关键词:机电一体化；发展历史；三个阶段；发展趋势；智能化
中图分类号： TH-39 文献标识码： A
以电子计算机应用技术、信息技术等为代表的现代科技正在人类社会的各个领域逐广泛地渗透着。并带来了众多行业革命性质的变化，机电一体化也位列其中。
机电一体化不是机械装置与电子装置的简单组合, 而是在功能上取其所长，形成有机结合 , 以实现系统的最佳构成。其目的是增加系统的功能, 提高机电效率、可靠性和价格比, 可以很好地节省原材料和能源, 降低生产成本。随着机械技术和微电子技术的发展, 机电一体化的涵义也在不断发展。
一、机电一体化的核心技术
机械技术：是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。
计算机与信息技术：其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。
自动控制技术：其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
传感检测技术：是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。
二、机电一体化的历史发展
1、机电一体化的发展史
20 世纪60 年代以来，人们开始利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。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到了积极的作用。当时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80 年代末期，机电一体化在世界范围内得到比较广泛的承认；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。
20 世纪90 年代后期，机电一体化进入深入发展时期。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，使机电一体化进一步建立了坚实的基础，并且逐渐形成完整的学科体系。
我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组，并将该技术列入“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。
2、机电一体化的发展前景
现代科学技术的发展极大地推动了不同学科之间的交叉与渗透以及相互融合，引起了众多领域特别是工程领域的技术革新与革命。机电一体化正是这种集多种学科于一体的交叉学科，它的发展依赖但同时也促进了其他相关技术进步。
随着信息技术以更快的速度、更强的态势和更广的范围发展，未来机电一体化的发展前景也可窥见一斑。
3、机电一体化发展趋势
随着相关技术进步与发展，机电一体化主要发展方向有：数字化、智能化、模块化、微型化、网络化等等。
（1）数字化
微处理器的发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展数控机床及机器人； 数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能摘要力及良好人机界面，数字化的实现便于远距操作、诊断和修复。
（2）智能化
智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。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，使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。
（3）模块化
由于机电一体化产品种类和生产厂家众多，模块化技术可减少产品开发和生产成本，提高不同产品零部件通用化程度，提高产品装配性、维修性、扩展性等。利用这些模块可以迅速方便地设计和制造出多种新的机电一体化产品。
（4）微型化
微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要，由于微型化产品体积小、耗能少、运动灵活，可进入一般机械无法进入的空间，并易进行精细操作，因此在生物医疗、军事信息等方面具有不可比拟优势。
（5）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、教育等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，企业间的竞争也将全球化。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
（6）环保化
工业的发达给人们生活带来巨大变化。它在令我们的生活舒适的同时也造成了一定的危害，比如资源减少，生态环境受到严重污染。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、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。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前景。
三、发机电一体化发展策略
机电一体化和其它新技术一样, 机电一体化所用到的新技术都是其发展手段, 不是目的。由此看来，若要研究其学术水平、学术价值的最终标准只能从经济效益和社会效益出发, 其间包括直接的和间接的,当前的和长远的。
在我国大环境下，鉴于作为振兴传统机电行业新鲜动力的一体化技术的大力发展，机电一体化行业的发展任务可以概括如下：
不遗余力地开发机电一体化产品，促进机电产品的不断更新升级
当前，在信息化发展的大环境下，通过以上途径使机电一体产业的健康向上发展，并为我国经济发展方式的转变以及产业结构的调整做出积极的贡献成为了我国机电一体化发展的基本任务
2、用机电一体化相关技术改造传统产业
为此，应多方举措、合理推进、大力支持机电一体化的发展，具体措施如下：
（1）要加强统筹规划，合理协调发展。尽管我国从事机电一体化工作的研究单位和生产企业相对较多，但由于各个个体由于发展的立足点和出发点的区别，均有各自的发展规划及策略，整体来看，机电一体化行业发展缺乏足够的统筹安排，从而缺乏具有全局意义的计划与规划。因此，各主管部门有必要在进行调研、分析的基础上制定出一套适合行业自身发展态势的规划，从而进行宏观指导生产。
（2）要创优发展环境，营造良好发展氛围。
良好的环境是行业发展的基础，全社会上下一致的重视及认可是机电一体化发展的有利条件。所以尽可能地优化环境，尤其是机电一体化行业的投资环境，尽可能地为相关企业开辟绿色通道，调配有用资源成为了眼下需要着手进行的重要工作。同时在政策上进行大力支持，以使其能在更加良性的发展轨道上快速前进。
（3）是要加强行业管理，发挥协会等组织作用。行业协会的作用如今已经屡见不鲜，行业协会可以发挥更加灵动和契合实际的、适合个体的细化作用。我国有必要根据行业发展的特点，强化机电一体化行业的统筹机构，加强业协会的建设，明确职责，从而使其能更好地指导行业发展的进程。
结语：
综上所述，机电一体化是当今机械工业技术和产品发展的主要趋势。它的发展已经引起了机械工业以致社会巨大的变革。
参考文献：
[1]．姜培刚，盖玉先，机电一体化系统设计，机械工业出版社。
[关键词] 机电一体化 微型电动机 现状 应用发展
0 引言
随着电子技术，特别是微电子技术、计算机技术、新材料技术、自动控制技术以及生物工程技术等在微特电动机上的不断应用，现代微型电动机已发展到以电子计算机等微电子软、硬件产品为中枢神经；传感器为耳目；电动机为手足；机械本体为驱干；电力电子器件等，为生命源的新一代伺服驱动系统，这就是常说的机电一体化微型电动机。
本文介绍机电一体化微电机的开发现状和发展前景，并举例阐述机电一体化微电机在工业领域的应用。
1 机电一体化微型电动机的开发现状
作为机电一体化系统的重要组成部分之一的驱动和执行部分，微型电动机是最常用的驱动元件和执行元件。20世纪70年代以后，随着大规模和超大规模集成电路与微型计算机的迅猛发展以及电力电子器件在微型电动机上的广泛应用，电动机与机械部件在空间上的结合愈来愈紧密，使得电动机与电源、驱动系统、控制系统组合在一起，大大改善了系统的整体性能和效率，传统的感应电动机扩展了其应用领域，交流调速系统正在很多方面取代直流调速系统。
20世纪70年代末，国外研制成功永磁交流伺服电动机，以其高效、体积小、重量轻以及运行性能好的特点在数控机床和工业机器人中得到迅速推广和应用。美国国家电力电子应用中心(PEAC)B．K．Bose教授把这种采用永磁材料制造的无刷电动机称之为高级电动机(Advanced Motor)，其系统的调速比可精确控制到1:100000的水平。在这些精密调速系统中，采用了IGB和MCT等新型电力电子器件，同时采用了数字信号处理器(DSP)，软件方面则采用了专家系统。目前，国外在一些高精度数控机床和加工中心上已基本淘汰直流伺服电动机驱动系统。
开关磁阻电动机近年也有了迅速的发展，它是电子控制器供电的无级调速系统，具有优良的调速性能，可与直流电动机调速系统相媲美，是一种典型的机电一体化产品，已经推广到许多工业领域和家用电器领域。开关磁阻电动机结构比直流电动机简单，甚至比笼型电动机还简单，无换向器和电刷，转子铁心上无绕组，有可能在中小功率范围内与笼型电动机争雄，会占有一部分市场，这个动向已引起欧美等国的重视。
将控制和保护电路直接装在电动机内，使控制电路和电动机融为一体，这已不是鲜为人知的事。20世纪80年代初期发展起来的片状微型电动机，就是一个典型的范例。这种电动机没有换向器和电刷，在线圈的空隙中放有用来检测转子位置的霍尔元件和检测转子速度的频率发生器(FG)，省去了电动机附加测速发电机的特殊结构，并配有控制电枢电流和接受处理信号的电子电路。它基本上由两部分组成，一是频率发生器(FG)得到的速度信号，即电枢电流产生力矩反馈电路的速度控制回路。二是处理从霍尔元件得到的转子位置信号，适当地分配电枢电流的相位控制电路。片状微型电动机目前在OA、FA、HA以及FDD市场上应用广泛。机电一体化技术使微型电动机大大扩展了其应用领域和更新换代的速度。
2 机电一体化微电动机的发展前景
(1)超微电动机
超微电动机是指那些形状非常小(1mm以下)，重量很轻，并且在同一声基板上(硅或其他材料)，采用微电子技术和微加工制造出的机电一体化传动装置。
超微电动机属于机电系统(MEMS)的研究范畴，它的发展得益于1983年加利福尼亚大学库勒依学院RogerHowe研制成功的所谓牺牲层(Sacrificial Layer)技术。采用该技术不仅能在硅片上较容易地制造超微型构件，而且也能把它们整体直接装配在基片上构成一个整体。1988年7月，美国加利福尼亚大学的研究人员制成了厚度只有1～1.5μm、直径100μm的超微电动机，整个电动机设计在一块集成电路芯片上，用静电力驱动，制造电动机的材料是磷酸硅。我国目前已有数家机构正在进行研究，最早开始研究的是东南大学，但真正转起来的是清华大学孙曦庆等报道的静电同步电动机，转子直径120μm，转速1200r/min，用芯片上的光电器件在线检测。中科院上海冶金所开发的超静电电动机，转子直径100μm，转速在0.001～20r/min之内连续可调，且采用径向力驱动，最小驱动电压为20V，比早期报道的切向力驱动的静电电动机具有更大的输出转矩，这些都充分表明了我国在超微电动机的研究开发方面具有一定的国际先进水平。
表面微加工技术是制造超微电动机的关键技术，它是在制造过程中，以特定的器件和结构部件作为牺牲层，然后通过光刻牺牲层得到可移动、可旋转的微小机械结构。在超微电动机制造过程中，通常以多晶硅为结构材料，氮化硅薄膜作为电气绝缘材料，SiO2作为牺牲材料。图1给出了采用多晶硅作为结构基片、经光刻加工技术而制造出的超微静电电动机的结构示意图。
1―绝缘层；2一转子支撑套；3―轴泵；4―转子；5―定子； 6―基片
超微电动机的应用前景十分广阔，特别是在人们尚未充分认识的微环境下，有待不断开创发展。采用微加工技术制成的微型机器，可进入人体内部探查病状、实施手术，超微电动机可用来冷却计算机芯片上的表面温度、校正激光束和光导纤维；微型机器人可到行星上去考察，进入潜艇内人无法进入的区域排除故障等。
(2)鞭毛电动机
鞭毛电动机(Bacterial Flagellar Motor)是细菌在水中游动而使用的分子机械(由蛋白质分子而形成的机械)。鞭毛电动机在生物中是唯一的旋转电动机，也是世界上现存最小(直径50nm)的电动机。
据国外研究资料表明，鞭毛是由以数微米大小的菌体中产生(根据细菌的种类，可产生数个鞭毛)，鞭毛是呈螺旋形的细长纤维，鞭毛的长度大体上从数微米到10μm之间，直径仅20nm左右。图2为鞭毛电动机的模型图，它是由10种左右的蛋白质组成，鞭毛电动机掩含在膜内，由各个部件的蛋白质承担，使电动机旋转。例如，可推断出L环和P环的复合体起到轴承的作用，莫特(Mott)复合体起到定子的作用。鞭毛电动机的能量是由细胞外面到内部的离子流供给的。
3 机电一体化微型电动机应用举例
(1)工业缝纫机驱动系统
从20世纪80年代开始。国外开始研究工业缝纫机用交流伺服电动机驱动系统。日本的重机公司、兄弟公司、三菱公司以及松下公司等先后把交流伺服电动机运用到各类工业缝纫机中，实现了工业缝纫机的电子化。
通常，工业缝纫机驱动用的电动机和控制装置为一体化装置。图3给出了三菱公司生产的一种交流伺服驱动系统。操作者通过杠杆部分的踏板操作发出速度指令，通过改变电动机的频率和电压就得到所需要的电动机转速，从而驱动缝纫机运转。控制回路中的编码器、电流检出器不断地反馈电动机的速度、电流，并以此进行矢量控制。动作停止必须使电动机减速，根据接收到的位置检出器信号和编码器上的信号来控制位置环，从而使缝纫机针停止在正常位置。
图4给出了松下公司生产的另一种交流伺服驱动系统。该系统的特点就是功率控制回路的简单化和小型化，以及控制电源的小型轻量化、单片机化。控制用的微型计算机采用内藏两个CPU的高速双重微机MNl8982(松下电子工业生产，8hit，8KB ROM)。两种驱动系统的不同在于前一种采用IM(感应电动机)伺服方式，后一种则采用SM(同步电动机)伺服方式。
近年，在国外出现了一种新型控制系统，即采用磁力轴泵(直线悬浮电动机)控制主轴位置精度的电主轴(磁力轴承高速主轴部件)，它是通过现代电子调节技术信号比较，以检测偏离平衡位置的变位置，控制系统就按这个变位为零的方式进行工作。
4 结束语
交流伺服驱动系统是一种性能优异、极具发展潜力的机电一体化产品。从目前机床业的发展方面来看，主流仍然是数控机床(CNC)，伺服系统是数控系统的执行部分，它的性能好坏，将直接影响数控机床的加工精度和生产率，因此开发高质量的交流伺服驱动电动机乃是今后需要努力的目标。
未来机电一体化微型电动机的发展将会在集成和优化上下功夫，构成所谓智能化电动机。微机械技术的兴起是一个值得重视的发展方向，人们期望能用这项新技术不断地研制出复杂的执行器，甚至微型机器人。
鞭毛电动机的研究虽仍在进行中，但它表明机电一使转子(主轴)保持较高的回转精度，具有较高的静动态刚度和电衰减特性，克服了滚动轴承在转速超过某一极限时(20000r/rain)产生烧结、损坏等，转速达25000～120000r/min。目前，国外已有一定数量的高速切削机床装有这样的电主轴控制系统。
图5给出日本七亻工一精机开发的应用于内圆磨床上的磁力轴泵控制系统方框图。转子无论从哪一方向靠近定子，空隙较大一侧的电磁铁的电流就增大，从而产生对转子的牵拉动作。变位传感信号可不间断地与基准体化微型电动机在今后的发展中，将把人们带进一个新的应用领域――微观世界，同时也标志了机电一体化微电机将从此走入分子时代。
5 参考文献
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关键词 机电一体化；电机；控制
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）022-015-2
1 概述
1.1 机电一体化简述
机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体的技术。随着现在计算机技术的快速发展和应用领域的普及，机电一体化技术已经由原来的单一技术逐步发展到自动控制技术、信息技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等相互交叉，形成了一个完整的体系。与原有的体系有所区别。尤其是计算机的使用更是使这一领域的发展得到了强有力的支撑。随着科技的不断的进步，社会经济的不断扩大，机电一体化已经深入到了各个行业之中，创造出了大量的社会财富。机电一体化的最基本的特征就是将计算机技术、电子信息技术、数字技术等技术有机的相结合在一起，通过这些技术的运用将生产的工作有效的分配到各个需要的工作岗位上，通过机电一体化的使用，提高了原来的工作效率，并且在生产过程中更是降低了能耗，提高了安全性，生产出的产品质量也有进一步的提升。
1.2 机电一体化的发展历史
机电一体化的发展历史可以追溯到20世纪的60年代，发展过程可以概括为以下几个阶段。
1）原始阶段：电子技术的应用到机械装置中的生产中来，从电子技术的最初的发展就是建立在机械设备的技术改造上的，随着电子技术的不断发展，促进了两者的结合。
2）初级发展阶段；计算机的使用，使得机械的电子化控制进一步的得到了加强。计算机在电子控制方面的介入，为机电一体化控制提供了强有力的技术支持。
3）蓬勃发展阶段：由于科学技术的不断进步，各个科学领域都影响到了机电一体化的发展，例如，光纤技术、数码技术、智能技术等等应用，使机电一体化得到了充分的发展。以后也将有更多的新技术会应用到其中来。
1.3 机电一体化的应用领域
经过近50年的发展，机电一体化取得的长足的进步，但是在应用的范围上还是主要应用在自动生产线和数控机床方面。机床从最早的手动车床发展到现在数控机床，无论在功能上、操作上、效率上都比原来的机床有了显著的提高，数控机床可以根据加工的产品的参数来进行精确的操作，数控机床的另一特点是通过电脑来进行控制的，在对相同的产品进行重复的加工的时候，工作人员只需要根据事先设计好的参数进行选择，剩下的就可以在由数控机床自己来进行加工了，一个人工作人员可以同时操作多台数控机床来进行生产。
2 机电一体化中电机控制技术现况
我国的工业经历了一个从无到有的发展过程，发展到现阶段，比起最初的起步阶段已经有了很大的改变，但是某些的技术上与发达国家还存在一定的差距，其中最明显的就是电机的控制技术。电机控制技术是机电一体化过程中不可或缺的一个重要组成部分，在我国的工业发展中扮演了重要的角色，也是国家大力发展的一个目标，电机的运行在整个的工业设备生产中属于重中之重。电机的运用到生产中来，可以有效的降低工作成本，提高工作效率。
由于电机设备是机电一体化生产中的关键部件，机电设备的出现问题的地方，多数是在电机控制保护装置中，所以电机必须要有坚硬的电机保护外壳，同时还要有良好的绝缘性。随着机械的自动化的程度越来越高，很多需要工作人员操作的地方都由机械设备所取代，随着自动化程度的越来越高，生产的效率越来越高，但是时间长了，机械的工作和电机设备的长时间运转，都会造成磨损，由于长期处于高温、高压、电压不稳定、酸腐等恶劣环境下，很容易出现各种各样的问题，造成机电设备的老化，降低了机器的使用寿命。为了能够及时有效的了解机电设备的运行情况，这就需要我们的技术人员长时间的测试和试验，以便对机电设备做出合理的维护和检修。
3 未来机电一体化电机控制发展和展望
从以上的情况中，我们不难看出阻碍机电一体化发展的问题所在。只有在机电设备这个重要环节上下工夫，才能解决问题，但这并不是一朝一夕可以解决的，需要大量的相关专业技术人员通过各种实验和测试加以解决，其中在涉及到控制部分的专业就有单片机、整流模块、输入、输出、数据转化、报警电路等多个相关的工程学科，就拿其中的单片机来讲，单片机的应用领域非常广阔，从我们生活中的遥控器中到天上的无人侦察的控制，都有单片机的身影，单片机为了满足机电一体化控制的需求，就需要专业的人员来对单片机进行数据编程，然后再将所编写的程序固定到单片机的芯片中去。其中的一个环节就需要涉及到很多的科学知识，将其中的各个技术环节都拆开来进行研究可见是一项相当浩大的工程。它需要经过多个领域的技术人员通力合作才能完成的。
在未来的机电一体化的发展过程中，必将涉及到更多的科学领域，这些科学领域的新技术，都为机电一体化控制提供重要的技术支撑，这些技术的使用，可以降低能源的消耗、资源的浪费、降低人们的成本、产品的成本并提高产品的质量，为社会创造大量的财富，还可以极大的提高人们的生活质量，增强国家的实力，为我国的发展尽一份力。
4 结束语
将机械设备与电子设备有机的组合到一起，就是机电一体化控制。两者相互促进相辅相成，随着越来越多的新技术的使用，机电一体化控制的发展前途光明，随着社会的不断进步，对生活的要求人们也在不断的提高，这就对各种生活资料提出了更多需求，为了满足这些需求，必然会有越来越多的领域采用机电一体化控制技术来进行生产。现代社会是一个信息爆炸的时代，计算机、互联网、数字化技术、虚拟技术等等新技术的不断更新换代，必将对机电一体化控制技术产生更加深远的影响，在技术的提升同时，也必将会为机电一体化的发展带来更美好的前景。
参考文献
[1]程显敏.机电一体化的发展趋势[J].黑龙江交通科技，2011（08）.
关键词：机电一体化；应用；发展前景
中图分类号：TH39 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0064-02
机电一体化技术这一概念最早是由日本企业界在二十世纪七十年代左右提出的，当时被取名为“Mechatronics”，意思是机械技术和电子技术的有机结合。随着时代的发展，机电一体化技术融合了计算机技术、机械加工技术、自动化技术及电子信息技术等多种技术类型。机电一体化技术实现了人工操作向机械自动化操作的转变，在产品制造水平、生产效率及产品性能稳定性等方面带来了显著变化。随着新时期工业生产逐渐向自动化、智能化及绿色化方向发展，机电一体化技术在众多领域获得了广泛应用。
1 机电一体化技术在各领域中的应用状况
1.1 数控机床
机电一体化技术最为典型的应用案例就是数控机床，随着近些年的发展，数控机床在精度控制上更为精确，在功能上更加多样，在结构上更加趋于合理，在操作上更显便捷，总体上说，随着机电一体化技术的深入应用，数控机床在结构功能上向着模块化、总线式、紧凑型方向发展，在组织体系上更多采用了多主总线及多CPU架构模式。将富有开放性的设计方法应用于数控机床，可以极大提高系统的兼容属性及层次属性，在编程、设备升级改装等环节更加便捷智能，能够达到一台机床实时控制多台机床的效果，从而实现了多通道及多过程的控制管理。
此外，通过在数控机床系统中采用机电一体化中的在线诊断技术及神经网络的模糊控制技术，当机床出现或要出现各类故障时，如刀具破损等，可以借助在线诊断的相关功能模块向机床操作人员进行信息反馈，从而便于及时采取相应的控制措施。
1.2 工业机器人等柔性制造系统
柔性制造系统，简称为FMS，实现了高度计算机化，涵盖了数控机床、工业机器人、料盘及自动化仓库等各个部分，能够根据生产指令，按量地开展各类生产任务。除了上面介绍的数控机床，机电一体化在工业机器人制造中也发挥了重要作用。
工业机器人能够代替一部分人力劳动，在涉及到作业条件复杂，如噪音污染大、气体污染严重、辐射程度较高的作业场所，工业机器人可以发挥自身优势，确保生产制造的连续性。随着机电一体化技术的成熟，现阶段工业机器人智能化程度大幅提高，能够借助功能更加强大的元件设备收集整理数据，并针对具体情况作出分析判断，一定程度上达到了人脑的功能，在多种作业环境中能够实施单独作业。
1.3 计算机集成制造及分布式控制系统
计算机集成制造借助于自动化技术、信息技术及制造技术，通过采用计算机技术，把产品设计制造过程中的一些分散的子系统加以集成，从而形成了能够适用于小批量及多品种生产的智能化制造系统。计算机集成制造突破了各个部门之间的生产界限，做到了产品在开发、生产、经营等环节的融合。
分布式控制系统是通过中央计算机控制指挥多台计算机设备，凭借着分布式控制系统的稳定性和安全性，是机电一体化系统中的关键核心技术。分布式控制系统在分级上根据具体情况可以分为两级系统、三级系统乃至更多级别，能够对生产制造过程进行实时的监督控制及管理，在后期维护及系统扩展上也能够灵活操控。
1.4 在建筑施工行业中的应用
随着科学技术的不断发展，有不少先进的机电一体化技术已经应用于实际建筑施工中。施工机械机电一体化从半自动化、监控、全自动到遥控不断发展，降低了施工风险，提高了施工质量。
现阶段机电一体化技术在建筑工程中的具体应用主要包括混凝土机械、起重机械、土方机械（如国外液压挖掘机）。机电一体化技术应用在建筑施工领域既可以保证施工安全和工程质量，降低劳动强度、加快施工进度，也对避免工场事故有着重大的意义。
2 机电一体化的未来发展前景
2.1 人工智能化
现阶段机电一体化具备了一定的智能化程度，但尚无法达到人工智能化的水平，随着技术的发展，原先预想的使数控机床及工业机器人具备模拟人脑的能力，已不再简单局限在幻想中。机电一体化实现人工智能化，能够使其具备推理判断能力、自主思考能力以及决策制定能力，一方面能够有效提升工业生产制造的自动化水平，另一方面能够极大地节省人力成本，提高工业生产的效率和精度。
2.2 网络化
网络技术的发展给科学技术、工业生产，军事、政治、教育以及人民的日常生活都带来了极大的变化。网络技术能够为机电一体化在远程监控及远程控制等环节创造条件，因此，机电一体化与网络技术的融合也是未来机电一体化发展前景之一。在实现网络化操作后，工业生产制造人员可以脱离具体的生产岗位，只需在车间内走动，掌握各个设备的运行状态，然后借助操作面板来对各个流程工作加以控制。此外，在机电一体化设备和操作终端之间通过建立网络通信协议，借助光纤等信息传播介质进行数据的传递，还能够实现远程监控和远程控制，能够极大地降低工作量。
2.3 微型化
机电一体化设备体积庞大，虽然不会对其性能构成影响，但在搬运中却极为不便，微型机电一体化技术有效融合了软件技术、微电子技术及微机械技术，是未来机电一体化发展的重要方向。根据相关研究，机电一体化微型系统，可以实现向微米及纳米系统的演进。未来可能出现的微型化机电一体化技术可以在生物医学及航空航天等领域广泛使用。
2.4 模块化及绿色环保化
现阶段机电一体化的产品类型较多，生产制式不尽相同，在信息接口、电气设备接口及动力接口上也存在差异，随着技术成熟及行业间融合的加深，有必要制定出统一化的标准模式，实现机电一体化的标准化及模块化。
此外，随着人们环保意识的增强，在产品选择上人们更加趋向于绿色产品，因此，机电一体化的绿色化也将成为未来的重要发展方向，在产品的生产、包装、运输以及使用等环节，环保观念会贯穿于全过程。
3 结 语
总之，机电一体化技术在生产制造环节的有效应用可以极大提高产品的精度、质量及生产效率，在强调成本节约及规模化生产的背景下，具有独特的技术优势。随着科技的进步，机电一体化在未来发展前景上会向着更加智能、绿色、高效的方向发展，并将在工业生产制造中发挥更大的作用。
参考文献：
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[2] 叶家兴，甘德元.机电一体化技术的应用及未来展望分析[J].科技致富向导，2013，（15）.
关键词：发展历程；发展前景；应用领域；形势和任务及对策
1机电一体化发展的历程
自从有电子技术,电子与机械技术就开始结合了,出现半导体集成电路,机电一体化有明显的进展,开始引起注意。“机电一体化”是日本电机公司在二十世纪最先创用的。当时，人们把“机电一体化”当作是机械和电子的结合。20世纪80年代初，信息技术的出现，使更高级的机电一体化的产品出现，典型的产品如数控机床，工业机器人，汽车电子控制系统等。“机电一体化”早在1971年，日本“机械设计”杂志就提出的，它融合了机械和电子及信息等多种技术成为一体的。是采用“机电一体化”技术制造出的产品，称它为“机电一体化”产品。机械系统也利用了数据库，如洗衣机等其它消费品用了数据库的驱动系统。此外，机电一体化也用在光学，出现了光机电一体化的新领域。到了20世纪90年代，进入了微机电一体化，机器可像机器人那样有多用途。随后，机电一体日益发展，进入了21世纪。
2机电一体化发展前景
机电一体化的发展有以下几个方向：
2.1智能化
智能化是机电一体化发展的方向，智能化产品可以判断、推理和逻辑思维及决策能力,从而代替了一部分的脑力劳动。2.2系统化系统化一方面是开放式和模式化的结构。系统可以任意的剪裁与组合,同时实现多个系统协调控制与综合的管理。系统化另一方面是通信功能强,实现远程及局部网络被采用。
2.3微型化
微型化融合了机械、电子和软件技术的微技术,是机电一体化的又一个新的发展方向。国外微机械系统几何尺寸一般小于1cm,甚至微米、纳米级。由于微机电可进入有的机械无法进入的空间能进行精细的操作,所以在生物、航空、信息、工农业等领域,有很宽的应用前景。现在,用半导体器件制作的蚀刻技术,已造出亚微米级的机械元件。
2.4模块化
模块化是机电一体化一个发展趋势,是一项重要的工程。机电一体化种类和生产厂家繁多,研制具有标准机械、电气、动力、信息接口的机电一体化的产品是一项复杂的事,它需要制订标准,以便各部件与单元的匹配和接口。
2.5网络化
网络化是机电一体发展的目标。机电一体化的产品面向网络的方式是不一样的。网络已经普及,远程控制终端设备本就是机电一体化产品。
2.6绿色化
工业的发展使人们的环境受到污染,绿色化尤为重要。绿色化是时展的必然结果。对于产品从制造，包装，运输和使用到报废的整个过程中,对环境应无危害。绿色化是指使用时不污染环境,报废时可以回收再利用。
3机电一体应用领域
3.1数控机床
数控机床经过几十年的发展,在各个方面都有迅速提高,表现在:总线、模块、紧凑的结构,能实现有一台机床完成多个加工任务或控制几台和几种机床的能力,并能破损检测，物料搬运，机械手等控制。系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。可见数控机床用途的广大。
3.2计算机集成系统
CIMS的实现不是简单的组合,而是最优综合。它打破了部门与部门之间的界线,用制造来控制物流信息流,从而实现决策、开发、准备、实验到生产管理的有机结合。
3.3柔性系统
柔性系统是由计算机，数控机床，机器人，料盘，自动搬运小车，自动化仓库等组成的。它可以随机、实时、按量地照装配部门的要求,生产任何工件,特别适于多品种，中小批量，离散零件的生产。
3.4工业机器人
第1代机器人只能根据示教，进行重复运动,对工作环境、作业对象的变化，缺乏适应性、灵活性，第2代机器人有传感元件,能获取作业和操作者的简单信息,通过计算机的判断,对动作进行控制,表现出低级智能。第3代机器人有多种感知功能,有复杂的逻辑思维进行判断和决策,能独立行动。
4机电一体化面形势和任务及决策
4.1形势
机电一体化技术改造的工作量大而广、压力大。产品耗能，耗水，耗材高，有污染，、扰民，责任重。近年来，工业结构，产品结构，几经调整，成效不够明显。有上级领导部门的问题，有故土难离的问题，也有拿不出理想的产业，选不出好的产品问题。这就必须发展机电一体化，机电一体化产品无论在功能和性能上还是质量上都很好。成本又低。同时，向机械工业注入新的活力，从而实现了文明生产。
4.2任务
在机电一体化方面的任务两句话：一句话是改造传统产业；另一句话是开发机电一体化产品，使产品更新换代。促进机电一体产业的形成、为产业和产品结构调整作贡献。
4.3对策
4.3.1统一安排，协调发展我国机电一体化的企业各自都有自己的策略。各单位只想局部利益，缺少综观全局的计划和战略。因此，有关单位要制定出有计划的政策。4.3.2强化管理，发挥协会功能机电一体化发展较快，因此，要有机电一体化的统管机构，加强协会的建设，给予其管理职能。扩大机构，发挥好协会的作用。4.3.3优化环境优化环境指通过广告宣传，使社会上下都重视，支持发展，如为外商提供方便；开绿灯。要限制耗电，耗水，耗材不能对周边环境造成污染。
5结论
[关键词]智能 信息 驱动
中图分类号：F871 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0178-01
1.机电一体化的发展前景假设及理由
就我所选的专业――机械制造与自动化有着很大的发展前景。如今时代，正是中国发展的黄金时代，中国又是一个发展中国家，要想谋求更大的发展，行业的转型是一定的，所以轻工业的转型，重工业与机械制造的行业的重视是必然的。就这一点来看，我清晰看到这一行的发展前景有着如此大的潜力。它与其他行业有着千丝万缕的联系！
2.机电一体化的定义及运用学科
机电一体化又是如何一回事？随和经济的发展和科技的进步，越来越多的产品智能化、自动化、网络化，这些产品除了要用到机械驱壳，还需要用电路来控制，电的部分已经不再是简单的开关电路，而是用大规模的集成电路，单片机、传感器、可编程控制器等智能元件被用来和设备的机械部分想结合。单纯的机械活着单纯的电子已经不能适应行业发展的需要，渐渐地就出现了机电一体化①这个学科。机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，到目前这个学科已经逐渐成熟了。机电一体化包含了很多的技术部分。
2.1 机械技术
机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。
2.2 计算机与信息技术
其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
2.3 系统技术
系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。 第四， 自动控制技术 。其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
2.4 传感检测技术
传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。
2.5 伺服传动技术
包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
2.6 机电一体化的整合
机电一体化系统主要由五个部分组成：机械本体、检测传感部分、电子控制单元、执行器和动力源。机械本体包括机架、机械连接、机械传动等，它是机电一体化的基础，起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。与纯粹的机械产品相比，机电一体化系统的技术性能得到提高、功能得到增强，这就要求机械本体在机械结构、材料、加工工艺性以及几何尺寸等方面能够与之相适应，具有高效、多功能、可靠和节能、小型、轻量、美观的特点；检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路，其作用就是检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化，并将信息传递给电子控制单元，电子控制单元根据检查到的信息向执行器发出相应的控制；电子控制单元又称ECU（Electrical Control Unit ），是机电一体化系统的核心，负责将来自各传感器的检测信号和外部输入命令进行集中、存储、计算、分析，根据信息处理结果，按照一定的程度和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地进行；执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。执行器是运动部件，通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式；动力源是机电一体化产品能量供应部分，其作用是按照系统控制要求向机械系统提供能量和动力使系统正常运行。提供能量的方式包括电能、气能和液压能，以电能为主。
2.7 机电一体化运用方向
机电一体化有着如此强大与先进的技术，它日后会为我们的发展会做出如此强大作用，我想和多人都会想到！机械作为减轻人类劳动强度的一种工具，自从出现以来就一直不断地发展进步。模块化、网络化、智能化、自动化、系统化和绿色化已经成为机械发展的方向。在未来的几个世纪，并没有什么东西能取代机械的位置。也就是说，这个行业还有很长的路要走，它在人们消费的比重将不断提高。而这个行业的竞争也会变得越来越激烈，只有不断创新，只有把机电一体化产品的软硬部分完美地结合起来才能做成优异的机电一体化产品。
3.世界工程机械行业和市场的总结
1.2002年以来，全球工程机械行业呈现稳定发展的态势，在经济发展，特别是工程建设事业发展的推动下，传统市场稳定增长，新兴市场发展迅速，多数工程机械制造企业盈利丰厚，扩张的欲望强烈。
2.从机种发展看，大型机械中挖掘机仍旧占有第一的地位，销售额和增长速度都名列前茅；但相比之下，小型多用途机械的发展则更快，这主要归功于发达国家大型基础设施建设已接近完成，大量的市政、维修、养护、园林工作拉动小型多用途机市场升温；另外，和目前倡导的节约资源、能源，保护环境等政策措施也有一定的关系。
3.从营销方式看，工程机械租赁在发达国家已经成为一种主要的营销手段，大约占到销售额的50%以上，出现了一大批颇具实力的租赁公司。租赁业的发达，也带动了二手机市场和拍卖市场的发展。工程机械营销和使用方式的改变，对于降低施工成本，提高设备利用率，节约资源是有积极意义的。
4.在全球范围的工程机械销量较大增长的情况下，预计产品库存和关键零部件短缺就成为一个普遍的问题，正如所谓“木桶理论”中的一块短木板，制约了行业更快发展。这个问题已经引起全行业的关注，按照市场经济的规律，应该有更多的资金和技术投向这个方向，最终实现动态的平衡。
5.在可预见的将来，工程机械行业及市场发展的前景是比较乐观的，这是目前业内相当一致的看法。
机电专业有着如此强大的技术与发展前景，还有着庞大的市场。我相信加入这一领域里，不但自身能够得到很好的发展，而且还能为国家的建设尽一份力！
参考文献
[1] 王宣银等.机电一体化的创新及发展方向.机电一体化，2000（6）：6-8
[2] 张建民等.国内外机电一体化发展概况.机电一体化，1996（5）
[3] 陈辉等.机电一体化的现状及发展趋势.机械.2008（7）：1-3
作者简介
胡英杰（1993.12），内蒙古科技大学，矿业与煤炭学院，机电一体化2013级2班。
关键词 机械 机电一体化 前景 现状
一 、机电一体化的来源与发展
机电一体化在国外被称为Mechatronics是日本在20世纪70年代初提出来的，它是将英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合。这一名称已经得到包括我国在内的世界各国的认同，我国的工程技术人员习惯上把它译为机电一体化技术，机电一体化技术又称为机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它包括产品和技术两方面：光机电一体化和光机电一体化技术。
机电一体化的发展可以分为三个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段。这一阶段的机电结合技术，对战后经济的恢复起到了积极作用。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。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角，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。这些研究，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。
二 、我国的发展现状
80年代以来，以信息技术、生物技术、新材料等高技术为中心的新的技术革命浪潮有力地冲击着全球，它对生产力的发展，人类创造力的发挥、产生了巨大的影响，引起了经济、社会、文化、政治、军事等各方面深刻的变革。1986年3月3日，王大珩、王淦昌、杨嘉墀、陈芳允四位老科学家给中共中央写信，提出要跟踪世界先进水平，发展我国高技术的建议。这便是重要的863计划，其中最重要的一点就是自动化技术领域，充分的考虑到机电一体化的使用价值和市场期望。许多有志之士为国家机电一体化做出了杰出的贡献，为机电一体化与国际接轨打下了非常好的基础，虽然我国现在的机电一体化的技术和欧美国家日本比起来有一定的差距，但是和巴西等发展中国家比起来却是排在最前沿的，这要归功于改革开放的发展所带来的机遇和国家的大力支持，使得机电一体化能够得到优先发展的权利，在这一时期内取得了非常丰硕的成果。
（一）计算机软件方面
20世纪90年代随着cims的推广和运用，我国建成了cims试验工程中心和7个开放实验室的硬件环境，在全国范围内部署了很多的cims的研究项目，国家投入了大量的资金在这个项目上面，并很快在产品设计自动化，网络数据库技术，cims集成技术等方面取得非常丰硕的成果，但是但部分的大型机械制造企业和绝大部分的小型机械制造企业主要局限于cad和管理信息系统。基层自动化还比较薄弱，国内的大部分数控机床的编程非常的复杂，没有发挥应有的作用。因此，与工业相对比较发达的欧美国家等还有一定的差距。
（二） 数控技术方面
中国于1958年研制出第一台数控机床，在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。
（三） 工业机器人方面
我国的工业机器人研究开始于20世纪70年代，由于当时经济体制等因素的制约，发展比较缓慢，研究和应用水平也比较低。1985年，随着工业发达国家开始大量应用和普及工业机器人，我国在“七・五”科技攻关计划中将工业机器人列入了发展计划，由当时的机械工业部牵头组织了点焊、弧焊、喷漆、搬运等型号的工业机器人攻关，其他部委也积极立项支持，形成了中国工业机器人第一次高潮。但是，我国目前还没有像日本的FANUC和德国的KUKA那样的形成规模的工业机器人制造厂，工业机器人产业目前在我国还仅仅处于萌芽阶段。
三、机电一体化的前景
在未来，利用高新技术对机电一体化进行改造与提升，机电一体化涉及的学科领域很广，是一门独立的综合性、交叉性学科，我国应更加注重对机电一体化产品的自主开发与技术创新，利用高新技术对机电一体化产品进行创新设计，推进产品设计的智能化，自动化和快速化，才能赶上或超过世界发达国家机电一体化水平，提高产品的市场竞争能力。机电一体化的前景更趋向于环保化，智能程度更高，体积也更小、更方便的方向发展。
（作者单位：长江大学文理学院机械5091班）
参考文献：
[1]李运华等编著.机电控制[M].北京航空航天大学出版社.2003.
[2]毕胜 国内外工业机器人的发展现状[期刊论文] ――机械工程师2008（07）.
