略论机电一体化技术及其发展

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1、机电略论机电一体化技术及其发展　　【摘要】机电一体化是多学科的交叉综合，是机械技术与微电子技术、信息技术等互相渗透的产物，是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的概念、基本结构组成、目前发展状况,并对发展趋势进行了分析。　　【关键词】机电一体化；核心技术；发展状况　　引言机电一体化是现代科学技术发展的必然结果，既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启机电行业产品结构、产业结构调整的大门钥匙。　　机电一体化技术机电一体化的概要机电一体化是指在机构的主体功能、动力功能、信息处理功能

2、、控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来构成系统的总称。机电一体化发展至今已成为一门有着自身体系的新型学科，并将随着科学技术的发展，被赋予新的内容；但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术、软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的

3、系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，机电一体化涵盖技术和产品两个方面。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的综合技术，而不是机械技术、微电子技术、其它新技术的简单组合拼凑。这是机电一体化与机械加电气的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体现。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，例如自动检测、自动处理信息、自动

4、显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。　　机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，具有智能化的特征，这是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。　　机电一体化的核心技术机电一体化包括软件和硬件两方面技术。其中硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元、驱动单元等组成［1］。为加速推进机电一体化的发展，须从以下方面着手。　　1）机械本体技术：机械本体必须从改善性能、减轻重量、提高精度等方面考虑。现代机械产品多以钢铁材料为主，为了减轻重量除在结构上加以改进，还应考虑利用非

5、金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。　　2）传感技术：传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度、精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为避免电干扰，目前有用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。　　3）信息处理技术：机电一体化与微电子学的显著进步和信息处理设备的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输

6、入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。　　4）驱动技术：电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元［2］。　　5）接口技术：为与计算机通信，须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维、光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。　

7、　6）软件技术：软件与硬件必须协调一致地发展。　　为了减少软件的研制成本、提高生产维修的效率，需要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。　　机电一体化的发展机电一体化的发展状况机电一体化的发展，大体分为3个阶段。　　世纪60年代以前为第一阶段，称为初级阶段。　　这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那

8、时的研制和开发，从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。　　世纪70~80年代为第二阶段，称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。　　20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方