何 涌

（六盤水職業(yè)技術學院，貴州 六盤水 553001）

1 機電一體化的發(fā)展歷程

機電一體化是指通過機械工程和電氣控制工程的有機結合，來研究機械設備以及它的電力驅動和控制的方法，它不僅具有傳統(tǒng)機械系統(tǒng)處理物質與能量的功能，還具備電子系統(tǒng)處理信息和知識的功能。早期的機械自動化是借助機械和凸輪機構來實現(xiàn)的，隨著電子科學技術飛速的發(fā)展與廣泛的應用，傳統(tǒng)機械工業(yè)中的機械和凸輪機構便逐漸被電磁開關、繼電器和接觸器等機構所取代，機械機構被大大簡化，逐步實現(xiàn)了機械的電氣自動化。

機電一體化的核心技術包括機械本體技術、傳感技術、信息處理技術、驅動技術、接口技術及軟件技術。不難看出，機電一體化是以計算機和信息處理為主要特征的一種自動化技術，它的發(fā)展依賴于相關核心技術的發(fā)展。

機電一體化的主要發(fā)展歷程分為四個階段：①數(shù)控機床的出現(xiàn)意味著機電一體化開始發(fā)展；②微電子技術的發(fā)展為機電一體化帶來了源源不斷的發(fā)展動力；③可編程序控制器在工業(yè)中的應用成為了機電一體化堅強的后盾；④信息技術、模糊技術和激光技術的發(fā)展使機電一體化的發(fā)展又躍上一個新的臺階。

2 機電一體化的發(fā)展方向

機械、電子、計算機、信息、光學和控制等相關技術的發(fā)展支持著機電一體化的發(fā)展。通過對機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和相關高新技術發(fā)展動向進行分析，機電一體化將會朝著如下幾個方向發(fā)展：

（1）智能化。智能化以控制理論為基礎，吸收了人工智能、計算機科學、心理學、模糊數(shù)學、運籌學和生理學等新思想和新方法，使機器的行為具有邏輯思維、判斷推理和自主決策等能力，以期達到更高的控制目標。當然，要想使機電一體化的產品具有與人持平的智能是不可能的，但是通過高速高性能的微處理器賦予機電一體化產品低級智能，可以使機電一體化產品具備更大的機動性、靈活性和更為廣泛的用途。得益于模糊技術及信息技術在軟件和芯片技術方面的發(fā)展，21世紀機電一體化產品的智能化水平也越來越高，例如2011年的展會就展出了大量的機器人與智能化的數(shù)控機床。

（2）模塊化。如果在機電一體化中使用標準單元來進行新產品的開發(fā)，就可大大節(jié)省開發(fā)時間并且能夠擴大生產的規(guī)模，例如生產具備識別、圖像處理及測距等功能的標準控制單元，集電機和智能調速于一體的標準動力單元，以及能夠完成典型操作的一些標準機械裝置等。要實現(xiàn)機電一體化產品的模塊化就需要相關部門來制定標準單元的各項標準，以保證各個部件和單元的匹配及接口。

（3）網(wǎng)絡化。機電一體化產品一旦被研制出來，只要功能和質量獨到可靠，不久就會暢銷全球。由于信息技術的發(fā)展，網(wǎng)絡得到了普及，以網(wǎng)絡為基礎的遠程監(jiān)視及監(jiān)控技術也迅速被開發(fā)出來，而且遠程監(jiān)控機電一體化產品的終端設備本身就是機電一體化的產品。隨著局域網(wǎng)技術和現(xiàn)場總線的投入使用，人們以計算機為中心，利用家庭網(wǎng)絡將各種家用電器連接成計算機集成家電系統(tǒng)，便可以在家中享受高科技為生活帶來的便利。

（4）微型化。近十年來，微型機電一體化系統(tǒng)作為新興的機電一體化尖端技術研究方向而倍受業(yè)內人士重視。微型機電一體化系統(tǒng)是將機械和電子技術在納米尺度上進行融合，將機體、傳感器、CPU和執(zhí)行機構等進行集成，組合成一種體積極小的自律元件。這種系統(tǒng)具有體積小、運動靈活、能耗少等特點，能夠輕易地進入一般機械不能進入的空間并進行精細的操作，所以在航空航天、生物醫(yī)學、信息技術及國防技術等領域都有十分廣闊的應用前景。

（5）綠色化。經(jīng)濟的快速發(fā)展一方面為人們提供了十分優(yōu)越的物質生活，一方面給環(huán)境帶來了沉重的負擔，最終對人們的生活質量造成了巨大的影響。人們逐漸開始意識到這一點，并呼吁大家保護環(huán)境，回歸自然。機電一體化產品的綠色化趨勢在這種呼聲中也應運而生，它要求機電一體化產品具有極高的資源利用率，在設計、制造、使用及銷毀的過程中都要符合健康環(huán)保的要求，對生態(tài)環(huán)境無污染或者污染極少。

（6）系統(tǒng)化。機電一體化產品的系統(tǒng)化一方面表現(xiàn)在系統(tǒng)結構采用模式化和開放式的總線結構，通過總線結構的使用可以實現(xiàn)系統(tǒng)的靈活組合，多個子系統(tǒng)的協(xié)調和綜合管理；另一方面表現(xiàn)在通過增強通信功能來實現(xiàn)機電一體化產品的人格化，機電一體化產品的發(fā)展將會越來越注重產品與人之間的關系。此產品的人格化有兩層含義，一是使產品具備人的情感、智能和人性，比如家電機器人的人機一體化，另一層含義是指通過模仿生物的機理來研發(fā)機電一體化產品，使機電一體化產品向生物系統(tǒng)化的方向發(fā)展。

（7）柔性化。機電一體化產品未來的控制和執(zhí)行系統(tǒng)會被設計成具備較強柔性和足夠冗余度的自律分配系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)共同為總系統(tǒng)服務，但它們的工作又是相互獨立的，具備一定的自律性，可以根據(jù)所處環(huán)境及條件的變化作出相應的反應。在這種情況下，產品的子系統(tǒng)能夠自己產生信息，并將信息附加于總系統(tǒng)傳遞的信息上，根據(jù)具體情況做出行動上的調節(jié)。即系統(tǒng)的適應性也顯著增強。

3 結語

機電一體化促使傳統(tǒng)的機械設計概念及方法發(fā)生了革命性的變化，極大地提高了機電產品的使用效率及核心競爭力，是社會生產力發(fā)展到一定程度的必然要求。隨著科學技術的不斷發(fā)展，機電一體化的核心技術也在飛快地更新。機電一體化產品的發(fā)展也不應滿足于傳統(tǒng)機械設備改造的要求，而要敢于推動機械產品的更新?lián)Q代，開辟新的應用領域，以使機械工業(yè)得到真正意義上的發(fā)展。

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