時間：2022-12-05 23:46:38
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機電一體化，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
英文名稱：Mechatronics
主管單位：上海市科學技術情報研究所
主辦單位：上海科技文獻出版社
出版周期：月刊
出版地址：上海市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1007-080X
國內刊號：31-1714/TM
郵發代號：4-565
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1995
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期刊簡介
《機電一體化》（月刊）創刊于1995年，由上海圖書館、上海科技情報研究所主管，上海科學技術文獻出版社主辦，中國電工技術學會機電一體化專業委員會協辦。
關鍵詞：機電一體化；煤礦機械；應用研究
近年來煤礦工業的產業升級越來越明顯，它對于高產、優質和高效的生產技術需求也有了一種新的需求。在生產力水平迫切需要提高的大背景下，機電一體化的出現給煤礦企業帶來了希望，成為了當前各大煤礦企業普遍應用的生產運作模式。煤礦工業在傳統工業中是一種比較傳統和主打的產業，在新產業迅速崛起的今天，若要穩定鞏固自身的地位，就要不斷改進生產運作模式，不斷引入最先進的生產技術和設備，降低工人的勞動強度，提高工作效率和生產質量，進而提高企業的經濟效益。
1機電一體化的相關概述
1.1技術原理
機電一體化即通過對電力電子、信息通信、計算機控制等先進技術的整合，同時借鑒微電子技術、智能軟件技術的技術精華，實現不同技術形式之間的相互滲透與結合的一種廣泛運用于煤礦生產活動中的科技匹配系統。機電一體化代表著煤工業技術中先進生產要素的結晶，以其系統化、智能化、微型化和人性化的諸多優勢，廣泛應用于煤礦企業的生產領域，并為各大企業帶來較為豐厚的效益。實現傳統工業優化升級的同時，將先進的機電一體化技術應用于煤礦機械中，還能節能降耗，實現可持續發展的生產目標。
1.2發展歷程
我國機電一體化起步較晚，其發展歷程大致可以分為3個階段：第一階段，上個世紀60年代初，為滿足國防建設的需求，在軍工企業中科研人員開展了大量的實踐研究，進而制造出一系列電子技術與機械系統相結合的技術載體，為機電一體化的研制開發奠定了穩定的基礎。第二階段，上世紀70年代開始，計算機、通信以及控制技術得到了快速發展，逐漸走向成熟，這些外部技術基礎推動了機電一體化的進一步發展。第三階段，起始于20世紀90年代，民用工業在國民經濟體系中的地位逐漸增強，在眾多科研院校、研究單位和企業的共同研究下，機電一體化技術得到了突飛猛進的發展，盡管與發達國家存在較大差距
1.3特色優勢
隨著新興科技產業的蓬勃崛起，科學與技術之間的融合逐漸增強，傳統的能源經濟的生產模式越發不能滿足當前國家崛起的戰略需要，因而實現技術體制的改革創新，促成機電一體化體制的構建，既是一種必要性的驅使，也具有得天獨厚的特色優勢。
2煤礦機械中機電一體化技術的應用分析
2.1機電一體化技術在煤礦安監系統中的應用
煤礦安全生產監控系統是機電一體化技術的集中體現，但在我國起步很晚，1980年以后才逐漸開始在煤礦中得到應用，其原因主要有兩個方面，一方面是因為上世紀80年代實現機電一體化的安監系統逐步成熟，開始得到應用，另一方面也是因為國外更為先進的煤礦監控技術很大程度上促進、幫助了我國安全監控技術的發展。安全監控系統的應用在很大程度上降低了煤礦事故的發生，對于煤礦企業的安全生產無疑起到了重要的作用。
2.2機電一體化技術在煤礦運輸系統中的應用
隨著機電一體化技術的逐步成熟，煤礦企業嘗試了在井下運輸系統中應用這一技術，如帶式運輸機。由于帶式運輸機運輸距離長、功率大，機電一體化的應用可以在很大程度上排除安全隱患，其核心技術也在實踐中得到了廣泛的發展，并能夠實現大傾角、長距離的安全運輸，相配套的技術和關鍵元件也得到了產品研發與理論研究。
2.3機電一體化技術在采煤機中的應用
煤礦機械自動化不僅能夠提高工作效率，也能大大降低安全隱患，為此，機電一體化的采煤機被逐步研發應用。此類型采煤機采用電牽引，相比傳統的液壓牽引采煤機動力更強，煤層傾角較大、頂板突然來壓導致采煤機下滑時，自身也可以實現制動。同時，機電一體化的采煤機結構上更為簡單，整機效率高，可靠性強，在煤礦生產中的應用也越來越廣泛。
2.4提升機中的機電一體化技術應用
交直流全數字化提升機代表著煤礦機械中機電一體化技術的最高水平。在內裝式提升機上，將驅動與滾筒的機械結構合二為一，總體整合了電力電子、機械、自動控制、通信等相關先進技術。采用總線方式的全數字化提升機不僅大大簡化了電器安裝，也使其達到了高度可靠的效果。
3機電一體化技術的應用意義
3.1實現了煤礦開采的高效生產
煤礦機械機電一體化技術的應用，在很大程度上提高了礦山開采效率，改變了以往落后的生產方式和作業模式，提升其中的技術操作便捷性和安全性，極大降低了工作人員的勞動強度，同時提升了生產效率和勞動質量，實現了產業升級。
3.2提高了礦山開采的經濟效益
煤礦機械中機電一體化技術的成功應用大幅提高了煤炭產量，降低了礦山開采的生產費用，增加了煤炭企業的經濟效益，并帶動了相關經濟產業的快速發展，推動了地方經濟的蓬勃發展。
3.3提高了安全的煤礦開采工作環境
良好的開采環境是安全生產的有力保證，隨著機電一體化技術的大量推廣應用，煤礦機械的效率大大提高的同時，在很大程度上也減少了安全隱患的發生。傳統的破、裝、運、支、處等生產環節的機械被現代化的設備逐步取代，將采礦工作人員從危險的開采工作中脫出來，降低了發生危險事故的幾率，使礦工的人身安全得到了保證，防止了職業病與工傷的發生。
4結語
隨著經濟的發展和社會的不斷進步，煤礦企業在發展中對機電一體化也提出了新的要求，這在一定程度上促進了機電一體化技術的發展和完善。當前的機電一體化技術中已經融入了網絡、光纖以及人工智能等新技術，在很大程度上可以提高工作效率以及作業的安全性，確保煤礦企業健康穩定的發展。
參考文獻：
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[2]王國利.機電一體化在煤礦機械中的應用探討[J].能源與節能,2014(01):26-28.
關鍵詞：機電一體化、控制系統、設計
中圖分類號：U415.521
1. 壓路機機電一體化設計的國內外概述
1.1國外壓路機機電一體化技術的發展
國外很多公司的自動壓實控制系統的新型智能可變振幅的Variomatic振動壓路機是用兩個相對旋轉的偏心軸來振動壓實輪，雙軸布置使輪子振動力的大小和方向隨著被壓物料上振動加速度的變化而相應的變化，用液壓系統來調整兩軸之間的角度，通過電子控制的方式自動地完成從垂直到水平方向的無級變化，用裝在輪上的加速度表來不間斷的顯示物料硬度隨壓實進程的變化。把通過加速度表獲得的數據輸送到壓路機上的計算機里，并保存到軟、硬盤中，計算機把這些數據與預先設置在計算機內的參數進行比較。當反饋達到預定值時計算機發出指令，通過調整兩根軸的相對角度來調整振動方向和有效振幅，這樣可以對壓實力進行優化，既減輕司機操作的工作量又改善壓實均勻度。
1.2國內壓路機機電一體化技術的發展現狀
國內壓路機廠家在機電自動調整方面取得了一定的成績，如湖南江麓機械廠研制的W1102DZ振動壓路機配備自動駕駛作業系統，很多壓路機也配置了聲光報警系統。雖然對關鍵參數實施了時時監控，并且控制方式獨特、自成體系，安裝與維護簡單直觀，抗外界干擾能力強，但由于線束復雜，各功能單元之間的父子控制難以實現，傳感器資源利用率不高。
2.智能壓路機發動機及其工作原理
電子智能（ EDI） 發動機主要以尖端的電子技術為特征， 其卓越機械特性表現在燃油輸送特性、發動機管理功能和診斷等方面。作為高度集成化的系統與其它系統（ 如變速箱和冷卻系統） 相互作用， 先進的電子系統提供了不受發動機轉速影響的更大的燃油噴射率、燃油正時控制和更高的噴射壓力， 同時還提高產品的性價比和環保性。電子智能發動機的核心單元是一個裝在發動機上的ECM， 這個是基于微處理器為的控制系統， 它的作用是利用自能發動機上的傳感器控制發動機的運行狀態及監控發動機主要輸入輸出參數： 還用智能發動機轉速、凸輪軸位置、吸管壓力、油溫、油壓、致冷劑溫度等參數。因此， 智能控制系統監控著發動機的主要工作特性并存儲了相關信息， 檢修時，通過一臺工業標準診斷儀，工作人員就可以查看發動機的歷史工作性能的， 進而對機器實施故障分析， 實現快速低成本的維修。根據ECM 電子控制模板就可以準確計算燃油噴射壓力、噴射速度和噴射時間， 然后通過液壓控制的電子系統控制噴射系統HEUI 進行動作。
3.液壓控制系統的設計
該液壓控制系統是由變量泵、安全閥、壓差傳感器及其電器控制部分組成。用壓差傳感器來檢測負載壓力， 用泵、閥控制器發出控制指令， 按照負載的大小調節液壓泵的排量， 使泵輸出壓力比工作負載壓力高出一不大的恒定值， 這樣是保證液壓泵輸出功率與負載相適應， 提高效率。
2. 1 振動系統的雙頻雙幅調節
液壓控制系統的振動泵是由兩個電磁閥控制的， 其中，每個電磁閥對應控制一個高壓油流方向， 這兩個電閥循環交替通電、斷電， 就能可改變高壓油流的方向。通過控制定量馬達的正反轉使振動軸上大小偏心塊相分別實現疊加和疊減， 疊加時泵的液壓油的排量小， 即出現高幅低頻； 疊減時泵的液壓油排量大， 即出現低幅高頻。
2. 2 對協調行走馬達進行功率分配。
該壓路機的行走系統由一個行走泵、三個行走馬達組成， 通過負荷傳感系統和速度傳感器完成對行走馬達的功率分配。為了擺脫前輪打滑的現象， 就在前輪設置一個小排量馬達，這樣， 馬達的扭矩只能發揮最大排量時的一半； 后輪兩馬達設置大排量， 其要發揮最大排量輸出扭矩驅動壓路機。同理，為了擺脫后輪打滑的狀況，后輪馬達設置小排量， 前輪馬達設置為大排量。利用電子控制程序的柔性結合電液伺服技術，最終實現液壓泵效率的合理分配。
2. 3 液壓控制系統中位軟啟動功能
該壓路機具有一套光電信號傳感模塊， 發動的機啟動是靠行走手柄放在中位來實現的，。這套保護裝置是防止壓路機帶載啟動造成對電機的沖擊。
2. 4 壓路機的自動滑轉控制系統
為滿足大型工程施工的實際需求（ 要求爬坡能力超過50%） ， 壓路機的自動滑轉控制系統在無滑轉軸和剎車閘的作用下避免單輪快速滑轉， 并通過傳感器檢測振動輪和橡膠驅動輪之間的滑轉， 通過調整液壓驅動系統液壓流量使牽引性能達到最佳狀態， 防止振動滾輪和橡膠驅動滾輪同時滑轉， 避免機器停頓或下陷。
2. 5 液壓控制系統污染檢測和主動維護功能
利用液壓系統對傳感器測出的各種信號進行處理， 用成熟的模糊邏輯原理進行合理的推理與分析，在有多個因素導致故障的情況下， 采用思維模擬技術， 確定故障誘發的因素。因為故障的復雜多樣性， 利用BP 神經網絡處理診斷信號。 為了設計和諧的人機對話界面， 在設計時采用大量圖像分析、液晶顯示識別系統來輔助。、
4.目前最迫切的工作
推廣與應用機電一體化技術首先改變傳統的設計觀念，一味的強調低成本競爭會把企業帶人死胡同。當然機械產品元件越少其可靠性會越高，但是這種可以犧牲產品多功能換來產品靠性喪失的開發不值得借鑒。國外公司正是看到了故障的存在性，才借助機電液一體化技術來減少故障、迅速發現并解決故障，也正是因為電子元件質優價廉，才使這項技術的廣泛應用得到延伸與發展。
再者，要合理利用該技術則離不開同行的之間的合作、引進、吸收和開發。例如英格索蘭、卡特彼勒兩家公司合作，選用瑞土專業電子儀器公司開發的計算機軟件和控制系統，作為連續壓實控制的壓實數據系統（CDS）以及處理CCC的PC軟件程序。把這些壓路機制造公司沒有能力開發的技術要用有限的資金去引進，在學習、消化和吸收之與國內其它公司聯合進行技術開發，利益共享。
小結
在科技高速發展和用戶需求日趨主題化、個性化和多樣化的時代背景下，產品技術含量的高低和功能的多樣性與企業的利潤和生存的聯系越來越密切。跨國公司為了適應市場降低成本，實施制造本地化及采購全球化戰略，促使制造業競爭越來越激烈。本文正是通過對壓路機機電一體化設計的研究，來找到提高機械產品的智能化水平，占領市場，讓用戶滿意的有效途徑。
參考文獻
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【關鍵詞】機電一體化；核心技術；智能化；傳感技術
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A
隨著科技的進步與工業的發展，不同學科之間的相互聯系共同發展的現象越來越普遍，這些都極大的推動了社會生產力的進步，使工程技術掀起了一場 革命，促進了機電一體化的形成與發展。所謂機電一體化，就是指一種幾種學科相互交叉形成的復合技術，其是機械技術與其他高科技技術相互結合而形成的新的產物，也是現代社會發展形勢下工業的必然發展方向。這對于提高機械工業的生產技術、產品結構、管理模式等都是具有很大推動作用的。目前我國的機電一體化已經取得一定的發展成果，但相較于其他發達國家來講，還是有著一定的差距，還必須要不斷的進行改革發展，提高科技水平，以促進國內機電一體化水平的提高。
一、機電一體化的核心技術
一般來講，機電一體化主要是由兩大部分組成，即軟件技術與硬件技術。其中硬件的組成部分大致有機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分，因而若要進一步的提高機電一體化的發展，就必須要對這些核心技術進行不斷的創新與改進。
1、機械本體技術。機械本體對于機電一體化技術的影響主要體現在其性能的高低、質量的和精度的大小等幾點內容上，而當前的機械主要是以鋼材為主要的原材料，因而在減輕其質量時，可以考慮從更換質輕的材料入手，用非金屬的復合高性能材料作為機械的主要結構材料，以此來減少驅動系統的負荷，以提高控制系統的效率，從而實現降低能耗、提高機電效率的目的。
2、傳感技術。傳感器的最大作用是為了提高其通信能力，即其可靠性的大小、靈敏度與精確度的高低都是影響到機電一體化的技術水平水平的。
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發展非接觸型檢測技術。
3、信息處理技術
機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備（特別是微型計算機）的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。
4、驅動技術
電機作為驅動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。
5、接口技術
為了與計算機進行通信，必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。目前，技術人員正致力于開發低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。
6、軟件技術
軟件與硬件必須協調一致地發展。為了減少軟件的研制成本，提高生產維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機電一體化技術的主要應用領域:數控機床、計算機集成制造系統（CIMS）、柔性制造系統（FMS）、工業機器人。
2．機電一體化的發展狀況
機電一體化的發展大體可以分為3個階段：20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。20世紀70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。
我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，
三、機電一體化技術的發展前景
縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發展：
1、智能化
智能化是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一，也是21世紀機電一體化的發展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創造了條件，有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發展。智能機電一體化產品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。
2、系統化
系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能大大加強，一般除RS232等常用通信方式外，實現遠程及多系統通信聯網需要的局部網絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，如何賦予機電一體化產品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產品還可根據一些生物體優良的構造研究某種新型機體，使其向著生物系統化方向發展。
3、微型化
微型機電一體化系統高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術，是機電一體化的一個新的發展方向。國外稱微電子機械系統的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發展。由于微機電一體化系統具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。
4、模塊化
模塊化也是機電一體化產品的一個發展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產品單元是一項復雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產品生產企業可利用標準單元迅速開發新產品，同時也可以不斷擴大生產規模。
5、網絡化
網絡技術的飛速發展對機電一體化有重大影響，使其朝著網絡化方向發展。機電一體化產品的種類很多，面向網絡的方式也不同。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。
6、綠色化
工業的發達使人們物質豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態環境受到嚴重污染，于是綠色產品應運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態環境無危害或危害極小，資源利用率極高。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境，報廢時能回收利用。綠色制造業是現代制造業的可持續發展模式。
綜上所述，機電一體化技術是眾多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它促使機械工業發生戰略性的變革，使傳統的機械設計方法和設計概念發生著革命性的變化。大力發展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統機械設備的要求，而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的必由之路。
參考文獻：
1.機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。
2.計算機與信息技術：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。
3.系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。
4.自動控制技術：其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
5.傳感檢測技術：是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。
6.伺服傳動技術：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。
二、機電一體化的發展進程
1.數控機床問世：自從1952年美國第1臺數控銑床問世至今已50個年頭。我國數控機床制造業在80年代曾有過高速發展階段，尤其是在1999年后，國家向國防工業及關鍵民用工業部門投入大量技改資金，使數控設備制造市場一派繁榮。
2.微電子技術的發展：我國的集成電路產業起步于1965年，經過30多年發展，已初步形成包括設計、制造、包裝業共同發展的產業結構。
3.可編程序控制器（PLC）的應用于工業：上世紀60年代后期，美國汽車制造業開發一種ModularDigitalController（MODICON）取代繼電控制盤。MODICON是世界上第一種投入商業生產的PLC.70年代是PLC崛起，并首先在汽車工業獲得大量應用。80年代是它走向成熟，全面采用微電子及微處理器技術。90年代又開始了PLC的第三個發展時期。90年代后期進入了第四階段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向現場總線網絡的體系結構，采用開放的通信接口，如以太網、高速串口；采用各種相關的國際工業標準和一系列的事實上的標準；從而使PLC和DCS這些原來處于不同硬件平臺的系統，正隨著計算技術、通信技術和編程技術的發展，趨向于建立同一硬件平臺，運用同一個操作系統、同一個編程系統，執行不同的DCS和PLC功能。這就是真正意義上的EIC三電一體化。
4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術的出現：以激光技術為首的光電子技術是未來信息技術發展的關鍵技術，它集中了固體物理、波導光學、材料科學、微細加工和半導體科學技術的科研成就，成為電子技術與光子技術自然結合與擴展、具有強烈應用背景的新興交叉學科，對于國家經濟、科技和國防都具有重要的戰略意義。
三、機電一體化向智能化邁進
20世紀90年代后期，各主要發達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭角，出現了光機電一體化和微機電一體化等新支；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。未來機電一體化的主要發展方向有：
1.智能化：是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。
2.網絡化：20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。
3.微型化：興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。
4.綠色化：機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。
5.系統化：其表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產品與人的關系。一是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。
結束語：
當然，機電一體化的發展不是孤立的，與機電一體化相關的技術還有很多，并隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。
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關鍵詞：智能 網絡 環保
眾所周知，基于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，帶來了機械工業在技術、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系的變化，使工業生產進入了以機電一體化為主要特點的階段。
一、什么是機電一體化
機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。
二、目前機電一體化技術的基本狀況
回顧機電一體化發展歷史，可以把機電一體化的發展概括為三個階段：20世紀60年代以前為第一階段，即初級階段，在此階段，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能；20世紀70-80年代為第二階段，即興旺發育階段，在此階段，由于計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化發展奠定了技術基礎，大規模超大規模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發展提供了物質基礎；20世紀90年代后期為第三階段也稱為高級階段，即機電一體化技術開始向智能化方向邁進的新階段，此為深入發展時期。
中國是從20世紀80年代初開始機電一體化技術的研究和應用，列入“863”計劃中，許多大專院校、研究機構及一些大中型企業做了大量工作，取得一定成果。但與先進國家相比仍有很大差距。
三、機電一體化的優勢方向探討
據科學估測，機電一體化的主要發展方向大致有智能化、網絡化、環保化等幾個方面，這也是機電一體化的技術優勢所在。
（一）關于智能化
這是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。這里所說的智能化是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。
（二）關于網絡化
這是20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到、質量可靠，很快就會暢銷全球。機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。
（三）關于微型化
實際上，微型化興起于20世紀80年代末，主要說的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。在西方發達國家稱為微電子機械系統，泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，這些產品在生物醫療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優勢。其瓶頸在于微機械技術。
（四）關于環保化
工業的發達給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前景。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。
（五）關于系統化
本文所述之系統化，其表現特征是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。再一個特質是通信功能的大大加強。一般除rs232外，還有rs485等智能化通信接口。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義：一層是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性等等，顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化；另一層是模仿生物機理，研制出各種機電一體化產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發而研制出來的。
四、結論
根據以上的敘述可以結論，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求和產物。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展前景也將日益獲得人類的關注并為人類創造更大的社會效益與經濟效益。
（作者單位：青海鹽湖工業股份有限公司鉀肥分公司）
參考文獻：
關鍵詞：機電一體化；科學技術；機械
Abstract: electromechanical integration technology is the crystallization of many science and technology development, is the inevitable requirement of the development of social productivity. It is the machinery industry has a strategic change, make the mechanical design method and the traditional design concepts have a revolutionary change. To develop a new generation of electromechanical integration products, is not only the transformation of traditional mechanical equipment requirements, but also promote the upgrading of mechanical products and open up the route one must take the development of new areas, and the revitalization of machinery industry.
Keywords: mechatronics; science and technology; machinery
中圖分類號：TH-39文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）
引言
現代科學技術的發展極大地推動了不同學科的交叉與滲透,引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化,使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化,使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。
1.機電一體化的核心技術
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此,為加速推進機電一體化的發展,必須從以下幾方面著手。
1.1機械本體技術機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主,為了減輕質量除了在結構上加以改進,還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量,才有可能實現驅動系統的小型化,進而在控制方面改善快速響應特性,減少能量消耗,提高效率。
1.2傳感技術傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面,提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾,目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說,目前主要發展非接觸型檢測技術。
1.3信息處理技術機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備(特別是微型計算機)的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化,必須提高信息處理設備的可靠性,包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性,進而提高處理速度,并解決抗干擾及標準化問題。
1.4驅動技術電機作為驅動機構已被廣泛采用,但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前,正在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。
1.5接口技術為了與計算機進行通信,必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修,而且可以簡化設計。目前,技術人員正致力于開發低成本、高速串行的接口,來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。
1.6軟件技術軟件與硬件必須協調一致地發展。為了減少軟件的研制成本,提高生產維修的效率,要逐步推行軟件標準化,包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
2.機電一體化的發展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。因此，機電一體化的主要發展方向如下:
2.1智能化
智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設的研究日益獲得重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。
2.2模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
2.3網絡化
20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育、日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。
2.4微型化
微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過ICm的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
2.5綠色化
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適;另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。
2.6系統化
系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。
3.結語
機電一體化技術是現代制造業的核心技術。目前我國正處在從“制造大國”向“制造強國”的轉變，制造業的現代化水平得到了提升，最顯著的標志是采用大量的自動化生產制造系統取代了傳統的、自動化程度較低的生產方式。現代機電一體化技術是機械、電子、信息和管理等學科有機結合的高新技術，廣泛應用于機械、電子、汽車、食品、醫藥等行業。可以說，任何產品只要投人工業生產，就必須采用自動化生產制造技術以提高產品質量和生產效率，否則將沒有市場競爭力，而自動化生產制造的核心技術就是機電一體化技術。
參考文獻：
[1]梁俊彥,李玉翔.機電一體化技術的發展及應用[J].科技資訊,2007(9).
關鍵詞：機電一體化；接口；分析
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
一、機電一體化系統組成
單純的機械技術只能形成純機械產品，機械技術與信息技術、微電子技術結合后就能夠生產出具有機電一體化特征的多功能機電一體化產品。機電一體化系統由五部分組成，分別是動力源、控制系統、傳感器、驅動系統、和執行機構。機電一體化的組成部分都有各自的分層，例如動力源和驅動系統以及傳感器組成的驅動反饋層，有控制系統控制整個系統的控制措施，而執行機構則為直行車。機電一體化的系統運行是按照控制層獲得命令將信息放大驅動反饋給執行層，執行層執行命令動作后將結果經過驅動層反饋給控制層。機電一體化系統內部之間的信息和能力的交互和傳遞是通過各種機電接口來實現的，不同的機電接口有不同的用處。接口可以起到連接作用，能夠將每個子系統的特性和優點有機地結合起來，達到系統最優化，激發出系統最大潛力，子系統之間的機電接口決定著整個機電一體化系統的性能。因此，機電接口技術在機電一體化中占有舉足輕重的地位，需要進行深入的探討和研究。
二、機電一體化中的接口問題探討
機電一體化系統可分為機械和微電子系統兩大部分，各部分連接須具備一定條件，這個聯系條件通常稱為接口。各分系統又由各要素（子系統）組成。本文以機電一體化控制系統（微電子系統）為例，將接口分為人機與機電接口兩大類。
1 機電接口
由于機械系統與微電子系統在性質上有很大差別，兩者間的聯系須通過機電接口進行調整、匹配、緩沖，因此機電接口起著非常重要的作用：
（1）行電平轉換和功率放大。一般微機的 I/O 芯片都是 TTL 電平，而控制設備則不一定，因此必須進行電平轉換；另外，在大負載時還需要進行功率放大；
（2）抗干擾隔離。為防止干擾信號的串入，可以使用光電耦合器、脈沖變壓器或繼電器等把微機系統和控制設備在電器上加以隔離；
（3）進行 A/D 或 D/A 轉換。當被控對象的檢測和控制信號為模擬量時，必須在微機系統和被控對象之間設置 A/D 和 D/A 轉換電路，以保證微機所處理的數字量與被控的模擬量之間的匹配。
1.1 模擬信號輸入接口
在機電一體化系統中，反映被控對象運行狀態信號是傳感器或變送器的輸出信號，通常這些輸出信號是模擬電壓或電流信號（如位置檢測用的差動變壓器、溫度檢測用的熱偶電阻、溫敏電阻、轉速檢測用的測速發電機等）計算機要對被控對象進行控制，必須獲得反映系統運行的狀態信號，而計算機只能接受數字信號，要達到獲取信息的目的，就應將模擬電信號轉換為數字信號的接口--模擬信號輸入接口。
1.2 模擬信號輸出接口
在機電一體化系統中，控制生產過程執行器的信號通常是模擬電壓或電流信號，如交流電動機變頻調速、直流電動機調速器、滑差電動機調速器等。而計算機只能輸出數字信號，并通過運算產生控制信號，達到控制生產過程的目的，應有將數字信號轉換成模擬電信號的接口--模擬信號輸出接口。任務是把計算機輸出的數字信號轉換為模擬電壓或電流信號，以便驅動相應的執行器，達到控制對象的目的。模擬信號輸出接口一般由控制接口、數字模擬信號轉換器、多路模擬開關和功率放大器幾部分構成。
1.3 開關信號通道接口
機電一體化系統的控制系統中，需要經常處理一類最基本的輸入/輸出信號，即數字量（開關量）信號包括：開關的閉合與斷開；指示燈的亮與滅；繼電器或接觸器的吸合與釋放；電動機的啟動與停止；閥門的打開與關閉等。這些信號的共同特征是以二進制的邏輯“1”和“0”出現的。在機電一體化控制系統中，對應二進制數碼的每一位都可以代表生產過程中的一個狀態，此狀態作為控制依據。
（1）輸入通道接口。開關信號輸入通道接口的任務是將來自控制過程的開關信號、邏輯電平信號以及一些系統設置開關信號傳送給計算機。這些信號實質是一種電平各異的數字信號，所以開關信號輸入通道又稱為數字輸入通道（DI）。由于開關信號只有兩種邏輯狀態“ON”和“OFF”或數字信號“1”和“0”，但是其電平一般與計算機的數字電平不相同，與計算機連接的接口只需考慮邏輯電平的變換以及過程噪聲隔離等設計問題，它主要由輸入緩沖器、電平隔離與轉換電路和地址譯碼電路等組成。
（2）輸出通道接口。開關信號輸出通道的作用是將計算機通過邏輯運算處理后的開關信號傳遞給開關執行器（如繼電器或報警指示器）。它實質是邏輯數字的輸出通道，又稱為數字輸出通道（DO）。DO 通道接口設計主要考慮的是內部與外部公共地隔離和驅動開關執行器的功率。開關量輸出通道接口主要由輸出鎖存器、驅動器和輸出口地址譯碼電路等組成。
2、人機接口
人機接口是操作者與機電系統（主要是控制微機）之間進行信息交換的接口。按照信息的傳遞方向，可以分為輸入與輸出接口兩大類。機電系統通過輸出接口向操作者顯示系統的各種狀態、運行參數及結果等信息；另一方面，操作者通過輸入接口向機電系統輸入各種控制命令，干預系統的運行狀態，以實現所要求的功能。
2.1 輸入接口
（1）撥盤輸入接口。撥盤是機電一體化系統中常見的一種輸入設備，若系統需要輸入少量的參數，如修正系數、控制目標等，采用撥盤較為方便，這種方式具有保持性。撥盤的種類很多，作為人機接口使用最方便的是十進制輸入、BCD 碼輸出的 BCD 碼撥盤。BCD 碼撥盤可直接與控制微機的并行口或擴展口相連，以 BCD 碼形式輸入信息。
（2）鍵盤輸入接口。鍵盤是一組按鍵集合，向計算機提供被按鍵的代碼。常用的鍵盤有：
a. 編碼鍵盤，自動提供被按鍵的編碼（如 ASCII 碼或二進制碼）；
b. 非編碼鍵盤，僅僅簡單地提供按鍵的通或斷（“0”或“1”電位），而按鍵的掃描和識別，則由設計的鍵盤程序來實現。前者使用方便，但結構復雜，成本高；后者電路簡單，便于設計。
2.2 輸出接口
在機電一體化系統中，發光二極管顯示器（LED）是典型的輸出設備，由于 LED 顯示器結構簡單、體積小、可靠性高、壽命長、價格便宜，因此使用廣泛。常用的 LED 顯示器有 7 段發光二極管和點陣式 LED 顯示器。7 段 LED 顯示器原理很簡單，是同名管腳上所加電平高低來控制發光二極管是否點亮而顯示不同字形的。點陣式 LED顯示器一般用來顯示復雜符號、字母及表格等，在大屏幕顯示及智能化儀器中有廣泛應用。
三、結語
接口技術是研究機電一體化系統中的接口問題，使系統中信息和能量的傳遞和轉換更加順暢，使系統各部分有機地結合在一起，形成完整的系統。接口技術是在機電一體化技術的基礎上發展起來的，隨著機電一體化技術的發展而變得越來越重要；同時接口技術的研究也必然促進機電一體化的發展。從某種意義上講，機電一體化系統的設計，就是根據功能要求選擇了各部分后所進行的接口設計。接口的好與壞直接影響到機電一體化系統的控制性能，以及系統運行的穩定性和可靠性，因此接口技術是機電一體化系統的關鍵環節。
參考文獻
[1]費仁元，張慧慧，鄭剛.機電接口技術的內涵和發展[J].北京工業大學學報，2003（4）.
[2]佘明輝.基于機電一體化系統接口技術的研究[J].江西電力職業技術學院學報，2006（4）.
關鍵詞：機電一體化；柔性制造機制；機器人；交流傳動技術
1機電一體化的主要技術
常規的機電一體化涵蓋了軟件與硬件2類基礎技術。硬件即由機械自身、傳感設備、參數處理模塊及驅動模塊等所構建。為了與計算機進行有效傳輸，我們就要使相關參數傳輸達到標準化和規格化。接口擇取相同指標、規格，不僅可以方便信息的傳遞和維修，同時還可以方便設計。現階段，相關技術工作者正側重于開發低投資、高速串行的接口，進而規避光導纖維、信號電纜非接觸化與光藕設備的大容量化等問題。而軟件和硬件一定要相互制衡，統一發展。為了降低軟件的研制投資，深化生產維修的有效性，我們要試著將軟件予以指標化處理，將內置程序指標化、軟件程序固化、程序模塊化，以及大范圍應用軟件工程等。現階段，機械設備大多是以鋼鐵材料為基本結構的，為了可以有效減輕質量，我們要對產品的基本結構予以簡配舉措，因此可以利用非金屬合成耗材。只有在減輕機械質量的前提下，才可以使驅動系統趨于微型化，進而提高其速率，這樣可以最大化地降低能耗，提高作業的有效性。以傳感設備為基點，從提高精確度、靈敏度等方面入手，在此基礎上要確保其具有較強的抗干擾性。機電一體化，即在主功能、信息處理功能和控制功能上滲透進電子技術，把機械設備和電子化設計與軟件有機地結合在一起，所組建的系統的統稱。從宏觀上分析，機電一體化包括技術和產品2個基本點，是依附于群體技術有機融合的一種拓展性技術，并非單純的機械技術或微電子技術的結合。機電一體化技術的核心功能即替代體力勞動。
2機電一體化技術的應用范圍
計算機集成制造系統的實現并非現有各分散模式的隨機排列，而是全局動態的一種配置手段。其掙脫常規系統間的束縛，以構建核心的基礎去控制物流和信息流，達到從經營決策直至產品開發管理的全套組合。企業集成水平的提高能夠使相關生產要素間的配置得到全面深化，相關生產要素的潛能能夠被全面挖掘。而柔性制造機制即為計算機化的制造模式，其通過計算機、數控機床、機器人及自動運行車等構建。柔性制造機制能夠隨心所欲地根據裝配系統的需要，生產柔性制造機制范圍內的一切工件，尤其適用于類型繁雜和中小批量生產的離散零件。同時，機電一體化技術也被機器人研發領域所應用。我們都知道，第1代機器人即示教再現機器人，其僅可依附于示教予以重復運動，對工作條件與作業目的的改變不具備適應性和應變能力；第2代機器人則裝置了一系列前沿的傳感元件，可以搜集作業條件與操作目標的基本信息，經計算機運算及分析，作出相應的判斷，同時對動作予以反饋，其傾向于低級智能，已被一些基礎行業所應用；而第3代機器人則為智能化機器人，其具有一系列感知功能，能夠予以煩瑣的邏輯思維，在此基礎上評定并作出相應的舉措。電力電子技術和微電子技術的持續發展，交流傳動技術也得到了全面的應用。由于交流傳動的優勢，交流傳動技術慢慢取代了電氣傳動技術，進而實現數字化目標，同時達到了矢量控制的目的，提升了系統功能的有效性。對于開放式控制系統來說，其基本是對一類指標信息交換規程進行支持，達成共識，能夠對相關指標予以設計的系統，可以對各廠家產品進行兼容，具有優異的資源共享。開放式控制系統主要就是利用工業通信網絡實現各控制設備、管理計算機互聯的集成，通過控制室控制設備和現場總線儀表的互聯，實現控制與測量的一體化。對于分布式控制系統而言，其主要就是利用一臺中央計算機指揮若干臺面進行現場測控與智能控制。在實際工作中，分布式控制系統主要就是依附于計算機對生產過程予以集中監視及管理，進而確保生產環節的順利完成，達到預期的生產目標。與集中式控制系統相比，分布式控制系統的功能更強大，且具有較高的穩定性，是未來大型機電一體化系統的主要發展內容。在鋼鐵行業中，機電一體化要依附于微處理機，將微機、工控設備及參數傳輸等技術進行有效配置，擇取組裝合并的舉措，為深化系統的一體化奠定良好的基礎，提高系統控制的有效性和穩定性。近年來，機電一體化技術已被應用于煤炭企業，其對煤礦設備的電動機、傳動機制、工作設備及制動系統等的在線運行情況予以實時監控，發生故障后可以自動報警，同時精準地指出故障區域。因此，應用機電一體化技術可以改善操作人員的工作環境，提高設備的工作有效性，降低相關裝置的維護檢查工作量，減少維修耗資，延長裝置的使用周期。很多引進的機械工程均擇取了電子控制的自動變速技術，此技術可以依附于外負荷的改變狀態自行調節傳動系的傳動參數，這不僅使發動機功率最大限度地被利用，提高了燃油的利用率，同時還方便了操作程序，降低了工作者的勞動強度。為從根本避免翻車及斷臂事故的發生，從實質上提升作業的穩定性，目前一些前沿的起重設備都被安裝了電子控制的力矩限制裝置。為實現無人駕駛，鋪平了道路，使工程設備能夠在危險區域工作。而電子系統的穩定性即為工程機械十分重要的一項性能標準。因為工程機械通常處于露天工作的狀態，經常會遭受暴曬、雨淋，而且在作業過程中還存在振動及外在的電磁干擾，工作條件可想而知，所以對電子控制系統的基本要求為：可以在－40～80℃的條件下穩定工作，同時要具備較強的抗老化性和抗干擾性。
3總結
總的來說，機電一體化技術的側重點即替代體力勞動。不過發展至機電一體化機制后，微電子設備不僅能夠替代個別機械部件發揮功能，同時還能夠加設相對前沿的功能，其中包括自動檢測、自動處理參數和自動調節等。機電一體化從根本推動了機械工業的變革，讓常規的機械設計舉措和設計理念發生了翻天覆地的變化。全面研究前沿的機電一體化產品，不僅是優化常規機械裝置的先決條件，還是促進機械產品更新換代及推動機械工業全面發展的有效舉措。
參考文獻：
［1］羅鳳曼，謝志萍，鄭向華.高職高專機電一體化專業課程體系的構建［J］.成都電子機械高等專科學校學報，2011（02）.
關鍵詞：機電一體化 應用 發展
0 引言
機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著相關技術的不斷發展，其內容將不斷更新。但其基本特征可概括為:機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、光學技術、電力電子技術、接口技術等群體技術，合理配置各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術，它使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。
1 機電一體化技術的應用
1.1 在現代機械制造業中的應用 傳統機械制造業是建立在規模經濟的基礎上，靠企業規模、生產批量、產品結構和重復性來獲得競爭優勢的，它強調資源的有效利用，以低成本獲得高質量和高效率，其生產盈利是靠機器取代人力，靠復雜的專業加工取代人的技能來獲取的。先進的機械制造業是以信息為主導，采用先進生產模式、先進制造系統、先進制造技術和先進組織管理形式的全新的機械制造業，其特征是全球化、網絡化、虛擬化、智能化以及環保協調的綠色制造。現代制造業集成了現代科學技術的發展，充分利用電子計算機技術，使制造技術提高到新的高度。近年來，制造工程領域的新技術相繼誕生，如計算機數字控制、現代集成制造系統、柔性制造技術、敏捷制造、虛擬制造、并行工程等。
1.2 在飲料行業中的應用 機電一體化技術是當今發展最快、應用前景最為廣泛的技術之一。機電一體化技術在食品、飲料包裝機械的開發、設計和制造過程中的應用。不僅使單機的自動化程度大大提高，而且使整條包裝生產線的自動化控制水平、生產能力得到很大提高，使其競爭能力遠遠超過傳統的機械控制的同類設備。可以大大改善食品飲料包裝生產設備產品的質量，提高其國內、國際競爭能力。
1.3 在鋼鐵企業中的應用
1.3.1 計算機集成制造系統(CIMS) 鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。
1.3.2 現場總線技術(FBT) 現場總線技術是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。
1.3.3 交流傳動技術 隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。
1.3.4 開放式控制系統 “開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。
1.3.5 分布式控制系統(DCS) 分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性，是當前大型機電一體化系統的主要潮流。
2 機電一體化技術的發展趨勢
2.1 智能化 智能化即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊數學、神經網絡、灰色理論、心理學、生理學和混沌動力學等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。
2.2 數字化 微控制器和接口技術的發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、通用性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程控制操作、診斷和修復。
2.3 模塊化 是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。
2.4 網絡化 網絡技術的興起和飛速發展給社會各個領域帶來了巨大變革。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。
2.5 自源化 自源化是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。
2.6 人性化 人性化是各類產品的必然發展方向。機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說更自然，更接近生活習慣。
2.7 微型化 微型化是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。微機電系統是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統。微機電系統產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、信息等方面具有不可比擬的優勢。
2.8 綠色化 工業發達給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果，所以綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。
3 結束語
隨著機電一體化技術的發展，各種產品與裝置實現了機電一體化，有利實現整體優化，提高產品質量和生產效率，縮短開發新產品的生產準備周期，加速科技成果向商品轉化，有利推動傳統產業發生深刻變革，同時，隨著新產品的研發及高精密等設備的發展，要求新一代機電一體化技術、產品及系統朝著高性能、智能化、系統化以及輕量化、微型化方向發展，從而為國家帶來更大的經濟效益與社會效益。
參考文獻
[1]袁中凡.機電一體化技術[M].北京:電子工業出版社.2006.
【關鍵詞】機電一體化 技術 應用
1．機電一體化技術發展趨勢。機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展趨勢有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
1．1 數字化。微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。
1．2 智能化。即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。
1．3 模塊化。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。
1．4 網絡化。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能。利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。
1．5 人性化。機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要。機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。
1．6 集成化。集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。
2．機電一體化技術在鋼鐵企業中的應用。在鋼鐵企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：
2．1 智能化控制技術（IC）。由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼――連鑄――軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。
2．2 分布式控制系統（DCS）。分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性，是當前大型機電一體化系統的主要潮流。
【關鍵詞】地質勘探；機電一體化；計算機控制技術
地質勘探工作是在抵制測繪的基礎上開展的，通過各種勘查手段和方法，獲得地層構造以及礦體分布情況，并確定礦體開采相關數據，是我國采礦事業的基礎保證，同時在礦體開采過程中開采技術、開采方法方面起到指導性作用。隨著我國社會經濟的發展和科學技術水平的提高，機電一體化技術在地質勘探過程中的應用在提高地質勘探設備使用性能的同時，也一定程度的保證了地質勘探工作的經濟效益和社會效益，機電一體化技術在地質勘探中的廣泛應用有力的推進了我國地質勘探事業的進步的發展。
1 地質勘探機電一體化技術概述
將電子技術應用在機械設備各組成部分例如動力、傳動、控制、信息處理等，建立由機械設備和電子設備組成的系統，我們稱之為機電一體化。科學技術的進步推進了機電一體化技術的創新與進步，微電子技術、傳感測控技術、信息交換與處理技術、計算機技術以及相關軟件的綜合應用實現了設備的多功能化、高精度、高效率、高穩定，對于實現設備或機構的預期功能，實現設備價值具有重要意義。
地質勘探機電一體化技術是指將微電子技術和計算機控制技術應用在地質勘探設備的動力、控制以及信息收集和處理等工作中，實現勘探設備機械化與自動化的有機結合，提高勘探設備自動化程度與使用性能，從而確保地質勘探工作的順利進行。
2 機電一體化技術的應用對地質勘探工作的重要意義
機電一體化技術對與提高地質勘探工作水平、保證勘探質量具有重要意義，機電一體化技術在地質勘探工作中的應用意義主要體現為：（1）實現地質勘探設備多功能化。微電子技術和計算機技術在地質勘探設備中的綜合使用增加了地質勘探設備功能種類，實現地質勘探設備多功能化，有效的提高了地質勘探工作的效率。（2）提高地質勘探設備工作精度。機電一體化技術采用的微電子技術以及計算機技術可以對設備工作過程進行實時監控，及時調整設備誤差，實現了地質勘探設備高精度、高效率運行，保證了地質勘探工作質量。（3）優化設備結構，提高設備可操作性。傳統的地質勘探設備采用機械傳動裝置以及控制裝置，微處理器和集成電路先進技術的應用在減小設備體積、降低設備重量的同時，也實現了設備結構的合理優化，提高設備運行性能和自動化程度，增強了設備的可操作性。（4）提高設備穩定性。機電一體化技術在地質勘探設備中的應用提高了設備綜合使用性能，此外，機電一體化材料不斷創新與改革提高了設備的穩定性，在地質勘探較為惡劣的環境中，有效的保證了設備的正常穩定運行。
3 地質勘探中機電一體化技術要點
3.1 系統整體技術
系統整體技術是指在設備功能和運行目的的基礎上，從系統整體出發，利用系統的觀點和方法對系統整體進行分析，確定系統各組成部分的功能并進行合理的調整，優化系統結構，保證系統各組成部分合理配合，共同發揮系統整體功能。提高系統整體性能。
3.2 機械技術
機械設備與技術是機電一體化系統發揮自身功能的基礎保證，為保證機電一體化設備高效率、高質量的運行，必須積極引進先進機械技術，機械技術與機電一體化技術相配合，優化系統結構，提高系統綜合性能和穩定性，減小系統體積與質量，提高系統精度和運行質量，保證機電一體化滿足地質勘探工作的需求。
3.3 信息處理技術
信息處理技術是指機電一體化系統運行信息的采集、傳遞以及計算，并根據計算結果了解系統運行情況，輸出相應的指令，保證設備的正常運行。機電一體化設備的運行是直接受控于系統命令信息的，因此，信息處理技術是設備運行的關鍵，提高信息處理技術水平，保證信息準確、及時、全面的處理，是設備正常運行的保證。
3.4 自動控制技術
自動控制技術是指對設備各部分進行控制，保證系統各部分有規律運行，確保系統不同組成部分預期功能的實現。自動控制技術涉及到設備運行的多個部分，例如設備運行速度控制、最優控制、模糊控制以及位置控制等，為確保控制系統實現對設備系統整體的控制作用，在完成系統設計后應進行系統仿真，確保設備安裝方案的準確性；在設備完成安裝后，設備運行前應進行現場調試，及時調整控制系統出現的問題，避免系統運行失誤。
4 機電一體化技術在地質勘探中的應用
機電一體化技術在地質勘探中的應用具體體現為利用電路集成技術以及微處理器，將地質勘探設備的中需要用到的傳感器、信號傳輸系統、控制系統以及儀表等連接在一起，提高地質勘探設備的整體性能，保證地質勘探工作質量。地質勘探過程中，常用的機電一體化設備包括瞬變電磁儀和全液壓巖芯鉆機。
4.1 瞬變電磁儀
瞬變電磁儀是基于電磁法以及電法的原理，具有應用范圍廣、測量精度高的優點，普遍應用于礦體勘探、石油勘探、地熱能勘探、地下水勘探等地質勘探工作中。今年來，隨著科學技術水平的提高，瞬變電磁儀也不斷進行創新與改革，新型瞬變電磁儀的性能有了很大的提高，通過硬件與軟件的結合，實現瞬變電磁儀低噪音、高分辨率、寬頻帶、低能耗、功能強大，有效的提高了瞬變電磁儀的綜合性能與地質勘探工作的水平與質量。
4.2 全液壓巖芯鉆機
全液壓巖芯鉆機是全液壓驅動，設備結構緊湊合理，鋼履帶行走方式以及集中控制系統提高了設備的操作靈活性，是多功能化、應用范圍廣的設備，適用于山區、平原、丘陵等多種地形且溫度變化的影響小，廣泛應用于地質勘探、煤炭、冶金等多個行業。
全液壓巖芯鉆機液壓系統采用先導控制方式，實現了設備負載以及電液比例的集中控制，提高了設備的控制精度和準確度。動力系統中，進給系統采用的油缸鏈條倍速結構有效滿足了設備運行所需的進給力和提升力，雙馬達驅動的主軸回轉系統為設備運行提供了高轉速、大扭矩的動力。此外，在桅桿前端設置夾持卸扣器減輕了地質勘探過程中工作人員的工作強度，提高了地質勘探工作效率和工作質量。全液壓巖芯鉆機各部分配置參數符合地質勘探工作特點，對提高地質勘探工作效率、縮短工作時間、確保地質勘探工作安全進行具有重要意義。
5 總結
機電一體化技術是將多個領域的知識集中在同一設備中，將不同技術或設備進行合理的設置，確保設備最大限度的發揮功能并提高設備的社會效益與經濟效益，是我國自動化控制建設的重要發展方向。隨著我國地質勘探業的發展與進步，機電一體化技術在地質勘探領域中應用范圍的逐步擴大，發展方向也逐步向智能化、微型化、系統化、模塊化發展，這是實現地質勘探機電一體化建設，提高地質勘探水平與工作質量的重要保證。
【參考文獻】
[1]石宣華.論地質勘探機電一體化探究[OL/J].城市建設理論研究：電子版，2012（36）：31-32.
