體化技術(shù)正在不斷地深入到各個領(lǐng)域并迅猛地向前推進。礦山機電中，采用先進的一體化設(shè)備，具有性能可靠、保護安全、維護方便、操作簡單、體積小、信息化、程序化和高智能化的特點，所以能夠廣泛的應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)中。機電一體化設(shè)備不僅能夠提供勞動安全保障、減輕操作人員的勞動負擔(dān)、提高上作效率，還能增加礦工的經(jīng)濟收入，增加礦山企業(yè)的市場競爭力，帶動相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展。在經(jīng)濟全球化的前提下，在礦山機電中，大量投入機電一體化設(shè)備，將會創(chuàng)造巨大的效益和經(jīng)濟價值，同時大量使用各種新型的機電一體化產(chǎn)品，必然會不斷的完善和提高其性能和技術(shù)，提升我國煤礦生產(chǎn)的綜合國力，為煤礦生產(chǎn)夯實基礎(chǔ)。在不久的未來，機電一體化技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用，將在國民經(jīng)濟建設(shè)、企業(yè)的技術(shù)改造和電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代方面發(fā)揮舉足輕重的作用，而其自身的發(fā)展與應(yīng)用也將具有跨時代的里程碑意義。

參考文獻：

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