機電一體化概念設計精選(九篇)

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第1篇：機電一體化概念設計范文

關鍵詞：機電一體化 發展過程 前景展望

現代科學技術的發展，使得單純的單一學科應用已遠遠無法滿足人類社會的生產生活需要。各學科相互滲透，相互促進，為新的技術改革，知識創新提供契機。機電一體化技術就是在這樣的背景下發展而成的。

一、機電一體化技術簡介

機電一體化又稱機械電子學，英語稱為Mechatronics，它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成的。最早提出這一概念的是1971年日本雜志《機械設計》一書的副刊。時至今日，機電一體化這一概念已經廣泛的被接受和應用。

機電一體化技術并不是單純的機械學與電氣或電子學的結合，而是在上述兩種技術的基礎上融合了信息技術，傳感器技術，自動控制技術，計算機技術，接口技術，信號變換技術以及軟件工程技術等多種科學技術，并不斷發展，廣泛應用的一門新興科學技術。

二、機電一體化技術的發展狀況

（一）、世界范圍內的發展

20世紀60年代以前為初級階段。這一時期，人們在生產生活中并沒有刻意的將機械學與電子學技術結合起來，而是不知不覺的利用電子技術的成果來完善機械產品的性能，這便出現了最早期的機電一體化技術。期間發生的第二次世界大戰，促使了機械技術與其他技術的融合。戰后，這些技術由軍用逐漸應用至民用范圍，但并沒有提出機電一體化這一概念，沒有將多技術的結合推廣。

20世紀70到80年代是這一技術蓬勃發展的時期。由于計算機技術的出現和迅速發展，大規模的集成電路和微型計算機開始出現，這位機電一體化技術的發展奠定了堅實的基礎。正是在這一階段，Mechatronics一詞被提出并逐漸被認可，機電產品大量涌現，世界各國逐漸對這項技術給予大力支持。

20世紀90年代開始，機電一體化技術進入新的階段。這一時期，通信技術、光學技術以及微細加工技術與機電一體化技術逐漸結合，出現了微機電一體化和光機電一體化的分支。同時，機電一體化技術本身的研究日益成熟，對機電一體化技術的建模研究、分析和集成方法以及機電一體化的整個科學體系的研究，使機電一體化技術的基礎更加完整，理論體系更加完善。

（二）我國機電一體化技術的發展

[1]我國是從20世紀80年代初才開始這方面技術的研究。國務院成立了由杰出科學家帶領的機電一體化領導小組，并將這項技術列入“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諸多影響。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，雖然都取得了一定成果，但與日本、歐美等先進國家相比仍有相當大的差距。

三、機電一體化技術的發展趨勢

在半個世紀左右的發展中，人類生產生活對機電一體化技術不斷提出更高的要求，推動機電一體化技術產品的智能化、模塊化、網絡化、系統化、綠色化和微型化程度快速發展。其中智能化和自動化更是機電一體化技術的重中之重。

智能化是目前形勢下大部分技術所共有的發展方向，也是機電一體化技術與傳統機械技術的重要區別之一。隨著智能控制技術的進一步發展和人工智能技術在生產設計活動中被越來越重視，機電一體化技術的智能化發展迅速。在更高速的微處理器出現以及運籌學、仿生學等技術的輔助下，機電一體化產品更好的擁有人類的部分智能。

機電一體化技術的發展必須標準化、系列化。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、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。必須制定出一系列標準，將各個單元、接口統一化，以便擴大規模生產。但由于這項技術剛剛興起，做到標準化系列化還很難。

網絡技術迅速發展，為機電一體化技術帶來了新的影響。網絡的普及使得基于網絡的各種機電產品遠程控制得到很大發展。而總線技術和局域網技術的發展，帶動了家用機電產品系統化，集成化的發展。

[2]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。另一個表現是通信功能的增強。機電產品的發展趨勢是更加注重人格化，機電一體化的人格化有兩層定義，首先，就是模仿生物生理機能，設計各種機電產品。另外，機電一體化產品歸根到底是人在使用，賦予機電產品人的智能、情感、個性愈發重要，其總重目的便是人機一體。

在生態環境問題愈發重要的今天，機電一體化技術的綠色化成為一個新的重要課題。綠色機電產品是指產品在設計、試驗、生產以及回收銷毀等方面對生態環境無害或危害極少，資源利用率高。設計、使用綠色機電產品，是機電一體化技術發展的必然趨勢。

機電一體化技術的微型化指的是機電產品向微型機械及微觀領域發展。這一概念興起于20世紀80年代末，國外稱其為微電子技術。微電子產品體積小、耗能低、靈活性高，可廣泛應用于生物、醫療、軍事等方面。而機電一體化技術微型化的一個挑戰就是必須采用超精加工技術進行生產制造，如果在這一方面有了較大的發展，那么機電一體化技術的微型化將有質的飛躍。

綜上所述，機電一體化技術是社會勞動力發展的產物，也是現代科學技術發展的重要組成部分。機電一體化技術融合多學科種類，使傳統的機械預設方法和預設概念發生著革命性的變化。伴隨著現代科學技術的不斷創新，機電一體化技術的發展前景也將愈發光明。大力發展這一先進技術，不僅是人類文明發展的要求，也是創新理念，振興工業的必經之路。

參考文獻：

第2篇：機電一體化概念設計范文

本小節主要從機電一體化的相關基本概念、機電一體化技術的基本特征、機電一體化的最新發展趨勢等三個方面對機電一體化技術做較為全面的介紹，接下來詳細介紹。

1.1機電一體化的基本概念

機電一體化技術從大的領域來說屬于機械領域，其定義版本較多，其中一種較為權威的定義表述如下：機電一體化一般是指在機械的設計與功能擴展中，應用機械特有的主要功能、信息處理、功能控制等，把機械系統的控制中心進行集成化，并且與安裝在計算上的上位機軟件實現雙向通信，一般來說，機電一體化技術也是一門交叉學科技術，涉及到的主要技術有通信技術，機械技術，微電子技術，電力電子技術等，機電一體化技術的核心功能就是把以上技術結合起來，形成一個整體并內嵌入機械系統中。

1.2機電一體化技術的基本特征

機電一體化技術作為一門應用廣泛的技術，有其自身的特點，通過實際調查總結和查閱相關資料，本文總結出了機電一體化技術的3個主要特點，接下來詳細說明如下。（1）應用的廣泛性：機電一體化技術由于涉及的技術較多，是一門涉及多學科的交叉技術，正是由于這一特點，使得機電一體化技術應用十分廣泛，已經遠遠超出了機械工程的應用范疇，當然，本文的研究重點還是放在機電一體化技術在機械工程上的應用及發展趨勢。（2）具有很強的邏輯性：由于機電一體化的核心任務就是把各種技術合理融合，應用到機械領域中，把系統的機械機構和上位機軟件控制合為一體，也就是形成一個統一的整體，從這個層面來說，機電一體化技術具有很強的邏輯性，或者說擁有很強的系統性。（3）機電一體化具有很強的最優化建模理論：機電一體化技術經過多年的發展，已經形成完整的最優化理論體系，相關算法可以參閱相關文獻，限于論文篇幅，在這里不再累述。

1.3機電一體化技術的最新發展趨勢

經過多年的發展，機電一體化技術已經形成了自己的理論體系，隨著我國高新技術不斷發展，越來越多的新技術被應用到機電一體化技術上，機電一體化的最新的發展趨勢是控制智能化、精確化、零延遲化、結合計算機處理技術和信號傳輸技術，機電一體化技術也朝著無線控制、高速控制、精確控制的方向發展。

2機電一體化技術在機械工程上的應用以及發展趨勢分析

本小節在上文介紹機電一體化技術相關知識的基礎上探討機電一體化技術在機械工程領域的當前應用以及未來的發展趨勢，結合實際，本文從機電一體化技術應用于機械工程領域的歷程分析、機電一體化在現代機床控制上的應用、機電一體化技術在全自動包裝機領域的應用等三方面簡單論述機電一體化技術在機械工程上的應用以及發展趨勢，下面詳細討論。

2.1機電一體化技術應用于機械工程領域的歷程分析

在國外，機電一體化技術應用到機械工程領域較早，通過查閱資料得知，美國在上世紀90年代就把自動控制設備應用與機械制造領域，我國相對起步晚，但是起點較高，20世紀60年代，我國通過引進蘇聯控制設備，逐漸把機電一體化技術應用到機械領域，并在20世紀80年代，實現機電控制設備國產化，隨著科技不斷進步，以計算機處理技術和無線通信技術為代表的新技術不斷應用與機電一體化技術，這使得機電一體化技術煥發出勃勃生機，應用領域進一步擴大。

2.2機電一體化在現代機床控制上的應用

機電一體化在機械工程領域很重要的一個應用領域就是應用在現代機床控制上，現代機床控制要求精度高、速度快、智能化高，這就要求現代機床的控制系統具有很強的抗干擾性，機電一體化技術由于采用計算機處理技術，處理速度快，精度高、內置多塊DSP芯片，抗干擾能力強。

2.3機電一體化技術在全自動包裝機領域的應用

機電一體化技術除了應用與純機械工程領域，還大量應用于相關機械與電子相結合的控制領域，通過實際調查得知，我國全自動包裝機已經全部采用機電一體化技術，由于包裝機械不但設計機械工程知識，還涉及機電控制技術，微機處理技術等，所以一般的控制系統很難勝任，機電一體化技術由于是一門交叉學科，所以具有很強的靈活性，所以機電一體化技術較好的解決了這個問題，機電一體化把軟件控制和機械控制結合起來，融為一體，通過上位機軟件來控制包裝機的運行狀態。

3機電一體化技術在機械領域的發展前景

通過對機電一體化當前發展趨勢的調查研究，本文認為，機電一體化技術在機械領域的發展前景包括以下幾點：（1）專用化趨勢不斷加強：隨著機電一體化應用到機械領域的不斷深化，機電一體化技術表現出明顯的專用化趨勢。（2）智能化不斷加強：近年來，隨著人工智能等新技術不斷應用到機電一體化領域，機電一體化技術也呈現了智能化趨勢。（3）能耗低：節約資源，保護環境成為全社會的共識，在這種背景下，機電一體化技術積極加強自身改革，不斷研發新技術，把能耗進一步降低。

4結論

第3篇：機電一體化概念設計范文

【關鍵詞】計算機技術　機電一體化　發展趨勢

機電一體化最早出現在1971年日本雜志《機械設計》的副刊上，隨著機電一體化技術的快速發展，機電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應用。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。現在的機電一體化，是機械和微電子技術緊密集合的一門技術，它的發展使冷冰冰的機器有了人性化、智能化。

一、機電一體化技術的具體內容

1　機械技術

該技術是機電一體化的基礎，著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其他高、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、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統制造工程中，經典的機械理論與工藝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

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的出發，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

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

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，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影響。

二、機電一體化系統組成

1　機械本體

包括機架、機械連接、機械傳動等，是機電一體化的基礎，起著支撐系統中其他功能單元、傳遞運動和動力的作用。與純粹的機械產品相比，機電一體化系統的技術性能得到提高、功能得到增強，這就要求機械本體在機械結構、材料、加工工藝性及幾何尺寸等方面能夠與之相適應，具有高效、多功能、可靠和節能、小型、輕量、美觀的特點。

2　檢測傳感部分

包括各種傳感器及其信號檢測電路，其作用就是檢測機電一體化系統工作過程中本身和外界環境有關參量的變化，并將信息傳遞給電子控制單元，電子控制單元根據檢查到的信息向執行器發出相應的控制。

3　電子控制單元

是機電一體化系統的核心，負責將來各自傳感器的檢測信號和外部輸入命令進行集中、存儲、計算、分析，根據信息處理結果，按照一定的程度和節奏發出相應的指令，控制整個系統有目的的進行。

4　執行器

作用是根據電子控制單元的指令驅動機械部件的運動。是運動部件，通常采用電力驅動、氣壓驅動和液壓驅動等幾種方式。

5　動力源

動力源是機電一體化產品能量供應部分，作用是按照系統控制要求向機械系統提供能量和動力使系統正常運行。提供能量的方式包括電能、氣能和液壓能，以電能為主。

三、機電一體化的發展趨勢

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。人工智能日益得到機電一體化研究建設的重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。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、混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使產品具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。

2　模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元式一項十分負責但又是非常重要的事還需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

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。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。

4　微型化

興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型化和微觀領域發展的趨勢。國外稱為微電子機械系統，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。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。

第4篇：機電一體化概念設計范文

1.機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。

2.計算機與信息技術：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。

3.系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。

4.自動控制技術：其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。

5.傳感檢測技術：是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。

6.伺服傳動技術：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。

二、機電一體化的發展進程

1.數控機床問世：自從1952年美國第1臺數控銑床問世至今已50個年頭。我國數控機床制造業在80年代曾有過高速發展階段，尤其是在1999年后，國家向國防工業及關鍵民用工業部門投入大量技改資金，使數控設備制造市場一派繁榮。

2.微電子技術的發展：我國的集成電路產業起步于1965年，經過30多年發展，已初步形成包括設計、制造、包裝業共同發展的產業結構。

3.可編程序控制器（PLC）的應用于工業：上世紀60年代后期，美國汽車制造業開發一種ModularDigitalController（MODICON）取代繼電控制盤。MODICON是世界上第一種投入商業生產的PLC.70年代是PLC崛起，并首先在汽車工業獲得大量應用。80年代是它走向成熟，全面采用微電子及微處理器技術。90年代又開始了PLC的第三個發展時期。90年代后期進入了第四階段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向現場總線網絡的體系結構，采用開放的通信接口，如以太網、高速串口；采用各種相關的國際工業標準和一系列的事實上的標準；從而使PLC和DCS這些原來處于不同硬件平臺的系統，正隨著計算技術、通信技術和編程技術的發展，趨向于建立同一硬件平臺，運用同一個操作系統、同一個編程系統，執行不同的DCS和PLC功能。這就是真正意義上的EIC三電一體化。

4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術的出現：以激光技術為首的光電子技術是未來信息技術發展的關鍵技術，它集中了固體物理、波導光學、材料科學、微細加工和半導體科學技術的科研成就，成為電子技術與光子技術自然結合與擴展、具有強烈應用背景的新興交叉學科，對于國家經濟、科技和國防都具有重要的戰略意義。

三、機電一體化向智能化邁進

20世紀90年代后期，各主要發達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭角，出現了光機電一體化和微機電一體化等新支；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。未來機電一體化的主要發展方向有：

1.智能化：是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。

2.網絡化：20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。

3.微型化：興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。

4.綠色化：機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。

5.系統化：其表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產品與人的關系。一是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。

結束語：

當然，機電一體化的發展不是孤立的，與機電一體化相關的技術還有很多，并隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。

參考文獻：

[1]王靜。淺析機電一體化技術的現狀和發展趨勢[J].同煤科技。2006.（4）

[2]石美峰。機電一體化技術的發展與思考[J].山西焦煤科技。2007.（3）

第5篇：機電一體化概念設計范文

關鍵詞：機電一體化；技術；應用；發展

中圖分類號：B819文獻標識碼： A

一、機電一體化要點概念

針對機電一體化當中有關的重要概念和根本的含義進行分析，是展開一系列后續作業的要害點地點。首要，機電一體化技能發展到今日，已經是逐漸的構成了一套帶有本身特征和特征的科學技能系統。機電一體化系統從系統作業的視點和觀念動身，綜合性的運用到微電子技能、計算機技能、機械技能、主動操控技能以及接口技能等，對系統內部的信息進行改換；而且保證程序編制的完整性和高質量，根據系統運用和操作的根本性需求，對內部的規劃進行合理化的裝備；同時，在系統的功用、質量以及能耗等多個重要環節進行優化和改善，保證機電一體化運用的是最新的技能手段，終究構成一個全體化的系統商品。因而，在機電一體化當中首要包含的是技能和商品等兩個重要環節。機電一體化并不是一個單純性的技能手段，而是將多種技能進行從頭的組合和交融，構成一個全新的技能系統。機電一體化的功用性較強，且當機電一體化技能發展到必定的期間以后，一些微電子的設備還可以對內部的許多零件和元件進行替代，具有愈加新穎的功用。多見的有：主動的信息數據處理、主動的操控調理、主動的記載顯現、主動的功用性監測以及主動功用確診維護等，以保證機電一體化可以時間處于最好的運轉狀況，而且提高系統作業之時的效率。

二、機電一體化技術的應用領域

（一） 數控機床領域

數控機床及相應的數控技術已經有 40 年的發展歷程，技術難度有顯著提高，無論在結構、功能、操作還是控制精度上。其中總線式、模塊化、緊湊型的結構最具有代表性，這種結構應用多個CPU、多個主總線，結構復雜。此外還有開放性設計，這種設計使硬件體系和功能模塊具有層次性和兼容性，可以大大提高用戶的使用效益。

WOP技術和智能化。根據車間實際作業狀況，可以通過系統完成編程。同時可以仿真加工過程，并實現在線診斷控制、模糊診斷等智能系統。隨著一體化技術的成熟，如大容量存儲器的出現和軟件的模塊化設置，使數控功能極大豐富，同時使得 +0+ 系統的控制功能也加強了。

全方位滿足技術要求，比如只有一臺機床的情況下，也可以順利完成多個加工要求，并實現刀具使用檢測、物料流通、機械手等的集成，統一到系統中。在系統中，分出多級網絡，這樣實現了構成復雜加工系統的作業能力。這種數控裝置以單板、單片機作為控制中心，并由專用芯片及模板組成。

（二）計算機集成制造系統（CIMS）領域

CIMS 的組成并非分散的子系統組合，而是由全局的經過實踐積累的最優系統綜合。加強了原有的各部門溝通，圍繞制造，控制“物流”和“信息流”，將經營策劃、產品研發、制造準備、實驗測試、經營管理進行更好的結合。當集成度越高，就越能夠使各個生產要素間的配置更加合理，使得生產要素的潛力得到更大程度地體現。

（三） 柔性制造系統（FMS）領域

計算機化的制造系統被稱作柔性制造系統，包括計算機、數控機床、機械手、料盤、搬運車輛和自動化倉庫等。可以依照生產要求，及時、準確地進行生產，這種靈活的生產方式可應用于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

（五）鋼鐵領域

在鋼鐵企業中，機電一體化體系是以微處理機為中間，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、外表等技能有機的結合起來，選用拼裝合并方法，為完成工程大體系的歸納一體化創造有力條件，增強體系操控精度、質量和可靠性。

因為鋼鐵工業具有大型化、高速化和接連化的特色，傳統的操控技能遇到了難以克服的艱難，因而十分有必要選用比如機電一體化的智能操控技能。機電一體化的智能操控技能首要包括專家體系、含糊操控和神經網絡等，其廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、操控、設備與產品質量確診等各個方面，如高爐操控體系，電爐和連鑄車間，軋鋼體系，煉鋼―――連鑄―――軋鋼歸納調度體系，冷連軋等。目前，攀鋼在智能化操控技能方面首要依托攀鋼研究院和攀鋼技能中間為根底，正在進行“三期”工程建造，并在熱、冷軋薄板、板形在線測探和人工智能操控技能，保護、確診（AI）體系，辦理、操控體系等范疇獲得可喜成績

三、 機電一體化技術的前景展望

根據國內外高新技術分析，機電一體化技術的發展尤為迅速，一下幾個方面將作為其未來的發展方向。

（一）智能化

機電一體化與傳統的機械自動化的主要區別就在于智能化方面，智能更加代表機電一體化的未來方向。隨著中央處理器運作速度的提高和計算機的高性能化，使得嵌入智能控制算法成為了可能，從此機電一體化技術產品向著智能化方向發展。這種智能機電一體化產品擁有模擬人類智能的功能，可以做出一些判斷推理以及功能決策，以取代制造作業中部分人的腦力勞動為目的。

（二） 系統化

系統具有任何組態的功能，隨時分解、組合是系統的特征，系統也正致力實現多子系統互相調和及整合管理。系統的具有較強的通信功能，除了通用的通信方式外，遠程通訊及多系統通信聯網正在興起，以及其需要的局部網絡正慢慢的被采用。未來，機電一體化產品會越來越考慮人的因素，令機電一體化產品模擬人的智能、甚至情感。或者也可以根據某種生物的良好結構，模擬出生物機體，生物系統化越來越成為其發展的方向之一。

（三）微型化

微型系統是機電一體化發展的一個新方向。其高度融入微機械技術、微電子技術和軟件技術。有國外專家稱，微型電子機械的物理體積一般要小于 1 立方厘米，但這并非最終尺寸，正向微米、納米級方向進軍。微機電一體化系統集合占地小、耗能少、運用靈活等特點于一身，更容易進入狹小空間，同時便于精細操作。由此，其在生物、醫學、航空、工農業及國防領域，有著廣闊的使用前景。據目前掌握的技術，可根據半導體器件生產過程中的蝕刻方法，在實驗室中完成亞微米級機械零件的制造。

（四） 模塊化

有人說機電一體化產品的模塊化是一項緊迫而艱難的任務。市場上，機電一體化產品的生產廠家很多，統一開發具有標準機械、電氣、動力、信息接口的機電一體化產品并非易事。制訂統一的標準是前提，這樣才能使各部件、單元匹配成功。機電一體化產品的生產商可以依照標準化產品進行創新，更新換代，為自己的不斷擴大再生產奠定基礎。

（五）網絡化

像所有產業一樣，網絡的出現及發展對機電一體化技術有著十分重要的影響，使其越來越向著網絡化方向發展。市場上出現很多種類的機電一體化產品，其面向網絡的方式也不一樣。隨著網絡技術的普及，遠程控制和監視技術發展前景廣闊，其實遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品的一種。

（六） 綠色化

隨著社會的發展，人民生活水平的不斷提高，“綠色”產品已成為各產業所追求的至高目標。這是社會發展的趨勢，并要求產品的全生命周期，包括設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個過程都要綠色環保。機電一體化產品的綠色化要求產品的制造過程無污染、無浪費，結束產品生命時可回收利用。

四、 我國發展“機電一體化”所遇形勢及任務

機電一體化的核心工作有兩方面，其一是改變傳統產業，應用微電子技術使其達到節能、低耗，高質、高效的目標，從而引領傳統工業進一步大發展；另一方面是促進機電一體化產品的及時更新換代，未來的機電產品將集自動化、數字化、智能化為一身。

結語

綜上所述，目前我國機電一體化已經形成了系統化的技術，其在不同領域的應用也相對比較廣泛，因此，相關的建設單位要加強對于機電一體化技術的研究，將其發展成集網絡化，智能化，微型化以及綠色化等集一身的技術。促進我國經濟的發展。

參考文獻

[1]徐世亮.淺談機電一體化技術的應用及發展[J].科技致富向導，2014,(3).

[2]張軍占，劉卜.淺談機電一體化技術的應用及發展趨勢[J].城市建設理論研究(電子版)，2013, (23).

[3]張春忠.現淺談機電一體化技術的應用及其發展趨勢[J].科技創業家，2012, (11).

[4]黃恩勇.淺談機電一體化技術的應用與發展趨勢[J].信息系統工程，2012,(4).

第6篇：機電一體化概念設計范文

關鍵詞：機電一體化 組成要素 發展狀況 技術應用

一、機電一體化的內容

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，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、技術均屬于計算機信息處理技術。

3.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。

二、機電一體化的組成及發展狀況

1.機電一體化的組成

機電一體化的組成部分包括：機械本體、檢測傳感部分、電子控制單元、執行器、動力源。機械本體是系統的所有功能要素的機械支持結構；測試傳感部分對系統的運行需要的本身和外部環境的各種參數和狀態進行檢測，并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經過分析、處理后產生相應的控制信息；電子控制單元用來測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結果和規定的程序與節奏發出相應的指令，控制整個系統有目的的運行；執行器根據控制及信息處理部分發出的指令，完成規定的動作和功能；動力驅動源依據系統控制要求，為系統提供能量和動力以使系統正常運行。

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。20世紀70～80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。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。

三、機電一體化的技術應用

現代機電一體化是一門綜合的技術，是機械與微電子技術、信息技術相互滲透融合的產物，是機電工業發展的必然趨勢。這意味著，機電一體化的應用在未來的工業發展中將更為廣泛。

機電一體化的主要應用領域：

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、操作和控制上都有迅速的提高，總線式、緊湊型的結構、開放式的設計以及數控編程技術和技術化，這些發展最大限度的提高的用戶的效益。

2.計算機集成制造系統。它打破原有部門之間的界限，以制造為基礎來控制物流和信息流，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產試驗到生產經營管理的有機結合。

3.柔性制造系統。即計算機化的系統，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。該系統的應用會使冗余度增加，有較好的柔性，能夠應付突發事件。

4.機電一體化技術在鋼鐵企業中應用。在鋼鐵企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：智能化控制技術（IC）、分布式控制系統（DCS）、開放式控制系統（OCS）、計算機集成制造系統（CIMS）、現場總線技術（FBT）、交流傳動技術。

5.工業機器人。目前，被廣泛應用的為第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。

四、機電一體化技術的智能化發展。

智能化即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。

1.數字化。微控制器和接口技術的發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、通用性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程控制操作、診斷和修復。

2.模塊化。是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。

3.網絡化。網絡技術的興起和飛速發展給社會各個領域帶來了巨大變革。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。

第7篇：機電一體化概念設計范文

關鍵詞：機械技術，傳感檢測技術，智能化，系統化

 

不斷發展的現代科學技術推動了不同學科的交叉與滲透；推動了工程領域的技術改造與革命；推動了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巨大變化；推動了工業生產由“機械電氣化”邁入以“機電一體化”為特征的發展階段。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。

一、機電一體化的核心技術

機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、計算機技術與信息技術、系統技術、自動控制技術、傳感檢測技術及伺服傳動技術，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。

1、機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。

2、計算機與信息技術：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。

3、系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。

4、自動控制技術：其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。

5、傳感檢測技術：傳感檢測技術是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。

6、伺服傳動技術：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。

二、機電一體化的發展過程

機電一體化的發展過程大體可以分為三個階段

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。論文大全。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、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、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。

三、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發展的一個重要發展方向，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。

2、網絡化

20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。

3、微型化

興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。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、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，具有很好的發展前景。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。論文大全。論文大全。

5、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等智能化通信接口。

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與應用也將更加廣闊。

【參考文獻】

[1]王靜 淺析機電一體化技術的現狀和發展趨勢 同煤科技 2006、(4)

[2]石美峰 機電一體化技術的發展與思考 山西焦煤科技 2007、(3)

[3]李建勇 機電一體化技術北京科學出版社 2004、

[4]李運華 機電控制北京航空航天大學出版社 2003、

第8篇：機電一體化概念設計范文

關鍵字： 機電一體化 集成電路 智能化 微型化 綠色化

一、機電一體化的形成和發展

隨著第三次工業革命的發生，大規模集成電路的出現，特別是微微型計算機的發展，促進了機械技術與電子技術的相互交叉和相互滲透，并使機械技術與電子技術在系統論、信息論和控制論的基礎上有機結合起來，形成了今天的機電一體化的技術。，使機械工業的技術結構、產品機構、功能、構成及生產方式發生了巨大變化，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。

從機械產品發展到機電一體化產品分為四個階段。第一個階段，產品純機械結構。第二階段，在機械產品上添加電機、開關和其他元件形成的機電產品。第三階段，是產品集成了電子技術以致軟件變的有“智能”，此外還可以與上級的控制調節系統的信息流與通信流的相集成。第四個階段，進一步將機械、電子和軟件在空間上集成而形成的機電一體化產品。機電一體化已不是機械裝置和電子裝置的簡單組合，而是機械、電子、控制、光學、信息技術和計算機技術的有機結合。而當到了20世紀90年代后期，機電一體化的概念又發生了重大而深刻的變化，智能控制技術和網絡技術與機電一體化的結合，使它們又擦出了絢爛的火花，機電一體化進入了深入發展時期。

二、機電一體化的技術及其分類

（一） 機電一體化的核心技術

機電一體化技術是多種技術的融合。其核心技術包括計算機與信息處理技術、自動控制技術、傳感與檢測技術、機械制造技術、伺服傳動技術五個方面。

計算機與信息處理技術他不僅僅指計算機的軟件技術和硬件技術，還包括網絡與通信技術、數據技術等。其中近年來蓬勃發展的現場總線技術不僅是一種技術，更重要的是一種思想。

自動控制技術是近年來最活躍的技術領域。繼承典控制理論發展之后，人工智能控制的提出，這都對機電一體化技術產生了深遠的影響。隨著微型機的廣泛應用，自動控制技術越來越多地與計算機控制技術聯系在一起，成為機電一體化中十分重要的關鍵技術。

傳感與檢測裝置是系統的感受器官，它與信息系統的輸入端相連并將檢測到的信息送到信息處理部分。傳感與檢測的關鍵元件是傳感器。傳感器是將被測量變換成系統可識別的、與被測量有確定對應的關系的有用的信號的一種裝置。

機械制造技術是機電一體化技術的基礎。它和其他幾項技術的關系，是皮毛的關系。我們再次強調這一點，是要說明機械技術是機電一體化技術中的重要作用。無論機械設計、機械制造，還是機械工藝，潛力都很大。

伺服傳動包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，由微型計算機通過接口與這些傳動裝置相連接，控制它們的運動，帶動工作機械運動。伺服傳動技術是直接執行操作技術，而伺服系統是實現電信號到機械動作轉換裝置或部件，對系統的動態性能、控制質量功能和功能具有決定性影響。

（二） 機電一體化分類

機電一體化主要分為兩大分支，即生產過程的機電一體化和機電產品的機電一體化。

生產過程的機電一體化意味著整個工業體系的機電一體化，機械制造過程的機電一體化、冶金生產的機電一體化、化工生產的機電一體化、紡織工業的機電一體化等。生產過程的機電一體化根據生產的特點又可以劃分為離散制作過程機電一體花和連續生產過程的機電一體化。前者以機械制造業為代表，后者以化工生產流程為代表。

機電產品的機電一體化是機電一體化的核心是生產過程機電一體化的物質基礎，傳統的機電產品加上微機控制即可以轉變為新一代的產品而新的產品較之舊產品功能強、性能好、精度高、體積小、更方便可靠。

機電一體化產品根據結構和電子技術與計算機技術在系統中的作用可以分為三類：

（1）原機械產品采用電子技術和計算機控制技術從而產生性能好、功能強的機電一體化的新一代產品，如微電腦洗衣機、機器人等。

（2）用集成電路或計算機及其軟件代替的原機械的部分結構，從而形成的機電一體化產品，如電子縫紉機、電子照相機，用交流或直流調速電機代替原交流電機加速箱的機械結構等。

（3）利用機電一體化原理設計的全新的機電一體化產品如傳真機、復印機、錄象機等。

三、機電一體化發展的方向

1. 智能化

大多數復雜的機械設備存在著大滯后和強非線性，因而難于實現自動控制。所以應該在復雜的機械需要有高度的只能水平人工只能系統以便那些必要的場合能夠代替人去執行各種任務。今后的機電一體化產品智能化特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術、人工智能技術、運籌學的發展。高性能、高速的微處理器使機電一體化產品完全可以代替人類一些簡單而又經常重復的動作。

2.網絡化

網絡技術的興起和飛速發展使各種遠程控制和監視技術帶來巨大的變革，由于網絡的普及，促進了基于網絡的各種遠程控制和監視技術的發展，而且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、廣域網技術使機械制造業發生了根本性變化，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享愛各種高技術帶來的便利與快樂。

3.模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準的機械接口、電氣接口和動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但十分有前途的事。如研制集減速、智能調速、電機與一體的動力單元，具有視覺、圖象處理、識別和測距等功能的控制單元以及完成各種典型操作的機械裝置。由于利益沖突，近期很難制定國內或國際上的這個方面的標準，但可以通過組建大企業來逐漸形成。

4.微型化

微型化興起于20世紀80年代末，是機電一體化的新的發展方向，其表現形式是微電子機械系統。微機電一體化產品,泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品。并向微米、納米發展。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，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，組成一種自律元件。微機電一體化的產品體積小、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越性能。

5.自帶能源化

自帶能源化是指機電一體化產品自身帶有的能源，無需外部供電。能源一直是科學家的研究重點。太陽能電池、燃料電池和各種高性能的大容量的電池相繼產生。給許多場合，無法使用電能，而對于運動的機電一體化產品，自帶能源有其特有的好處和優勢。

6.綠色化

工業的發達給人們帶來了巨大的變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重的污染。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，機電一體化產品綠色化主要指，使用時不污染環境。能回收在利用的產品。

總結：

機電一體化技術可以用來設計新型的機電一體化產品，改造舊的機電產品，使機電產品的面貌大大改觀，達到功能增強、體積減小、重量減輕、可靠性提高、性能價格比大大改善的目的。機電一體化已從單純研究機械技術、微電子技術、信息技術、材料技術等發展成為一門有機融合各項技術的一個整體。而融合各種技術的機電一體化技術的優勢將變得越來越明顯，它必將有力的促進機電產品的創新和開發，在高科技和經濟發展中起到舉足輕重的作用。

參考文獻

1.李建勇．機電一體化技術．北京：科學出版社，

2.王中杰。智能控制綜述。基礎自動化

第9篇：機電一體化概念設計范文

[關鍵詞]機電一體化;趨勢;技術

一、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。

二、機電一體化概要

機電一體化是指在機構的主要功能即動力功能、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、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。同時,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、微電子技術以及其他新技術的簡單組合與拼湊。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。機械工程技術由純機械技術發展到機械電氣化,仍屬傳統機械技術,其主要功能依然是代替和放大的體力工作。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延伸,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。

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:第一:機電一體化(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;第二:機電一體化技術和產品得到了極大發展;第三: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年代后期至今為第三階段,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,也取得了一定成果,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和進步。因此,機電一體化的主要發展方向如下:

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、高速度的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。

2.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。如研制集成減速、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.網絡化。20世紀90年代,計算機等學科技術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、教育以及人們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使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朝著網絡化方向發展。

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。

5.綠色化。工業技術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。