1、摘 要隨著現代科技的發展以及未來社會的需要，各個學科各種技術之間相互滲透，相互促進推動了機電一體化這一實用技術學科的大發展。機電一體化是由微電子技術和計算機技術在機械工程的基礎上發展而來，它在各領域都有其杰出貢獻，由于機電這一學科的廣泛應用和發展，它的應用和研究也越來越重要。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。現在，由于我國處于發展時期，許多技術先進設備都是由國外引進，而核心技術卻掌握在別人手中，生產出來的產品大多數仿制，核心部件卻是外國的，導致資金外流，所以我國社會發展情況出現了很大的制肘，經濟發展速度受到遲緩。所以我國應加大發展機電一體化的力度。 關鍵詞：機電

2、一體化；應用和研究；發展現狀 The importance of the development of electromechanical integrationAbstractWith the development of modern science and technology and the need of the future society, the various technology mutual penetration between various disciplines, promote each other to promote the development of e

3、lectromechanical integration this practical technology subject. Electromechanical integration is made up of microelectronics and computer technology developed on the basis of mechanical engineering, it in various fields has its outstanding contribution, due to the mechanical and the subject of exten

4、sive application and development, its application and study are also more and more important. It made industrial production by "mechanical electrification" into the "mechatronics" as the characteristics of the development stage. Now, because our country in development period, man

5、y technology advanced equipments are imported from abroad, and the core technology is in the hands of others, and produced the most generic products, core components are foreign, cause the outflow of funds, so the situation of social development in China appeared a lot of elbow, the speed of economi

6、c growth is slow. So our country should intensify development of electromechanical integration. Key Words：Mechanical and electrical integration; Application and research; Current situation of the development of 目 錄摘 要IAbstractII引 言- 1 -一、機電一體化的概述- 2 -（一）機電一體化的發展更貼近于智能與自動化。- 3 -（二）機電一體化發展的歷程和趨勢- 4 -1

7、.機電一體化的發展歷程- 4 -2.機電一體化發展趨勢- 4 -二、我國機電一體化的發展- 6 -三、機電一體化發展方向與其發展所面臨形勢和任務- 7 -（一）機電一體化工作面臨的形勢- 9 -（二）我國機電一體化工作的任務- 9 -四、機電一體化的產品與其作用- 10 -（一）典型的機電一體化- 10 -（二）機電一體化產品的作用- 10 -總 結- 11 -參考文獻- 12 -致 謝- 13 -引 言自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現了半導體集成電路尤其是出現了以微處理器為代表的大規模集成電路以后,"機電一體化"技術之后有了明顯進展,引起了人們

8、的廣泛注意.,隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展，成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統技術，正向光機電一體化技術（Opto-mechatronics）、微機電一體化方向發展，應用范圍愈來愈廣。一、機電一體化的概述在這3年中，根據所學到知識和所在的專業，在網上查找資料得知：它的名字最早出現在1970年左右，取名為“機器”即結合應用機械技術和電子技術于一體。現如今世界的電子產品發展很迅速，尤其是微處理器，微型計算機在各技術領域中得到了非常廣泛的應用，對各個領域技術的發展氣到了極大地推進作用。一個完善的機電一體

9、化系統包含以下幾個基本要素：機電本體,動力與驅動部分，執行機構，傳感器測試部分，控制及信息處理部分。機電一體化技術又稱為機械電子技術，是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物。機電一體化技術是微電子技術、計算機技術、控制技術、光學技術與機械技術的相互交叉與融合，是諸多高新技術產業和高新技術裝備的基礎。它包括產品和技術兩方面：光機電一體化產品是集光學、機械、微電子、自動控制和通信技術于一體的高科技產品，具有很高功能和附加值；光機電一體化技術是指其技術原理和使光機電一體化產品得以實現，使用和發展的技術。光機電一體化技術是由光學，光電子學，電子信息和機械制造及其他相關技術交叉與融合構成的綜合性高

10、新技術是諸多高新技術產業和高新技術裝備的基礎。它豐富和拓寬了光機電一體化技術的內涵和外延。機電一體化技術是在以微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展向機械工業領域迅猛滲透并與機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和

11、能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展，成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統技術，正向光機電一體化技術、微機電一體化方向發展，應用范圍愈來愈廣。機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息機電一體化技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術。是現代化的自動生產設備幾乎可以說都是機電一體化的設備機電一體化技術：從系統的角度出發，將

12、機械技術，微電子技術，信息技術，控制技術等在系統工程基礎有機的加以綜合，以實現整個系統的最佳化的一門新科學技術。機電一體化不是機械與電子的簡單的疊加，而是在信息論，控制論和系統論的基礎上建立起來的應用技術。機電一體化一般包含機電一體化技術和機電一體化產品（系統）兩層含義。機電一體化和傳統機械系統的區別是：柔性化和智能化。（一）機電一體化的發展更貼近于智能與自動化。自動化技術：所謂自動化技術，是指人類利用各種技術手段和方法來代替人去完成各種測試、分析、判斷和控制工作，以現實預期的目標、功能。一個自動化系統通常由多個環節要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉換、信息的處理及信息的執行等功

13、能，最后實現自動運行目標。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。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

14、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具有特點控制功能多樣化、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。開放式控制系統(OCS)開放控制系統(Open Control System)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著

15、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。（二）機電一體化發展的歷程和趨勢 1.機電一體化的發展歷程 1.數控機床的發展 2.微電子技術 3.可編程序控制器（PLC） 4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階。 2.機電一體化發展趨勢 （1）光機電一體化一般的機電一體化系統是由傳

16、感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢。（2）自律分配系統化柔性化未來的機電一體化產品,控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在自律分配系統中，各個子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同的環境條件作出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力

17、(柔性)，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。（3）全息系統化智能化今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。（4）“生物一軟件”化仿生物系統化今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定，但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體

18、化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物軟件”或“生物系統”，而生物的特點是硬件(肌體)軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。（5）微型機電化微型化目前，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。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。 （6）機電一體化的“軟件”與“硬件”結合機

19、電一體化產業復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產業發展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統產業進行改造，在傳統的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產品設計之初，就把“機械”與“電子”統一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。機電一體化專業人才被國家列為二十一切紀社會發展最急需的十大專業人才之一，是就業領域最寬的專業。機

20、電一體化技術是在機、光、電、自動控制和檢測、計算機應用等學科相結合的基礎上建立起來的一門綜合性應用技術，該主專業主要培養能進行機電一體化技術應用，并具有初步設計開發能力的中級工程技術人才。學生經過幾年年的學習，能夠掌握機、電、計算機等方面的基礎知識和必備技能。二、我國機電一體化的發展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。中國是從20世紀80年代初開始進行機電一體化技術方面的研究和應用的。雖然經過20

21、多年的努力取得了一定成果，但與發達國家相比仍有相當差距。為了加快發展、縮小與發達國家的差距，需要我們在產業政策、金融政策和市場導向上，對機電一體化技術和產業予以積極支持，主要包括：國家在政策上對機電一體化技術給予大力支持，特別是涉及基礎技術、綜合技術等方面，要給予強有力的財政和各種扶助。由于機電一體化技術是各種高新技術的綜合和升華，需要多學科、多技術、多種機構協調研發，這也對技術研發機構和產業界的協調能力提出了挑戰，因而需要繼續發揮主管部門的作用。要明確機電一體化技術開發和產業化推廣的主力軍是企業，在這方面，技術和綜合實力雄厚的大型企業將發揮舉足輕重的作用。有關部門應該在稅收、金融和其他方面給

22、予一定的優惠傾斜。要把發展機電一體化技術作為增強自主創新能力的重要內容，鼓勵和促進企業在這個領域有所作為。同時，為縮小與發達國家的差距，可以通過引進、消化、升級來逐步達到提高自主創新能力的目的。有關部門可以通過政府采購、項目設立等措施，達到支持和鼓勵自主創新的目標。80年代，信息技術嶄露頭角。微處理機的性能提高，為更高級的機電一體化產品所采用，典型的機電一體化產品如數控機床、工業機器人和汽車的電子控制系統等。微機作為關鍵技術引入了飛行器系統后，使機械-電子系統在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應用。進入90年代，通信技術進入了機電一體化，機器可像機器人系統那樣遙控和虛擬現實

23、多媒體等技術緊密聯系的計算機控制的網絡化機電一體化日益普及。有些機電一體化機械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執行器技術的發展，和半導體技術以光刻為基礎的方法以及和傳統機電一體化微型化方法的結合，開創了以精密工程和系統集成為特點的機電一體化新分支“微機電一體化”。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術的發展而日益發展，穩步進入了21世紀。三、機電一體化發展方向與其發展所面臨形勢和任務自從我國實行改革開放以來，科技領域急起直追，我國的光機電一體化技術已取得明顯的成效，數控產品有了很大的提高，尤其是經濟型靈敏數控裝置發展很快

24、，是我國特有的經濟實用產品，不但適用國內市場的需要，部分產品還隨主機配套出口。國內的機械產品采用可編程控制器（PC）和微電子技術控制設備也越來越多，覆蓋面也日益擴大，從紡織機械、軸承加工設備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業機械都是如此，我國自行研制和生產的光機電設備，在質量上也有重大突破，為今后的推廣應用打下了良好的基礎。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

25、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。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。未來機電一體化的主要發展方向有：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。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

26、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，則是完全可能而必要的。模塊化：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，

27、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，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。網絡化：0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、教育及人們的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

28、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(home net)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(computer integrated appliance system，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將朝著網絡化方向發展。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1立方厘米

29、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。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

30、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。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，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。機電一體化的人格化有兩層含義。一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。另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。雖然我國機電一體

31、化與發達國家的總體發展方向大致相同但是我國卻還有著不小的距離，這些卻是需要著重發展機電一體化來彌補所欠缺的差距。機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統產業，其目的是節能、節材，提高工效，提高產品質量，把傳統工業的技術進步提高一步；二是開發自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。（一）機電一體化工作面臨的形勢1.我國用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣，有難度。2.我國用機電一體化技術加速產品更新換代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。3.我國用機電一體化產品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產品的責任重，有意義。在我國工業系統中，能耗、耗水大戶

32、，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重。近年來我國的工業結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業的“故土難離”“死守故業”問題，但不可否認也有優化不出理想的產業，優選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前，這就是發展機電一體化，開發和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔性，可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。同時，可為傳統的機械工業注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產從繁重的體

33、力勞動中解脫出來，實現文明生產。另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發機電一體化產品的歷史不長，差距較大，許多產品的品種、數量、檔次、質量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發展。（二）我國機電一體化工作的任務我國在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統產業；另一句話是大張旗鼓地開發機電一體化產品，促進機電產品的更新換代。總的目的是促進機電一體產業的形成、為我國產業結構和產品結構調整作貢獻。 總之，機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力，又是開啟我國機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。四、機電一體化的產品與其作用（一）典型的機電一體化整機和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、CADCAM系統等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。（二）機電一體化產品的作用量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產品的責任重，有意義。在我國工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重。近年來我國的工業結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。