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中圖分類號：TH39 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 10-0005-02
一、引言
機電一體化（Mechatronics）這一概念，是日本學者在1971年首次提出來的。至今，經歷了40多年的發展，隨科技的發展不斷豐富，不斷更新，機電一體化的內涵也發生了根本性的變化。尤其是進入21世紀以來，人們的消費觀念不斷變化，圍繞消費者之間的市場競爭日趨激烈和白熱化，重點是針對機電一體化產品的輸出柔性、工作性能及可靠性等方面，在這些方面的，人們的要求越來越高。
新時代背景下，機電一體化技術在計算機技術、人工智能技術、網絡技術、信息技術、傳感器技術等相關學科的快速發展下得到了飛躍發展，面臨著更加廣闊的應用前景和發展空間。電子產品結構也在集成技術、新材料、微電子的快速發展背景下發生了革命性的變化，傳統的機械產品向智能化、小型化、網絡化、模塊化、自動化、柔性化、機電一體化邁進，已經步入了一個新的發展階段。再就是隨著傳感、信息技術和傳統機械產品的融合，機電一體化技術已成為一個新興的跨學科的技術，它涉及到的信息處理技術、制造技術、驅動技術、傳感技術、自動控制技術、接口技術等關鍵技術。
總之，科學技術越是向更新更高層次發展，就越能給人們帶來更多的驚喜和生活空間，也能給人們更加豐富物質、文化和精神享受。可以說，機電一體化技術在21世紀的機械產品的設計和發展中發揮著重要的作用，重點研究機電一體化產品控制系統概念原理及設計方法具有重要的理論意義及現實意義。
二、機電一體化系統及其組成原理
機電一體化系統是一個各種技術之間相互協調和整合的有機的、完整的體系，不是一個簡單的各種技術拼湊和堆積。機電一體化系統從技術層面來說綜合保函和運用了控制系統、機械工程、計算機技術、電子技術、電子技術和其他技術。尤其是機電一體化系統的中的驅動元件和執行器子系統是核心的執行機構，是實現可控電動機行為的終極目標，充分利用計算機信息處理和控制功能，利用現代控制驅動元件特性的機械系統。
（一）機電一體化系統概述
1.由計算機進行信息處理和控制的現代機械系統最終目的就是要實現機械運動和動作協調，這個也是機電一體化系統功能設計的根本出發點。
2.機電一體化系統從完成工藝動作過程這一總功能的角度來看，可劃分為：信息處理及控制子系統、傳感檢測子系統、廣義執行機構子系統（如圖1），它們分別完成信息處理及控制、信息檢測、機械運動和動作。
3.由驅動元件和執行件（或執行機構）融為一體的廣義執行機構執行子系統，具有它的特殊性、可控性。
（二）機電一體化系統的組成原理
1.廣義執行機構子系統。由剛性物件組成的形形機構組合而成的傳統，他們的缺乏可控性是傳動和執行機構系統上最大的問題。而驅動元件與執行件（或執行機構）融為一體是廣義執行機構的一個特點（如圖2），從而實現可控運動。
電機、氣動馬達和動作缸是驅動元件中的一兩種，同時還有液壓、電磁鐵、彈性元件、形狀記憶合金、光能馬達等，這足以說明驅動元件種類繁多。機電一體化系統得到更加有效工作就必須依靠驅動元件的多樣性。傳統機構中的輸出件可以為執行件，單一構件也可以是執行件。同時，驅動元件與執行件（或執行機構）的集成應用使機電一體化系統更加有效地工作。
2.信息處理及控制子系統。信息處理和控制子系統檢測傳感器所提供的信息，技術和控制策略和執行的廣義執行機構控制的基礎上采取行動的過程中。應執行的控制來實現，廣義的運動學模型是由一臺計算機和軟件實現。信息處理和控制子系統是實現智能化的現代機械系統，自動化的關鍵。
3.檢測傳感子系統。檢測傳感器是實現物理量的檢測和信號采集的功能載體，也是連接廣義執行子系統的中間紐帶。
三、機電一體化產品控制系統概念設計過程
總體而言，要從功能需求出發建立機電一體化產品控制系統概念設計圖3所示：
（一）用戶需求模型
1.用戶需求調查與分解。用戶需求表達的是用戶自己的意愿，要想獲得這些意愿與想法，需要通過市場調查，但是這樣的可操作性不強，很難使設計者完全把握用戶的需求，對此可以將用戶需求進行細分。機電一體化系統用戶需求可分為控制域、機械域和其他域，控制域又可分為硬件域和軟件域。將最初的用戶需求（父需求）對應于所設計的產品向各個領域進行分解（圖4：用戶需求調查與分解），獲得最終的用戶需求（葉需求）.分解后的需求可以更具體的體現設計目標。
圖4 用戶需求調查與分解
用戶需求分解后，要進一步對客戶需求進行評估，尤其是重點對每一個葉需求進行重審核，以此進一步用衡量的方法進行分析.
2.衡量過程。衡量用戶需求的優先次序，在關鍵的用戶需求中做出挑選。衡量方法的原理是：如果一個“希望需求”與一定數量的“必須需求”之間存在相關性，那么這個希望需求也應該“必須”滿足，作為額外的必須需求。衡量過程如下：
（2）標記0表示希望需求與必須需求之間沒有相關性。
（3）標記1表示希望需求與必須需求之間有很強的相關性。
（4）如果希望需求的綜合值在[3，5]之間或更高的作為額外的必須需求。
（二）建立功能模型
功能是系統輸出量和輸入量之間的關系，常被稱為流，通常分為物料流、能量流和信息流。功能結構是功能模型或功能分析結果的一種表達形式。產品的總功能分解成若干功能元，將系統的各個功能元用流有機的組合起來就得到功能結構。
使用功能基建立功能結構的步驟如下：
1.確定系統的總功能及輸入、輸出流。
2.對于每一個輸入流創建功能鏈。成立為每個輸入的功能鏈。設計者設想成為流，考慮從輸入到輸出，或在每個操作發生對流的轉換操作每個功能組按時間順序排列，并建立功能鏈。可分為兩個時間順序，串行和并行的功能鏈。串行函數鏈對流操作發生的時間順序，并聯功能鏈的基礎上發生的操作一次，串行并行功能鏈的功能鏈，共享一個或多個公共流的數量。在功能結構所表達的支流。
3.連接各功能鏈得到功能結構。信號的檢測，處理和反饋的過程其實就是所控制的過程。創建功能框圖，對所有信號進行分析。通過分析，可以得出不同類型的信號和復雜的控制系統，尤其是進一步的功能的控制系統，然后在此基礎上提出若干控制方案。
四、結束語
在本文中，對機電一體化系統做出了新的認識，提出了一種在機電一體化產品的概念設計過程中，并促進機電一體化系統的理解，尤其是提出了如何設計一個控制系統的分析方法，使控制系統滿足用戶的需求，并確保控制系統是最合理的。
參考文獻：
[1]楊鶴年.機電一體化系統中的智能控制技術[J].煤炭技術，2011，7.
[2]黃嫻.機電一體化系統原理方案設計[J].法制與經濟（下旬），2011，8.
[3]倪傳明.機電一體化技術在工程機械中的應用分析[J].中國新技術新產品，2011，15.
[關鍵詞]機電一體化 概念設計 理論研究
中圖分類號：T9 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）10-0047-01
機電一體化技術是以其產品為載體而體現出來，是機電一體化技術發展至今的技術水平體現。機電一體化產品設計人員，要使產品設計符合機電一體化技術要求，并富于時代感，就要對于產品設計技術以掌握，并具備多種技術融合的技術能力。面對機電一體化產品的技術先進性和復雜性，就要將符合當代機電一體化技術發展的產品設計理論建立起來。
一、機電一體化產品概念設計理論構建的意義
在機電一體化產品設計中，概念設計對于產品質量起到至關重要的作用。作為產品設計中的重要階段，對于產品質量的決定程度可以達到70%以上。要獲得性能優異的機電一體化產品，就要將機電一體化產品概念確定下來，制定出相應的設計方案和設計技術方法。概念設計理論首先是基于概念設計思想而建立起來的，在其基礎上還先后出現了多種階段性設計理論，如TRIZ設計、公理化設計QFD設計理論等等，對于機電一體化技術發展進程中所獲得的創新設計成果發揮了重要的推動作用。
在機械工程研究領域中，這些理論被運用于其中，進行組合設計而形成了技術綜合性較強的設計產品，由此而促進了機電一體化系統的多種學科交叉。系統的繼承性決定了其設計的復雜性，多門科學技術的融合，使得原有的單一化設計理論不再適應目前的科技發展需求。那么，在機電一體化產品概念設計理論研究中，就要從機電一體化系統自身的性能出發，結合設計目標而建立起完整的概念設計理論，以對創新設計的機電一體化產品以指導。與此同時，還要在機電一體化產品設計概念理論建立起來之后，結合相關學科，以使理論研究逐漸擴展。
二、機電一體化產品概念設計理論研究現狀
按照現代機構角度對機電一體化系統進行分類，可以劃分為三個子系統，即廣義執行機構、信息處理及控制系統和傳感檢測系統。將三個子系統相銜接，建立起框架體系，不僅有效實現機電一體化運動功能，而且還促進了產品創新設計。在機電一體化產品設計系統中，廣義執行機構子系統是核心部分，其概念設計理論研究關乎到機構運動的總功能。特別是在基本工藝動作設計過程中，要基于廣義執行機構的概念設計理論對基本的工藝動作進行構思，以使其具有動作的獨立執行能力。當執行動作的創新技術確定下來之后，就可以結合機構系統建立框架模型，以使系統設計更具有可操作性，而且采用這種方式更能夠結合計算機輔助進行產概念設計。
對于機電一體化產品的框架模型而言，仿真問題是最為重要的。作為設計結構復雜的動態系統，機電一體化產品實現動態性能的同時，更要注重系統仿真性嫩的驗證。那么，在機電一體化產品概念設計階段，就要確立功能實現的約束條件，將各種相關的仿真軟件技術納入到框架模型當中，運用各種通用建模技術，使用仿真軟件將諸如原理圖、鍵合圖、信號流圖以及方框圖等等參數化。運用Simulink仿真軟件將系統仿真平臺建立起來，以為機電一體化產品概念設計的實現奠定基礎。
三、機電一體化產品概念設計理論的發展展望
對于機電一體化產品設計人員而言，產品概念設計理論具有重要的指導作用。國外研究機電一體化產品概念設計理論所獲得的成果，是建立在研究電子控制理論的基礎上的。國內的研究學者則著重于機電一體化產品的運動結構研究。機電一體化系統是基于多種學科而建立起來的，這就需要產品設計者對于產品從多種學科角度進行研究，并趨向于產品概念理論的使用操作性。雖然國內外對于機電一體化產品設計理論的研究方向有所不同，但研究目標是相同的，且對于新技術、新產品的開發具有重要的指導意義。
關于機電一體化產品概念設計理論，從研究趨勢上來看，還要面臨諸多問題有待解決。比如，在進行機電一體化產品概念設計理論時，還要將推理方法建立起來；對于機電一體化產品的運動機構進行分類，為了對驅動元件以及傳動機構等等進行選擇，還要將驅動元件庫以及機構執行庫建立起來；對于傳感器的選擇，有賴于測物理量的參數定量化，以確定傳感器類型。此外，還要將信息處理、控制方法庫建立起來，以提高系統軟件和硬件的可控性。機電一體化產品在不同的設計階段，都會產生不同的概念設計理論，將產品概念設計評價體系建立起來，以利于產品不同階段設計有效銜接。
總結
綜上所述，對于機電一體化產品設計人員而言，概念理論設計所發揮的指導作用是不容忽視的。中國目前對于機電一體化產品設計的研究主要是基于運動功能為主產品結構設計。作為多種學科集合的機電一體化技術，其復雜性決定了機電一體化產品概念設計理論的重要性。
參考文獻
【關鍵詞】企業；技術改造；經濟分析
機電的一體化系統并未形成具體的標準和統一的定義，從機械的角度上認為機電一體化系統的本質特征就是機械，是在機械的系統的主功能和相應的信息以及控制功能的實現上引進了相應的電子技術，使相應的機電系統實現與軟件的有機結合，是一種特殊的機械系統。從機電系統的設計功能上考慮，完成了機械類、運動和信息等多任務的機械和相應部件聯系起來，形成了機電系統的一體化模式以及形成了完整的機電系統，強調各種技術和功能的協調和良好結合，從而形成相應的機電的自動化系統。
一、機電系統的概念設計中的信息一體化
隨著經濟的發展和相應的技術革命，各學科的基礎理論由于研究基礎的發展和技術的相互滲透實現了產品設計的不斷發展和完善，相應的機械設計逐步走向自動化和智能化的發展趨勢從而實現機械設計指導的自動化和科學化、知識化。通過相應的計算公式和模型設計和比對實現了最優化的方案設計模式，機械概念設計的發展也逐步向現代化的設計模式靠近。通過計算設計的分析和綜合，實現了更大范圍內的機電系統的信息流動和管理控制，從而使相應的信息流更好地為機電系統的一體化設計服務。計算機與機電系統設計的相結合實現了信息載體的轉換，通過更為新穎和快捷的設計方式和信息交流實現了信息的極大交流，從而使相應的機電系統設計方案的設計和選擇達到最優狀態。
二、機電系統概念設計中的功能結構一體化
功能結構的設計是機電系統設計的重點和關鍵，一般說來機電系統的功能結構設計分為功能設計和功能映射兩個模塊，然而這樣分塊的設計模式使機電系統的設計過程建立在抽象的概念基礎之上，難以實現形象化和具體化的特點，設計過程中易出現信息的模糊和殘缺，致使這樣的設計模式難以形成形象而直觀的感受，并從相應的機械制造的理論層面進行推理控制，這樣的設計方式不利于機電系統概念設計的一體化模式的形成和協調。在相應的機電系統概念設計過程中應在建立了信息交流模式的基礎之上增強概念系統設計的可行性和可操作性。在建立相應的信息交流模式基礎之上實現機電系統的一體化優化設計。
三、機電系統概念設計的機電技術一體化
傳統的機電系統的概念設計將機械與電子技術結合起來，從而通過機械、電子技術的系統結合實現相應的機械系統的功能特點，同時改變了人工的操作和判斷，形成機電系統的自動化模式，并通過相應的程序協調機電系統的任務模式。然而傳統的機電系統的設計難以滿足現代機電系統設計的創新性要求，從而要實現一體化和自動化、智能化的發展模式。實現機械系統和電子技術的良好結合，從整體的系統功能上進行協調，從而實現機械技術和電子技術的協調組合，共同構成機電系統的功能結構。
四、機電系統概念設計的人機交互系統一體化
機電系統的一體化和信息化設計的最終目的是形成人機一體化的交互模式，形成智能化和科學化的機電系統的設計方式，隨著計算機技術和相應技術的發展和創新，機械設計和應用的智能化模式逐步成為機械設計和應用的發展模式，人機交互系統的設計實際上實現了更為方便快捷的系統操作和應用模式，同時也提高了相應的生產的效率，提高了設計的科學化程度。在機電系統概念設計過程中，應以人為本建立機電系統的協同發展決策，從而使相應的機電系統充分使用于相應的設計人員。
參考文獻
關鍵詞：機電一體化；概念；現狀；發展趨勢
一、機電一體化的概念與由來
人類進入了一個新的世紀──21世紀。回顧過去的20世紀，人類的經濟和科學技術發展成果超過了過去所有世紀的總和。傳統的學科正在脫胎換骨，新的學科不斷問世，技術的融合程度比任何一次技術革命都高。機電一體化技術產生于這一背景之下，自然符合科技發展的規律，也是機械學科發展的必然結果。“機電一體化”這一技術術語最初來源于日本學術界，他們根據英文的Mechanics（機械學）和Electronics（電子學）兩詞，組合出Mechantronics一詞，日文諧音記作“夕力卜口二少又”，其表意漢字為“機電一體化”,Mechantronics一詞從學科角度可以翻譯為“機械電子學”，我國科技界也經常直接使用“機電一體化”作為漢語的表達詞匯。
一般認為，機電一體化是以機械學、電子學和信息科學為主的多門技術學科在機電產品發展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術學科。這里面包含了三重含義：首先，機電一體化是機械學、電子學與信息科學等學科相互融合而形成的學科。其次，機電一體化是一個發展中的概念，早期的機電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強調機械與電子的結合，即將電子技術“溶入”到機械技術中而形成新的技術與產品。隨著機電一體化技術的發展，以計算機技術、通信技術和控制技術為特征的信息技術“滲透”到機械技術中，豐富了機電一體化的含義，現代的機電一體化不僅僅指機械、電子與信息技術的結合，還包括光（光學）機電一體化、機電氣（氣壓）一體化、機電液（液壓）一體化、機電儀（儀器儀表）一體化等；最后，機電一體化表達了技術之間相互結合的學術思想，強調各種技術在機電產品中的相互協調，以達到系統總體最優。換句話說，機電一體化是多種技術學科有機結合的產物，而不是它們的簡單疊加。
二、機電一體化的發展現狀
與其它科學技術一樣，機電一體化技術的發展也經歷了一個較長期的過程。有學者將這一過程劃分為萌芽階段、快速發展階段和智能化階段三個階段，這種劃分方法真實客觀地反映了機電一體化技術的發展歷程。
“萌芽階段”指20世紀60年代以前的時期。在這一時期，人們在機械產品的設計與制造過程中總是自覺或不自覺地應用電子技術的初步成果來改善機械產品的性能，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，出現了許多性能優良的軍事用途的機電產品。這些機電結合的軍用技術在戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復和技術的進步起到了積極的作用。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。
20世紀70年代到80年代為第二階段，稱之為“快速發展階段”。在這一時期，人們自覺地、主動地利用3C技術的成果創造新的機電一體化產品，3C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。
從20世紀90年代開始的第三階段，稱之為“智能化階段”。在這一階段，機電一體化技術向智能化方向邁進，其主要標志是光學、通信技術等領域進入機電一體化，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，并取得了一定成果，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
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，目前正向光機電一體化技術（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）方向發展，應用范圍愈來愈廣。
機電一體化技術具體包括以下內容：
（1）機械技術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，利用其它高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統制造過程中，經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統等，形成新一代的機械制造技術。
（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
系統技術即以整體的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，它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
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。現代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的保證。
（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。
四、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。
參考文獻：
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關鍵詞：機電一體化；計算機控制；傳感器
1 機電一體化的概念
人類從使用簡單工具到現代的機器發生了巨大的變化。特別是計算機控制技術出現以后，傳統機械又有了一個飛躍。
機器應該是機械和電器的合成。傳統的機械工程和自動控制工程從專業學習到工程設計應該一體化。目前，關于機電一體化的定義與概念，許多書籍都是根據國外書籍的定義和概念而引用。對于國外的概念基本強調機器人跟數控機床的概念。雖然，機器人和數控機床是機電一體化中具有一定代表性的產品，但絕非是機電一體化的全部內容，機械的內容很多：化工機械、輕工機械、重工機械、紡織機械等。機電一體化強調的是機械產品的自動化和智能化的問題。
2 機電一體化的基礎知識
機電一體化涉及的知識還是比較廣泛的。在機電一體化設計中常常會涉及到機械做功，液體壓力做功等理論力學和材料力學的相關知識。對于機械零件還涉及到機械零件的加工方法一些工藝性問題。尤為重要的是數控加工技術。零件的加工精度、材料的選擇都是需要學習的。一些機械零件例如：軸和軸承、齒輪、凸輪、鏈條、鏈輪等可以說是機電一體化設備中應用極廣泛的一類機械零件。對于零件的學習使是我們應具備的基礎。還有自動控制和人工控制的內容，電路電器的基本知識。
3 傳感器
傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息按一定的規律變換成為電信號或其他所需的形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制的要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。
傳感器大致可分為物理傳感器和化學傳感器兩大類。在機電一體化中起著至關重要的作用。常見的傳感器有：壓力傳感器、位移傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣敏傳感器等等。
4 絳兇爸
所謂執行裝，就是把從電源、液壓、氣壓等動力源獲得的能量變換成旋轉運動或者直線運動的一種裝置。執行裝置主要由執行元件、傳動原件等構成。主要的執行裝置有如下幾種：步進電機裝置、伺服電機裝置、普通電機裝置、液壓油缸裝置、液壓馬達裝置、氣壓裝置、氣動馬達裝置。這些機械裝置是控制系統的控制對象，也叫控制系統的執行裝置。普通電機裝置也是控制系統的控制對象，如采用變頻器可以控制轉速，PLC也可以控制轉速和角位移。普通電機采用控制器的控制精度和效率沒有步進電機和伺服電機高，但是在一些控制要求不太高的機電一體化設備中，目前應用還是比較廣泛的，畢竟普通電機價格比步進電機和伺服電機低得多。
5 計算機控
機械設備的控制系統從最初的的強電控制到現在的計算機控制，經歷了如下過程：簡單的開關控制――繼電器控制――單片機控制――單板機控制――PLC控制――PC控制。事實上，到現在為止機械設備的控制系統無論從簡單的開關控制，繼電器控制到復雜的單片機控制、單板機控制、PLC控制、PC控制都有它們的使用價值。隨著時間的發展，使用的比例肯定會按上述順序，前面的越來越少，后面的越來越多。目前來看單片機控制、PLC控制系統在機電一體化應用領域的數量上應該是最多的。
數控技術是指用數字指令來實現一臺或多臺機械設備動作控制的技術。它所控制的通常是為止、角度、速度、等機械量和開關量，以及溫度、流量、壓力等物理量。數控技術和計算機控制技術是相互關聯的。數控技術的特點：精度高、速度快、可靠性高。
6 機電一體化的設計方法
機電一體化設計類型可分為：
根據受控對象的不同，進行機電一體化設計；
改進型機電一體化設計；
創造發明性機電一體化設計；
不同的機電一體化設計類型，也有不同的設計方法。所謂根據受控對象的不同進行機電一體化設計，也就是不同行業有不同的受控對象。比如數控機床、包裝機械一類的受控對象基本上是機械動作；在化工機械中，處理機械動作外還有對溫度、流量、壓力、配比等物理量的控制；也有將化學量作為受控對象的，如土壤分析儀對土壤酸堿度、鈣、鎂、磷的分析等。當然受控對象最多的還是機械動作問題。
改進型機電一體化設計是應用非常廣泛的一類設計。比如，我國數控機場普及度不高的現狀的主要原因一方面是數控機床的售價太貴，對于許多企業來說很難承擔這筆開支的。所以對現有機床進行數控化改造，提高現有機床的生產效率和質量、節約成本等起到很好的效果。
在機電一體化設計中，我們主要考慮3部分的設計：機械部分、控制部分、傳感器部分。事實上，為了簡化問題，機電一體化的設計思路完全可以從兩部分來考慮。即機械部分和控制部分，因為傳感器完全可以在控制部分中一起考慮。機電一體化設計發展到今天，機械部分的設計仍然是這三部分中最重要的部分。過去在機電一體化設計的學習和實際工作中存在一種錯誤的認識和看法：認為機械設計直觀簡單，技術含量沒有控制部分高。這是一種本末倒置的認識。
參考文獻
關鍵詞：機電一體化；發展；趨勢
中圖分類號：TP 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3198(2010)11-0330-01
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”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面，是一種綜合技術，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。
2 機電一體化的核心技術
2.1 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。
2.2 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。
2.3 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。
2.4 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。
2.5 傳感檢測技術
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。
3 機電一體化的發展過程
機電一體化的發展過程大體可以分為三個階段：
3.1 初級階段
20世紀60年代以前為第一階段，也稱為初級階段。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。
3.2 高速發展階段
20世紀70-80年代為第二階段，也稱為高速發展階段。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。
3.3 智能化階段
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；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，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，使機電一體化進一步建立了堅實的基礎，并且逐漸形成完整的學科體系。
4 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。
4.1 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建設研究中得到日益重視，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，以求達到更高的控制目標。誠然，要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，則是完全可能的和必要的。
4.2 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的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和非常重要的事。例如研制集減速、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。若能利用標準單元迅速開發出新產品，也可擴大生產規模。但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的標準，但可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。
4.3 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。網絡技術的興起和發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育、人們日常生活，都帶來了巨大變革。各種網絡將全球經濟和生產連成一片，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和快樂。因此，機電一體化產品無疑應朝著網絡化方向發展。
4.4 微型化
微型化興起于20世紀80年代末。機電一體化有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，泛指幾何尺寸不超過lcm3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、信息等方面具有顯著優勢。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。
4.5 綠色化
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、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。
4.6 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。表現特征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：
關鍵詞：機電一體化技術；醫療儀器；醫療科學技術；醫學工程；機械工程
機電一體化技術為一種由多種學科交織發展所形成的產物，為一類維持社會生產力不斷發展與提升的必然產物，在提高工程技術手段以及工作效率方面扮演著重要的角色。機電一體化技術通過將微電子、機械工程、信息技術等方面相互滲透于融合，促進提高了對信息的處理與控制。目前國內外機電一體化技術得到了廣泛的發展，同時也在一定程度上改變了其原本的功能及生產方式，而這一改變在醫療器械方面得到了明顯的體現。現我院對此展開分析，結果總結報告如下：
1機電一體化的概念
機電一體化為一個綜合的概念，主要是指通過利用軟件系統將電子裝置與機械裝置相結合，將微電子技術應用于機械各項功能中的一個系統。有研究報道指出，機電一體化技術通過將自動保護、自動診斷及自動控制等功能與機械系統相互結合起來，明顯提高了信息的處理及控制能力。另外，機電一體化技術反映出了現代機電發展的最前沿最高新的技術，在現代醫療儀器使用中可發揮重要的作用。
2機電一體化在我國的發展現狀
機電一體化的應用對我國發展承擔著重要的意義，標志著一個國際的工業發展水平。早在20世紀80年代，我國就開始了與機電一體化技術的相關研究，并經過30多年的研發與努力，我國的機電一體化技術取得了較大的進展，明顯提高了工作效率。近年來，機電一體化技術雖然已經在醫療儀器中得到了應用，但有專家指出，由于此項技術仍較為新穎，部分醫療工作人員缺乏正確認知以及相關操作方法，在使用期間導致了醫療儀器應用不當。因此，醫療工作人員需不斷完善自身的知識結構，提高專業素養，掌握有關于醫療儀器的正確使用方法。例如，應用了機電一體化技術的多功能監護儀器相比于以往臨床工作中使用的監護儀器，將相應的開關與案件顯示到了內部菜單中，通過手動按鍵在菜單中選擇設置的參數與功能，且通常發展為了一鍵多用，甚至有部分操作采用的英文、字符等情況。
3機電一體化在醫療儀器中的應用
3.1機電一體化技術在診斷儀器中的應用
醫療診斷儀器作為醫學診斷工作中不可缺少的工具，較為常用的包括心電圖儀器、核磁共振診斷儀、超聲診斷儀、腦電圖儀、血管造影設備儀器等。其中血管造影設備在診斷心腦血管疾病中得到了廣泛的應用，通過為患者注射血管造影劑，利用計算機記錄造影劑達到病灶前后的圖像，在采用軟件系統對兩組圖像的變化情況給予分析，即可得到血管的模擬分布信息，以幫助醫生完成對患者病情的診斷。
3.2機電一體化技術在檢驗儀器中的應用
隨著醫療技術的不斷革新，基因與分子生物學得到了廣泛的發展，為了科學地對患者進行臨床檢驗，現醫療人員開始將信息技術、機械技術、生物技術及微電子技術等緊密地結合到一起，并相繼研究出了電解質分析儀器、血細胞分析儀器、血氣分析儀等。大量臨床經驗證實，上述較為常用的醫療機器通過幫助臨床醫生從血液學以及免疫學等方向對混著的疾病進行的檢驗與診斷，極大程度地降低了傳統檢驗效率低、準確率較低等問題，提高了診斷的敏感性及準確性。
3.3機電一體化技術在治療儀器中的應用
近年來，機電一體化技術在治療儀器中也得到了準確與高效的應用，并引起了相關臨床工作者的足夠重視。通過采用機電一體化技術，我國相繼研究出了手術機器人、伽馬刀等儀器，并在微創手術中發揮了重要的作用。結合以往操作經驗，我們發現這些治療儀器可通過準確捕捉醫生的操作動作，利用軟件系統將指令向機械臂進行傳遞，以幫助完成相應的各類手術操作，獲得更好的效果。另外，這些應用了機電一體化技術的儀器不僅改善了傳統手術操作方法，縮短了手術時間，減少了術中出血量，還在一定程度上降低了醫療人員的壓力，極大程度地提高了手術的工作效率及成功率。
3.4機電一體化技術在監護儀器中的應用
除了上述醫療儀器外，包括腦電圖儀以及心電圖儀器在內的監護儀器也在醫療工作中占有重要的地位，上述兩類常用的儀器通過準確收集與處理與患者相關的生命體征信息，能夠準確地對患者心率、血壓等指標進行監測，有利于對疾病的觀察。另外，隨著計算機網絡系統的不斷發展與應用，機電一體化技術在綜合監護系統中得到了廣泛的應用，保證醫生對患者的生命體征進行了更好的監控與分析，不僅可應用于醫療場所，同時也可在患者日常生活中得到更加廣泛的應用，有利于對疾病的監護，一旦發展異常立即給予治療。
4結語
近年來，隨著科學技術的不斷快速發展為機電一體化技術提供了更加可靠的技術支持，且該項技術也不斷成熟，發展機電一體化技術不僅在改變人們生產方式、產業機構以及生活理念方面具有重要的意義，還可應用于醫療儀器中更好地對疾病進行診斷與治療，并得到了廣泛的應用。綜上所述，將機電一體化技術應用于醫療儀器中可有效促進醫療儀器的發展，期間需根據院內實際需求并結合現有的科學技術，對機電一體化技術進行合理的應用。
參考文獻
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關鍵詞：機電一體化；核心技術；發展進程；發展趨勢
引言： 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、機電一體化的基本概念
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Z與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。機電一體化是在以技術和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。
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Z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、機電一體化的核心技術
機電一體化技術是面向應用的跨學科技術，是機械、微電子、信息和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。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：
2.1 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。
2.2 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。
2.3 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。
2.4 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、光導纖維以及光耦器的大容量化、小型化、標準化等問題。
2.5 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。
3、機電一體化技術未來發展趨勢
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，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。
3.2.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。
3.3.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。
3.4.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。
3.5.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。
3.6. 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。
4、結束語： 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。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：
