机电一体化毕业论文

机电一体化的现状与发展趋势

1机电一体化概要

“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

基于上述体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及

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所形成的机械电气

化在概念上的根本区别。机械工程技术有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力。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，如自动

检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等．即机

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眼神，具有智

能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为3个阶段．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。特别是在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。那时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．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迅猛

发展，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：①

mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界

范围内得到比较广泛的承认；②机电一体化技术和产品得到了极大发展③各国均

开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。

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．一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，

微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化

等新分支,另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体

化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网

络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔

天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科

学体系。

我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电

一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中．在制定“九五”规划和2010

年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带

来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用

做了大量的工作，不取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

3机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综

合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主

要发展方向如下：

3．1智能化

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机

电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应

用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收

人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新

思想、新方法．模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，

以求得到更高的控制目标．诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，

是不可能的，也是不必要的。但是．高性能、高速的微处理器使机电一体化产品

赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。

3．2模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁

多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体

化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事．如研制集减速、智能调速、电

机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元。以

及各种能完成典型操作的机械装置．这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，

同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接

口．由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一

些大企业逐渐形成．显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，

无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规

模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

3．3 网络化

20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和

飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了

巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业问的竞争也将全球化。

机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全

球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控

制的终端设备本身就是机电一体化产品．现场总线和局域网技术是家用电器网络

化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成

家电系统。使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化

产品无疑朝着网络化方向发展。

3．4微型化

微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域

发展的趋势．国外称其为微电子机械系统。泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一

体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵

活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势．微机电一体化发展的

瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技

术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

3．5绿化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化．一方面．物质丰富，生活舒适；另

一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回

归自然．绿产品概念在这种呼声下应运而生，绿化是时代的趋势。绿产品

在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的

要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿的机电一体化产

品，具有远大的发展前途．机电一体化产品的绿化主要是指，使用时不污染生

态环境，报废后能回收利用。

3．6系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总

线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调

控制和综合管理；表现之二是通信功能的大大加强，一般除RS232外，还有RS485、

DCS人格化．未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化

有两层含义。一层是，机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体

化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境

界就是人机一体化；另一层是模仿生物机理，研制各种机电一体花产品．事实上，

许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。

4结语

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，

是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有

很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电

一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。