時(shí)間：2024-03-26 09:50:29
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[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化 創(chuàng)新 發(fā)展方向
中圖分類號(hào)：TU855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）17-0388-01
隨著我國社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平得到了進(jìn)一步提高，對(duì)機(jī)械制造企業(yè)提出了更高的要求。機(jī)械制造企業(yè)面臨著激烈的市場(chǎng)競爭，“機(jī)電一體化”已經(jīng)成為一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。通過將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實(shí)際中去的綜合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的現(xiàn)代化設(shè)備。
1 我國機(jī)電一體化的現(xiàn)狀分析
1.1 先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)
國內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展過程中，將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與先進(jìn)技術(shù)成果相結(jié)合，形成了高效、靈活的制造技術(shù)。早在21世紀(jì)70年代，我國就已經(jīng)制定并實(shí)施了準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)制，將這種制度引用于自動(dòng)化裝置的生產(chǎn)中，能夠大幅度提高生產(chǎn)效率，是一種科學(xué)的管理手段。到了80年代，我國機(jī)械制造企業(yè)開始改造制造裝置，提高了制造水平，進(jìn)而保證了產(chǎn)品的更好的質(zhì)量和更優(yōu)異的性能，適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展需求。
1.2 自動(dòng)控制儀器儀表與固態(tài)傳感器
機(jī)電一體化的發(fā)展，使得微處理技術(shù)應(yīng)用于儀表中，降低了儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，增加了儀器儀表的柔度、精度和可靠性。市場(chǎng)上涌現(xiàn)了一大批自動(dòng)化控制儀表，具有存儲(chǔ)記憶、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)控制等功能。此外，機(jī)電一體化促使固態(tài)傳感器的發(fā)展，傳統(tǒng)的力平衡機(jī)械傳感器已經(jīng)被取締，發(fā)展成為了電容式、石英諧振式、半導(dǎo)體壓阻式等固態(tài)傳感器，代表了先進(jìn)科學(xué)技術(shù)。
1.3 機(jī)器人的智能化、微型化技術(shù)
我國機(jī)電一體化向著智能化、微型化發(fā)展，在機(jī)器人開發(fā)方面也是如此。我國機(jī)械制造的機(jī)器人具有人的情感、思維，體現(xiàn)了機(jī)器人的高級(jí)智能。機(jī)械制造企業(yè)利用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器人控制器，可以迅速組成完成某種作業(yè)的多功能機(jī)器人。
2 機(jī)電一體化的創(chuàng)新
2.1 結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新
機(jī)電一體化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，主要包括產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)、動(dòng)力配置、傳動(dòng)方式、周邊設(shè)備接口形式等。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新對(duì)于機(jī)械制造企業(yè)是非常重要的，通過結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，才能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的改進(jìn)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新。
2.2 功能的創(chuàng)新
在功能方面，機(jī)電一體化需要充分考慮使用者和社會(huì)的要求，改進(jìn)產(chǎn)品的制備工藝，完善產(chǎn)品的功能，開發(fā)出更加優(yōu)異性能的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品功能的創(chuàng)新，機(jī)械制造企業(yè)既可以對(duì)原有的產(chǎn)品進(jìn)行更新?lián)Q代，也可以重新研制具有新功能的產(chǎn)品，能夠保證企業(yè)的戰(zhàn)略性目標(biāo)和持續(xù)發(fā)展，提高企業(yè)的市場(chǎng)競爭力。
2.3 造型的創(chuàng)新
在機(jī)電一體化產(chǎn)品的外觀是使用者首先觀察到的，美觀的造型能夠使人更加喜愛產(chǎn)品。因此，機(jī)械制造企業(yè)要?jiǎng)?chuàng)新產(chǎn)品的外形，重視產(chǎn)品周邊裝置的接口和機(jī)電之間的耦合，使得產(chǎn)品的美觀和功能共存。例如，可以采用機(jī)電一體化CAD虛擬原型法、計(jì)算機(jī)輔助造型等方法進(jìn)行產(chǎn)品外觀的設(shè)計(jì)，增加產(chǎn)品外觀的美感。
2.4 材料的創(chuàng)新
機(jī)電一體化產(chǎn)品的材料創(chuàng)新包括兩個(gè)方面：一是選擇具有特殊性能的新材料，如耐腐蝕、耐高溫、高強(qiáng)度、體積小、質(zhì)量輕的材料；二是研發(fā)適用于產(chǎn)品的新材料，如納米材料、陶瓷材料、智能材料、高分子材料、金屬化合物等。
2.5 控制系統(tǒng)的創(chuàng)新
控制系統(tǒng)作為機(jī)電一體化產(chǎn)品的核心組成部分，受到微電子技術(shù)的影響，機(jī)電一體化產(chǎn)品逐漸采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、適用控制等策略，贏得了更廣泛的市場(chǎng)。
2.6 傳感元件的創(chuàng)新
傳感器具有微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，是一種機(jī)電一體化產(chǎn)品。近年來，傳感器的發(fā)展迅速，對(duì)于新型傳感器的需求也不斷增加，機(jī)電一體化產(chǎn)品要積極研發(fā)高性能傳感器，促進(jìn)產(chǎn)品的創(chuàng)新，保證企業(yè)的發(fā)展前景。
3 機(jī)電一體化的發(fā)展方向
3.1 智能化
智能化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的重要發(fā)展方向，采取先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，根據(jù)產(chǎn)品的使用場(chǎng)合，賦予產(chǎn)品一定的智能化，使產(chǎn)品具有人的邏輯思維能力。與人類的智能相比，機(jī)電一體化產(chǎn)品的智能化是低級(jí)的，只能實(shí)現(xiàn)人的一小部分智能。
3.2微型化
機(jī)電一體化產(chǎn)品的微型化發(fā)展主要是指不超過1立方厘米的產(chǎn)品，發(fā)展方向是納米級(jí)和微米級(jí)尺寸。微型化的機(jī)電一體化產(chǎn)品具有體積小、運(yùn)動(dòng)靈活、節(jié)約能耗的特點(diǎn)，在信息、軍事、醫(yī)療領(lǐng)域具有相當(dāng)高的優(yōu)勢(shì)。
3.3 模塊化
模塊化是一種處理復(fù)雜系統(tǒng)分解為更好的可管理模塊的方式。機(jī)電一體化產(chǎn)品的模塊化是個(gè)復(fù)雜的過程，也是非常重要的工程，可以為機(jī)械制造企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)地位。
3.4 人格化
由于機(jī)電一體化產(chǎn)品的服務(wù)對(duì)象是人，所以，產(chǎn)品的人性化顯得越來越重要。同時(shí)，很多機(jī)電一體化產(chǎn)品是模擬生物制成的，這也決定了產(chǎn)品具有人格化的特點(diǎn)。人格化的機(jī)電一體化產(chǎn)品是使用者迫切需要的。
3.5 網(wǎng)絡(luò)化
現(xiàn)階段，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展帶來了巨大的改革，網(wǎng)絡(luò)成為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活都不可或缺的。新型的機(jī)電一體化產(chǎn)品具有優(yōu)異的性能、可靠的質(zhì)量，銷量必然會(huì)很高。基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)品將是一大發(fā)展趨勢(shì)。
3.6 帶源化
顧名思義，帶源化是指產(chǎn)品本身帶有能源，是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向。帶源化的機(jī)電一體化產(chǎn)品具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和好處。
3.7 綠色化
隨著人們生活質(zhì)量的提高，人們?cè)絹碓疥P(guān)注環(huán)保，綠色化產(chǎn)品是符合時(shí)展需求的。綠色化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的新發(fā)展方向。綠色化機(jī)電一體化產(chǎn)品在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、銷毀的全生命周期過程中，幾乎不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響。
4 加強(qiáng)機(jī)電一體化水平的措施
4.1 加強(qiáng)基礎(chǔ)理論的研究
機(jī)電一體化是復(fù)雜的過程，涉及到不同學(xué)科的知識(shí)。要想提高機(jī)電一體化的水平，必須要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，熟練掌握相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)，具備扎實(shí)的專業(yè)技術(shù)，依靠科學(xué)技術(shù)的力量，制造出高質(zhì)量的機(jī)電一體化產(chǎn)品。
4.2 重視人才引進(jìn)和培養(yǎng)
機(jī)電一體化產(chǎn)品的創(chuàng)新需要一大批優(yōu)秀人才的加入。機(jī)械制造企業(yè)要加強(qiáng)人才引進(jìn)計(jì)劃，注重人才的培養(yǎng)，主要是機(jī)械設(shè)計(jì)理論、計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)能力的培養(yǎng)，對(duì)不同層次和崗位的人員進(jìn)行專業(yè)技能培訓(xùn)。
4.3 加強(qiáng)產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新
機(jī)械制造企業(yè)要加強(qiáng)產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新，提高產(chǎn)品的先進(jìn)性。機(jī)電一體化產(chǎn)品的開發(fā)和創(chuàng)新是國家發(fā)展和企業(yè)發(fā)展的共同需要。企業(yè)要根據(jù)市場(chǎng)的需要，致力于現(xiàn)有產(chǎn)品的生產(chǎn)，同時(shí)，要研制并開發(fā)多功能的新產(chǎn)品，有利于企業(yè)戰(zhàn)略性發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，以便于企業(yè)社會(huì)競爭力的提升。
5 結(jié)論
我國機(jī)電一體化的現(xiàn)狀，主要體現(xiàn)在先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)、自動(dòng)控制儀器儀表與固態(tài)傳感器、機(jī)器人的智能化、微型化技術(shù)。機(jī)械制造企業(yè)創(chuàng)新產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能的、造型、材料、控制系統(tǒng)和傳感元件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的創(chuàng)新。
機(jī)械制造企業(yè)要加強(qiáng)基礎(chǔ)理論的研究，重視人才引進(jìn)和培養(yǎng)，加強(qiáng)產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新，提高企業(yè)的機(jī)電一體化水平。
參考文獻(xiàn)
[1] 王宣銀，陶國良，陳鷹. 機(jī)電一體化的創(chuàng)新及發(fā)展方向[J]. 機(jī)電一體化，2012，06：5-8.
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；特征；發(fā)展趨勢(shì)
隨著日新月異的技術(shù)更新，機(jī)電一體化發(fā)展對(duì)不同學(xué)科交叉滲透也有著推動(dòng)。機(jī)械工程當(dāng)中的微電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，為機(jī)電一體化發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化目標(biāo)，在機(jī)電一體化的技術(shù)應(yīng)用下，就能提高生產(chǎn)力水平。從理論上對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展研究分析，就能從理論層面提供支持依據(jù)。
一、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程和主要的內(nèi)容分析
1.機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程分析
機(jī)電一體化主要是電子技術(shù)和機(jī)械設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，從而將機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力以及電子技術(shù)的信息處理功能充分發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的工作目標(biāo)。機(jī)電一體化是建立在綜合應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展的，在當(dāng)前已經(jīng)成為獨(dú)立的學(xué)科，從技術(shù)層面來說，主要體現(xiàn)在對(duì)機(jī)電一體化的產(chǎn)品有效實(shí)現(xiàn)和使用發(fā)展。而從產(chǎn)品的基礎(chǔ)層面來說，就是機(jī)械系統(tǒng)和微電子系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成的新系統(tǒng)，這就成為了有著新功能的產(chǎn)品。機(jī)電一體化的進(jìn)一步發(fā)展過程中，在功能系統(tǒng)的作用發(fā)揮上比較突出。機(jī)電一體化實(shí)際是綜合技術(shù)的融合，并非是簡單化的拼湊，而是將各個(gè)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)概念上以及技術(shù)上的融合。我國的機(jī)電一體化發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)重要階段。上世紀(jì)80年代，學(xué)術(shù)界對(duì)機(jī)電一體化進(jìn)行了研究，經(jīng)過了幾十年的努力，在理論上以及技術(shù)層面上都實(shí)現(xiàn)了長足發(fā)展，在數(shù)控技術(shù)方面的市場(chǎng)占有率也逐年提高，機(jī)械生產(chǎn)能力也有了大幅度提高。工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，對(duì)控制系統(tǒng)以及軟件編程技術(shù)的應(yīng)用等，都從很大程度上促進(jìn)了生產(chǎn)效率的提高。在計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的優(yōu)化發(fā)展上也取得了矚目成績，已經(jīng)在多個(gè)制造生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展中得到了廣泛應(yīng)用，發(fā)揮著重要作用。
2.國外機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
國外的機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展可以分為三個(gè)階段：第一階段又稱之為初級(jí)階段，出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代以前，這一時(shí)期是機(jī)電一體化技術(shù)的雛形，是人們不自覺地利用電子技術(shù)并且傳承下來；第二階段稱之為發(fā)展階段，出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代末期，機(jī)電一體化技術(shù)的各項(xiàng)產(chǎn)品都有著很大的發(fā)展；第三階段是深入發(fā)展階段，出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代后期，世界各國都開始研發(fā)和關(guān)注機(jī)電一體化的技術(shù)和新產(chǎn)品。日本東京在1989年召開的第一屆國際先進(jìn)機(jī)電一體化學(xué)術(shù)會(huì)議，可以稱為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展階段的標(biāo)志，世界各國也從此大力推動(dòng)和發(fā)展機(jī)電一體化的技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)。在深入發(fā)展時(shí)期，機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)入了向智能化方向的新階段，一方面出現(xiàn)了光學(xué)、通信技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)等新的機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品，另一方面對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的學(xué)科體系和研究方法也進(jìn)行了深入的探討。在目前，機(jī)電一體化產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用方面處于世界領(lǐng)先地位是日本和美國。
3.國內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
我國的機(jī)電一體化技術(shù)與日本、歐美等先進(jìn)國家相比仍有一定差距，如當(dāng)前國內(nèi)外在開發(fā)煤礦機(jī)電大功率厚煤層電牽引采煤機(jī)的機(jī)電一體化新技術(shù)方面。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是總體技術(shù)上，國外Eickhoff公司開發(fā)的SL500系列采煤機(jī)，截高范圍2.0m～6.0m，可達(dá)截割功率2×825kW，而國內(nèi)引進(jìn)6LS3，6LS5和7LS5型6臺(tái)，SL500型3臺(tái)，EL3000型1臺(tái)，最大裝機(jī)總功率1860kW，最大截高才5.5m，差距主要在可靠性和使用壽命方面；二是工況檢測(cè)、故障診斷技術(shù)上，目前國外使用微機(jī)控制、傳感器多、信息量大、顯示屏大、顯示點(diǎn)多等特點(diǎn)，而國內(nèi)卻達(dá)不到這一水平；三是自動(dòng)調(diào)高技術(shù)上，基于位置傳感器和計(jì)算機(jī)的記憶截割技術(shù)在國外比較容易實(shí)現(xiàn)，而國內(nèi)在研采煤機(jī)仍未實(shí)現(xiàn)記憶截割。
4.機(jī)電一體化技術(shù)主要內(nèi)容分析
機(jī)電一體化技術(shù)涉及的內(nèi)容比較豐富。機(jī)電一體化技術(shù)方面主要從系統(tǒng)工程角度分析。在對(duì)電子以及機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用下，能將兩者得以有機(jī)結(jié)合，就能充分發(fā)揮綜合技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。因此，機(jī)電一體化技術(shù)涵蓋技術(shù)以及產(chǎn)品兩個(gè)層面的內(nèi)容。機(jī)電一體化系統(tǒng)，也就是產(chǎn)品方面，是通過多個(gè)特定功能機(jī)械以及電子技術(shù)要素構(gòu)成的整體，使人們的實(shí)際生產(chǎn)制造的需求得到滿足。機(jī)電一體化系統(tǒng)所涵蓋的裝置要素比較多，其中的執(zhí)行裝置以及傳感器等都是比較重要的裝置要素。除此之外，機(jī)電一體化內(nèi)容中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想也比較重要。這就涵蓋了控制論以及系統(tǒng)工程方法論等內(nèi)容。機(jī)電一體化的思想也簡稱為一體化思想。這一思想的應(yīng)用對(duì)人機(jī)一體化以及機(jī)電液一體化等發(fā)展目標(biāo)都能有效實(shí)現(xiàn)。機(jī)電一體化工程作為電子和機(jī)械工程集合，通過機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)計(jì)制造體系應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用中的作用發(fā)揮也比較顯著。
二、機(jī)電一體化產(chǎn)品特征類別和核心技術(shù)分析
1.機(jī)電一體化產(chǎn)品特征類別分析
機(jī)電一體化的產(chǎn)品特征也比較鮮明。機(jī)電一體化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)比較簡單，產(chǎn)品的輕細(xì)巧等特征比較突出，并且比較容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)制造。機(jī)電一體化的產(chǎn)品記憶以及信息處理功能比較突出，能夠?qū)a(chǎn)品的高效性以及智能化的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮，并能起到自動(dòng)監(jiān)視的功能和診斷功能等，在產(chǎn)品的安全可靠性上也能有效提高，可通過負(fù)荷以及運(yùn)行情況加以有效調(diào)整控制。另外，機(jī)電一體化的產(chǎn)品類型也比較多。機(jī)械產(chǎn)品當(dāng)中一部分控制功能及機(jī)構(gòu)用電子裝置替代，其中比較常見的有機(jī)電一體化照相機(jī)以及打印機(jī)等產(chǎn)品。此外，比較典型性的產(chǎn)品有著較為完整性的結(jié)構(gòu)，其中比較常見的就是工業(yè)機(jī)器人以及自動(dòng)繪圖機(jī)等。簡單地依靠機(jī)械以及電子無法制造這些產(chǎn)品，兩者結(jié)合，就能夠大大提高可運(yùn)行效率。還是一種類型是通過微電子裝置替代原設(shè)備的信息處理機(jī)構(gòu)，比較常見的產(chǎn)品有全電子式電話交換機(jī)以及電機(jī)調(diào)速裝置等內(nèi)容。
2.機(jī)電一體化核心技術(shù)分析
機(jī)電一體化的核心技術(shù)比較多。計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)是比較重要的應(yīng)用技術(shù)，能夠發(fā)揮信息交換以及存取和運(yùn)算等作用。計(jì)算機(jī)以及信息技術(shù)當(dāng)中的專家系統(tǒng)技術(shù)以及人工智能技術(shù)也是比較常用的。機(jī)電一體化核心技術(shù)中的系統(tǒng)技術(shù)，是通過整體概念對(duì)多種相關(guān)技術(shù)進(jìn)行組織應(yīng)用的，其中接口技術(shù)就是比較常用的。為保障計(jì)算機(jī)的通信，要對(duì)數(shù)據(jù)傳遞格式進(jìn)行規(guī)格化以及標(biāo)準(zhǔn)化呈現(xiàn)。目前這一應(yīng)用技術(shù)中的開發(fā)成本比較低，在高速串行接口的應(yīng)用方面比較突出。機(jī)電一體化核心技術(shù)當(dāng)中的機(jī)械本體技術(shù)是比較重要的應(yīng)用技術(shù)。這一技術(shù)主要應(yīng)用于對(duì)性能的改善以及質(zhì)量的減輕等層面。當(dāng)前的機(jī)械產(chǎn)品通常是將鋼材作為主要材料。為減輕產(chǎn)品質(zhì)量，要在結(jié)構(gòu)上加以優(yōu)化，并加強(qiáng)非金屬材料的應(yīng)用。這一技術(shù)的應(yīng)用響應(yīng)速率得到了很大提高，在整體的效率上也得到了有效提高。機(jī)電一體化核心技術(shù)當(dāng)中的信息處理技術(shù)以及傳感技術(shù)也是比較常見的應(yīng)用技術(shù)。信息處理技術(shù)的應(yīng)用中，將微型計(jì)算機(jī)在實(shí)際工作中加以科學(xué)應(yīng)用，就能從整體上提高信息處理的效率，在信息的安全可靠性方面也能有效保障，提高了抗干擾能力。而傳感核心技術(shù)的應(yīng)用有著高靈敏度以及抗干擾能力，在當(dāng)前的技術(shù)進(jìn)一步升級(jí)下，對(duì)光纖電纜傳感器的應(yīng)用比較重要。另外，機(jī)電一體化核心技術(shù)當(dāng)中的軟件技術(shù)以及驅(qū)動(dòng)技術(shù)也是較為常用的技術(shù)。軟件技術(shù)應(yīng)用是和硬件協(xié)調(diào)應(yīng)用的。在軟件研制成本降低的前提下提高生產(chǎn)維修效率，以及軟件的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用是發(fā)展的重要課題。在驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用下，在響應(yīng)速度上也能有效提高，對(duì)控制專用組件以及傳感器和電機(jī)三位一體的作用發(fā)揮也比較重視。
三、機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)探究
1.機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域分析
機(jī)電一體化技術(shù)的廣泛應(yīng)用對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)水平提高起到了積極促進(jìn)作用。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展中的作用也愈來愈突出。通過多年的發(fā)展以及技術(shù)優(yōu)化，機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用使之結(jié)構(gòu)、功能和控制精度等都得到了有效提高，在總線式以及緊湊型的結(jié)構(gòu)應(yīng)用下，使得數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化。應(yīng)用CPU以及多主總線體系結(jié)構(gòu)，進(jìn)行開放性設(shè)計(jì)等，能提高接口的標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)使用效益最大化呈現(xiàn)。通過智能化以及WOP的實(shí)現(xiàn)，機(jī)電一體化數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)二維以及三維的動(dòng)態(tài)加工仿真。信息存儲(chǔ)大容量的模塊化設(shè)計(jì)使得控制功能也得到了有效提高，可有效實(shí)現(xiàn)多過程以及多通道控制。例如：當(dāng)前市場(chǎng)上的CK0632數(shù)控機(jī)床就是采用機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的數(shù)控機(jī)床，外型大氣美觀，用途廣泛，操作方便。機(jī)床主軸采用高度精密滾動(dòng)軸承之承，回轉(zhuǎn)精度高。機(jī)訂導(dǎo)軌采用耐磨鑄鐵，經(jīng)過超音頻淬火能夠長期穩(wěn)定地保證機(jī)床加工精度。CK0632數(shù)控機(jī)床機(jī)床也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，完成車削多種零件的內(nèi)外圓、端面、切槽、任意錐面、球面、及各種公英制圓、圓錐螺紋等工序。此外，CK0632數(shù)控機(jī)床還有配有完備的S.T.M.功能，可以發(fā)出和接收多種信號(hào)控制自如的加工過程。目前，CK0632數(shù)控機(jī)床廣泛應(yīng)用于電器、儀表儀器工業(yè)、汽車、摩托車配件、軸承照相器材、電影機(jī)械、五金工具及其他高精度復(fù)雜零件的加工制造。機(jī)電一體化在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用也比較突出，第二代機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，對(duì)各種傳感元件進(jìn)行了科學(xué)應(yīng)用，這樣在作業(yè)的信息獲得以及操作對(duì)象的信息獲得都比較方便。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用能準(zhǔn)確判斷分析對(duì)操作信息的處理，并進(jìn)行反饋控制。在第三代的機(jī)器人設(shè)計(jì)中，就通過多感知功能的應(yīng)用，有效實(shí)現(xiàn)復(fù)雜化的邏輯思維以及判斷和決策等，在作業(yè)的獨(dú)立性層面有著充分體現(xiàn)。
2.機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
隨著時(shí)展以及技術(shù)進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)也會(huì)向著智能化方向邁進(jìn)。這也是當(dāng)前的機(jī)電一體化和傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的重要不同。近些年，我國在處理器技術(shù)上的進(jìn)步以及傳感器系統(tǒng)的集成化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，對(duì)機(jī)電一體化的智能化發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供了有力支持。智能化機(jī)電一體化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)和實(shí)際的應(yīng)用，對(duì)人的操作和工作量的減少能發(fā)揮積極作用，可有效減少人的腦力勞動(dòng)。機(jī)電一體化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展將實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在當(dāng)前的發(fā)展比較迅速。進(jìn)入新的時(shí)代，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，機(jī)電一體化的網(wǎng)絡(luò)化目標(biāo)將得到實(shí)現(xiàn)，在遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用作用上將更加突出，同時(shí)會(huì)提高機(jī)電一體化的功能性以及安全性。機(jī)電一體化技術(shù)的系統(tǒng)化趨勢(shì)比較突出，也就是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的模式化以及開放式的總線結(jié)構(gòu)應(yīng)用，對(duì)系統(tǒng)的靈活性組態(tài)就有著鮮明呈現(xiàn)。在系統(tǒng)化的發(fā)展中，能加強(qiáng)通信功能，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程以及多系統(tǒng)的通信。不僅如此，機(jī)電一體化的發(fā)展也會(huì)向著微型化方向邁進(jìn)。這主要體現(xiàn)在電子部件的微型化，在產(chǎn)品的體積層面不斷縮小等。這樣就會(huì)促進(jìn)機(jī)電一體化的設(shè)備運(yùn)行效率提高，靈活性更加突出。
四、小結(jié)
綜上所述，機(jī)電一體化的發(fā)展中，技術(shù)的升級(jí)進(jìn)步對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的優(yōu)化起到了很大促進(jìn)作用。我國在機(jī)電一體化的發(fā)展中有了長足進(jìn)步，但是在發(fā)展中存在著諸多不足。從理論上對(duì)機(jī)電一體化的技術(shù)進(jìn)行研究分析，就能為實(shí)際機(jī)電一體化發(fā)展提供理論支持，帶動(dòng)我國機(jī)電一體化領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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1機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
我國在工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)方面存在著一定的問題，其制造水平與發(fā)達(dá)國家之間存在較大的差距。但是我國擁有強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，這對(duì)于機(jī)電一體化的發(fā)展起到了一定的促進(jìn)作用。當(dāng)今，世界上的經(jīng)濟(jì)競爭十分的激烈，我國在工業(yè)制造方面面臨著巨大的挑戰(zhàn)，只有將我國的機(jī)電一體化技術(shù)融入到工業(yè)行業(yè)的制造中來才會(huì)提高我國科技的技術(shù)含量，打破傳統(tǒng)的工業(yè)行業(yè)中存在的成本高、技術(shù)含量較低的不良現(xiàn)象。機(jī)電一體化的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)重要的時(shí)期。最初的階段是簡單的機(jī)械與電子的融合，在機(jī)電一體化的最初階段人們只是具有了電子與機(jī)械相結(jié)合來運(yùn)用的簡單的構(gòu)想，只是停留在理論思想方面并沒有采取一定的措施來實(shí)現(xiàn)電子與機(jī)械的相互融合。第二段時(shí)期主要是技術(shù)的發(fā)展階段。這個(gè)階段出現(xiàn)了很多的理論思想，雖然電子技術(shù)隨著社會(huì)的快速發(fā)展也取得了一定的進(jìn)展但是把理論思想應(yīng)用在實(shí)踐中也仍然不能實(shí)現(xiàn)電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的相互融合。第三階段就是電子技術(shù)朝著智能化的發(fā)展方向而發(fā)展。當(dāng)今社會(huì)，我國的科學(xué)技術(shù)得到迅速的發(fā)展。計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、紅外線感應(yīng)技術(shù)等無不在提醒著我們這是一個(gè)智能化的世界。計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、紅外線感應(yīng)技術(shù)在一定程度上推動(dòng)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化提供了相應(yīng)的知識(shí)理論。目前，機(jī)電一體化在社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的刺激下已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在各個(gè)行業(yè)中的應(yīng)用。世界上的各個(gè)國家都在為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了人力、物力和財(cái)力，其最終的目標(biāo)就是希望通過機(jī)電一體化來實(shí)現(xiàn)自己國家的工業(yè)化快速發(fā)展。
2機(jī)電一體化的創(chuàng)新發(fā)展趨勢(shì)
2.1采取綠色、環(huán)保、輕便和性價(jià)比較高的材料
機(jī)電一體化在未來的創(chuàng)新方面將會(huì)選擇采用較為環(huán)保、輕便和性價(jià)比較高的材料。在機(jī)電一體化的原材料方面開始有新的突破。比如說，機(jī)電一體化的產(chǎn)品可以隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展選擇一些輕便、綠色和性價(jià)比較高的原材料，選擇原材料之后可以充分聯(lián)系材料的不同特點(diǎn)來對(duì)所生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行不斷的改進(jìn)與完善，進(jìn)而可以保證機(jī)電一體化的產(chǎn)品的質(zhì)量并在保證機(jī)電一體化產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)之上采用更加典型的新型的材料來不斷地創(chuàng)新產(chǎn)品，比如，可以在機(jī)電一體化中引入高分子材料、智能材料和納米材料，這樣可以使材料的得到一定的回收利用并達(dá)到環(huán)保、綠色的環(huán)境要求。
2.2在造型和功能上的創(chuàng)新
在我國科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展下，我國在機(jī)電一體化產(chǎn)品的方面上開始新的創(chuàng)新，最值得一提的就是在造型和功能方面的創(chuàng)新，機(jī)電一體化產(chǎn)品在造型和功能方面上的改進(jìn)與創(chuàng)新可以較大程度地滿足廣大消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品造型和功能的追求。比如說，在對(duì)產(chǎn)品的造型方面的創(chuàng)新時(shí)，利用機(jī)電一體化的技術(shù)可以有效地提升產(chǎn)品的外在造型的審美高度，最大程度地滿足顧客對(duì)產(chǎn)品造型的需求。除此之外，機(jī)電一體化也會(huì)越來越重視自身產(chǎn)品的功能，會(huì)加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品功能上的改進(jìn)與創(chuàng)新。并且機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能還會(huì)為了滿足不同用戶在不同階段的不同的要求來改變產(chǎn)品的功能使得產(chǎn)品的功能變得多樣化與全面化。
2.3機(jī)電一體化會(huì)實(shí)現(xiàn)控制方面的高效化、智能化和便捷性
傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備在操作方面具有較大的繁瑣性，再加上在工作的過程中需要認(rèn)為實(shí)現(xiàn)機(jī)器的操作運(yùn)行。這往往就會(huì)提升人工操作機(jī)器設(shè)備的危險(xiǎn)性。機(jī)電一體化就是能較好地避免這些潛在危險(xiǎn)的發(fā)生，可以有效地實(shí)現(xiàn)在機(jī)械設(shè)備的操作運(yùn)行中的便捷性、安全性、自動(dòng)化與高效性。比如說，在機(jī)電一體化中運(yùn)用電子技術(shù)、光子技術(shù)或者現(xiàn)代新型的信息技術(shù)并在此基礎(chǔ)之上加以創(chuàng)新就會(huì)實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的便捷性、智能化與高效性，有利于進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)電一體化的創(chuàng)新發(fā)展的進(jìn)程。
3機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向
機(jī)電一體化并非是一門獨(dú)立的課程，它融入了電子、計(jì)算機(jī)、機(jī)械工程等專業(yè)的知識(shí)。隨著信息技術(shù)與電子產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)逐漸走向智能化、微型化和快速化。因此，集電子、計(jì)算機(jī)于一身的機(jī)電一體化技術(shù)自然也會(huì)隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷地發(fā)展。在不久的將來，機(jī)電一體化技術(shù)開始邁向智能化、微型化與網(wǎng)絡(luò)化的進(jìn)程。機(jī)電一體化作為一種新型的科技技術(shù)，研究其技能的人員相對(duì)而言較少，機(jī)電一體化的專業(yè)的研究人員的缺乏是目前阻礙機(jī)電一體化發(fā)展進(jìn)程的較為關(guān)鍵的問題。所以，目前最重要的任務(wù)就是在大力推進(jìn)機(jī)電一體化進(jìn)程的基礎(chǔ)上建立完善的有關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)部門，為機(jī)電一體化技術(shù)培養(yǎng)出所需要的專業(yè)性人才。比如說，可以在各大高校中開設(shè)與機(jī)電一體化技術(shù)相關(guān)的專業(yè)科目，鼓勵(lì)有關(guān)專業(yè)培訓(xùn)教育集體的發(fā)展，國家還要給這些相關(guān)的專業(yè)相應(yīng)的政策扶持，為機(jī)電一體化技術(shù)人才的培養(yǎng)創(chuàng)造良好的訓(xùn)練環(huán)境。在這樣的情況下才有可能吸引更多的人去關(guān)注和了解機(jī)電一體化的技術(shù)專業(yè)，才會(huì)在此基礎(chǔ)之上較快地培養(yǎng)出高素質(zhì)的專業(yè)性人才，從而進(jìn)一步促進(jìn)我國機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。
4結(jié)束語
機(jī)電一體化的技術(shù)的實(shí)現(xiàn)可以進(jìn)一步滿足大家對(duì)產(chǎn)品的更高要求，只有不斷地對(duì)機(jī)電一體化進(jìn)行創(chuàng)新才會(huì)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展中適應(yīng)社會(huì)的需求。我們要在掌握現(xiàn)有的技能的基礎(chǔ)之上了解市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需求，努力創(chuàng)新，在技術(shù)創(chuàng)新中不斷地創(chuàng)造出更多需求的產(chǎn)品，早日實(shí)現(xiàn)在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競爭中的龍頭地位。
作者:張杰 單位:國投大同能源有限責(zé)任公司
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)閥門 繼電器保護(hù) 機(jī)電一體化技術(shù)總結(jié)
1 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨向
機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
1.1 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程
1.數(shù)控機(jī)床的問世，寫下了"機(jī)電一體化"歷史的第一頁；
2.微電子技術(shù)為"機(jī)電一體化''帶來勃勃生氣；
3.可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機(jī)電一體化"提供了堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ)；
4.激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使"機(jī)電一體化"躍上新臺(tái)階.
1.2 機(jī)電一體化發(fā)展趨向
1 數(shù)字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。
2智能化
即要求機(jī)電產(chǎn)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(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對(duì)話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會(huì)給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。
3 模塊化
由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元；具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。
2、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
2.1數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。 開放性設(shè)計(jì)，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶的使用效益。
WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實(shí)現(xiàn)二、三維加工過程的動(dòng)態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。
大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計(jì)，不僅豐富了數(shù)控功能，同時(shí)也加強(qiáng)了CNC系統(tǒng)的控制功能。
能實(shí)現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺(tái)機(jī)床同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立加工任務(wù)或控制多臺(tái)和多種機(jī)床的能力，并將刀具破損檢測(cè)、物料搬運(yùn)、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。系統(tǒng)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能，加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。以單板、單片機(jī)作為控制機(jī)，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
2.2計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）
CIMS的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)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(shí)現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機(jī)結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
3 機(jī)電一體化中繼電器保護(hù)的現(xiàn)狀與發(fā)展
電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護(hù)技術(shù)得天獨(dú)厚，在40余年的時(shí)間里完成了發(fā)展的4個(gè)歷史階段。
建國后，我國繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍從無到有，在大約10年的時(shí)間里走過了先進(jìn)國家半個(gè)世紀(jì)走過的道路。50年代，我國工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù)[1]，建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍，對(duì)全國繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍的建立和成長起了指導(dǎo)作用。阿城繼電器廠引進(jìn)消化了當(dāng)時(shí)國外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù)，建立了我國自己的繼電器制造業(yè)。因而在60年代中我國已建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和教學(xué)的完整體系。這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時(shí)代，為我國繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
機(jī)電一體化的發(fā)展歷程見證了人類走向了高科技的時(shí)代，機(jī)電一體化化的發(fā)展趨勢(shì)見證了人類對(duì)于高智能化的向往。
4 結(jié)語
機(jī)電一體化不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。在走向高智能化的時(shí)代步伐下，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。國內(nèi)外繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)為：計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化，這對(duì)繼電保護(hù)工作者提出了艱巨的任務(wù)，也開辟了活動(dòng)的廣闊天地。發(fā)展機(jī)電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化產(chǎn)品功能強(qiáng)、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場(chǎng)需要和用戶反映時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設(shè)備。同時(shí)，可為傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機(jī)械生產(chǎn)從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來，實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)。
參考文獻(xiàn)：
[1]李建勇.機(jī)電一體化技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2004；
[2]李運(yùn)華.機(jī)電控制[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2003；
[3]芮延年.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社，2004；
[4]王中杰，余章雄，柴天佑.智能控制綜述[J].基礎(chǔ)自動(dòng)化，2006；
關(guān)鍵字：機(jī)電一體化 機(jī)械工程 微電子
1 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展
1.1 數(shù)字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。
1.2 智能化
即要求機(jī)電產(chǎn)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(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對(duì)話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會(huì)給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。
1.3 模塊化
由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元；具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。
1.4 網(wǎng)絡(luò)化
由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锟沙浞窒硎芨鞣N高技術(shù)帶來的好處，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
2機(jī)電一體化的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門自成一體的新型學(xué)科， 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展， 必將被賦一予新的內(nèi)容。“ 機(jī)電一體化” 涵蓋“ 技術(shù)” 和“ 產(chǎn)品” 兩個(gè)方面。只是， 機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)， 而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。
3 機(jī)電一體化中繼電器保護(hù)的現(xiàn)狀與發(fā)展
電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護(hù)技術(shù)得天獨(dú)厚，在40余年的時(shí)間里完成了發(fā)展的4個(gè)歷史階段。
建國后，我國繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍從無到有，在大約10年的時(shí)間里走過了先進(jìn)國家半個(gè)世紀(jì)走過的道路。50年代，我國工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù)，建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍，對(duì)全國繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍的建立和成長起了指導(dǎo)作用。阿城繼電器廠引進(jìn)消化了當(dāng)時(shí)國外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù)，建立了我國自己的繼電器制造業(yè)。
4 繼電保護(hù)的未來發(fā)展
繼電保護(hù)技術(shù)未來趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展，微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。原華北電力學(xué)院研制的微機(jī)線路保護(hù)硬件已經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段：從8位單CPU結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)問世，不到5年時(shí)間就發(fā)展到多CPU結(jié)構(gòu)，后又發(fā)展到總線不出模塊的大模塊結(jié)構(gòu)，性能大大提高，得到了廣泛應(yīng)用。華中理工大學(xué)研制的微機(jī)保護(hù)也是從8位CPU，發(fā)展到以工控機(jī)核心部分為基礎(chǔ)的32位微機(jī)保護(hù)。
天津大學(xué)一開始即研制以16位多CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù)，1988年即開始研究以32位數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）為基礎(chǔ)的保護(hù)、控制、測(cè)量一體化微機(jī)裝置，目前已與珠海晉電自動(dòng)化設(shè)備公司合作研制成一種功能齊全的32位大模塊，一個(gè)模塊就是一個(gè)小型計(jì)算機(jī)。采用32位微機(jī)芯片并非只著眼于精度，因?yàn)榫仁蹵/D轉(zhuǎn)換器分辨率的限制，超過16位時(shí)在轉(zhuǎn)換速度和成本方面都是難以接受的；更重要的是32位微機(jī)芯片具有很高的集成度，很高的工作頻率和計(jì)算速度，很大的尋址空間，豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數(shù)據(jù)總線、地址總線都是32位的，具有存儲(chǔ)器管理功能、存儲(chǔ)器保護(hù)功能和任務(wù)轉(zhuǎn)換功能，并將高速緩存（Cache）和浮點(diǎn)數(shù)部件都集成在CPU內(nèi)。
5 電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高
除了保護(hù)的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級(jí)語言編程等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺(tái)PC機(jī)的功能。在計(jì)算機(jī)保護(hù)發(fā)展初期，曾設(shè)想過用一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)作成繼電保護(hù)裝置。由于當(dāng)時(shí)小型機(jī)體積大、成本高、可靠性差，這個(gè)設(shè)想是不現(xiàn)實(shí)的。現(xiàn)在，同微機(jī)保護(hù)裝置大小相似的工控機(jī)的功能、速度、存儲(chǔ)容量大大超過了當(dāng)年的小型機(jī)，因此，用成套工控機(jī)作成繼電保護(hù)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，這將是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展方向之一。天津大學(xué)已研制成用同微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)完全相同的一種工控機(jī)加以改造作成的繼電保護(hù)裝置。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)有：（1）具有486PC機(jī)的全部功能，能滿足對(duì)當(dāng)前和未來微機(jī)保護(hù)的各種功能要求。（2）尺寸和結(jié)構(gòu)與目前的微機(jī)保護(hù)裝置相似，工藝精良、防震、防過熱、防電磁干擾能力強(qiáng)，可運(yùn)行于非常惡劣的工作環(huán)境，成本可接受。（3）采用STD總線或PC總線，硬件模塊化，對(duì)于不同的保護(hù)可任意選用不同模塊，配置靈活、容易擴(kuò)展。
【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化 現(xiàn)狀 發(fā)展方向
所謂的機(jī)電一體化就是機(jī)械、電子、控制、光學(xué)、信息、計(jì)算機(jī)等多種學(xué)科融合的新技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)在的工業(yè)上應(yīng)用的也越來越廣泛，機(jī)電一體化最早出現(xiàn)于1971年一家日本的雜志上，隨著機(jī)電一體化的迅猛發(fā)展，如今人們對(duì)機(jī)電一體化已經(jīng)有了普遍的認(rèn)知，機(jī)電一體化技術(shù)給機(jī)器賦予了人性化與智能化，使得機(jī)器不在那么的死板。本文綜合現(xiàn)今我國的技術(shù)對(duì)機(jī)電一體化的現(xiàn)狀與發(fā)展方向進(jìn)行分析。
一、關(guān)于機(jī)電一體化的特點(diǎn)
（一）效率得到提高。機(jī)電一體化的產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理的功能和自動(dòng)控制的功能。新產(chǎn)品的檢測(cè)和控制的靈敏度、范圍以及精度都有了很大的提高。機(jī)電一體化的產(chǎn)品通過自動(dòng)控制的系統(tǒng)對(duì)機(jī)械進(jìn)行控制，使機(jī)械規(guī)范的進(jìn)行工作，可以精確的完成來自控系統(tǒng)設(shè)定的動(dòng)作，從而得到最佳的操作，使其不受操作者的主觀因素的影響。不但可以提高生產(chǎn)的效率，也大大的提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。
（二）使用性能得到提高。機(jī)電一體化的設(shè)備基本上都是采用了程序控制和數(shù)字顯示的方式，操作臺(tái)上的操作按鈕以及操作手柄都已經(jīng)在逐漸的減少，這樣做可以使操作人員進(jìn)行操作的時(shí)候簡單、方便。機(jī)電一體化的產(chǎn)品是以程序?yàn)楦荆娮涌刂葡到y(tǒng)根據(jù)已設(shè)定好的程序進(jìn)行指揮實(shí)現(xiàn)操作，系統(tǒng)支持重復(fù)操作。
（三）功能得到提高。機(jī)電一體化的設(shè)備具有復(fù)合功能并且得到了廣泛的應(yīng)用，適用面也比較廣泛。原有的機(jī)械只具有單一的功能、單一的技術(shù)，機(jī)電一體化的設(shè)備技術(shù)不再是單純的只是單一技術(shù)，單一功能了，具有了復(fù)合的技術(shù)與功能，使得產(chǎn)品的自動(dòng)化和功能水平上都有了很大的提高。
（四）維護(hù)得到提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品維護(hù)和調(diào)整都變的方便了很多，產(chǎn)品在進(jìn)行安裝和調(diào)試的時(shí)候，是可以通過改變程序的控制來達(dá)到改變工作方式的目的。因此，更加的適應(yīng)不同對(duì)象的需要以及現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)的需求。機(jī)電一體化的的產(chǎn)品具有自動(dòng)監(jiān)視的功能和自動(dòng)化檢驗(yàn)的功能，可以在工作的過程中針對(duì)所出現(xiàn)的問題自動(dòng)采取措施，使其恢復(fù)正常的工作狀態(tài)。
二、機(jī)電一體化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)
（一）機(jī)電一體化產(chǎn)品的機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)主要包括機(jī)身、機(jī)械傳動(dòng)、框架以及連接等部分。機(jī)械系統(tǒng)部分是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能最基礎(chǔ)的部分，因此對(duì)于機(jī)械的結(jié)構(gòu)要求也就更高了，需要在材料、結(jié)構(gòu)、幾何尺寸以及工藝加工等方面來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多功能、高效率、節(jié)能、可靠以及小型輕量等要求。
（二）機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)力系統(tǒng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)力功能和能量都是由動(dòng)力系統(tǒng)來完成的。動(dòng)力的系統(tǒng)主要包括電、氣、液等一類的動(dòng)力源，一般的都是以電力為主的，比如電源、驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)機(jī)等。
（三）機(jī)電一體化產(chǎn)品的傳感與檢測(cè)的系統(tǒng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品在運(yùn)行中所需要的自身和外在環(huán)境的各種各樣的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為能夠測(cè)定的物理量，這個(gè)過程都是由傳感器完成的。而檢測(cè)的系統(tǒng)就是對(duì)這些物理量進(jìn)行精確的測(cè)定，從而為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)行控制所需要的各個(gè)種類的信息。
（四）機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)以及信息處理。為了滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能和要求，信息處理以及控制系統(tǒng)接收到了檢測(cè)和傳感系統(tǒng)發(fā)送的信息，然后對(duì)這些信息進(jìn)行一些處理、運(yùn)算和一些決策，對(duì)正在運(yùn)行按照要求進(jìn)行控制，達(dá)到控制的功能。在產(chǎn)品中，信息處理以及控制系統(tǒng)只要是用計(jì)算機(jī)的軟件、計(jì)算機(jī)的硬件以及各種接口組成的。
（五）機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)想要完成要求的動(dòng)作，控制信息占據(jù)這重要的地位，只有在控制信息的作用下才能完成產(chǎn)品的主功能。 機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本都是運(yùn)動(dòng)部件，經(jīng)常性的采用電液、機(jī)械、氣動(dòng)等機(jī)構(gòu)。
三、機(jī)電一體化未來的發(fā)展方向
（一）機(jī)電一體化的智能化。機(jī)電一體化技術(shù)中一個(gè)重要的發(fā)展方向就是智能化。智能系統(tǒng)廣泛應(yīng)用得到了機(jī)電一體化的研究建設(shè)的重視，最重要的應(yīng)用體現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人的智能化，以控制理論為基礎(chǔ)，融合了人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、心理學(xué)、模糊學(xué)、混沌動(dòng)力學(xué)等新的思想與方法，對(duì)人類智能進(jìn)行模擬，致使新一代的產(chǎn)品具有了推理、自主決定、邏輯思維等各種能力，得已達(dá)到更高的控制目標(biāo)，更好的為工業(yè)加強(qiáng)效率。
（二）機(jī)電一體化的模塊化。由于現(xiàn)在生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的廠家與種類比較多，所以十分有必要研制和開發(fā)有著標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口、電力接口、電氣接口、環(huán)境接口模塊。同時(shí)還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以方便各個(gè)部件，單元的匹配和接口。模塊化將會(huì)為機(jī)電一體化企業(yè)鋪墊一條暢通的大道。
（三）機(jī)電一體化的網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在20世紀(jì)90年代是計(jì)算機(jī)等最為突出的成就。機(jī)電一體化的新產(chǎn)品一旦問世，只要是擁有獨(dú)特的功能，并且可靠性比較高，質(zhì)量能夠保證，相信很快就會(huì)風(fēng)靡全球。現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)以及得到了普及，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的各種遠(yuǎn)程操控和監(jiān)控技術(shù)正在興盛的時(shí)期，而遠(yuǎn)程的終端本身就是一種機(jī)電一體化的產(chǎn)品，因此機(jī)電一體化肯定也會(huì)向著網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。
（四）機(jī)電一體化的微型化。微型化興起于20世紀(jì)80年代末，是指機(jī)電一體化向微型化的方面發(fā)展，國外稱之為微電子，它的特點(diǎn)是體積小，耗能少，運(yùn)動(dòng)靈活。
四、小結(jié)
經(jīng)過本文的分析，可以看出，機(jī)電一體化并不是一個(gè)孤立的個(gè)體，是一個(gè)由很多科學(xué)與領(lǐng)域交叉融合后的產(chǎn)物，隨著時(shí)代的發(fā)展以及生產(chǎn)力的需求，機(jī)電一體化的發(fā)展是必然的，因此機(jī)電一體化的技術(shù)將會(huì)有著廣闊的發(fā)展前景。
一、機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
20世紀(jì)70年展起來的機(jī)電一體化技術(shù)是綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)產(chǎn)生的一種系統(tǒng)工程技術(shù)。是多種技術(shù)交叉融合的產(chǎn)物，并不斷地通過學(xué)科交叉、技術(shù)融合與創(chuàng)新持續(xù)發(fā)展。
機(jī)電一體化技術(shù)經(jīng)過近40年的發(fā)展已經(jīng)取得了豐碩的成果，由單一品種逐步發(fā)展到大中型品種乃至成套設(shè)備或大系統(tǒng)。電子技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品上的應(yīng)用幾乎達(dá)到了無孔不入的程度，并且品種不斷增多，水平也不斷提高，不僅對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用，而且給人們的生活帶來了很大的方便和享受。
隨著科學(xué)技術(shù)特別是精密機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)也在快速發(fā)展，其發(fā)展趨勢(shì)是：在性能上向高精度、高效率、高智能化方向發(fā)展；在功能上向小型化、輕型化、多功能的方向發(fā)展；在層次上向復(fù)合集成、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。
二、機(jī)電一體化專業(yè)的人才能力定位
高職機(jī)電一體化專業(yè)主要培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才，是他們具備必要的基礎(chǔ)理論知識(shí)、較寬的專業(yè)知識(shí)、較強(qiáng)的工作現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)應(yīng)用能力。高職機(jī)電一體化人才應(yīng)具備的知識(shí)與能力：
1.知識(shí)結(jié)構(gòu)
具有必備的文化基礎(chǔ)知識(shí)；具有一定的政治理論知識(shí)和人文知識(shí)；具有所需的機(jī)械制造、液壓與氣壓傳動(dòng)等方面的基本知識(shí)；具有電工、電子、自動(dòng)控制等方面的基本知識(shí)；具有計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的基本知識(shí)；具有數(shù)控機(jī)床加工與編程、數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM的基本知識(shí)；具有數(shù)控技術(shù)綜合應(yīng)用的基本知識(shí)；具有車間生產(chǎn)技術(shù)管理的基本知識(shí)。
2.能力結(jié)構(gòu)
（1）社會(huì)能力。具備從事職業(yè)活動(dòng)所需要的行為能力，具體包括口語表達(dá)能力、人機(jī)對(duì)話能力、英語會(huì)話與閱讀能力、意志品德、獲得知識(shí)的學(xué)習(xí)能力、解決問題的方法能力、分析問題的思維能力、開展活動(dòng)的組織能力、團(tuán)結(jié)共事的協(xié)作能力、開拓發(fā)展的創(chuàng)新能力。
（2）基礎(chǔ)能力。具備從事職業(yè)活動(dòng)所需的各項(xiàng)基礎(chǔ)能力，具體包括機(jī)械制造、電氣控制與計(jì)算機(jī)應(yīng)用三項(xiàng)基礎(chǔ)能力。
（3）專業(yè)能力。具備從事職業(yè)活動(dòng)所需要的專業(yè)技能。
三、機(jī)電一體化專業(yè)發(fā)展的不足
加入WTO后，中國的制造業(yè)得到了進(jìn)一步的升級(jí)和現(xiàn)代化，這將使機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的聯(lián)系變得越來越緊密，并對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)培養(yǎng)的人才提出了更高的要求，也將使機(jī)電一體化專業(yè)的發(fā)展方向受到影響。
原有的人才培養(yǎng)模式對(duì)學(xué)生專業(yè)實(shí)踐技能的培養(yǎng)不夠重視，其教學(xué)體系還未完全轉(zhuǎn)移到以培養(yǎng)人才綜合素質(zhì)、崗位技能為主的現(xiàn)代職業(yè)教育體系上來，而且在專業(yè)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面也未有較大突破，職業(yè)教育的本質(zhì)特征未能充分體現(xiàn)。
四、機(jī)電一體化專業(yè)的發(fā)展方向
我國現(xiàn)代機(jī)電一體化的發(fā)展需要大量的機(jī)電現(xiàn)代化技術(shù)人才，而這些人才的培養(yǎng)大都?xì)w于高職教育。為了高速度、高質(zhì)量的培養(yǎng)機(jī)電一體化人才，政府部門、教育部門以及企業(yè)用人單位應(yīng)當(dāng)聯(lián)合起來，促進(jìn)機(jī)電一體化高職教育在以下幾方面的發(fā)展：
1.加強(qiáng)聯(lián)合，協(xié)調(diào)發(fā)展
目前，全國各地從事機(jī)電一體化教育及生產(chǎn)開發(fā)的單位很多，并且都有一套發(fā)展策略和計(jì)劃。用人單位、教育部門應(yīng)聯(lián)合起來，根據(jù)不同層次的對(duì)象采取不同的教學(xué)方式。可采用一年制短訓(xùn)班、兩年制班、三年制大專班、五年制大專班、四年制本科班，制訂出合理的教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱。企業(yè)用人單位可以為教學(xué)部門提供教學(xué)使用設(shè)備，教學(xué)部門為企業(yè)用人單位提供人才，互惠互利。
2.優(yōu)化發(fā)展環(huán)境，加大支持力度
（1）優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過宣傳群眾，造成一種社會(huì)上下、企業(yè)內(nèi)外都重視并大力支持“機(jī)電一體化”發(fā)展的氛圍。如盡快為外商到中國投資發(fā)展“機(jī)電一體化”產(chǎn)業(yè)提供方便，盡可能為興辦開發(fā)、生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)開綠燈，盡力為開發(fā)、生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。
（2）增大支持力度，在技術(shù)政策上，要嚴(yán)格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展，對(duì)未采用機(jī)電一體化技術(shù)落后產(chǎn)品限制強(qiáng)制淘汰；提倡用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，對(duì)有關(guān)機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造，對(duì)有關(guān)技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用項(xiàng)目優(yōu)先立項(xiàng)、優(yōu)先支持，對(duì)在技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用中做出貢獻(xiàn)的單位領(lǐng)導(dǎo)、科技人員進(jìn)行表彰獎(jiǎng)勵(lì)等。
（3）在經(jīng)濟(jì)政策上，要多給機(jī)電一體化科研攻關(guān)課題、開發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目利用科技專項(xiàng)基金和科技三項(xiàng)費(fèi)用的機(jī)會(huì)；銀行發(fā)放貸款要多向機(jī)電一體化技術(shù)改進(jìn)、生產(chǎn)合資和機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)規(guī)模化建設(shè)項(xiàng)目上傾斜；成立“機(jī)電一體化”發(fā)展基金，支持機(jī)電一體化生產(chǎn)發(fā)展等。
3.加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，增大“雙師型”師資比例
師資是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)計(jì)劃的關(guān)鍵，建設(shè)一支專兼職結(jié)合，結(jié)構(gòu)合理，具有較高教學(xué)水平和較石室工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，較高工程素質(zhì)的“雙師型”教師隊(duì)伍，是高職教育發(fā)展的核心環(huán)節(jié)。
4.重視實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)
實(shí)踐教學(xué)課時(shí)安排要把握以下兩個(gè)原則：一是“保量”原則，在課時(shí)數(shù)量上應(yīng)占整個(gè)教學(xué)計(jì)劃總課時(shí)的50%以上，以充分體現(xiàn)職業(yè)教育特色；二是“適時(shí)”原則，根據(jù)各個(gè)教學(xué)模塊單元的知識(shí)和能力要求，及時(shí)跟上教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)與能力的結(jié)合，增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的時(shí)效性和教學(xué)效果。
（1）校內(nèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件。對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)主干課程和各專業(yè)特色課程，均按課程教學(xué)大綱中的統(tǒng)一要求配齊實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備。校內(nèi)應(yīng)建立多個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室，不僅要提供教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，還應(yīng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行電工上崗證培訓(xùn)和中級(jí)證培訓(xùn)。
（2）校外實(shí)訓(xùn)基地。本著資源共享、互惠互利的原則，加強(qiáng)與企業(yè)的聯(lián)系。學(xué)校應(yīng)與企業(yè)建立廣泛聯(lián)系與合作，將企業(yè)作為學(xué)校的校外實(shí)習(xí)基地。實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，一方面聘請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師來校指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)；另一方面安排學(xué)生到企業(yè)實(shí)習(xí)，最大限度地縮短畢業(yè)生的試用期，提高畢業(yè)生的就業(yè)競爭力。
【關(guān)鍵詞】 ：機(jī)電一體化；技術(shù)原理；發(fā)展方向
[Abstract] in: with the rapid development and wide application of computer technology, electromechanical integration technology have hitherto unknown development, become an integrated computer and information technology, automatic control technology, sensor technology, servo drive technology and mechanical technology, cross system technology, is currently the light mechanical and electrical integration of technology development, application range and more extensive. This paper introduces the principle of the electromechanical integration technology, constitute the five elements of mechatronic system and four principles, development direction of electromechanical integration technology and prospects of the comprehensive exposition.
[keyword]: in mechanical and electrical integration; technology; development direction
中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2013）
機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)，英語名稱為Mechatronics，它是由英文機(jī)械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成。
機(jī)電一體化技術(shù)是在以微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)、信息技術(shù)迅速發(fā)展向機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域迅猛滲透并與機(jī)械電子技術(shù)深度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，從系統(tǒng)理論出發(fā)根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，以智力、動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和感知組成要素為基礎(chǔ)，對(duì)各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運(yùn)動(dòng)傳遞，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，能量變換進(jìn)行研究，使得整個(gè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合與綜合集成，并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質(zhì)的和能量的有規(guī)則運(yùn)動(dòng)，在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價(jià)值系統(tǒng)工程技術(shù)。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展，成為一門綜合計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù)，目前正向光機(jī)電一體化技術(shù)方向發(fā)展，應(yīng)用范圍愈來愈廣，現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備幾乎可說都是機(jī)電一體化的設(shè)備。
一、機(jī)電一體化系統(tǒng)的五大組成要素
機(jī)電一體化系統(tǒng)一般可分為機(jī)械本體、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分、檢測(cè)傳感部分、控制及信息處理部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)五個(gè)組成部分，即一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)中一般由結(jié)構(gòu)組成要素、動(dòng)力組成要素、感知組成要素、職能組成要素、運(yùn)動(dòng)組成要素五大組成要素有機(jī)結(jié)合而成。
1、機(jī)械本體（結(jié)構(gòu)組成要素）是系統(tǒng)的所有功能要素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)，一般包括機(jī)身、框架、支撐、聯(lián)接等。
2、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分（動(dòng)力組成要素）依據(jù)系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力以使系統(tǒng)正常運(yùn)行。
3、檢測(cè)傳感部分（感知組成要素）對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并變成可識(shí)別的信號(hào)，傳輸給信息處理單元，經(jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。
4、控制及信息處理部分（職能組成要素）將來自檢測(cè)傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析、加工處理后，按照信息處理結(jié)果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的的運(yùn)行。
5、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（運(yùn)動(dòng)組成要素）根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令，完成規(guī)定的動(dòng)作和功能。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的四大原則
構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)的五大組成要素其內(nèi)部及相互之間都必須遵循接口耦合、能量轉(zhuǎn)換、運(yùn)動(dòng)傳遞與信息控制四大原則。
1、接口耦合：兩個(gè)需要進(jìn)行信息交換和傳遞的環(huán)節(jié)之間，由于信息模式不同（數(shù)字量與模擬量，串行碼與并行碼，連續(xù)脈沖與序列脈沖等）無法直接傳遞和交換，必須通過接口耦合來實(shí)現(xiàn)。而兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)弱相差懸殊的環(huán)節(jié)之間，也必須通過接口耦合后，才能匹配。變換放大后的信號(hào)要在兩個(gè)環(huán)節(jié)之間可靠、快速、準(zhǔn)確的交換、傳遞，必須遵循一致的時(shí)序、信號(hào)格式和邏輯規(guī)范才行，因此接口耦合時(shí)就必須具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定的模式進(jìn)行交換與傳遞。
2、能量轉(zhuǎn)換：兩個(gè)需要進(jìn)行傳輸和交換的環(huán)節(jié)之間，由于模式不同而無法直接進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和交流，必須進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，能量的轉(zhuǎn)換包括執(zhí)行器，驅(qū)動(dòng)器和他們的不同類型能量的最優(yōu)轉(zhuǎn)換方法及原理。
3、運(yùn)動(dòng)傳遞：運(yùn)動(dòng)傳遞使構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)各組成要素之間，不同類型運(yùn)動(dòng)的變換與傳輸以及以運(yùn)動(dòng)控制為目的的優(yōu)化。
4、信息控制：在系統(tǒng)中，所謂智能組成要素的系統(tǒng)控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲(chǔ)存、分析、運(yùn)算、判斷、決策，以達(dá)到信息控制的目的。對(duì)于智能化程度高的信息控制系統(tǒng)還包含了知識(shí)獲得、推理機(jī)制以及自學(xué)習(xí)功能等知識(shí)驅(qū)動(dòng)功能。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向
20世紀(jì)90年代后期，各主要發(fā)達(dá)國家開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。未來機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向有：
（一）智能化。智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)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(biāo)。誠然，使機(jī)電一體化產(chǎn)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(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或人的部分智能，則是完全可能而必要的。
（二）模塊化。模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)模化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
（三）網(wǎng)絡(luò)化。20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、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(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
（四）微型化。微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
（五）系統(tǒng)化。系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一是機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層含義是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。
