机电一体化技术的应用与发展前景

摘要

机电一体化是一种复合技术，是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物，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基本结构组成和主要应用领域，并指出其发展趋势。

关键词:机电一体化核心技术应用领域发展趋势

ABSTRACT

Mechatronics is a complex technology, mechanical technology and microelectronic technology, a product of mutual penetration of information technology, mechanical and electrical industrial development trend. Article outlines the basic structure of mechatronics components and main application areas, and point out trends.

Key word:Mechatronics Core technology Applications Development

目录

引言 (1)

一、机电一体化的发展状况和阶段 (2)

二、机电一体化的核心技术 (2)

1.机械制造技术 (3)

2.软件技术 (4)

3、信息处理技术 (4)

三、机电一体化技术的主要应用领域 (4)

1.数控机床 (4)

2.计算机集成制造系统（CIMS） (4)

3.柔性制造系统（FMS） (5)

4.工业机器人 (5)

四、机电一体化技术的发展前景 (5)

1.光机电一体化 (5)

2.智能化 (5)

3.系统化 (6)

4.微型化 (6)

5.模块化 (6)

6.网络化 (6)

7.带源化 (6)

8.自律分配系统化——柔性化 (7)

9.生物一软件化—仿生物系统化 (7)

10.绿色化 (7)

结论 (8)

参考文献 (9)

致谢 (10)

引言

机电一体化（Mechatronics）一词最早（20世纪70年代初）起源于日本。它取英语Mechanics（机械学）的前半部和Electronics（电子学）的后半部拼合而成，字面上表示机械学与电子学两个学科的综合，我国通常称为机电一体化或机械电子学。但是，“机电一体化”并非是机械技术与电子技术的简单叠加，而是有着自身体系的新型学科。现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透，引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化、柔性化、智能化、仿生物系统化方向发展，应用范围愈来愈广。

机电一体化技术的应用与发展前景

一、机电一体化的发展状况和阶段

历史上的历次技术革命和当今全球化背景下的新技术成果，都是通过制造技术将其物质化从而进入实用状态的，并在生产中推广应用，进一步转化为巨大的生产力。机电一体化技术是在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展，向机械工业领域迅猛渗透，机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。机电一体化能够使前沿科技成果转变为现实生产力更为迅速有效。

1、20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，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。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。受制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。

2、20世纪70,80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。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出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。

3、20世纪90年代后期，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。不同学科的交叉与渗透成为这一阶段的主要标志。

二、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。硬件一般可以理解为机械制造技术，它是机电一体化的基础，只有机械制造技术达到一定的高度，才能与其学科技术有机的结合，才能实现复合的最佳系统。机械制造持术是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。软件技术则主要指信息处理技术和 1、机械制造技术

机械制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间

科技竞争的重点。在信息技术得到广泛运用并迅速发展的社会背景下，机械制

造业也将是由信息主导的，并采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技

术和先进组织管理方式，打造全新机械制造业。21世纪的机械制造技术已经不

是传统意义上的制造技术，它是制造技术的最新发展阶段，它由传统的制造技

术发展而来，既保持了过去制造技术中的有效要素，又不断吸收各种高新技术

成果，并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。它与现代高新技术结合而

产生了一个完整的技术链，是一个全新的技术领域，被称为现代机械制造技术，也被称之为先进制造技术。在经济全球化和能源危机背景下的今天，机械制造

技术将朝着全球化,网络化，虚拟化，自动化和绿色化的方向发展。

（1）机械本体技术

机械本体必须从改善性能、增加新型材料的应用和提高精度等几方面考虑。传统机械产品一般都是以钢铁等金属为主，但随着材料科学的不断发展及新型材料的广泛应用，现代机械本体正装备越来越多的新型材料。伴随着信息科学的发展及不断深入机械技术领域，现代机械本体精度控制也达到了前所未有的高度。

（2）传感技术

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采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）接口技术

机电一体化系统各部分连接须具备一定条件，这个联系条件通常称为接口。一般将接口分为人机与机电接口两大类。接口的好与坏直接影响到机电一体化系统的控制性能，以及系统运行的稳定性和可靠性，因此接口技术是机电一体化系统的关键环节。

（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以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。带源驱动化也将成为机电一体化的重要里程碑。

（5）新材料技术