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上世紀80年代，信息技術(shù)嶄露頭角。微處理機的性能提高，為更高級的機電一體化產(chǎn)品所采用，典型的機電一體化產(chǎn)品如數(shù)控機床、工業(yè)機器人和汽車的電子控制系統(tǒng)等。微機作為關(guān)鍵技術(shù)引入了飛行器系統(tǒng)后，使機械-電子系統(tǒng)在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應(yīng)用。
關(guān)于“機電一體化”這個名詞的起源，說法很多。早在1971年，日本“機械設(shè)計”雜志副刊就提出了“Electronics”這一名詞，從圖47.6-1可見它是融合機械技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體的新興的技術(shù)。采用機電一體化技術(shù)設(shè)計和制造出的產(chǎn)品，稱之為機電一體化產(chǎn)品。
從系統(tǒng)科學的觀點來看，機電一體化產(chǎn)品又可稱之為機電一體化系統(tǒng)，它是集機械元件和電子元件于一體的復(fù)合系統(tǒng)。
信息技術(shù)驅(qū)使機械系統(tǒng)在不同程度上利用數(shù)據(jù)庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數(shù)據(jù)庫驅(qū)動系統(tǒng)。這樣，對機電一體化的系統(tǒng)設(shè)計方法的探索、成型和系統(tǒng)集成以及并行工程設(shè)計和控制的實施日顯重要。此外，光學也進入了機電一體化，產(chǎn)生了“光機電一體化”的新領(lǐng)域。
進入90年代，通信技術(shù)進入了機電一體化，機器可像機器人系統(tǒng)那樣，遙控和虛擬現(xiàn)實多媒體等技術(shù)緊密聯(lián)系的計算機控制的網(wǎng)絡(luò)化機電一體化日益普及。有些機電一體化機械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展，和半導(dǎo)體技術(shù)以光刻為基礎(chǔ)的方法以及和傳統(tǒng)機電一體化微型化方法的結(jié)合，開創(chuàng)了以精密工程和系統(tǒng)集成為特點的機電一體化新分支“微機電一體化”。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統(tǒng)的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術(shù)的發(fā)展而日益發(fā)展，穩(wěn)步進入了21世紀。
一、光機電一體化
一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)等部件組成的。因此，引進光學技術(shù)，實現(xiàn)光學技術(shù)的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源（動力）系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢。
二、自律分配系統(tǒng)化――柔性化
未來的機電一體化產(chǎn)品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)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(tǒng)的適應(yīng)能力（柔性），又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。
三、全息系統(tǒng)化――智能化
今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要受益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)（尤其是軟件及芯片技術(shù)）的發(fā)展。除此之外，其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
四、“生物一軟件”化―仿生物系統(tǒng)化
今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)（工作）時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(tǒng)（大腦）停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(tǒng)（大腦）工作時，生物就很有活力。仿生學研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構(gòu)可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領(lǐng)域稱為“生物――軟件”或“生物――系統(tǒng)”，而生物的特點是硬件（肌體）――軟件（大腦）一體，不可分割?？磥恚瑱C電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨勢，但有一段漫長的道路要走。
五、微型機電化――微型化
目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產(chǎn)品時，就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發(fā)展方向。
參考文獻
0.引言
機電一體化技術(shù)是機械工業(yè)技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)相互交叉融合的新產(chǎn)物，在電子技術(shù)的推動下，已被廣泛應(yīng)用于各個技術(shù)領(lǐng)域，逐步提高各行業(yè)領(lǐng)域的智能控制水平。機電一體化技術(shù)在我國機械制造、飲料生產(chǎn)和鋼鐵生產(chǎn)中應(yīng)用更為廣泛，具有良好發(fā)展前景。
1.機電一體化技術(shù)的應(yīng)用
1.1應(yīng)用于現(xiàn)代機械制造工業(yè)
傳統(tǒng)機械制造工業(yè)是基于市場規(guī)模經(jīng)濟建立的，主要依靠企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)批量和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來增強自身競爭優(yōu)勢，其根本目的是真正實現(xiàn)資源的有效利用，以生產(chǎn)機器取代人力，通過低成本獲取高質(zhì)量、高效率。現(xiàn)代機械制造工業(yè)以信息技術(shù)為先導(dǎo)，其生產(chǎn)模式、制造系統(tǒng)、制造技術(shù)和組織管理形式得到全面改革，是具有全球化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化特性的綠色環(huán)保制造業(yè)。機電一體化技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代機械制造工業(yè)，能讓企業(yè)的制造技術(shù)得到良好發(fā)展[1]。
1.2應(yīng)用于飲料行業(yè)
事實上，機電一體化技術(shù)是現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛的、發(fā)展前景最好的應(yīng)用技術(shù)，它廣泛應(yīng)用于食品飲料包裝機械的開發(fā)、設(shè)計和制造中。這不僅可以有效提高單機自動化程度，還能全面增強整條包裝生產(chǎn)線的自動化控制能力和生產(chǎn)能力，讓其競爭能力遠遠優(yōu)勝于其他傳統(tǒng)的機械控制同類設(shè)備，從根本上改善食品飲料包裝工作質(zhì)量。
1.3應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)
1.3.1現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)
在鋼鐵企業(yè)中，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（CIMS）能實現(xiàn)人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理和生產(chǎn)過程的一體化控制，對生產(chǎn)原料進廠、生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的全過程都真正實現(xiàn)全過程一體化控制。
1.3.2現(xiàn)場總線技術(shù)
現(xiàn)場總線技術(shù)（FBI）主要用于連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與控制室內(nèi)的控制設(shè)備，真正實現(xiàn)數(shù)字化雙向多站通信連接。[2]用現(xiàn)場總線技術(shù)取代當前常用的信號傳輸技術(shù)可以讓大量信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)進行雙向傳輸，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行浴?/p>
1.3.3交流調(diào)速技術(shù)
交流調(diào)速技術(shù)是電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)飛速發(fā)展的衍生物，由于交流傳動性質(zhì)優(yōu)越，已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實際中。隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，不僅能讓復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實用化變成現(xiàn)實，還大大改善交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)整性能，甚至遠遠超過直流調(diào)素水平。
1.3.4開放式控制系統(tǒng)
開放式控制系統(tǒng)能對一種標準的信息交換規(guī)程進行識別是支持，能實現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)產(chǎn)品的兼容和互換。通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)，開放式控制系統(tǒng)能使各種控制機械設(shè)備、管理計算機互聯(lián)，實現(xiàn)測量與控制的一體化管理。
2.機電一體化技術(shù)的發(fā)展
2.1信息智能化
信息智能化是基于控制理論基礎(chǔ)，對計算機科學、數(shù)學理論、運籌學、動力學和人工智能進行吸收強化的新學科思想，它能模擬人類思維能力，實現(xiàn)高水平的控制目的。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，機電一體化技術(shù)必然日趨智能化，機電一體化產(chǎn)品智能化會成為明顯特征，目前我國的機器人與數(shù)控機床的智能結(jié)合就是機電一體化技術(shù)智能化體現(xiàn)。
2.2微型機電化
目前，借助半導(dǎo)體蝕刻技術(shù)已經(jīng)成功制造出亞微米級的機械元件，若將該成果應(yīng)用于實際產(chǎn)品中，就能完全實現(xiàn)機械和電子的相互融合，將CPU、機體、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)有效集成，不僅體積小，還能組成一種自律元件[3]。這表明了機電一體化朝著微型機械學發(fā)展的重要趨勢，一旦研究成功，必然會給軍事、生物醫(yī)療、信息科技領(lǐng)域帶來重大影響。
2.3光機電一體化
事實上，機電一體化系統(tǒng)包括機械系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)等部件，若在機電一體化技術(shù)中積極引進光學技術(shù)，就能充分利用光學技術(shù)的優(yōu)點，全面改進機電一體化系統(tǒng)的各個處理系統(tǒng)，提高機電一體化工作效率。
2.4產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)全球化
在全球互聯(lián)網(wǎng)的影響下，全球生產(chǎn)、經(jīng)濟被連成一體，企業(yè)間競爭也將上升到網(wǎng)絡(luò)全球化的競爭，只要研制出具有質(zhì)量保證、功能可靠、性質(zhì)穩(wěn)定的機電一體化新產(chǎn)品，必然會在短期內(nèi)暢銷全球。由此可見，機電一體化產(chǎn)品必然會朝著網(wǎng)絡(luò)全球化的趨勢發(fā)展。
2.5產(chǎn)品綠色化
機電一體化產(chǎn)品綠色化主要是指產(chǎn)品在使用過程中不會對生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成破壞，即使報廢后也能回收利用。由此可見，機電一體化綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、生產(chǎn)、使用和銷毀的過程中，是完全符合自然環(huán)境和人類健康的要求，盡可能對生態(tài)環(huán)境不造成危害或僅有極小危害，其資源利用率高。雖然機電一體化綠色產(chǎn)品制作成本和技術(shù)成本較高，但其具有可觀的發(fā)展前景，值得深入研究。
隨著社會的不斷進步，機電一體化技術(shù)已滲透到我們生活的方方面面，給我們的生活帶來重大影響。科學技術(shù)的飛速發(fā)展，使機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景更為廣闊。機電一體化技術(shù)的完善發(fā)展，必然會給新世界新形勢下的生產(chǎn)活動帶來更多的技術(shù)支持。
【參考文獻】
中圖分類號：C35文獻標識碼： A
機電一體化指的是在機械的主功能、動力功能、控制功能和信息功能的基礎(chǔ)上引進微電子技術(shù)，并且將機械設(shè)備和電子設(shè)備用軟件有機結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱，因此，“機電一體化技術(shù)”是機械、微電子和信息三項技術(shù)相互融合、交叉的產(chǎn)物，是機械技術(shù)、計算機與信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)等多學科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。
一、機電一體化技術(shù)未來的發(fā)展
1、全息系統(tǒng)化 全息系統(tǒng)化也即智能化，是對機器的行為描述，即在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收計算機科學、模糊數(shù)學、運籌學、混沌動力學、人工智能、心理學和生理學等新的學科方法、新的設(shè)計思想，從而模擬人類的思維能力，使它如同人一樣具有思維、意識等能力，以便達到更高水平的控制目標。隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展，機電一體化產(chǎn)品智能特征也越來越明顯，智能化水平也是日趨上升，新世紀機電一體化技術(shù)中的智能化的快速發(fā)展，人工智能在機電一體化的研究中也日益得到重視，其中機器人與數(shù)控機床的智能結(jié)合就是一項重要應(yīng)用。當然，要使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能永遠是不可能的，也沒有這個必要，但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品具有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而又必要的。
2、微型機電化 在實驗室中，目前，通過半導(dǎo)體蝕刻技術(shù)，已經(jīng)制造出亞微米級的機械元件，如果這一成果應(yīng)用于實際產(chǎn)品時，那么就沒有必要再區(qū)分什么是控制器、什么是機械部分了，這時就完全的實現(xiàn)機械和電子的“融合”，這樣CPU、機體、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)就可以集成在一起，而且體積小，同時組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的一個重要的前進方向，更是機電一體化向微觀領(lǐng)域和微型機器的發(fā)展趨勢，在國外，人們稱其為微電子機械系統(tǒng)，也指外觀尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品，一并向微米級、納米級發(fā)展，正因為微機電一體化產(chǎn)品耗能少、體積小、運動靈活，在軍事、生物醫(yī)療、信息等方面占有很高的地位和很大的優(yōu)勢。
3、光機電一體化 光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢，因為機電一體化系統(tǒng)是由機械系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)等部件構(gòu)成的，因此，在機電一體化技術(shù)中引進光學技術(shù)，充分利用光學技術(shù)的先天優(yōu)點，有效地改進機電一體化系統(tǒng)的能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。
4、產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)全球化 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展帶動了科學技術(shù)的巨大發(fā)展，同時給日常生活都帶來了全新的面貌，全球生產(chǎn)、經(jīng)濟被各種網(wǎng)絡(luò)連成一片，企業(yè)間的競爭也將出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全球化，一旦研制出機電一體化新產(chǎn)品，只要其質(zhì)量有保證，功能可靠，必然會暢銷全球。因為有了網(wǎng)絡(luò)的普及，那么只要是關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程監(jiān)視和控制技術(shù)也就方興未艾，然而遠程控制的終端設(shè)備就是機電一體化產(chǎn)品，因此，機電一體化產(chǎn)品也必然會朝著網(wǎng)絡(luò)全球化發(fā)展。
5、產(chǎn)品綠色化 隨著工業(yè)的發(fā)達，人們的生活也發(fā)生了巨大的變化：①物質(zhì)需求豐富，生活舒適；②可用資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重破壞。因為這些現(xiàn)象的出現(xiàn)，人們開始呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然，那么此時，綠色產(chǎn)品的概念也就應(yīng)運而生，這是一個時代的綠色化趨勢，在這里，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指：使用時不破壞生態(tài)環(huán)境，報廢后還能回收利用。因此，機電一體化綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的過程中，應(yīng)完全符合生存環(huán)境和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境盡可能的無害或危害極少，資源利用率要極高。由于這種客觀的存在性，設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品所需要的技術(shù)成本很高，但其具有遠大的發(fā)展空間。
二、機電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
1、數(shù)控機床
數(shù)控機床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：
（1）總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。
（2）開放性設(shè)計，即硬件體系結(jié)構(gòu)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(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)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(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能。
（5）能實現(xiàn)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(wù)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(tǒng)中去。
（6）系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能，加強了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)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(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
2、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）
CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動態(tài)最優(yōu)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(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
3、干擾源
從干擾竄入系統(tǒng)的渠道來看,系統(tǒng)所受到的干擾源分為供電干擾、過程通道干擾、場干擾等。
（1）供電干擾大功率設(shè)備會造成電網(wǎng)的嚴重污染,使得電網(wǎng)電壓大幅度地漲落、浪涌,大功率開關(guān)的通斷,電動機的啟停等原因,電網(wǎng)上常常出現(xiàn)很高的尖峰脈沖干擾。據(jù)統(tǒng)計,電源的投入、瞬時短路、欠壓、過壓、電網(wǎng)竄入的噪聲引起CPU誤動作及數(shù)據(jù)丟失占各種干擾的90%以上。
（2）完善,或者傳感器測量部件絕緣不好等;及各通道的傳輸線如果處于同根電纜或捆扎在一起,尤其是將信號線與交流電源線處于同一根管道時,產(chǎn)生的共?；虿钅ｋ妷憾紩绊懴到y(tǒng),使系統(tǒng)無法工作。3、場干擾系統(tǒng)周圍的空間總存在著磁場、電磁場、靜電場,如太陽及天體輻射;廣播、電話、通信發(fā)射臺的電磁波;周圍中頻設(shè)備發(fā)出的電磁輻射等。這些場干擾會通過電源或傳輸線影響各功能模塊的正常工作,使其中的電平發(fā)生變化或產(chǎn)生脈沖干擾信號。
4、工業(yè)機器人
第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人，它們只能根據(jù)示教進行重復(fù)運動，對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應(yīng)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(yè)環(huán)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(xiàn)出低級智能，已開始走向?qū)嵱没?；?代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨立行動，與第5代計算機關(guān)系密切。
結(jié)語
隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展，各種產(chǎn)品與裝置實現(xiàn)了機電一體化，有利實現(xiàn)整體優(yōu)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，縮短開發(fā)新產(chǎn)品的生產(chǎn)準備周期，加速科技成果向商品轉(zhuǎn)化，有利推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻變革，同時，隨著新產(chǎn)品的研發(fā)及高精密等設(shè)備的發(fā)展，要求新一代機電一體化技術(shù)、產(chǎn)品及系統(tǒng)朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量化、微型化方向發(fā)展，從而為國家?guī)砀蟮慕?jīng)濟效益與社會效益。
參 考 文 獻
2機電一體化產(chǎn)品具備的優(yōu)勢
機電一體化因為具有控制、信息處理以及計算等方面的功效，更好地在生產(chǎn)和生活的應(yīng)用中將產(chǎn)品的功能性和職能性發(fā)揮到理想的效果。通過對機電一體化產(chǎn)品的了解，讓我們更加認定機電一體化是提升現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展不可缺少的因素，更好地滿足了人們的需求。機電一體化產(chǎn)品是運用模塊化與標準化的方式進行掌控和設(shè)計的，另外，機電一體化產(chǎn)品不但可以根據(jù)實際運用的狀態(tài)進行負荷調(diào)整，良好地控制產(chǎn)品運行情況，同時還具有少數(shù)的智能化特征，如自動監(jiān)視、診斷等功能，在很大程度上提升了機電一體化產(chǎn)品的安全性和可靠性。
3機電一體化技術(shù)的應(yīng)用意義
依照對機電一體化產(chǎn)品優(yōu)勢的了解，我們很容易看出，對一體化技術(shù)的采用具有以下五個方面的優(yōu)勢：（1）采用智能化對產(chǎn)品進行操控。在機械制造業(yè)機電一體化占據(jù)著非常重要的位置，由于機電一體化以微處理為主要方式，同時還和數(shù)據(jù)信息操作系統(tǒng)緊密結(jié)合，從而極大地提升了整個系統(tǒng)的操控準確度。機械在生產(chǎn)過程中具有快速和連續(xù)的性能，如果不運用機電一體化技術(shù)，在對產(chǎn)品進行智能化控制時會有很大的難度，將不能和每個設(shè)施的系統(tǒng)操控完整配合。（2）機電一體化還可以通過分布式控制的方式對生產(chǎn)過程進行優(yōu)化。通過分布式控制可以更好地對現(xiàn)場計算機實施集中監(jiān)視、分散控制。（3）多種產(chǎn)品融合，實現(xiàn)有效的資源共享。開放式的控制系統(tǒng)可以將信息互相交換，同時還可以將不同種類的產(chǎn)品進行有效結(jié)合，從而實現(xiàn)了資源共享局面，再經(jīng)過計算機相互鏈接實現(xiàn)控制一體化。（4）計算機有很高的集成化功效。運用計算機的集成化功能將生產(chǎn)經(jīng)營管理和控制過程組合成一個整體，從而實現(xiàn)了原料從進入工廠到生產(chǎn)加工的過程一體化操控。在實現(xiàn)計算機全過程自動化的基礎(chǔ)上還實現(xiàn)了信息資源的有效共享、生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，更好地適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展。（5）實現(xiàn)生產(chǎn)交流傳動技術(shù)，提高產(chǎn)品的廣泛認知度。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，各項電子、微電子技術(shù)也在迅速發(fā)展，通過交流傳動技術(shù)能夠更好、更快地實現(xiàn)產(chǎn)品的平滑調(diào)動。
4機電一體化技術(shù)的發(fā)展方向
從如下五方面論述了機電一體化的發(fā)展方向：（1）數(shù)字化為機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展打下了穩(wěn)固的基礎(chǔ)，通過對微控制器的不斷創(chuàng)新改革，實現(xiàn)了操作數(shù)控機床。數(shù)字化經(jīng)過計算機系統(tǒng)得以實現(xiàn)，從而提升了機電一體化產(chǎn)品自身的診斷功能，實現(xiàn)了遠程操控與整改。（2）在機電一體化技術(shù)的發(fā)展中模塊化是最基礎(chǔ)的。機電一體化產(chǎn)品的種類在不斷增加，機電一體化的模塊化發(fā)展就顯得尤為重要。產(chǎn)品通過配套部件、接口等擴大規(guī)模，更加符合國際的統(tǒng)一標準。機電一體化技術(shù)的模塊化發(fā)展推進了我國電氣產(chǎn)品的一體化、規(guī)?；l(fā)展。（3）通過網(wǎng)絡(luò)化操作使產(chǎn)品更加便利，機電一體化應(yīng)用技術(shù)通過對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及計算機的運用得到了新的發(fā)展，通過對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及、對遠程操作與控制，可以提高產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)功能，從而與中心計算機連接形成計算機集成系統(tǒng)，更有利于機電一體化的產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)化的社會中具有更多便利的功能。（4）在機電一體化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的過程中，人性化的模式是其發(fā)展必須經(jīng)歷的過程，可以使產(chǎn)品更加靈活機動。由于計算機技術(shù)的普遍應(yīng)用和各項智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，再通過精密的智能化傳感技術(shù)，機電一體化的技術(shù)產(chǎn)品正邁向智能化的發(fā)展方向。人們的需求隨著時代的發(fā)展而不斷提升，對產(chǎn)品的智能化服務(wù)要求也相對有所提高，人性化的智能儀器以及機器設(shè)備都會成為今后應(yīng)用廣泛的科技。例如，智能化的機器人等，能夠為人們提供更加智能化的產(chǎn)品性能，從而使產(chǎn)品更好地發(fā)展。（5）微型化機電一體化技術(shù)發(fā)展的新趨勢。目前，在機電一體化技術(shù)的發(fā)展中，微型化的特征正逐漸受到重視。例如，在軍事、醫(yī)療等方面機電一體化產(chǎn)品的面積小、節(jié)能好、應(yīng)用靈敏等優(yōu)勢突出得非常顯著，因此通過提高機電一體化產(chǎn)品的加工技術(shù)，使得產(chǎn)品更具優(yōu)勢。據(jù)我們的了解，機電一體化是一種由電子、光學、計算機、控制以及信息等多方面交叉綜合而產(chǎn)生的一項應(yīng)用技術(shù)。機電一體化將來的發(fā)展方向主要是光機電一體化、全系統(tǒng)智能化、技術(shù)產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)化、微型機電化微型化、自律分配系統(tǒng)化以及設(shè)計產(chǎn)品綠色化等。
機電一體化的發(fā)展歷史簡單明了，從機電一體化標志數(shù)控機床產(chǎn)生開始，到微電子技術(shù)、可編程序控制器、電力電子等的發(fā)展，為機電一體化奠定了堅實的基礎(chǔ)，再到激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)的產(chǎn)生促使機電一體化發(fā)展了質(zhì)的飛躍。雖然機電一體化有著驚人的成就，但是我國目前的機電一體化仍然存在著較大問題：微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度；機電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力；我國用機電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責任重，有意義。
在我國工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重。近年來我國的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問題，有企業(yè)的“故土難”“死守故業(yè)”問題，但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設(shè)備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時，可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來，實現(xiàn)文明生產(chǎn)。此外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發(fā)機電一體化產(chǎn)品的歷史不長，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發(fā)展。一、機電一體化的發(fā)展策略
1，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機電發(fā)展
目前，機電一體化研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多，但各自都有一套自己的發(fā)展策略。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，各主管部門的有關(guān)計劃和規(guī)劃，也有統(tǒng)一考慮不足，統(tǒng)籌安排不夠的問題，同時缺少綜觀全局的有權(quán)威性的發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此，建議各主管部門責成有關(guān)單位在進行深入調(diào)查研究、科學分析的基礎(chǔ)上，制定出統(tǒng)管全局的機電一體化研究、開發(fā)、生產(chǎn)計劃和規(guī)劃，避免開發(fā)乃至生產(chǎn)中的成本浪費。
中圖分類號： F407 文獻標識碼： A
一、機電一體化技術(shù)的應(yīng)用
1、數(shù)控機床
我國機床擁有量高居全球之首，2010年產(chǎn)值達1260億元人民幣，超過意大利排名世界第三。數(shù)控機床代表了一個國家機床生產(chǎn)的水平。目前，我國生產(chǎn)的數(shù)控機床約占國內(nèi)市場份額的31%，其余從境外進口。時下我國中高端數(shù)控機床市場的絕大部分被境外產(chǎn)品占領(lǐng)，其中高端數(shù)控機床國內(nèi)產(chǎn)品的市場占有率僅4%左右。經(jīng)過多年發(fā)展，我國機床生產(chǎn)雖然取得了很大成績，但就技術(shù)水平和整體實力而言，在世界上僅處于第二梯隊的中前位置，美歐日排在第一梯隊。數(shù)控機床具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務(wù)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(tǒng)中去。
2、自動機與自動生產(chǎn)線
在國民經(jīng)濟生產(chǎn)和生活中廣泛使用的各種自動機械、自動生產(chǎn)線及各種自動化設(shè)備，是當前機電一體化技術(shù)應(yīng)用的又一具體體現(xiàn)。如:2000-80000瓶小的啤酒自動生產(chǎn)線；18000-120000瓶/h的易拉罐灌裝生產(chǎn)線；各種高速香煙生產(chǎn)線；各種印刷包裝生產(chǎn)線；郵政信函自動分撿處理生產(chǎn)線；易拉罐自動生產(chǎn)線；FEBOPP型三層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜生產(chǎn)線等等，這些自動機或生產(chǎn)線中廣泛應(yīng)用了現(xiàn)代電子技術(shù)與傳感技術(shù)。如可編程序控制器，變頻調(diào)速器，人機界面控制裝置與光電控制系統(tǒng)等。
3、機器人
機器人是20世紀人類最偉大的發(fā)明之一。從某種意義上講，一個國家機器人技術(shù)水平的高低反映了這個國家綜合技術(shù)實力的高低。機器人已在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而且正以驚人的速度不斷向軍事、醫(yī)療、服務(wù)、娛樂等非工業(yè)領(lǐng)域擴展。毋庸質(zhì)疑，21世紀機器人技術(shù)必將得到更大的發(fā)展，成為各國必爭的知識經(jīng)濟至高點。在計算機技術(shù)和人工智能科學發(fā)展的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了具有感知、思維和行動功能的智能機器人，是機構(gòu)學、自動控制、計算機、人工智能、微電子學、光學、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、仿生學等多種學科和技術(shù)的綜合成果。智能機器人可獲取、處理和識別多種信息，自主地完成較為復(fù)雜的操作任務(wù)，比一般的工業(yè)機器人具有更大的靈活登、機動性和更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。智能機器人作為新一代生產(chǎn)和服務(wù)工具，在制造領(lǐng)域和非制造領(lǐng)域具有更廣泛、更重要的位置，如核工業(yè)、水下、空間、農(nóng)業(yè)、工程機械(地上和地下)、建筑、醫(yī)用、救災(zāi)、排驗、軍事、服務(wù)、娛樂等方面，可代替人完成各種工作。同時，智能機器人作為自動化、信息化的裝置與設(shè)備，完全可以進人網(wǎng)絡(luò)世界，發(fā)揮更多、更大的作用，這對人類開辟新的產(chǎn)業(yè)，提高生產(chǎn)水平與生活水平具有十分現(xiàn)實的意義。
4、汽車電子化產(chǎn)品
汽車上比較常用的一般有5種儀表和3種相應(yīng)的傳惑器，即電流表、機油壓力表、水溫表、燃油表、車速里程表等指示儀表和機油壓力傳感器、水溫傳感器和油量傳感器。目前，電子化儀表已經(jīng)取代機械式儀表。這是由于機械式儀表一旦出現(xiàn)故障將很難處理，而電子化儀表則不同。采用電子化儀表不僅可以改進駕駛員的目視性，還有助于汽車儀表的多樣化。
5、在微型機電化中的應(yīng)用
目前，通過半導(dǎo)體蝕刻技術(shù)，已經(jīng)制造出亞微米級的機械元件，如果這一成果應(yīng)用于實際產(chǎn)品時，那么就沒有必要再區(qū)分什么是控制器、什么是機械部分了，這時就完全的實現(xiàn)機械和電子的“融合”，這樣CPU、機體、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)就可以集成在一起，而且體積小，同時組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的一個重要的前進方向，更是機電一體化向微觀領(lǐng)域和微型機器的發(fā)展趨勢，在國外，人們稱其為微電子機械系統(tǒng)，也指外觀尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品，一并向微米級、納米級發(fā)展，正因為微機電一體化產(chǎn)品耗能少、體積小、運動靈活，在軍事、生物醫(yī)療、信息等方面占有很高的地位和很大的優(yōu)勢。
二、機電一體化我國的發(fā)展形勢
1、智能化
在21世紀,機電一體化主要是朝著智能化的方向發(fā)展,這就需要機電設(shè)備具有一定程度的智能性能,它可以擁有一定的邏輯思維、判斷識別以及自主決策的綜合能力。例如：在數(shù)控機床設(shè)備上裝設(shè)電子設(shè)備,從而實現(xiàn)人機對話的功能,添加智能機械產(chǎn)品生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)庫與智能I/O接口,這將給機床在生產(chǎn)制造機械零件的加工、打磨與設(shè)備的維護等方面帶來很大的便捷。近幾年,伴隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展,出現(xiàn)一系列較實用的理論,如灰色理論、模糊控制、小波理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等,這些理論將會對機電一體化技術(shù)迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。
2、模塊化
雖然國內(nèi)對機電一體化的生產(chǎn)制定了相關(guān)的標準,但由于生產(chǎn)機電一體化的廠家較多,這就造成機電一體化的類型較多,因此研發(fā)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口、機械接口、電氣接口已經(jīng)成為未來機電一體化標準模塊化發(fā)展的主要方向。由于采用機電一體化標準模塊化可以較快的研發(fā)出具有一定先進技術(shù)的產(chǎn)品,可以很大程度上擴大產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模,給機電一體化的發(fā)展創(chuàng)造美好的未來。例如：可以研發(fā)具有變頻調(diào)速、集減速的動力驅(qū)動單元;具有邏輯、判斷、決策等功能的電機一體控制單元等。這樣在機電一體化新產(chǎn)品的研發(fā)過程中,可以根據(jù)這些機電一體化標準模塊化單元較短時間內(nèi)研發(fā)出新產(chǎn)品。
3、網(wǎng)絡(luò)化
在20世紀90年代,我國計算機的發(fā)展較迅速,其中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展比較突出。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用下,一些產(chǎn)品基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展下,逐漸研發(fā)出各種監(jiān)視技術(shù)和遠程控制設(shè)備。研究發(fā)現(xiàn),遠程控制設(shè)備的終端就是機電一體化產(chǎn)品,家用電器網(wǎng)絡(luò)化基于局域網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)場總線逐漸成為現(xiàn)實,家用電器在家庭網(wǎng)絡(luò)的連接下形成以計算機為控制中心的集成家用電器系統(tǒng),這樣就可以確保人們可以在自己的家里,就可以盡情的享受這些高技術(shù)帶來的益處,因此,在未來的機電一體化產(chǎn)品需要朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
4、微型化
微型化,主要指機電一體化產(chǎn)品應(yīng)該向微觀領(lǐng)域、微型化逐漸邁進的趨勢。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,微型化是未來五十年精細加工技術(shù)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù),更是生產(chǎn)效率的決定因素。在近十幾年的發(fā)展中,逐漸出現(xiàn)了各種微型機電一體化產(chǎn)品,如壓力傳感器、微觸覺傳感器、微膜、微探針等。
5、綠色化
在當今時期,由于經(jīng)濟發(fā)展已經(jīng)到達一定的高度,而環(huán)境出現(xiàn)了嚴重的破損,嚴重影響國家的持續(xù)發(fā)展,因此,綠色化已經(jīng)成為現(xiàn)如今的熱門話題,也是機電一體化產(chǎn)品未來發(fā)展的新方向。在綠色產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、制造和銷售過程中,要嚴格按照可持續(xù)發(fā)展的基本要求,減少對環(huán)境的危害。
6、人性化
任何產(chǎn)品均是為人們的生活、生產(chǎn)提供服務(wù)的,機電一體化產(chǎn)品也不例外,因此未來的機電一體化產(chǎn)品應(yīng)該朝著人性化的方向發(fā)展,為人類的使用提供更加便捷、舒適的服務(wù)。同時,機電一體化除了完善的性能外,還需要在產(chǎn)品的外形、色彩等方面與外界環(huán)境保持一致。
結(jié)束語
機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學技術(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。應(yīng)當指出，機電一體化是機械理論與計算機和網(wǎng)絡(luò)等信息理論的結(jié)合，是機械設(shè)計理論的發(fā)展，而不是取代。當然，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學技術(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]梁俊彥，李玉翔，林樹忠.機電一體化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].科技資訊，2007.
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(jīng)歷了自然產(chǎn)生和發(fā)展的過程，20世紀年代70初，經(jīng)日本科技工作者系統(tǒng)地概括和總結(jié)，形成了比較完整的機電一體化概念，越后由于大規(guī)模集成電路技術(shù)和微型計算機技術(shù)的迅速發(fā)震，使得機電結(jié)合的形式更加靈活活，內(nèi)容更加豐富，應(yīng)用更加廣泛。我國的機電—體化經(jīng)過幾十年的發(fā)展取得了重大進展，主要表現(xiàn)在下面幾個方面。
1 機電一體化的內(nèi)容
1.1機電一體化技術(shù)是從系統(tǒng)工程觀點出發(fā)，應(yīng)用機械、電子等有關(guān)技術(shù)，使機械、電子有機結(jié)合，實現(xiàn)系統(tǒng)或產(chǎn)品整體最優(yōu)的綜合性技術(shù)。機電一體化技術(shù)，主要包括技術(shù)原理和使用機電一體化產(chǎn)品（或系統(tǒng)）得以實現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。機電一體化技術(shù)是一個技術(shù)群（族）的總稱。
1.2機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)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(tǒng)（產(chǎn)品）。主要是指機械系統(tǒng)（或部件）與微電子系統(tǒng)（或部件）相互置換和有機結(jié)合，從而賦予新的功能和性能的新一代產(chǎn)品，有良好的人機協(xié)作關(guān)系。一個機電一體化的系統(tǒng)主要是由機械裝置、執(zhí)行裝置、動力源、傳感器、計算機這5個要素構(gòu)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(tǒng)（或產(chǎn)品）“目的功能”與“規(guī)格”后，機電一體化技術(shù)人員利用機電一體化技術(shù)進行設(shè)計、制造的整個過程體系。機電一體化工程是系統(tǒng)工程在機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）中的具體應(yīng)用。
1.4機電一體化思想體現(xiàn)了“ 系統(tǒng)設(shè)計原理”和“綜合集成技巧”。系統(tǒng)工程、控制論和信息論是機電一體化技術(shù)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(mào)一體化、人機一體化等技術(shù)及其產(chǎn)品。
2機電一體化技術(shù)的發(fā)展方向
由于機電一體化技術(shù)是多學科技術(shù)交融的技術(shù)，因此其發(fā)展的程度必然受制于其相應(yīng)支撐技術(shù)的發(fā)展，同時其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展也必然促進機電一體化技術(shù)的發(fā)展。
2．1智能化
智能化是21世紀機電一體化技術(shù)的一個重要發(fā)展方向，而機器人與數(shù)控機床的智能化就是其重要應(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、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(yīng)、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(chǎn)品種類繁多。讓它們自由地交換信息是一項十分復(fù)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(chǎn)品。如果機電產(chǎn)品能夠象“搭積木”那樣讓需求者根據(jù)要求自由組合，那么無論是對資源的節(jié)約，還是服務(wù)于各行各界，都有著其巨大的作用。
2．3 網(wǎng)絡(luò)一體化
由于網(wǎng)絡(luò)的普及，推進了全球化的進程。而基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程監(jiān)控技術(shù)，讓家用電器網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)(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(chǎn)品帶來的好處。因此，機電_體化產(chǎn)品無疑會朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。
2．4微機電化
微機電化指的是機電系統(tǒng)主要裝置的特征尺寸在亞微米至亞毫米范圍。微機電系統(tǒng)產(chǎn)品由于體積小、耗能少、運動靈活，在軍事、生物醫(yī)療、航空、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。
2．5 綠色化
綠色化主要是指產(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，而且是低能耗、低材耗、協(xié)調(diào)而可再生的產(chǎn)品。
3機電一體化技術(shù)的應(yīng)用
在人們的日常生活當中，自動機械、信息處理設(shè)備、辦公室設(shè)備、車輛電子設(shè)備、醫(yī)療器械、光學裝置、智能家電、樓宇安全系統(tǒng)等機電一體化系統(tǒng)都離不開執(zhí)行元件為其提供動力。而執(zhí)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(qū)動部件。該驅(qū)動部件在電子控制裝置的控制下，接收指令，進行能量轉(zhuǎn)換，從而得到目標輸出。電子控制驅(qū)動系統(tǒng)框架見圖1。
對于精密傳動來說，需要在執(zhí)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(shù)據(jù)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(xiàn)精密傳動。電子閉環(huán)控制驅(qū)動系統(tǒng)框架見圖2。
當有多個執(zhí)行元件，其輸出動作規(guī)律各不相同時，一方面要根據(jù)各執(zhí)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(lián)系。如果它們之間沒有聯(lián)系，可以讓它們單獨來工作，也可以通過構(gòu)建PC機上位控制來統(tǒng)一管理。圖3為PC機二級管理的多驅(qū)動電子閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。若工作聯(lián)動內(nèi)容經(jīng)常變化，就應(yīng)該構(gòu)建一個可以直接識別聯(lián)動輸出的軟件，將聯(lián)動輸出寫入軟件當中，讓其直接轉(zhuǎn)化為控制程序，這樣就能靈活地應(yīng)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(qū)動電子閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
上述機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，僅論述了如何將傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)和驅(qū)動技術(shù)等技術(shù)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(shù)和信息處理技術(shù)是其中的重點。所以，在機電一體化技術(shù)應(yīng)用中，以全局最優(yōu)的觀念去設(shè)計機電一體化產(chǎn)品，并且解決好每個功能模塊信息處理和傳輸?shù)膯栴}，是能夠迅速地利用好機電一體化技術(shù)的方法。
結(jié)束語
綜上所述，機電一體化技術(shù)是現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，是人們?yōu)榱藵M足社會日益豐富的需求而不斷地對已有的技術(shù)進行變革創(chuàng)新并且使它們有機結(jié)合的一門綜合性技術(shù)。。因此，機電一體化技術(shù)對我們?nèi)祟惖陌l(fā)展有著極其深遠的意義。
參考文獻
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2.自律分配系統(tǒng)化——柔性化.未來的機電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的冗余度,有較強的柔性,能較好地應(yīng)付突發(fā)事件,被設(shè)計成自律分配系統(tǒng)。在自律分配系統(tǒng)中,各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的,子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù),同時具有本身的自律性,可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)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(tǒng)的適應(yīng)能力(柔性),又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。
3.全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機電一體化產(chǎn)品全息特征越來越明顯,智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)(尤其是軟件及芯片技術(shù))的發(fā)展。除此之外,其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),也變簡單的從上到下的形勢而為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
4.生物一軟件化—仿生物系統(tǒng)化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大,并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于靜態(tài)時不穩(wěn)定,但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物:當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時,生物便死亡,而當控制系統(tǒng)(大腦)工作時,生物就很有活力。仿生學研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構(gòu)可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體,但如何使這些新型機體具有活的生命還有待于深入研究。這一研究領(lǐng)域稱為生物——軟件或生物系統(tǒng),而生物的特點是硬 件(肌體)——軟件(大腦)一體,不可分割。看來,機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨,但有一段漫長的道路要走。
5.微型機電化——微型化。目前,利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù),在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產(chǎn)品時,就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以融合,機體、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、cpu等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發(fā)展方向。
三、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。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。
四、北京發(fā)展機電一體化而臨的形勢和任務(wù)機電一體化工作主要包括兩個層次:一是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),其目的是節(jié)能、節(jié)材,提高工效,提高產(chǎn)品質(zhì)量,把傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進步提高一步;二是開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品,促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
前者是面上的工作,普及工作;后者是提高工作,深層次工作。
(一)北京機電一體化工作面臨的形勢1.北京用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣,有難度(1)在700余家北京市屬工業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)中,有60%以上的企業(yè)用微電子技術(shù)改造機床設(shè)備、工業(yè)窯爐、風機電泵、生產(chǎn)過程的任務(wù)還未完成需要量的一半。
(2)北京工業(yè)系統(tǒng)還有2000余臺機床設(shè)備亟需用微電子技術(shù)進行改造;在已改造的近6500臺機床設(shè)備中,大約有15%需進一步改造。
(3)北京工業(yè)系統(tǒng)尚有近250座工業(yè)爐窯亟需用電子信息技術(shù)進行改造;且610座已改造過的工業(yè)爐窯也很有進一步應(yīng)用模糊技術(shù)進行二次改造的必要。
(4)北京工業(yè)系統(tǒng)cad應(yīng)用還有較大差距。目前,北京工業(yè)品設(shè)計,cad應(yīng)用率僅17%(而美、日等國已超過85%;國內(nèi)先進地區(qū)也超過了30%);cad的覆蓋率才達到11%(而全國cad應(yīng)用工程領(lǐng)導(dǎo)小組指出,八五期間大中型企業(yè)要達到35%,中小型骨干企業(yè)要達到15%—20%;到九五時,按國務(wù)委員宋健的要求,基本上要甩掉繪圖板)。
(5)北京工業(yè)系統(tǒng)共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦,尚49萬多千瓦用變調(diào)速技術(shù)進行改造的任務(wù),占總?cè)蝿?wù)量的99.5%左右。
(6)工業(yè)是全市能源消耗大戶。1992年,北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市,1992年北京工業(yè)系統(tǒng)萬元產(chǎn)值能耗折合標煤為2.47噸,比上海的1.57噸高57%,比天津的2.15噸高14%,比先進的工業(yè)化國家高近9倍。因此,北京工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的任務(wù)非常重,而電力電子技術(shù)是節(jié)能降耗的王牌。
2.北京用機電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代,提高市場占有率的呼聲高,有壓力。北京市的工業(yè)產(chǎn)品大約有3萬種,每年約開發(fā)試制新產(chǎn)品3000種,更新周期很長。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場變化的需要,影響了北京工業(yè)產(chǎn)品的競爭能力。
1993年,北京市工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品約837種,在當年生產(chǎn)的產(chǎn)品品種總數(shù)中僅占7.8%左右。其中:機械局系統(tǒng)主要產(chǎn)品約1200種,機電一體化產(chǎn)品不到150種機電一體化產(chǎn)品所占比例僅4%強;儀器儀表總公司系統(tǒng)主要產(chǎn)品350種,機電一體化產(chǎn)品210種,機電一體化產(chǎn)品所占比例為60%;輕工系統(tǒng)主要產(chǎn)品總數(shù)為649種,機電一體化、智能化產(chǎn)品15種,機電一體化、智能化產(chǎn)品所占比例約2.3%;汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為3.5萬元,每輛汽車平均裝用電子產(chǎn)品的費用約300元,不是總成本的1%;與國外約28%的先進水平相差甚遠;與國內(nèi)先進水平相差一半左右。
3.北京用機電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、擾民產(chǎn)品的責任重,有意義。在北京工業(yè)系統(tǒng)中,能耗、耗水大戶,對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重,且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。近年來北京的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整,但由于多種原因,成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問題,有企業(yè)的故土難離死守故業(yè)問題,但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè),優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前,這就是發(fā)展機電一體化,開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低,且具有柔性,可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革,而無須改換設(shè)備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時,可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液,帶來新的活力,把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來,實現(xiàn)文明生產(chǎn)。
另外,從市場需求的角度看,由于我國研制、開發(fā)機電一體化產(chǎn)品的歷史不長,差距較大,許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求,每年進口量都比較大,因此亟需發(fā)展。
(二)北京機電一體化工作的任務(wù)北京在機電一體化方面的任務(wù)可以概括為兩句話:一句話是廣泛深入地用機電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè);另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品,促進機電產(chǎn)品的更新?lián)Q代?？偟哪康氖谴龠M機電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為北京產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻。
1.北京應(yīng)用機電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工作重點(1)大力采用模糊技術(shù),工業(yè)爐窯改造應(yīng)上新臺階國內(nèi)外成功的范例表明,應(yīng)用模糊技術(shù)改造工業(yè)爐窯比單純用計算機和pid技術(shù)好的多。因此,我們建議今后北京在改造工業(yè)爐窯時要大力推廣應(yīng)用模糊技術(shù),到2000年,對應(yīng)該進行改造但尚未改造的近250座工業(yè)爐窯要用模糊 技術(shù)等先進電子信息技術(shù)改造完畢,其中采用模糊技術(shù)改造要在80%。
(2)積極采用數(shù)控技術(shù),機床高備改造要達新水平對機床設(shè)備的改造重點應(yīng)放在經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的推廣應(yīng)用上。根據(jù)需要和可能,到1995年,北京應(yīng)該改造的機床設(shè)備(8420臺)的改造率要達80%以上,到本世紀末要改造完畢。
(3)努力推廣變頻調(diào)速技術(shù),風機電泵改造要攀新高度風機、電泵采用變頻調(diào)速后一般可節(jié)電20%以上,效果十分顯著。因此,在今后幾乎,北京要把交流變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應(yīng)用作為重點來抓。到1995年,應(yīng)該采用變頻調(diào)速技術(shù)改造的風機、電泵要改造完60%;到本世紀末,北京的風機、電泵和其它調(diào)速電機要普遍;采用先進的變頻調(diào)速技術(shù)。
(4)優(yōu)先應(yīng)用cad/cam技術(shù),工業(yè)設(shè)計水平提高要有新目標北京工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代慢,設(shè)計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前,北京工業(yè)系統(tǒng)cad的應(yīng)用率為17%,cad的覆蓋率為11%,到1995年應(yīng)分別達到20%和15%,本世紀末,要力爭分別達到55%和45%。
2.北京機電一體化產(chǎn)品開發(fā)的奮斗目標(1)總體目標:到1995年全市的機電一體化產(chǎn)品數(shù)應(yīng)不少于800種,2000年,應(yīng)不少于2000種,機電產(chǎn)品的機電一體化率分別達到25%和60%。
(2)單項目標:
?機床數(shù)控化率:1995年,產(chǎn)量數(shù)控化率達5%,產(chǎn)值數(shù)控化率達16%;2000年,分別達12%和40%。
1.數(shù)控機床的問世，寫下了"機電一體化"歷史的第一頁；
2.微電子技術(shù)為"機電一體化"帶來勃勃生機；
3.可編程序控制器、電力電子等的發(fā)展為"機電一體化"提供了堅強基礎(chǔ)；
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"躍上新臺階.
（二）"機電一體化"發(fā)展趨勢
1. 光機電一體化。一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)等部件組成的.因此，引進光學技術(shù)，實現(xiàn)光學技術(shù)的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源（動力）系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢.
2. 自律分配系統(tǒng)化――柔性化。
未來的機電一體化產(chǎn)品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)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(tǒng)的適應(yīng)能力（柔性），又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。
3.全息系統(tǒng)化――智能化。
今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)（尤其是軟件及芯片技術(shù)）的發(fā)展。除此之外，其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
4.“生物一軟件”化―仿生物系統(tǒng)化。
今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)（工作）時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(tǒng)（大腦）停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(tǒng)（大腦）工作時，生物就很有活力。仿生學研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構(gòu)可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領(lǐng)域稱為“生物――軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特點是硬件（肌體）――軟件（大腦）一體，不可分割?？磥?，機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長的道路要走。
5.微型機電化――微型化。
【中圖分類號】G712【文獻標識碼】A【文章編號】1674－4810（2012）06－0171－01
一 機電一體化技術(shù)內(nèi)涵
機電一體化發(fā)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(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但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)，則稱為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。
二 機電一體化技術(shù)的作用與系統(tǒng)
機電一體化技術(shù)的最大作用是擴展新功能，增強柔性。首先，它是眾多自動化技術(shù)中最重要的一種，如實現(xiàn)過程自動化（PA，即連續(xù)體自動化）、機械自動化（FA，即固體自動化）、辦公自動化（OA，即信息自動化）等；其次，機電一體化技術(shù)又是按照用戶個人的特殊需求來制造和提品的關(guān)鍵技術(shù)。一個機電一體化系統(tǒng)主要是由機械裝置、執(zhí)行裝置、動力源、傳感器、計算機這五個要素構(gòu)成，如機器人就是一個十分典型的機電一體化系統(tǒng)。
三 機電一體化技術(shù)的應(yīng)用
在人們的日常生活當中， 自動機械、信息處理設(shè)備、辦公室設(shè)備、車輛電子設(shè)備、醫(yī)療器械、光學裝置、智能家電、樓宇安全系統(tǒng)等機電一體化系統(tǒng)都離不開執(zhí)行元件為其提供動力。而執(zhí)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(qū)動部件。該驅(qū)動部件在電子控制裝置的控制下，接收指令，進行能量轉(zhuǎn)換，從而得到目標輸出。電子控制驅(qū)動系統(tǒng)對于精密傳動來說，需要在執(zhí)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(shù)據(jù)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(xiàn)精密傳動。當有多個執(zhí)行元件，其輸出動作規(guī)律各不相同時，一方面要根據(jù)各執(zhí)行元件工作情況來考慮其控制的方式，另一方面需要確定它們之間是否存在輸出的聯(lián)系。如果它們之間沒有聯(lián)系，可以讓它們單獨來工作，也可以通過構(gòu)建PC機上位控制來統(tǒng)一管理。若工作聯(lián)動內(nèi)容經(jīng)常變化，就應(yīng)構(gòu)建一個可以直接識別聯(lián)動輸出的軟件，將聯(lián)動輸出寫入軟件當中，讓其直接轉(zhuǎn)化為控制程序，這樣就能靈活地應(yīng)對動作輸出的需求。
四 機電一體化技術(shù)的發(fā)展
機電一體化的發(fā)展在20世紀60年代以前被稱為初級階段。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。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。微機作為關(guān)鍵技術(shù)引入了飛行器系統(tǒng)后，使機械―電子系統(tǒng)在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應(yīng)用。
信息技術(shù)驅(qū)使機械系統(tǒng)在不同程度上利用數(shù)據(jù)庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數(shù)據(jù)庫驅(qū)動系統(tǒng)。這樣，對機電一體化的系統(tǒng)設(shè)計方法的探索、成型和系統(tǒng)集成以及并行工程設(shè)計和控制的實施尤顯重要。此外，光學也進人了機電一體化階段，產(chǎn)生了“光機電一體化”的新領(lǐng)域。進入20世紀90年代以后，通信技術(shù)進入了機電一體化，機器可像機器人系統(tǒng)那樣遙控和虛擬現(xiàn)實。有些機電一體化機械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展，與半導(dǎo)體技術(shù)以光刻為基礎(chǔ)的方法以及和傳統(tǒng)機電一體化微型化方法的結(jié)合，開創(chuàng)了以精密工程和系統(tǒng)集成為特點的機電一體化新分支―微機電一體化。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統(tǒng)的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術(shù)的發(fā)展而日益發(fā)展，穩(wěn)步進入了21世紀。
五 現(xiàn)電一體化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
機電一體化技術(shù)在數(shù)控機床方面的主要應(yīng)用領(lǐng)域：
第一，總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。
第二，開放性設(shè)計，即硬件體系結(jié)構(gòu)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。
第三，智能化設(shè)計。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)二維、三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。
第四，能實現(xiàn)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(wù)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(tǒng)中去。
參考文獻
［1］董金森、張小揚.論機電一體化技術(shù)［J］.有色金屬加工，2009（1）
目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。數(shù)控加工技術(shù)是一項能大幅度提高機械加工件精確度及其生產(chǎn)效率的先進制造技術(shù)，不僅能適應(yīng)單件、各種批量生產(chǎn)，還能加工傳統(tǒng)方法難加工的形狀復(fù)雜、精確度高的零件。因此，發(fā)展現(xiàn)代化的數(shù)控加工技術(shù)及其裝備、相關(guān)的加工工藝，是機械制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化及集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，它將促進機械制造業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式及管理體制發(fā)生深刻變化，更好地發(fā)揮數(shù)字技術(shù)及信息技術(shù)對提升制造水平的重大作用。
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：（1）機械制造技術(shù)；（2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（3）自動控制技術(shù)；（4）伺服驅(qū)動技術(shù)；（5）傳感器技術(shù)；（6）軟件技術(shù)等。
1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)展的大趨勢。
2智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢。21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。
網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。
數(shù)控標準是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標準ISO14649（STEP-NC），其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標準化。
3對我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計。我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，發(fā)展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性進步。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機床的國內(nèi)市場占有率達50%，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達到了10%?？v觀我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過4個5年計劃的攻關(guān)，總體來看取得了以下成績：
（一）奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)。我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、數(shù)控主機、專機及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)，其中大部分技術(shù)已具備進行商品化開發(fā)的基礎(chǔ)，部分技術(shù)已商品化、產(chǎn)業(yè)化。
（二）初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠。
（三）建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊伍。
4對我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考
（一）戰(zhàn)略考慮。我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進制造核心技術(shù)，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國制造業(yè)將進一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進程。
