【摘要】科技的快速發(fā)展，機電一體化技術(shù)也越來越完善，已經(jīng)實現(xiàn)了多種技術(shù)的結(jié)合，成為新興的技術(shù)學科。但是機電一體化技術(shù)的發(fā)展離不開接口技術(shù)的更新。本文首先分析了機電一體化的系統(tǒng)模型，然后提出了接口技術(shù)的類別和功能，最后總結(jié)了接口技術(shù)在機電一體化中的主要應(yīng)用和發(fā)展方向，通過本文的簡單介紹，希望能給機電系統(tǒng)的研究工作提供一些參考價值。

【關(guān)鍵詞】機電系統(tǒng)；控制系統(tǒng)；接口技術(shù)；機電一體化

機電一體化技術(shù)的發(fā)展，給接口技術(shù)提出了更高的要求。機電一體化技術(shù)是一種新興的技術(shù)學科，可以實現(xiàn)計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)的結(jié)合?，F(xiàn)階段，智能化、標準化、微型化、人格化是機電一體化發(fā)展的方向，各種技術(shù)的結(jié)合也越來越成熟。但是，為了讓機電系統(tǒng)的功能更多，性能更佳，就要進一步優(yōu)化系統(tǒng)。所以，國內(nèi)學者在多年的研究下，提出了新的融合理論。例如：鄒慧君的三子論；亢金月的系統(tǒng)集成論等。總之，機電系統(tǒng)要根據(jù)多種技術(shù)的特點進行技術(shù)融合，讓各個技術(shù)都能發(fā)揮其優(yōu)勢，實現(xiàn)系統(tǒng)整體性能的提高，而接口就是有效連接系統(tǒng)各部分的有效硬件，提高接口技術(shù)的性能就是提高機電一體化系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。

1機電系統(tǒng)模型的簡述

機電一體化系統(tǒng)（簡稱機電系統(tǒng)）設(shè)計是近幾年研發(fā)的重點內(nèi)容，是提高機電一體化產(chǎn)品性能的關(guān)鍵。但是，機電系統(tǒng)在設(shè)計中有很大的難度，其主要原因就是無法整合多種多樣的機電系統(tǒng)。而接口技術(shù)的應(yīng)用很好解決了這一難題，它可以實現(xiàn)各個組成部分的連接。接口技術(shù)作為一種新的設(shè)計方法，有著獨特之處，我們要想進一步了解它，就要先認識機電系統(tǒng)模型。對此，國內(nèi)外學者根據(jù)接口技術(shù)的規(guī)律，提出了不同的設(shè)計理論。丹麥理工的JacobBanr就研究出三環(huán)論，德國亞琛工大就研究出五塊論，上海交大就研究出三子論，挪威科大就研究出兩個系統(tǒng)。

我們從以上幾種技術(shù)理論中可看出：機電系統(tǒng)在設(shè)計中還是以整體和部分關(guān)系為規(guī)律，實現(xiàn)多種技術(shù)的結(jié)合和滲透，最后讓各種技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮出來，提高系統(tǒng)整體的功能。這種結(jié)構(gòu)的組合并不只是各部分功能的總和，而是遠遠地大于各部分功能的總和，這就是所謂的層次結(jié)構(gòu)理論。其特點就是具有雙向因果作用規(guī)律。即：高層系統(tǒng)在底層原因的影響下產(chǎn)生某個結(jié)果；底層系統(tǒng)在高層原因的影響下也會產(chǎn)生另外的結(jié)果。而機械技術(shù)是屬于底層系統(tǒng)，機電一體化系統(tǒng)就是屬于高層系統(tǒng)，機械系統(tǒng)同信息、電子技術(shù)等低級系統(tǒng)整合后，就形成了機電一體化系統(tǒng)。但是，機電一體化也不等同于機械、信息、電子技術(shù)的結(jié)合，而是采用一定的限制手段對進入高層系統(tǒng)進行控制。

從模型結(jié)構(gòu)出發(fā)，我們可以分析出它的特點如下：第一，機電系統(tǒng)分五部分，主要包括：控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)等。第二，機電系統(tǒng)按高低層次關(guān)系又可分為控制層、反饋層和執(zhí)行層，其中控制層就是控制系統(tǒng)，負責發(fā)布指令；反饋層包括動力系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)，用來接受信息和傳遞信息；執(zhí)行層就是執(zhí)行機構(gòu)，就是根據(jù)所傳遞的信息來執(zhí)行操作。第三，機電系統(tǒng)是個整體，可以實現(xiàn)內(nèi)部各層間的信息互換，而且所有的傳遞過程都是根據(jù)接口技術(shù)來完成的。第四，機電系統(tǒng)是需要人進行操作，也是實現(xiàn)了人與機械的交流，這種溝通關(guān)系也是根據(jù)人機接口來完成的。

機電系統(tǒng)就是一個有機整體，是多個系統(tǒng)的結(jié)合，每個子系統(tǒng)都可以和總系統(tǒng)實現(xiàn)連接，而且每個系統(tǒng)間可以實現(xiàn)信息和能量的交換，接口技術(shù)不僅實現(xiàn)了子系統(tǒng)間的連接，而且還讓每個子系統(tǒng)都發(fā)揮了自身的優(yōu)勢，從而讓整個機電系統(tǒng)實現(xiàn)了性能的強化，這就是機電一體化系統(tǒng)的特點，所以，整個系統(tǒng)功能是否強大也是由接口性能決定的，要想提高整個機電系統(tǒng)的能力，就要在設(shè)計接口技術(shù)上下功夫，提高機電接口的性能。

2接口技術(shù)的具體內(nèi)容

機電系統(tǒng)是多個系統(tǒng)的集合，只有保證子系統(tǒng)間的連接通暢，才能實現(xiàn)子系統(tǒng)間可以進行信息和能量的互換，才能實現(xiàn)機電一體化。其實，機電系統(tǒng)所涉及的各個領(lǐng)域，如機械、信息、微電子等技術(shù)都已經(jīng)比較成熟和完善，主要的難點就是如何連接這些部分，從而讓機電系統(tǒng)具備多種功能，下面，我介紹一下機電接口技術(shù)的具體內(nèi)容。

（1）接口技術(shù)的定義

接口技術(shù)就是為了實現(xiàn)機電各子系統(tǒng)間的連接，從而保證子系統(tǒng)間信息和能量的交換，這種技術(shù)可以讓整個機電系統(tǒng)的設(shè)計更加完善，功能更加強大。

（2）機電接口的基本功能

機電接口是連接系統(tǒng)的主要硬件，可以實現(xiàn)信息及能量的傳遞和互換。其基本功能可分為硬件連接和軟件連接兩部分，硬件連接指的是可以實現(xiàn)人—機電系統(tǒng)—子系統(tǒng)間的連接，是系統(tǒng)的輸入和輸出通道；而軟件連接指的是信息和能量交換的方法，還包括子系統(tǒng)整合后新功能的實現(xiàn)。

（3）接口的類別

機電接口包括四類：人機接口、機電接口、智能接口、動力接口等。下面，我們逐一開始介紹：第一，人機接口，這是連接機電系統(tǒng)和人之間的溝通接口，操作者可以通過這個接口觀看系統(tǒng)運作情況并控制系統(tǒng)。人機接口實際上就是實現(xiàn)了設(shè)備信息的輸入和輸出過程，其控制設(shè)備包括顯示器、控制界面和鍵盤。第二，機電接口，這是驅(qū)動器、傳感器和執(zhí)行器的連接接口，可以實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)的連接，執(zhí)行系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)的連接。第三，智能接口，這是個復雜接口，承擔著控制系統(tǒng)—驅(qū)動系統(tǒng)—傳感系統(tǒng)間的信息交換，可以根據(jù)不同的技術(shù)要求來改變信息，是保證系統(tǒng)的智能功能。第四，動力接口，這是個連接動力源和執(zhí)行系統(tǒng)的連接接口，可以根據(jù)系統(tǒng)需要來提供不同的動力類型，如交流電、直流電、液壓等，其接口的特性就是可以讓功率發(fā)揮最大。

3接口技術(shù)的發(fā)展

隨著機電一體化的發(fā)展，對接口技術(shù)的要求也是越來越高。從機械技術(shù)和電子技術(shù)的結(jié)合向多技術(shù)結(jié)合方向發(fā)展，從而讓機電系統(tǒng)更加復雜，功能也越來越多。所以，機電一體化是技術(shù)進步的體現(xiàn)。下面，我介紹一下其發(fā)展方向：

（1）人格化。這是機電一體化繼續(xù)發(fā)展的方向。機電系統(tǒng)就是為了給人提供方便，讓操作者更便于操作，這不僅是機械進步的需要，也是人們內(nèi)心的需要，機電接口要實現(xiàn)人和系統(tǒng)的溝通，讓機械操作更加人性化，功能更加合理化。

（2）微型化。這是機電一體化的發(fā)展特點之一，可以實現(xiàn)機械技術(shù)和電子技術(shù)的結(jié)合，讓機電系統(tǒng)的各部分連接更便捷，讓信息傳遞速度更快，信息反饋也更準確，也是機電接口發(fā)展的主要方向。

（3）標準化。這是機電一體化功能的完善，讓整個機電系統(tǒng)程序更加標準，操作者可以根據(jù)機電系統(tǒng)的模板來實現(xiàn)信息和能量的轉(zhuǎn)換，保證了機電接口可以組合靈活。

（4）智能化。這是機電一體化區(qū)別于機械自動化的一項功能，是接口技術(shù)進步的體現(xiàn)，讓機電接口實現(xiàn)了信息采集、能量控制，這是機電一體化的重要發(fā)展方向。

總之，機電一體化技術(shù)的發(fā)展讓機械產(chǎn)品的功能和性能得到了大幅度的提高。但是，我們也要認識到人才是操作設(shè)備的主體，所以，接口技術(shù)作為人機的連接通道，要向人格化、標準化、智能化方向發(fā)展，讓操作者更容易進行操作，實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)操作性能的整體提高。

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