時間：2023-05-24 14:38:47
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篇機電一體化綜述，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。
【關鍵詞】機電一體化；煤礦生產；監測監控；礦井運輸；采煤機
1 機電一體化技術的概述
“機電一體化”（Mechatronics）是集機械、電子、計算機和信息技術等多種技術有機結合的一門交叉綜合技術。機電一體化是在機械的主功能、動力功能和控制功能上引進計算機和電子技術，將機械裝置和電子設備以及軟件等緊密結合起來，相互滲透，相互融合而形成的一門新興的綜合技術。它的本質不僅是單純地利用電子技術來簡化或替代機械，更重要的是將機械系統、微電子和計算機技術、信息技術組成了最佳系統。
機電一體化技術具有下述優勢：提高使用的安全性和可靠性、改善使用性能。機電一體化產品均具有自動監視、報警、診斷等功能，大大簡化了操作步驟并且簡單、方便；適用面廣、生產能力強、工作質量高。機電一體化產品的各種自動功能適用于不同的場合和領域，應變能力強，很大程度提高了控制和檢測的靈敏度和精度；具有復合功能、調整和維護方便。機電一體化產品具有復合技術和復合功能，它的它的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施，使工作恢復正常。
2 機電一體化技術的發展歷程和趨勢
總體說來，機電一體化技術經歷了四個發展階段：準備階段，計算機的出現標準著機電一體化技術的產生。上個世紀六十年代，日本首先提出這個名詞，但是限于當時的技術水平，該技術無法得到廣泛的推廣和應用；起步階段，信息技術，微電子技術的發展成熟和第四代電子產品的商品化是機電一體化這一設想變成了現實，在這一時期，機電一體化的影響不斷擴大，并取得了較大發展；發展時期，進入八十年代，機電一體化技術已為全世界學者所囑目，機電一體化技術和產品已像雨后春筍般出現；蓬勃發展時期，九十年代至今，各種新技術出現并取得突破性的發展，日新月異的變化使機電一體化技術和產品擴展到人們生活的各個領域。
我國制造的機電一體化產品都具有智能化、程序化、信息化的特點，以及設備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優點，機電一體化產品的廣泛應用減輕了勞動強度，提高了生產力水平，創造了巨大的經濟和社會效益。然而，我國的機電一體化技術與發達國家相比差距還很大，其未來的發展趨勢是：開發有自主知識產權的核心技術，研究具有自主知識產權的核心裝置；增加產品的通信功能，以適應綜合自動化的需要；開發以微處理器和微機為基礎的礦井設備工況和健康監測以及微處理器、計算機和專家系統的應用等；機器人仍然是機電一體化技術今后研究的重點之一。
3 機電一體化技術在煤礦生產中的應用狀況
3.1 在煤礦帶式輸送機中的應用
帶式輸送機是我國煤礦井下輸送系統主要運輸設備，具有長距離連續輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現自動化等特點。因此，近幾年來帶式輸送機已成為機電一體化技術的研究重點。由于煤炭產量的不斷提高，長距離、大運量、高帶速的帶式輸送機成為井下煤炭運輸的主要設備，且多為大功率、多電機驅動，通常需要中壓供電，因此對電機的驅動控制提出更高要求，主要有以下幾點：
（1）啟動電流要小，減少對電網的無功沖擊，減少對機械設備的強烈沖擊；
（2）電機的啟動力矩要大，可重載啟動；
（3）多電機驅動時的功率平衡及各電機的速度同步精度要高；
（4）起、制動過程要平穩，避免膠帶和滾筒之間的打滑；
（5）驅動控制方式有利于節能降耗；
（6）使用方便、維護成本低，系統的運營效益高。
采用調壓式軟啟動器、液力禍合器、CST可控軟啟動器中的任意一種啟動皮帶機，雖能解決或部分解決膠帶機軟啟、軟停問題，但實際使用中存在諸多問題，如調壓式軟啟動器受其控制原理的限制，重載時往往不能啟動、不具備調速功能；采用液力禍合器，電動機必須空載啟動，啟動電流大，對機械設備有沖擊、多驅動電機的功率平衡不好解決、傳動效率較低，調速范圍窄，低速時能量損耗大；CST通過調節油膜間距實現軟啟動，但沒有調速功能，不能實現過程控制，且油價昂貴，維護費用高等缺點。
可見，帶式輸送機運輸中還存在諸多問題，有關機電一體化在帶式輸送機中的應用問題，尚需進一步研究。
3.2 在礦井安全生產監測監控系統中的應用
礦井安全生產監控系統是最能體現煤礦機電一體化的技術之一。我國監測監控技術應用較晚，，20世紀80年代初，原國家煤炭部組織了對國外煤礦監控技術進行大規模的考察和引進工作，此舉大大促進了國內監控技術的發展。先后從波蘭、法國、德國、英國和美國等引進了一批安全監控系統（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200），在部分煤礦中應用；在引進的同時，通過消化、吸收并結合我國煤礦的實際情況，研制出KJ2，KJ4等系統并通過了鑒定。20世紀90年代以來，緊跟世界監測監控系統的發展潮流，我國自行研制開發出了一批具有世界先進水平的監控系統，如煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90系統、煤炭科學研究總院常州自動化研究所的KJ95系統等，它們的主要特點是：測控分站的智能化水平進一步提高；具有網絡連接功能；系統軟件采用了Windows操作系統。同時，在“以風定產，先抽后采，監測監控”12字方針和煤礦安全規程有關條款指導下，規定了我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監測監控系統。自此，大大小小的系統生產廠家如雨后春筍般的不斷出現，不僅為各煤礦提供了更多的選擇機會，且促進了各廠家在市場競爭條件下不斷提高產品質量和服務意識。經過多年的實踐表明，安全監測監控系統為煤礦安全生產和管理起到了十分重要的作用。
對我國現有煤礦監測監控系統及配套傳感器等設備的現場應用效果進行綜合評價，煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90、天地科技股份公司常州自動化分公司的KJ95、煤炭科學研究總院撫順分院的KJF2000 和北京瑞賽公司的KJ4， KJ2000 等系統無論在軟硬件功能、穩定性和可靠性、專業技術服務能力、企業性質和生產規模等方面基本代表了我國煤礦監測監控系統的技術水平。
3.3 在采煤機上的應用
1970 年，我國自主設計制造裝配了第一套綜合機械化采煤工作面，并在大同礦務局進行試驗使用，一直試驗使用到80 年代后期，這項技術的使用標志著我國的煤礦綜合機械化采煤有了重大的突破性發展，推動了煤礦自動化的發展進程，同樣，采煤機也由液壓牽引開始轉向電牽引；液壓支架的控制系統也逐漸向計算機化發展，以計算機為核心，采用電液控制，移架自動化得以實現。另外，對工作面刮板運輸機也進行了微機監控裝置的配置， 實現計算機自動化控制。機電一體化技術在綜合機械化采煤中的應用，使設備動作趨于協調，且安全性、可靠性大為提高，操作性能更加完善，為煤炭企業帶來了更高的經濟效益。
4 煤礦機械中機電一體化技術應用的意義
4.1 提高勞動效率
機電一體化產品的應用使過去落后的生產方式得到極大的改變，大量新型自動化電子設備的使用徹底轉變了煤礦的作業模式，明顯降低了工人的勞動強度，大幅提升了勞動生產率，極大地提高了勞動效率。
4.2 提高了礦山開采的經濟效益
機電一體化不僅是機械設備上的一次全新的進步，同時也給煤礦帶來了前所未有的進步，一方面采煤量有了很大程度的提高，其次，煤礦工人的勞動強度適當得到了減輕；再次，機電一體化在煤礦中的應用，降低了礦山的開采費用，使煤礦的經濟效益得到了增加，同時還帶動了相關產業的發展，在很大程度上推進了地方經濟的進步。
4.3 提高了安全的煤礦開采工作環境
煤礦工作本身就是一個高危險性的工種，每年煤礦的事故都會有所發生，煤礦的工作安全性時刻危及著人們的生命財產的安全，機電一體化技術在煤礦中的應用，在很大程度上降低了事故的發生率，不僅在一定程度上提高了工作效率，還在安全方面有了很大的保障。
參考文獻：
關鍵詞：機電一體化；機械制造；現狀；發展趨勢
現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，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、產品結構、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”邁入以“機電一體化”為特征的發展階段。
一、機電一體化概述
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。
機電一體化發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。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、信息技術、傳感測控技術及電力電子技術，根據系統功能目標要求，合理配置與布局各功能單元，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。
二、機械制造技術的發展
在現代制造系統中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。當前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統集成為一體。機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工。
三、機電一體化的發展狀況
機電一體化的發展大體可以分為三個階段：(1)20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，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。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發從總體上看還處于自發狀態。
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。
(2)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出現，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；機電一體化技術和產品得到了極大發展；各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。
(3)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。
我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組，并將該技術列入“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，取得了一定成果。但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。
四、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。機電一體化的主要發展方向大致有以下幾個方面：
1.智能化
智能化是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。
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、動力接口和環境接口等的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。
3、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的興起，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。
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1cm3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、信息等方面具有無可比擬的優勢。
5.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。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。
綜上所述，機電一體化和機械制造的出現不是孤立的，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，與機電一體化和機械制造業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，他們的發展前景也將越來越光明。
參考文獻
機電一體化是現代科學技術發展的必然結果,本文簡述了機電一體化技術的基本概要和發展背景。綜述了國內外機電一體化技術的現狀，分析了機電一體化技術的發展趨勢。
關鍵詞
機電一體化技術現狀產品制造技術發展趨勢
0．緒論
現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。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．機電一體化概要
機電一體化是指在機構得主功能、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。
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，隨著科學技術的不但發展，還將被賦予新的內容。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、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，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。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。
因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。只是，機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術有純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。
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。在這一時期，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。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。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。這個時期的特點是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；②機電一體化技術和產品得到了極大發展；③各國均開始對機電一體化技術和產品給以很大的關注和支持。
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。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。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，不取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。
3．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：
3.1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者的研究日益得到重視，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、邏輯思維、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。
3.2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。
3.3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、教育義舉人么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。現場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡(homenet)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(computerintegratedappliancesystem,CIAS)，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。
3.4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1cm3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。
3.5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。
3.6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。
4．結語
綜上所述，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。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，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。
5．參考文獻
1.李建勇．機電一體化技術．北京：科學出版社，2004．
2.李運華．機電控制．北京：北京航空航天大學出版社，2003．
3.高鐘毓．機電控制工程．北京：清華大學出版社，2002．
論文摘要：機電一體化是現代科學技術發展的必然結果。此簡述機電一體化技術的基本情況和發展背景，綜述國內外機電一體化技術的現狀，分析機電一體化技術的發展趨勢。
現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，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、產品結構、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”邁入以“機電一體化”為特征的發展階段。
1機電一體化概述
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。
機電一體化發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。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、信息技術、傳感測控技術及電力電子技術，根據系統功能目標要求，合理配置與布局各功能單元，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。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術由純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制、自動診斷與保護等。也就是說，機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。
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三個階段：（1）20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，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。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發從總體上看還處于自發狀態。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。（2）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出現，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；機電一體化技術和產品得到了極大發展；各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。（3）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。
我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組，并將該技術列入“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，取得了一定成果。但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。
3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。機電一體化的主要發展方向大致有以下幾個方面：
3．1智能化
智能化是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。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、高速度的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。轉3．2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、動力接口和環境接口等的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。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等。有了這些標準單元就可迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。為了達到以上目的，還需要制定各項標準，以便于各部件、單元的匹配。
3．3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的應用使家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡(homenet)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(computerintegratedappliancesystem，CIAS)，能使人們呆在家里就可分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。
3．4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1cm3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、信息等方面具有無可比擬的優勢。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。
3．5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。
3．6系統化
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。
綜上所述，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越來越光明。
參考文獻
【關鍵詞】 機電一體化 現狀 發展趨勢
一、機電一體化的產生與應用
20世紀60年代以來,人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能后,刺激了機械產品與電子技術的結合。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更進一步奠定了技術基礎。20世紀80年代末期,機電一體化技術和產品得到了極大發展。各國均開始對機電一體化技術和產品給以很大的關注和支持,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,機電一體化進入了深入發展時期。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展露頭腳,出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用。取得了一定成果,它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。機電一體化已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不斷發展,還將被賦予新的內容。
二、機電一體化的發展現狀
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。在這一時期,人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間,戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合,這些機電結合的軍用技術,戰后轉為民用,對戰后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。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年代~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展露頭腳,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。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,更為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。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也做了大量的工作,雖然取得了一定成果,但與日本等先進國家相比仍有相當差距。
三、機電一體化的發展趨勢
(一)智能化趨勢
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者的研究日益得到重視,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、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標。機電一體化產品不可能具有與人完全相同的智能。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。
(二)模塊化趨勢
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,也可以擴大生產規模,制定各項標準,以便各部件、單元的匹配和接口。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。
(三)網絡化趨勢
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、工業生產等領域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。現場總線和局域網技術使家用電器網絡化已成大勢,利用家庭網絡將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統,使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂,因此機電一體化產品朝著網絡化方向發展是為大勢所趨。
(四)微型化趨勢
微型化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1cm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,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。
【摘要】：機電一體化是一種復合技術，是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產物，是機電工業發展的必然趨勢。本文簡述了機電一體化技術的基本結構組成和主要應用領域，并指出其發展趨勢。
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。
一、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
（一）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。
（二）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。
（三）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。
（四）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。
（五）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。
（六）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
（一）數控機床
數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在
1、總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。
2、開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。
4、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能。
5、能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。
6、系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。
7、以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。
（二）計算機集成制造系統（CIMS）
CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。
（三）柔性制造系統（FMS）
柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。
（四）工業機器人
第1代機器人亦稱示教再現機器人，它們只能根據示教進行重復運動，對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業環境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現出低級智能，已開始走向實用化；第3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業環境中獨立行動，與第5代計算機關系密切。
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
（一）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。
（二）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。
（三）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。
（四）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。
（五）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。
（六）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、李運華.機電控制[M].北京航空航天大學出版社,2003.
2、芮延年.機電一體化系統設計[M].北京機械工業出版社,2004.
3、王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制綜述[J].基礎自動化,2006(6).
【論文摘要】：機電一體化是一種復合技術，是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產物，是機電工業發展的必然趨勢。本文簡述了機電一體化技術的基本結構組成和主要應用領域，并指出其發展趨勢。
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。
一、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：
（一）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。
（二）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。
（三）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。
（四）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。
（五）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。
（六）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
（一）數控機床
數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在：
1、總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。
2、開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現
二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。
4、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能。
5、能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。
6、系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。
7、以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。
（二）計算機集成制造系統（CIMS）
CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。
（三）柔性制造系統（FMS）
柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。
（四）工業機器人
第1代機器人亦稱示教再現機器人，它們只能根據示教進行重復運動，對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業環境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現出低級智能，已開始走向實用化；第3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業環境中獨立行動，與第5代計算機關系密切。
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：
（一）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。
（二）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。
（三）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。
（四）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。
（五）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。
（六
）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、李運華.機電控制[M].北京航空航天大學出版社,2003.
2、芮延年.機電一體化系統設計[M].北京機械工業出版社,2004.
3、王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制綜述[J].基礎自動化,2006(6).
【關鍵詞】機電一體化;微電子技術;光電子技術
一、機電一體化的基本概念
機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術學科，而機電一體化產品是在機械產品的基礎上，采用微電子技術和計算機技術生產出來的新一代產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統總體技術基礎之上的一種高新技術。
二、機電一體化的發展及其特點
（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。微電子技術是現代電子信息技術的直接基礎，如微機控制的數控機床己不再是傳統的機床;又如汽車的電子化導致汽車工業的革命，目前先進的現代化汽車，其電子裝備已占其總成本的70% 。進入信息化社會，集成電路成為武器的一個組成單元，電子戰、智能武器應運而生。雷達的精確定位和導航，戰略導彈的減重增程，戰術導彈的精確制導，巡航導彈的圖形識別與匹配，以及各類衛星的有效載荷和壽命的提高等等，其核心技術都是微電子技術。
（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出一種新型的工具取代繼電控制盤。
（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。
與傳統的機電產品相比，機電一體化產品具有下述優越性：
（1）使用安全性和可靠性提高
機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。機電一體化技術應用于安全監控系統，能夠極大提升煤礦的安全系數。通過對大功率和長距離式帶式輸送機的應用，煤礦的井下效率獲得了很大的提升。隨著國家對煤礦安全規程相關條款的不斷完善，我國的各個煤礦，不論大中小，也不論是高瓦斯還是瓦斯突出的礦井都必須按照規定裝備上礦井監控系統。此舉促進行了生產監控系統的工廠的出現和繁榮，不僅給煤礦提供了更多的機會去選擇，而且也使廠家在競爭中提升了產品的質量。多年來，實踐表明，應用了機電一體化的安全監控系統為我國的煤礦安全生產做出了十分突出的貢獻。
（2）生產能力和工作質量提高
機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時，由于機電一體化產品實現了工作的自動化，使得生產能力大大提高。例如，數控機床在數控裝置中使用了信息自動處理和自動控制對工件的加工穩定性大大提高，生產效率比普通機床提高5～6倍。
（3）可操作性能大大改善
機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實現自動最優化操作。主要產品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置。
（4）調整和維護方便
機電一體化產品在安裝調試時，可通過改變控制程序來實現工作方式的改變，以適應不同用戶對象的需要以及現場參數變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產品的控制系統中，而不需要改變產品中的任何部件或零件。對于具有存儲功能的機電一體化產品，可以事先存入若干套不同的執行程序，然后根據不同的工作對象，只需給定一個代碼信號輸入，即可按指定的預定程序進行自動工作。機電一體化產品的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施，使工作恢復正常。
三、機電一體化的未來應用趨勢
1.數控機床
數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在：總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。比如，現在最先進的數控機床德國著名的德馬吉DMG Deckel Maho 5軸萬能機床，它具有極高的機床精度，使得該系列萬能銑床成為了5軸加工中心新的里程碑。通過 duoBLOCK®方案與帶一體式、直接測量系統的精確回轉工作臺的組合，duoBLOCK®機床展現出更大的準確度、高動態性能以及由此帶來的生產率的大幅提高。
WOP技術和智能化系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。
大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能。能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。
2.計算機集成制造系統
這個系統的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。
3.柔性制造系統
柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。
4.第3代工業機器人
第1代機器人亦稱示教再現機器人，它們只能根據示教進行重復運動，對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性;第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業環境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現出低級智能，已開始走向實用化;第3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業環境中獨立行動，與第5代計算機關系密切。
隨著科技的發展和電子技術的成熟和廣泛應用，機電一體化產品在國民經濟建設、企業的技術改造和電子產品的更新換代方面將會發揮越來越重要的作用。機電一體化是機械、電子技術和計算機科學技術等多種技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。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。
參考文獻
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作者簡介：
鄒志慧（1993―），男，山東蒙陰人，現就讀于德州學院。
關鍵詞: 檢測系統 機電一體化系統 傳感器技術
檢測系統是機電一體化產品中的一個重要組成部分,用于實現計測功能。在機電一體化產品中,傳感器處系統之首,其作用相當于系統的感受器官,用于檢測有關外界環境及自身狀態的各種物理量(如力、溫度、距離、變形、位置、功率等)及其變化,并將這些信號轉換成電信號,然后通過相應的變換、放大、調制與解調、濾波、運算等電路將有用的信號檢測出來,反饋給控制裝置或送去顯示。實現上述功能的傳感器及相應的信號檢測與處理電路,就構成了機電一體化產品中的檢測系統。
隨著現代測量、控制與自動化技術的發展,傳感器技術越來越受到人們的重視,應用越來越普遍。凡是應用到傳感器的地方,必然伴隨著相應的檢測系統。尤其是在機電一體化產品中,傳感器及其檢測系統不僅是一個必不可少的組成部分,而且已成為機與電有機結合的一個重要紐帶。
一、傳感器的研究現狀與發展
傳感器是能感受規定的被測量并按一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置,主要用于檢測機電一體化系統自身與操作對象、作業環境狀態,為有效控制機電一體化系統的運作提供必須的相關信息。隨著人類探知領域和空間的拓展,電子信息種類日益繁多,信息傳遞速度日益加快,信息處理能力日益增強,相應的信息采集――傳感技術將日益發展,傳感器也將無所不在。
從20世紀80年代起,逐步在世界范圍內掀起一股“傳感器熱”,各先進工業國都極為重視傳感技術和傳感器研究、開發和生產。傳感技術已成為重要的現代科技技術,傳感器及其系統生產已成為重要的新興行業。
二、傳感器在機電一體化系統中的應用
傳感器是左右機電一體化系統(或產品)發展的重要技術之一,廣泛應用于各種自動化產品之中。
1.機器人用傳感器
工業機器人之所以能夠準確操作,是因為它能夠通過各種傳感器來準確感知自身、操作對象及作業環境的狀態,包括其自身狀態信息的獲取通過內部傳感器(位置、位移、速度、加速度等)來完成,操作對象與外部環境的感知通過外部傳感器來實現,這個過程非常重要,足以為機器人控制提供反饋信息。
2.機械加工過程的傳感檢測技術
(1)切削過程和機床運行過程的傳感技術。切削過程傳感檢測的目的在于優化切削過程的生產率、制造成本或(金屬)材料的切除率等。切削過程傳感檢測的目標有切削過程的切削力及其變化、切削過程顫震、刀具與工件的接觸和切削時切屑的狀態及切削過程辨識等,而最重要的傳感參數有切削力、切削過程振動、切削過程聲發射、切削過程電機的功率等。對于機床的運行來講,主要的傳感檢測目標有驅動系統、軸承與回轉系統、溫度的監測與控制及安全性等,其傳感參數有機床的故障停機時間、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、機床狀態與冷卻液的流量等。
(2)工件的過程傳感。與刀具和機床的過程監視技術相比,工件的過程監視是研究和應用最早、最多的。它們多數以工件加工質量控制為目標。20世紀80年代以來,工件識別和工件安裝位姿監視要求也提到日程上來。粗略地講,工序識別是為辨識所執行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序;工件識別是辨識送入機床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯,同時還要求辨識工件安裝的位姿是否是工藝規程要求的位姿。此外,還可以利用工件識別和工件安裝監視傳感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成這些識別與監視將采用或開發許多傳感器,如基于TV或CCD的機器視覺傳感器、激光表面粗糙度傳感系統等。
(3)刀具與砂輪的檢測傳感。切削與磨削過程是重要的材料切除過程。刀具與砂輪磨損到一定限度(按磨鈍標準判定)或出現破損(破損、崩刃、燒傷、塑變或卷刀的總稱),使它們失去切/磨削能力或無法保證加工精度和加工表面完整性時,稱為刀具/砂輪失效。工業統計證明,刀具失效是引起機床故障停機的首要因素,由其引起的停機時間占NC類機床的總停機時間的1/5―1/3。此外,它還可能引發設備或人身安全事故,甚至是重大事故。
3.汽車自動控制系統中的傳感技術
隨著傳感器技術和其它新技術的應用,現代化汽車工業進入了全新時期。汽車的機電一體化要求用自動控制系統取代純機械式控制部件,這不僅僅體現在發動機上,為更全面地改善汽車性能,增加人性化服務功能,降低油耗,減少排氣污染,提高行駛安全性、可靠性、操作方便和舒適性,先進的檢測和控制技術已擴大到汽車全身。在其所有重點控制系統中,必不可少地使用曲軸位置傳感器、吸氣及冷卻水溫度傳感器、壓力傳感器、氣敏傳感器等各種傳感器。
三、檢測技術的發展與展望
檢測技術有力地促進了科學技術和生產的發展,而科學技術和生產的現代化,不僅對檢測技術提出了更高的要求,也為檢測技術提供了豐富的物質手段和技術條件,從而促進其不斷發展。目前,檢測技術的發展趨勢可從以下四個方面進行綜述。
1.擴大測量范圍
科學技術的發展要求檢測量的范圍不斷擴大。為了滿足超低溫技術開發的需要,利用超導體的約瑟夫遜效應已開發出能檢測-200℃超低溫傳感器,利用熱電偶測溫最高可達3000℃,輻射溫度傳感器原理上最高可測105℃,這是高溫檢測的新課題。
2.測量精度及可靠性
科學技術的發展對檢測精度的要求也越來越高。仍以溫度檢測為例,一般實用溫度計的測溫精度為±(0.4―4)℃,標準鉑電阻溫度計的精度可達±0.01℃。人體各部位的溫度分布構成溫度場,病變時其變化量最小,需要用精度為±(10-3―10-2)℃的溫度計才能檢測出來。在用于測量微生物的傳感器中,則需要能分辨出小于10-3℃溫差的熱敏元件。
隨著人類探求自然奧秘的范圍不斷擴大,檢測環境變得越來越復雜,對檢測可靠性的要求越來越高。例如科學探測衛星里裝有探測太空的各種參量的檢測裝置,不僅要求體積小、省電,而且要求具有極高的可靠性和工作壽命,需在極低溫和強輻射下保持正常工作。
3.開發檢測的新領域與新技術
隨著人類活動領域的擴大,檢測對象也在擴大。目前,檢測技術向宏觀世界和微觀世界發展。
開發無接觸式檢測技術取代接觸式檢測有著重要的意義。現已開發的無接觸式檢測技術有光、磁、超聲波、同位素和微波等,但目前無接觸式檢測傳感器尚存在檢測精度不高和品類不多等問題,人們正在研究利用新的原理和方法開發新型的無接觸式傳感器。
在大規模集成電路技術和微型計算機技術的支持下,傳感器的發展出現了“多樣、新型、集成、智能”的趨勢。
(1)新型:其含義有三個方面。采用新型敏感材料、新原理、新效應或新工藝。①利用原有的物理和化學效應,根據被測物理量的要求,巧妙地運用于傳感技術。如諧振傳感器近年來已廣泛用于溫度、濕度、氣體和力等參數的測量。②利用集成技術和計算機技術開發的新型傳感器。
(2)集成化:其含義也有三個方面。①將眾多單體敏感元件集成在同一襯底上構成二維圖像的敏感元件,主要用于光和圖像傳感器領域。例如作為工業視覺,電荷耦合器件(CCED)和MOS攝像元件就是典型的例子。②把傳感器與放大、運算及溫度補償等環節集成在一個基片上,如集成壓力傳感器就是將硅膜片、壓阻電橋、放大器和溫度補償電阻集成為一個器件,稱為“熱敏晶閘管器件”。③將兩種或兩種以上敏感元件集成在一起,稱為多功能傳感器。如用MgCr2O4―TiO2陶瓷做成的濕―氣敏元器件。
(3)智能化:由檢測系統固體化和智能化的構成及發展過程可知,固體化和智能化的結果,逐漸模糊了檢測系統和傳感器的界限,智能化傳感器本身就是智能化檢測系統,從而開創了“材料、器件、電路、儀表”一體化的新途徑。
參考文獻:
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關鍵詞：伺服驅動技術，直線電機，可編程計算機控制器，運動控制
1引言
信息時代的高新技術流向傳統產業，引起后者的深刻變革。作為傳統產業之一的機械工業，在這場新技術革命沖擊下，產品結構和生產系統結構都發生了質的躍變，微電子技術、微計算機技術的高速發展使信息、智能與機械裝置和動力設備相結合，促使機械工業開始了一場大規模的機電一體化技術革命。
隨著計算機技術、電子電力技術和傳感器技術的發展，各先進國家的機電一體化產品層出不窮。機床、汽車、儀表、家用電器、輕工機械、紡織機械、包裝機械、印刷機械、冶金機械、化工機械以及工業機器人、智能機器人等許多門類產品每年都有新的進展。機電一體化技術已越來越受到各方面的關注，它在改善人民生活、提高工作效率、節約能源、降低材料消耗、增強企業競爭力等方面起著極大的作用。
在機電一體化技術迅速發展的同時，運動控制技術作為其關鍵組成部分，也得到前所未有的大發展，國內外各個廠家相繼推出運動控制的新技術、新產品。本文主要介紹了全閉環交流伺服驅動技術（FullClosedACServo）、直線電機驅動技術（LinearMotorDriving）、可編程序計算機控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和運動控制卡（MotionControllingBoard）等幾項具有代表性的新技術。
2全閉環交流伺服驅動技術
在一些定位精度或動態響應要求比較高的機電一體化產品中，交流伺服系統的應用越來越廣泛，其中數字式交流伺服系統更符合數字化控制模式的潮流，而且調試、使用十分簡單，因而被受青睞。這種伺服系統的驅動器采用了先進的數字信號處理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以對電機軸后端部的光電編碼器進行位置采樣，在驅動器和電機之間構成位置和速度的閉環控制系統，并充分發揮DSP的高速運算能力，自動完成整個伺服系統的增益調節，甚至可以跟蹤負載變化，實時調節系統增益；有的驅動器還具有快速傅立葉變換（FFT）的功能，測算出設備的機械共振點，并通過陷波濾波方式消除機械共振。
一般情況下，這種數字式交流伺服系統大多工作在半閉環的控制方式，即伺服電機上的編碼器反饋既作速度環，也作位置環。這種控制方式對于傳動鏈上的間隙及誤差不能克服或補償。為了獲得更高的控制精度，應在最終的運動部分安裝高精度的檢測元件（如：光柵尺、光電編碼器等），即實現全閉環控制。比較傳統的全閉環控制方法是：伺服系統只接受速度指令，完成速度環的控制，位置環的控制由上位控制器來完成（大多數全閉環的機床數控系統就是這樣）。這樣大大增加了上位控制器的難度，也限制了伺服系統的推廣。目前，國外已出現了一種更完善、可以實現更高精度的全閉環數字式伺服系統，使得高精度自動化設備的實現更為容易。其控制原理如圖1所示。
該系統克服了上述半閉環控制系統的缺陷，伺服驅動器可以直接采樣裝在最后一級機械運動部件上的位置反饋元件(如光柵尺、磁柵尺、旋轉編碼器等)，作為位置環，而電機上的編碼器反饋此時僅作為速度環。這樣伺服系統就可以消除機械傳動上存在的間隙（如齒輪間隙、絲杠間隙等），補償機械傳動件的制造誤差（如絲杠螺距誤差等），實現真正的全閉環位置控制功能，獲得較高的定位精度。而且這種全閉環控制均由伺服驅動器來完成，無需增加上位控制器的負擔，因而越來越多的行業在其自動化設備的改造和研制中，開始采用這種伺服系統。
3直線電機驅動技術
直線電機在機床進給伺服系統中的應用，近幾年來已在世界機床行業得到重視，并在西歐工業發達地區掀起"直線電機熱"。
在機床進給系統中，采用直線電動機直接驅動與原旋轉電機傳動的最大區別是取消了從電機到工作臺（拖板）之間的機械傳動環節，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為"零傳動"。正是由于這種"零傳動"方式，帶來了原旋轉電機驅動方式無法達到的性能指標和優點。
1.高速響應由于系統中直接取消了一些響應時間常數較大的機械傳動件（如絲杠等），使整個閉環控制系統動態響應性能大大提高，反應異常靈敏快捷。
2.精度直線驅動系統取消了由于絲杠等機械機構產生的傳動間隙和誤差，減少了插補運動時因傳動系統滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。
3.動剛度高由于"直接驅動"，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環節的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現象，同時也提高了其傳動剛度。
4.速度快、加減速過程短由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車（時速可達500Km/h），所以用在機床進給驅動中，要滿足其超高速切削的最大進個速度（要求達60～100M/min或更高）當然是沒有問題的。也由于上述"零傳動"的高速響應性，使其加減速過程大大縮短。以實現起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停。可獲得較高的加速度，一般可達2～10g（g=9.8m/s2），而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1～0.5g。
5.行程長度不受限制在導軌上通過串聯直線電機，就可以無限延長其行程長度。
6.運動動安靜、噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌（無機械接觸），其運動時噪音將大大降低。
7.效率高由于無中間傳動環節，消除了機械摩擦時的能量損耗，傳動效率大大提高。
直線傳動電機的發展也越來越快，在運動控制行業中倍受重視。在國外工業運動控制相對發達的國家已開始推廣使用相應的產品，其中美國科爾摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直線電機和SERVOSTARCD系列數字伺服放大器構成一種典型的直線永磁伺服系統，它能提供很高的動態響應速度和加速度、極高的剛度、較高的定位精度和平滑的無差運動；德國西門子公司、日本三井精機公司、臺灣上銀科技公司等也開始在其產品中應用直線電機。
4可編程計算機控制器技術
自20世紀60年代末美國第一臺可編程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）問世以來，PLC控制技術已走過了30年的發展歷程，尤其是隨著近代計算機技術和微電子技術的發展，它已在軟硬件技術方面遠遠走出了當初的"順序控制"的雛形階段。可編程計算機控制器（PCC）就是代表這一發展趨勢的新一代可編程控制器。
與傳統的PLC相比較，PCC最大的特點在于它類似于大型計算機的分時多任務操作系統和多樣化的應用軟件的設計。傳統的PLC大多采用單任務的時鐘掃描或監控程序來處理程序本身的邏輯運算指令和外部的I/O通道的狀態采集與刷新。這樣處理方式直接導致了PLC的"控制速度"依賴于應用程序的大小，這一結果無疑是同I/O通道中高實時性的控制要求相違背的。PCC的系統軟件完美地解決了這一問題，它采用分時多任務機制構筑其應用軟件的運行平臺，這樣應用程序的運行周期則與程序長短無關，而是由操作系統的循環周期決定。由此，它將應用程序的掃描周期同外部的控制周期區別開來，滿足了實時控制的要求。當然，這種控制周期可以在CPU運算能力允許的前提下，按照用戶的實際要求，任意修改。
基于這樣的操作系統，PCC的應用程序由多任務模塊構成，給工程項目應用軟件的開發帶來很大的便利。因為這樣可以方便地按照控制項目中各部分不同的功能要求，如運動控制、數據采集、報警、PID調節運算、通信控制等，分別編制出控制程序模塊（任務），這些模塊既獨立運行，數據間又保持一定的相互關聯，這些模塊經過分步驟的獨立編制和調試之后，可一同下載至PCC的CPU中，在多任務操作系統的調度管理下并行運行，共同實現項目的控制要求。
PCC在工業控制中強大的功能優勢，體現了可編程控制器與工業控制計算機及DCS（分布式工業控制系統）技術互相融合的發展潮流，雖然這還是一項較為年輕的技術，但在其越來越多的應用領域中，它正日益顯示出不可低估的發展潛力。
5運動控制卡
運動控制卡是一種基于工業PC機、用于各種運動控制場合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制單元。它的出現主要是因為：（1）為了滿足新型數控系統的標準化、柔性、開放性等要求；（2）在各種工業設備（如包裝機械、印刷機械等）、國防裝備（如跟蹤定位系統等）、智能醫療裝置等設備的自動化控制系統研制和改造中，急需一個運動控制模塊的硬件平臺；（3）PC機在各種工業現場的廣泛應用，也促使配備相應的控制卡以充分發揮PC機的強大功能。
運動控制卡通常采用專業運動控制芯片或高速DSP作為運動控制核心，大多用于控制步進電機或伺服電機。一般地，運動控制卡與PC機構成主從式控制結構：PC機負責人機交互界面的管理和控制系統的實時監控等方面的工作（例如鍵盤和鼠標的管理、系統狀態的顯示、運動軌跡規劃、控制指令的發送、外部信號的監控等等）；控制卡完成運動控制的所有細節（包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢測等等）。運動控制卡都配有開放的函數庫供用戶在DOS或Windows系統平臺下自行開發、構造所需的控制系統。因而這種結構開放的運動控制卡能夠廣泛地應用于制造業中設備自動化的各個領域。
這種運動控制模式在國外自動化設備的控制系統中比較流行，運動控制卡也形成了一個獨立的專門行業，具有代表性的產品有美國的PMAC、PARKER等運動控制卡。在國內相應的產品也已出現，如成都步進機電有限公司的DMC300系列卡已成功地應用于數控打孔機、汽車部件性能試驗臺等多種自動化設備上。
轉眼間四年的大學生活結束了，然而大多數人對本專業的認識還是不夠,學校為了使我們更多了解機電產品、設備，提高對機電工程制造技術的認識，加深機電在工業各領域應用的感性認識，開闊視野，了解相關設備及技術資料，熟悉典型零件的加工工藝，特意安排了我們到幾個擁有較多類型的機電一體化設備，生產技術較先進的工廠進行參觀實習。為期五，六天的生產實習，我們先后去過了邯鄲漢陽包裝機械有限公司和保定長城汽車股份有限公司有限公司。了解這些工廠的生產情況，與本專業有關的各種知識，各廠工人的工作情況等等。親身感受了所學知識與實際的應用，電子技術在機械制造工業的應用了，精密機械制造在機器制造的應用了，等等理論與實際的相結合。
我通過完成畢業實習過程，結合畢業設計或論文選題深入工廠企業實地參觀與調查，達到以下的實習目的在這個基礎上把所學的專業理論知識與實踐緊密結合起來，提高實際工作能力與分析能力，以達到學以致用的目的。
一、畢業實習單位狀況概述
漢陽(邯鄲)包裝機械有限公司是韓國漢陽包裝機械株式會社[公司總部在韓國仁川，已有30余年的發展歷史在華投資的跨國企業。公司全套引進國外技術與管理，匯集優秀人才，全心致力于熱收縮設備的研制開發與生產制造，產品有l式、袖筒式、枕式三大系列，160多個品種.產品科技含量高，生產工藝先進，有多種機型為國內首創，國際領先。
1、機器人應用和發展前景綜述
研制機器人的最初目的是為了幫助人們擺脫繁重勞動或簡單的重復勞動，以及替代人到有輻射等危險環境中進行作業，因此機器人最早在汽車制造業和核工業領域得以應用。隨著機器人技術的不斷發展，工業領域的焊接、噴漆、搬運、裝配、鑄造等場合，己經開始大量使用機器人。另外在軍事、海洋探測、航天、醫療、農業、林業甚到服務娛樂行業，也都開始使用機器人。
2、國內外機器人的主要應用方面
從機器人的用途來分，可以分為兩大類：軍用機器人和民用機器人。
軍用機器人主要用于軍事上代替或輔助軍隊進行作戰、偵察、探險等工作。根據不同的作戰空間可分為地面軍用機器人、空中軍用機器人(即無人飛行機)、水下軍用機器人和空間軍用機器人等。軍用機器人的控制方式一般有自主操控式、半自主操控式、遙控式等多種方式。
在民用機器人中，各種生產制造領域中的工業機器人在數量上占絕對多數，成為機器人家族中的主力軍;其它各種種類的機器人也開始在不同的領域得到研究開發和應用。工業機器人是機器人中數量和種類最多的一種機器人，廣泛用于工業領域的各行各業。工業機器人一般由機械本體、控制器、伺服驅動系統和檢測傳感裝置等構成，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業的機電一體化自動化生產設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產。它對穩定、提高產品質量，提高生產效率，改善勞動條件和產品的快速更新換代起著十分重要的作用。工業機器人并不是在簡單意義上代替人的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環境狀態的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續工作、精確度高、抗惡劣環境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產物，它是工業以及非產業界的重要生產和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。
機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。機器人應用情況，是一個國家工業自動化水平的重要標志。工業機器人由操作機(機械本體)、控制器、伺服驅動系統和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業的機電一體化自動化生產設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產。它對穩定、提高產品質量，提高生產效率，改善勞動條件和產品的快速更新換代起著十分重要的作用。機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。機器人應用情況，是一個國家工業自動化水平的重要標志。
工業機械手是近幾十年發展起來的一種高科技自動化生產設備。工業機械手是工業機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預期的作業任務，在構造和性能上兼有人和機器各自的優點，尤其體現了人的智能和適應性。機械手作業的準確性和各種環境中完成作業的能力，在國民經濟各領域有著廣闊的發展前景。隨著工業自動化的發展,出現了數控加工中心,它在減輕工人的勞動強度的同時,大大提高了勞動生產率。但數控加工中常見的上下料工序,通常仍采用人工操作或傳統繼電器控制的半自動化裝置。前者費時費工、效率低;后者因設計復雜,需較多繼電器,接線繁雜,易受車體振動干擾,而存在可靠性差、故障多、維修困難等問題。可編程序控制器plc控制的上下料機械手控制系統動作簡便、線路設計合理、具有較強的抗干擾能力,保證了系統運行的可靠性,降低了維修率,提高了工作效率。機械手技術涉及到力學、機械學、電氣液壓技術、自動控制技術、傳感器技術和計算機技術等科學領域，是一門跨學科綜合技術。
關鍵詞：智能技術；無人化數字棉紡工廠；網絡化；大數據
中圖分類號：TS118 文獻標志碼：A
Building Unmanned Digital Cotton Spinning Mill Based on Intelligent Technology
Abstract： Chinese textile industry is in a critical period for industrial upgrading， and this requires textile machinery producers strengthen their R&D on digital， intelligent spinning equipment to help cotton spinning mills use less labor or build unmanned workshop. Nowadays， although domestic cotton spinning industry has the largest production capacity around the world， most domestic cotton spinning machines are not so good in intelligent performance. To meet the requirements of market， it is significant for textile machinery producers to develop cutting-edge textile machinery applying new ideas and technology， and help to build new intelligent unmanned cotton spinning mill.
Key words： intelligent technology； unmanned digital cotton spinning mill； internet-based； big data
1 引言
近幾年，我國紡織行業的生產成本普遍上漲，大量企業出現了用工成本大幅度上升和招工難并存的局面，而企業自身科技創新能力不足、產品附加值不高，也嚴重了影響紡織企業的競爭力。
與此同時，全球經濟發展方式正在發生深刻變革，科技創新孕育新的突破，“智能制造”已成為世界制造業發展的大趨勢。《經濟學人》2012 年4月發表的“第三次工業革命：制造業與創新”專題報道中闡述了目前由技術創新引發的制造業的深刻變化，指出數字化與智能化的制造技術是“第三次工業革命”的核心技術。
在發達國家，汽車、電子電器、工程機械等行業已大量使用工業機器人自動化生產線，出現了數字化、智能化工廠。近年來，物聯網、云計算、人工智能等領域內各項新技術得到了快速發展和廣泛應用，這將對紡織行業向數字化、網絡化、連續化和集成化、智能化方向轉型發揮強勁的驅動作用。
目前歐、美等發達國家和地區已經有紡織工廠實現了從原料到成品的全流程智能化生產，生產狀況和車間環境實現了集中監控和遠程控制，工人勞動強度大幅降低。作為紡織科技的重要載體，數字化、智能化的紡織工廠將是紡織行業未來重要的發展方向，是現代紡織工業化與信息化深度融合的應用體現。
2 經緯紡機新型無人化棉紡工廠
棉紡是紡織行業最重要的組成部分之一。在國內，棉紡機械較早推廣使用數字化技術，棉紡工廠的自動化水平有了很大的提高，但與國際新技術相比在高速、高產、高質、連續化、智能化及穩定性、可靠性等方面還有很大差距。國外先進紡機具備了高度智能化的功能，生產自動化、連續化程度很高。
作為中國最大的棉紡織成套設備供應商，經緯紡織機械股份有限公司（以下簡稱“經緯紡機”）擁有30多家分、子公司，產品覆蓋清、鋼、并、粗、細、絡、捻、織、染等工藝流程。經緯紡機通過原始創新、集成創新和消化吸收再創新，加強產、學、研間的技術合作與交流，利用棉紡裝備開發平臺協同分、子公司研發和應用當代先進的數字化、智能化技術，致力于打造新型無人化數字棉紡工廠。圖 1 描述了經緯紡機新型無人化數字棉紡工廠的構想。
經緯紡機新型無人化數字棉紡工廠主要由智能化單元設備、車間數據采集與監控系統、智能物流與搬運系統、基于大數據和云計算的智能數據處理與分析等系統組成。數字棉紡工廠提供的棉紡成套工藝方案包括：精梳/緊密紡成套工藝、普梳成套工藝、氣流紡成套工藝。緊密紡流程：清梳聯合機（含清花設備、異性纖維分檢機、梳棉機）頭并并條機條并卷聯合機精梳機末并并條機自動落紗粗紗機集體落紗環錠細紗機細絡聯型自動絡筒機。轉杯紡流程：清梳聯合機并條機轉杯紡紗機。
無人化數字棉紡工廠能夠把傳統上分為多個工序的棉紡裝備通過自動化、連續化、數字化技術集成為一個智能化的整體進行管理，將原來需要大量人工管理的生產流程統一在系統智能管控之下，將原來大量需要人工搬運的原料和半成品實現自動輸送，將原來大量需要一線工人掌握高超技能的操作簡化為裝備的自動化標準操作，各項生產工藝數據實現自動采集分析、預測。無人化數字棉紡工廠是現代紡織工業化、信息化、智能化融合的綜合體現，也是實現智能化紡織的必經之路。 2.1 棉紡單機設備由機電一體化走向智能化
智能化紡織機械是在原有機電一體化設備的基礎上，通過數字化和計算機技術，融合傳感器技術、信息科學、人工智能等新思想、新方法，模擬人類智能，使其具有感知、推理和邏輯分析功能，以實現自適應、自學習、自組織、自主決策能力。比如，紡織過程各種工藝參數、運行狀態能夠在線檢測、顯示和自動調節；機臺具有自適應的生產控制、智能化加工編程、故障自動診斷、遠程監控等功能。智能化紡織機械是新型無人化數字棉紡工廠的重要組成部分，表 1列出了幾種主要棉紡單機的作用和智能化功能。
綜上所述，棉紡機械單機的智能化主要體現為：（1）在機電一體化的基礎上進一步融合機器視覺、模式識別等技術實現質量在線監測系統，如異纖分檢機、自動絡筒機的斷紗智能檢測裝置和空管自動識別裝置；（2）先進控制技術的應用：并條機自調勻整系統、細紗機集體落紗全過程恒張力控制技術、半自動轉杯紡紗機張力精確控制系統；（3）先進的驅動技術，有變頻調速、交流伺服、步進電機等；（4）聯網接口、RFID射頻識別、現場總線和人機界面，實現工藝參數、運行狀態的在線監測、顯示和自動調節，使機器運行在最優狀態，具備故障顯示和自動排除、遠程診斷和服務等功能。
2.2 棉紡工序連續化
隨著紡織工廠自動化水平的提高，單機自動化已經無法滿足紡織行業發展的需求。通過智能化技術將紡紗工序進行合理的硬連接或軟連接，實現工序連續化已經成為棉紡工廠目前的迫切需求，并為最終實現紡紗全自動化鋪平道路。
2.2.1 聯合機
聯合機是將不同工序設備進行有機的自動聯結，如：清梳聯、粗細聯、細絡聯等，使部分紡紗工序連續化，實現少人或無人管理的從原棉到成品紗的連續生產。
（1）清梳聯：將清花工序與梳棉工序組合成一條新的生產線，實現棉纖維的抓取、開松、除雜、混合、梳理自動聯接，直接生成棉條。該設備精確配合自調勻整系統，對棉流、棉箱、棉層、棉條進行智能控制；工藝參數在線調整、數據實時采集、傳遞；設備故障自動診斷和維護。
（2）粗細聯軌道自動輸送系統：與自動落紗粗紗機配合，使用空中電動軌道小車系統EMS（Electrified Monorail Systems）牽引運紗單元將滿筒粗紗送至滿筒紗庫，待細紗機發出需求信號后再將滿筒粗紗送至細紗機；將細紗機用完的空管送回空管庫，待粗紗機發出需求信號后再將空管送至粗紗機，供粗紗機自動落紗使用，實現粗細聯。
（3）細絡聯：在細紗機和自動絡筒機之間增加一個軌道聯接系統，其主要功能是將經細紗機自動落紗裝置落下的管紗自動運輸到自動絡筒機進行絡紗，并將空管自動運回到細紗機。經緯紡機研發的新型細絡聯型自動絡筒機，可以與細紗機直接連接，自動落紗、生頭、插管、換管、空管返回，實現了管紗從細紗機到絡筒機的自動輸送，改善紗線的清潔情況，避免紗線的接觸損傷，減少毛羽增量，生產效率大大提高。
2.2.2 智能化柔性物流倉儲系統
自動導引車AGV（automated guided vehicle）、電動軌道小車系統EMS與機器人技術在一些現代制造企業，比如汽車制造等領域已廣泛應用，但是在棉紡行業中尚無應用。AGV、EMS系統配有電磁、磁條、光學、視覺等自動導引裝置，按規定的導引路線自動行駛，用于多功能運輸，是一個完全自動化、智能化的系統。
AGV、EMS系統具有自動導航、優化路線、自動作業、交通管理、車輛調度、安全避碰、自動充電、自動診斷、多傳感器控制、網絡交互等功能。數字棉紡工廠利用AGV、EMS系統與機器人技術，實現智能物流系統的柔性搬運、傳輸、打包等功能，包括條桶智能輸送系統、精梳棉卷智能輸送系統、粗紗空中輸送系統、筒紗智能整理輸送與包裝系統等。
2.3 網絡化、智能化系統實現棉紡工廠管控一體化
2.3.1 棉紡設備網絡監控和管理系統
棉紡設備網絡監控和管理系統利用傳感器、通信、總線、數據庫、物聯網等技術，把棉紡廠單機設備的運轉數據、產量數據、質量數據（如異纖分檢機、電子清紗器等）、設備的用電數據、人員、環境溫濕度、空壓、除塵系統、電力供應、ERP數據等相互獨立的信息流集成在一個平臺上，消除生產過程的黑箱運行，實現紡織工廠的敏捷化、透明化、數字化生產和現代化管理。
該系統以數據采集為基礎，實時顯示設備的狀態，記錄主機設備運行的各種數據；可按班組、員工、品種自動統計報表；實時記錄設備的每個狀態變化，如細紗機的落紗次數、落紗時間、落紗長度；把數據轉換為狀態的管理報警，如速度過高、CV值過高的報警；車間環境智能監控系統，可對溫濕度、空壓、粉塵濃度等環境狀況進行監控，使得電力供應統一調度，工廠少人或無人值守，為各種設備的運行維護提供有利工具。
該系統通過有線或無線網絡把棉紡工廠的各個單元聯接起來，消除信息孤島，構建全廠信息流，實現生產高效的管理；可對整個工廠的各種資源（如設備、能源、人員等）進行優化配置，提高效率，降低能耗；提高棉紡工廠的智能化、信息化、管控一體化水平。
2.3.2 大數據、云計算技術、物聯網技術的融合
隨著信息化的發展，棉紡工業將應對大數據時代來臨的挑戰。數字化紡織工廠設備（棉紡設備、輔助設備）眾多，棉紡設備網絡監控和管理系統實時采集成千上萬個傳感器的數據，并生成各種統計圖表。企業ERP系統每天都在生成大量數據和報表。圖 2 展示了數字化棉紡工廠信息數據處理流程圖。這些數據不僅體量巨大，而且種類多樣、實時性強。面對大數據，處理數據的效率就是企業的生命，傳統關系型數據庫對其難以存儲，單機數據分析統計工具也無法對其處理。
擁有數千萬臺機器的大規模并行運行的云計算平臺為這些海量數據提供了廉價的存儲空間和超強的計算能力。云存儲不僅為數字棉紡工廠提供了遠端大容量存儲空間，而且可以對這些數據進行管理，如對重要數據進行本地與云端的兩級備份。另外，還可通過web方式、PC客戶端、手機客戶端等形式訪問數據，對設備狀態進行監控，對生產進行控制和管理等。
大數據的核心是要獲得數據價值，數據需要理解才能轉化為有用的信息，最關鍵的部分是數據分析。打造智能化的數字棉紡工廠，就要依靠專家系統與智能軟件對大數據進行自動分析、歸納推理，從中挖掘出潛在的模式，調節紡織機械設備達到最優的狀態，進而更好地控制生產，同時將有用的信息反饋給管理者幫助其正確決策、執行，減少風險。隨著網絡化、數字化技術的發展，基于機器學習、統計學、數據庫、可視化等技術的數據挖掘方法有了很大的進步。利用數據挖掘技術對采集的數據進行分類統計、對比分析、關聯分析、聚類分析、異常分析、預測分析等，能夠及時發現設備的問題，并對生產異常狀況進行報警、預測、判斷和敏捷響應。
大數據和云計算技術相輔相成，與棉紡設備網絡監控和管理系統、企業ERP等系統的融合，將會對棉紡企業帶來革命性的影響，改變企業傳統的管理和運營模式，成為企業的神經系統及決策中心，能有效降低管理成本，提高生產、商務和服務的智能化水平。
3 結論與展望
新型無人化數字棉紡工廠實現了從原料到筒紗的自動化生產流程；從工廠環境輔助設備的監控到設備運轉數據的采集；從設備單元的自動化、智能化到工廠生產的連續化、網絡化、智能化，并最終實現少人化、無人化管理。智能棉紡設備具有高速、高產、高效的性能，能極大提高成紗品質和產品附加值。聯合機和基于AGV、EMS、機器人系統的物流倉儲系統實現了棉紡工序之間的剛/柔性聯接，保證了全流程運行的穩定性、可靠性、連續性，極大地提高了生產效率。大數據和云計算技術將助力棉紡設備網絡監控和管理系統、ERP系統，提高棉紡工廠的信息化水平。因此，利用智能化技術，融合新思想、新技術，打造新型無人化數字棉紡工廠將成為當前和今后一段時期內紡織裝備企業的主要任務之一。
建設新型無人化數字棉紡工廠，將對加快棉紡企業的轉型升級，提高生產效率、技術水平和產品質量，降低能源、資源消耗，節約用工成本，實現紡紗生產過程的數字化、智能化、網絡化，提高企業競爭力，在應對國際挑戰中發揮重要作用。因此，智能化數字棉紡工廠將會給紡織行業、紡機制造業帶來巨大的經濟效益和社會效益，具有良好的發展前景。
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