黃夢(mèng)奇，曹世華

（杭州師范大學(xué)錢(qián)江學(xué)院，浙江 杭州 310036)

隨著現(xiàn)代科技飛速發(fā)展，使得各個(gè)不同學(xué)科之間的交叉和滲透得以不斷加深。集合了機(jī)械技術(shù)，信息技術(shù)，電子技術(shù)，和計(jì)算機(jī)技術(shù)的于一身的的機(jī)電一體化技術(shù)，也在這個(gè)過(guò)程中取得了很大的進(jìn)步，這是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)必然結(jié)果。

1 機(jī)電一體化概述

機(jī)電一體化是指在控制機(jī)構(gòu)、動(dòng)力機(jī)構(gòu)和信息處理機(jī)構(gòu)加入電子技術(shù)，把機(jī)械機(jī)構(gòu)和電子技術(shù)和軟件進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合所構(gòu)成的一個(gè)系統(tǒng)。機(jī)電一體化從產(chǎn)生發(fā)展到今天，已經(jīng)成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，必將有更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

機(jī)電一體化或是機(jī)電一體化的產(chǎn)品，包含了產(chǎn)品和技術(shù)兩個(gè)方面。機(jī)電一體化是將機(jī)械學(xué)、自動(dòng)控制學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)與微電子學(xué)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的一門(mén)新學(xué)科，并不是將上述學(xué)科進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的拼湊。這就是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化根本上的區(qū)別。

機(jī)電一體化系統(tǒng)，一般由以下數(shù)個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成：

機(jī)械主體——主要是機(jī)身、機(jī)械結(jié)構(gòu)等；

動(dòng)力總成——根據(jù)系統(tǒng)的指令，為整個(gè)系統(tǒng)提供合理的動(dòng)力輸出；

測(cè)試傳感器——對(duì)系統(tǒng)本身及外部環(huán)境中所需的各種參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，然后轉(zhuǎn)變成系統(tǒng)可識(shí)別的信號(hào)，傳送到處理器，經(jīng)過(guò)處理器的處理后，生成相應(yīng)的控制信息；

執(zhí)行部件——根據(jù)信息處理器發(fā)出的控制信息，做出相應(yīng)的動(dòng)作，負(fù)責(zé)執(zhí)行的結(jié)構(gòu)主要是機(jī)械機(jī)構(gòu)或是液力電磁機(jī)構(gòu)；

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)——為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，按照信息處理器發(fā)出的指令幫助執(zhí)行器完成相應(yīng)的動(dòng)作；

信息處理器——對(duì)外部觸感器輸入的各種信號(hào)進(jìn)行處理，分析后按照相應(yīng)的程序輸出控制指令，控制整個(gè)系統(tǒng)完成正常的運(yùn)行。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展歷程

機(jī)電一體化的發(fā)展歷程，基本上可以分成3個(gè)歷史階段。

第一個(gè)階段，是上個(gè)世紀(jì)60年代以前。這個(gè)階段，是機(jī)電一體化的初期階段，在這個(gè)時(shí)期，人們會(huì)不自覺(jué)地利用電子技術(shù)上新出現(xiàn)的技術(shù)成果，應(yīng)用到機(jī)械機(jī)構(gòu)上，用來(lái)完善其功能。尤其是在二戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)的需求促使了機(jī)械設(shè)備和電子科技的融合，這些在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期用在軍事上的設(shè)備，在戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為了民用?？傮w來(lái)看，那時(shí)的對(duì)于機(jī)電一體化的研制還處于一種自發(fā)狀態(tài)，因?yàn)槟菚r(shí)的電子技術(shù)還不夠完備，機(jī)械和電子的結(jié)合只能是處于一種比較淺的狀態(tài)，無(wú)法深入地進(jìn)行融合，對(duì)于已經(jīng)研制出來(lái)的設(shè)備產(chǎn)品，也無(wú)法廣泛地推廣應(yīng)用。

第二個(gè)階段，是上個(gè)世紀(jì)的七八十年代。在這個(gè)階段，機(jī)電一體化得到了蓬勃的發(fā)展。這個(gè)時(shí)期，在計(jì)算機(jī)學(xué)、通信科學(xué)、控制科學(xué)飛速發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。集成電路和計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，為機(jī)電一體化提供了必要的物質(zhì)保障。這個(gè)時(shí)期機(jī)電一體化這個(gè)詞，被日本首先提出，機(jī)電一體化產(chǎn)品得到了發(fā)展，各國(guó)開(kāi)始對(duì)機(jī)電一體化進(jìn)行大力支持。

到了上世紀(jì)90年代中后期，機(jī)電一體化開(kāi)始向新的方向進(jìn)行發(fā)展，邁進(jìn)了智能化的階段，進(jìn)入了深入發(fā)展期。

3 機(jī)電一體化的發(fā)展方向

機(jī)電一體化是一門(mén)集合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、電子科技與機(jī)械技術(shù)的綜合科技，所以其發(fā)展離不開(kāi)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。綜合各種因素，機(jī)電一體化的發(fā)展方向，主要有以下幾個(gè)方向：

3.1 向智能化方向發(fā)展

產(chǎn)品的智能化，是21世紀(jì)的各個(gè)行業(yè)發(fā)展的一個(gè)非常重要的方向，機(jī)電一體化也不能例外。人工智能的研究，在機(jī)電一體化方面也被很多研究人員所重視。這里說(shuō)的智能化，是對(duì)機(jī)器產(chǎn)品的一種描述，是指在控制學(xué)的基礎(chǔ)上，融入計(jì)算機(jī)科學(xué)生物科學(xué)、數(shù)學(xué)和心理學(xué)等相關(guān)科學(xué)，模擬人類思考的模式，使機(jī)器能夠像人一樣能夠具有判斷能力、邏輯能力和自我決策能力，以求機(jī)器能夠有更高的工作能力。

雖然機(jī)電一體化產(chǎn)品不可能擁有像人類一樣的智能，當(dāng)然這也是沒(méi)有必要的，但是高效高速能夠擁有低智能或部分擁有人的智能，卻是完全有必要的。

3.2 向模塊化方向發(fā)展

機(jī)電一體化的模塊化發(fā)展，是一項(xiàng)十分重要而艱苦的工作。由于機(jī)電一體化的生產(chǎn)企業(yè)和相關(guān)產(chǎn)品種類非常多，開(kāi)發(fā)和制造具有標(biāo)準(zhǔn)接口的電氣、機(jī)械、動(dòng)力裝置，是一項(xiàng)十分復(fù)雜而必要的任務(wù)。如研制具有調(diào)速、減速功能的動(dòng)力單元，具有識(shí)別功能和視覺(jué)功能的控制單元，如果有標(biāo)準(zhǔn)單元就可以迅速地研制出新的產(chǎn)品，擴(kuò)大產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模。所以，制定各個(gè)部件的標(biāo)準(zhǔn)是十分有必要的。但是由于相關(guān)企業(yè)間的利益沖突，很難在近段時(shí)間制定出相應(yīng)的國(guó)際、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但是可以通過(guò)組建一些具有較強(qiáng)實(shí)力的企業(yè)，來(lái)逐漸形成標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展

上個(gè)世紀(jì)90年代，在計(jì)算機(jī)科學(xué)上出現(xiàn)的最突出的成就，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，給人們的生產(chǎn)生活、軍事科技、教育醫(yī)療的等諸多領(lǐng)域，帶來(lái)了巨大的變化，可以說(shuō)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)滲透到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)將全世界的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)連成了一個(gè)整體，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也開(kāi)始了全球化。。一款新的機(jī)電一體化產(chǎn)品，被研制出來(lái)，只要品質(zhì)可靠、功能獨(dú)特，就會(huì)很快地被世界人民所接受。借助于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程控制開(kāi)始蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)和重要發(fā)展方向。

3.4 向系統(tǒng)化方向發(fā)展

機(jī)電一體化產(chǎn)品的系統(tǒng)化發(fā)展，是指產(chǎn)品的進(jìn)一步模塊化和開(kāi)放化，是系統(tǒng)可以靈活地組合配置，實(shí)現(xiàn)多個(gè)子系統(tǒng)可以協(xié)調(diào)地工作和控制。第二個(gè)表現(xiàn)是，信息功能的增強(qiáng)，未來(lái)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，是更加注重人與機(jī)器的關(guān)系。因?yàn)闄C(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用者，是讓產(chǎn)品具備人的智商和情感，變得越來(lái)越重要，特別是家用電器對(duì)這方面的要求更高。另一個(gè)方面，是現(xiàn)在對(duì)生物的模仿，而事實(shí)上很多產(chǎn)品都是模仿動(dòng)物研制出來(lái)的。

4 發(fā)展機(jī)電一體化所面臨的幾個(gè)問(wèn)題

（1）加強(qiáng)協(xié)調(diào)，統(tǒng)籌發(fā)展。要多進(jìn)行深入的研究、科學(xué)的分析，制定出符合全局發(fā)展的研究發(fā)展計(jì)劃，做出全局性的發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃。

（2）加強(qiáng)行業(yè)的管理。組建對(duì)“機(jī)電一體化”行業(yè)的專門(mén)管理機(jī)構(gòu)，結(jié)合國(guó)家的政治和經(jīng)濟(jì)體制和機(jī)電行業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)機(jī)電一體化行業(yè)進(jìn)行有效的管理，擬定行業(yè)的發(fā)展計(jì)劃和戰(zhàn)略，對(duì)行業(yè)的布局進(jìn)行指導(dǎo)，選擇好行業(yè)的突破口，抓好重點(diǎn)項(xiàng)目的招投標(biāo)。

（3）改善發(fā)展環(huán)境，加大對(duì)行業(yè)的投入和支持力度。改善發(fā)展環(huán)境，可以加大對(duì)這個(gè)行業(yè)的宣傳力度，增強(qiáng)社會(huì)和企業(yè)對(duì)這個(gè)行業(yè)的關(guān)注度，在社會(huì)上形成一個(gè)對(duì)該行業(yè)大力支持的氛圍。在政策上，要制定利于該行業(yè)發(fā)展的政策，對(duì)于那些對(duì)自然資源依賴高、環(huán)境污染重的企業(yè)，要進(jìn)行限制，直至淘汰，提倡企業(yè)用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)。對(duì)有關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目和機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造的項(xiàng)目，要優(yōu)先給予支持，對(duì)在機(jī)電一體化技術(shù)上有特殊貢獻(xiàn)的工作人員，要給予獎(jiǎng)勵(lì)和表?yè)P(yáng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，機(jī)電一體化技術(shù)作為機(jī)械技術(shù)，信息技術(shù)，電子技術(shù)，和計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合、發(fā)展與延伸，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷建設(shè)發(fā)展的過(guò)程中占據(jù)著極為關(guān)鍵的地位。我們需要明確機(jī)電一體化技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向，妥善處理機(jī)電一體化技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中面臨的問(wèn)題與障礙，推動(dòng)機(jī)電一體化時(shí)代的全面發(fā)展。

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