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第1篇：機電一體化綜述范文

（新疆焦煤（集團）有限公司設備工程部新疆烏魯木齊830025）

摘要本文從機電一體化技術在綜合采煤設備中的現狀出發，簡要探討了機電一體化對于采煤的重要性，并分析采煤設備機電一體化在煤礦中的應用和發展，以期能為所需者提供借鑒。

關鍵詞 綜合采煤設備 機電一體化 應用

隨著我國經濟的不斷發展，對能源的需求越來越旺盛，由此也帶動了采煤設備技術的快速發展。同時，機電一體化技術在綜合采煤設備中有了更為廣泛的運用，其在煤礦生產中的地位也越來越高。采煤設備作為一種較為專用的機械，其所使用的環境較為惡劣，產品自動化技術要求較高。研究、運用綜合采煤設備機電一體化技術，讓采煤機電產品具有機械與電子技術相結合的整體優勢，進而更好地提升煤礦生產安全和生產的效益。

一、機電一體化技術發展現狀

機電一體技術及相應的產品是從上世紀的70 年代末開始在煤礦生產中有了應用，80 年代之后，發達國家對于采煤設備的研制、開發有了長足進步，設備更加的趨向于自動化和大型化，其可靠性和使用壽命都有了更好的提升，體現出機電一體化技術未來的發展趨勢。我國在全國“十二五”期間要實現大型煤礦采掘機械化程度達到95％以上，中型煤礦達到80％以上，小型煤礦機械化、半機械化程度也達到40％。

但是，相比較國外的先進設備，我國對于采煤設備的機電一體化技術還處在較為初級的階段。對于近年來的綜采設備機電一體化除了引進，也進行著國產化的嘗試。通過科研院所制造的交流電牽引采煤機，其中電氣關鍵部分變頻器由國外引進，部分電控設備采用引進技術。電液控制的液壓支架國內均處于試驗階段。重型工作面刮板運輸機微機控制的軟啟動系統也處于研制和試驗中，不具備綜采設備工況監測和故障診斷系統。

二、機電一體化技術對煤礦生產的重要性

綜合煤礦機電一體化技術，可以讓電子技術、機械以及液壓控制技術等進行有機地結合，從而很好的提升煤礦機械的各種性能。目前，以微機或微處理器為核心的電子(微電腦)控制裝置(系統)在煤礦機械中的應用已很普及，電子控制技術已深入到煤礦機械的許多領域，如提采煤機的變頻控制系統和提升機PLC系統操作，煤礦機械的在線狀態監控與故障自診、故障報警等。

煤礦機械的性能隨著科學技術的不斷發展也有著更高的要求，電子(微機)控制裝置在煤礦機械上的應用將更加廣泛，結構將更加復雜、維護也將更加專業化。采煤設備機電一體化不但涉及煤礦生產安全，而且對煤礦影響巨大。隨著我國進口及國產煤礦機械數量的逐年增加，應用和管理好這些價格昂貴的煤礦機械，使其發揮出最大的經濟效益和社會效益，將成為煤礦機電部門的重要使命。

三、機電一體化技術的應用

1.提高員工使用機電一體化的水平。隨著采煤設備機電一體化的不斷發展，電子(微電腦)控制系統在煤礦機械中所占的比重越來越大，其功能將會越來越強，應用范圍也將越來越廣，但其復雜程度也相應提高。在煤礦生產中，采煤設備的自動化程度，不但影響著生產安全，也影響到供電、排水、通風、提升等設備的安全。煤礦機械電氣與電子控制系統部分質量的好壞與性能的優劣又直接影響到機械的動力性、經濟性、可靠性從而影響施工質量、生產效率及使用壽命等。為了合理有效利用好這些設備，使其發揮出較好的效益，必須對使用與維修維護這些設備的煤礦工作人員進行相關的培訓，提高他們的管理、使用和維護水平。

2.提高采煤設備的自動化或半自動化程度。煤礦機械實現自動化或半自動化控制，可以減輕操作者的勞動強度，提高生產效率，并減少因操作者的經驗不足對作業精度的影響。如冀中能源黃沙礦2009 年投入使用的一整套薄煤綜采設備由我國北京天地瑪坷電液控制系統有限公司與德國MARCO 公司合作生產的PM31 型液壓支架電液控制系統，就是微電腦控制，只要在支架操作控制器上輸入程序，支架使會自動連續動作也可實現遠程控制和工作面無人操作。

3.節能降耗，提高生產效率。在煤礦生產中使用機電一體化采煤設備，隨著自動化程度的提高，降低了人工使用數量，提高了采煤產量，從而為煤礦生產企業節能降耗，提高了生產效率。如井下使用的膠帶輸送機、通風機、提升機等，使用變頻起動、PLC 控制系統，節電量就為30％左右，同時生產效率也大大提高。

4.在線監控、自動報警及故障自診。煤礦生產中使用機電一體化采煤設備，實現了對煤礦機械的電動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的在線運行狀態監控，出現故障能動報警并準確地指出故障的部位從而改善操作員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設備維護檢查工作，降低使用維修費用，縮短停機維修時間，延長設備的使用壽命。如采煤機上變頻器就采用PLC 控制，可實現多種在線監控和故障自診，還有煤礦用各種電器設備也越來越智能化。

5.其他應用。對于不少在國外生產的采煤機、輸送機、綜掘機等都使用了電子(微電腦)控制的自動變速器，其可以很好的依照外負荷的變化情況自動改變傳動系的傳動比，進而能更好地改變功率，其充分地利用了電動機功率，更好地提高了能耗經濟性，同時還簡化了操作，讓勞動強度得到降低，提高了設備的安全性能，提高作業人員操作的安全性。目前，我國在綜合機械化采煤機上采用電子(微電腦)控制，可實現無人操作，使機械能在危險地帶或人無法接近的地點進行作業，也配備了無線遙控裝置，可遠程遙控也可微電腦編程控制。

四、結束語

機電一體化在煤礦采煤設備中越來越重要，煤礦企業應提高相關員工的使用維護和應用水平，加強采煤設備管理，結合煤礦生產情況，對設備進行相關的研究和改良，提升機電一體化采煤設備的各種功能，從而實現煤礦安全生產，提高煤礦綜合效益。

參考文獻

第2篇：機電一體化綜述范文

【關鍵詞】機電一體化 應用 發展趨勢

一、機電一體化的產生與應用

20世紀60年代以來，人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能，刺激了機械產品與電子技術的結合。計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。20世紀80年代末期，各國均開始對機電一體化技術給以很大的關注。20世紀90年代后期，機電一體化技術向智能化方向邁進。目前，機電一體化已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。

二、機電一體化的發展現狀

機電一體化的發展大體可以分為三個階段。20世紀60年代以前為第一階段，在這一時期，人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。但當時電子技術的發展尚未達到一定水平，C械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。

20世紀70年代～80年代為第二階段。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。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中展露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，更為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。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。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用也做了大量的工作，雖然取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。

三、機電一體化的發展趨勢

（一）智能化趨勢。智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、計算機科學、模糊數學、生理學和混沌動力學等新思想，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力。

（二）模塊化趨勢。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。不過這樣可利用標準單元迅速開發出新產品，也可以擴大生產規模，制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。

（三）人性化。機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受。

（四）網絡化趨勢。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產等領域都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。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朝著網絡化方向發展是為大勢所趨。

（五）微型化趨勢。微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。微型化產品泛指幾何尺寸不超過1cm的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，具有不可比擬的優勢。

（六）綠色化趨勢。科技的發展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的問題。綠色產品概念在這種情況下應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求。

（七）帶源化。是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。

四、典型機電一體化產品的發展

目前我國是全世界機床擁有量最多的國家（近320萬臺），但數控機床只占約5%且大多數是普通數控（發達國家數控機床占10%）。近些年來數控機床為適應加工技術的發展，在以下幾個技術領域都有巨大進步。

（1）高速化。由于高速加工技術普及，機床普遍提高了各方面的速度。車床主軸轉速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min；銑床和加工中心主軸轉速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上；快速移動速度由過去的10～20m/min提高到120m/min；在提高速度的同時要求提高運動部件起動的加速度，由過去一般機床的0.5G（重力加速度）提高到1.5G～2G，最高可達15G；

（2）高精度化。數控機床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右；亞微米級機床達到0.0005mm左右；納米級機床達到0.005～0.01um；最小分辨率為1nm（0.000001mm）的數控系統和機床已問世。

（3）復合加工，新結構機床大量出現，如5軸5面體復合加工機床，5軸5聯動加工各類異形零件。同時派生出各種新穎的機床結構，包括6軸虛擬軸機床，串并聯絞鏈機床等。

結束語：綜上所述， 經過20多年的發展，機電一體化技術已經成為當今世界最熱門、最重要的技術發展方向之一，并影響到幾乎全部的工業行業。我國從80年代初對機電一體化技術和產品開始予以重視，先后在國家科技攻關計劃、863高科技計劃和國家自然科學基金中列專項對機電一體技術加以研究，并取得了一系列重大科技成果。1990年，國家將用電子技術改造傳統產業列為“八五”及本世紀后十年發展全民經濟的重要戰略技術措施，機電一體化技術的推廣應用已取得相當進展。

參考文獻：

[1]李建勇.機電一體化技術[M].北京：科學出版社，2004.

第3篇：機電一體化綜述范文

關鍵詞：機電一體化 發展過程 發展趨勢

一、前言

隨著現代科學技術的不斷發展，不同學科的交叉與滲透也越來越廣泛，注定了各個領域的技術革命與發展。在機械工程領域中，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等發生了翻天覆地的變化，從而將工業生產由"機械電氣化"帶入了"機電一體化"為特征的發展階段。

二、概述

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

機電一體化發展至今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，還將會被賦予新的內容。但是它的基本特征可概括為：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、可靠性高和低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統處于最優化的系統工程技術。由此產生的功能系統，就組成為一個機電一體化系統或者說機電一體化產品。

因此，"機電一體化"涵蓋"技術"和"產品"兩個方面。機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術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本質區別。機械工程技術是由純技術發展到機械電氣化，仍然屬于傳統機械。但是發展到機電一體化階段后，其中的微電子裝置除了可以取代一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。擁有智能化的特點是機電一體化與機械電氣化在功能上的一個本質的區別。

三、機電一體化的發展過程

"機電一體化"這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業注冊時最先創用的。當時即70年代，人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結合。國內早期將"機電一體化技術"與"機械電子學"并用，近年來"機電一體化"更流行使用。

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。

信息技術驅使機械系統在不同程度上利用數據庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數據庫驅動系統。這樣，對機電一體化的系統設計方法的探索、成型和系統集成以及并行工程設計和控制的實施日顯重要。此外，光學也進入了機電一體化，產生了"光機電一體化"的新領域。

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。

四、機電一體化的發展趨勢

機電一體化是機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科交叉綜合的一門學科，各個學科互相促進、互補不足、相互發展。專家預測，未來機電一體化技術將向以下幾個方向發展：

（一）智能化方向

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的研究中得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要的應用。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，以求達到更好的控制效果。

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。這主要得益于模糊技術與信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的飛速發展。

（二）光機電一體化方向

一般機電一體化系統是由傳感系統、能源、（動力）系統、信息處理系統、機械結構等部件組成。引進光學技術，利用光學技術的先天特點，就能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源系統和信息處理系統。

（三）模塊化方向

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而又非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。

這需要制定各項標準，以便各個部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，短時間內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。

（四）柔性化方向

未來機電一體化產品，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"。在這系統中，各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"，可根據不同環境條件做出不同反應。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，具有"行動"是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的能力（柔性），又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

（五）網絡化方向

上個世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡（homenet）將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統（computerintegratedappliancesystem，CIAS），使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。

（六）微型化方向

微型化興起于上世紀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。

（七）仿生物系統化方向

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。就目前情況看，機電一體化產品雖然有仿生物系統化方向發展的趨勢，但還有一段很漫長的道路要走。

（八）綠色化方向

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；而另一方面，資源減少，生態環境受到了嚴重污染。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。

（九）系統化方向

系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。

五、結束語

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，相信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

[1]李建勇.機電一體化技術[M].北京：科學出版社，2004.

第4篇：機電一體化綜述范文

論文摘要：機電一體化是現代科學技術發展的必然結果。此簡述機電一體化技術的基本情況和發展背景，綜述國內外機電一體化技術的現狀，分析機電一體化技術的發展趨勢。

現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入以“機電一體化”為特征的發展階段。

1機電一體化概述

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

機電一體化發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術及電力電子技術，根據系統功能目標要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術由純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制、自動診斷與保護等。也就是說，機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。

2 機電一體化的發展狀況

機電一體化的發展大體可以分為三個階段：（1）20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。（2）20世紀70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；機電一體化技術和產品得到了極大發展；各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。（3）20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。

我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組，并將該技術列入“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，取得了一定成果。但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。

3 機電一體化的發展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展。機電一體化的主要發展方向大致有以下幾個方面：

3．1 智能化

智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。 轉貼于

3．2 模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口和環境接口等的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置等。有了這些標準單元就可迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。為了達到以上目的，還需要制定各項標準，以便于各部件、單元的匹配。

3．3 網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術的應用使家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡(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)，能使人們呆在家里就可分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。

3．4 微型化

微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小，耗能少，運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術。微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。

3．5 環保化

工業的發達給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前景。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。

3．6 系統化

未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義：一層是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性等等，顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化；另一層是模仿生物機理，研制出各種機電一體化產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發而研制出來的。

綜上所述，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求和產物。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展前景也將越來越光明。

參考文獻

第5篇：機電一體化綜述范文

【關鍵詞】機電一體化；故障；特點；對策

一、機電一體化設備故障診斷技術綜述

（1）機電一體化設備故障研究

設備出現故障一般指的是設備的系統或者是內部的設備零件等失去了應有的工作效率，或者是在工作的過程之中降低了規格功能、喪失了操作性等。針對機電一體化的故障診斷，首先需要對故障發生的部位進行準確定位，檢測出故障發生的具置，運用各種檢測技術和檢測方式，明確故障發生的機理。由于機電一體化在操作的過程當中容易出現斷裂、磨損、變形以及腐蝕等情況，所以一旦出現了相應的故障則難免的會引發較為嚴重的后果，所以應當準確的對機電一體化故障進行診斷分析，確保定期的維修與養護，對機電一體化設備的運行狀態進行準確的判定，進而準確的查明故障部位，及時的消除設備運行的安全隱患，確保設備可以穩定工作。

（2）機電一體化設備故障特性解析

由于機電一體化設備的特殊性，其故障也具有一定的特殊性，這一點需要在診斷當中加以明確。機電一體化設備使用到的零部件數量非常多，并且一般都具有極高的技術含量，所以與其他類型的設備相比，機電一體化設備出現故障概率將更大、并且更加難以診斷維修。根據相關的資料統計分析可以發現，機電一體化設備出現故障的幾率是一般機械設備的八倍以上，所以面對如此高發的設備故障，還應當將人工檢查與科學的檢測技術相互結合起來，增強設備運行的穩定性。主要的來講機電一體化設備故障有以下幾點特征：第一，機電一體化設備的零件較多，所以出現磨損的概率更大；第二，機電一體化設備的自我診斷和檢測功能不是很強，所以往往只能夠檢測出一些簡單的故障；第三，機電一體化設備的報警信號系統的顯示不夠明晰，僅僅能夠顯示出部分故障；第四，針對機電一體化設備進行故障檢測的專業技術人員數量正在不斷的減少，而這一現狀也必將使得今后機電一體化設備的故障檢測工作開展難度進一步增加。

二、機電一體化設備故障診斷技術問題

故障診斷信息有誤

機電一體化設備的構成主要包括動力單元、機械本體、控制單元、執行單元和檢測單元，組成系統的要素一般包括機、氣、電、液、光、磁等，而機械與電子是機器的重要組成部分。大多數機器主要由這兩部分組成，許多故障的頻繁發生是由于診斷信息與故障因素不對稱。本來有可能是機械設備導致的故障，工作人員卻誤以為是電子設備出現了問題。而機電一體化設備中存在的真正故障卻未能及時察覺。

診斷理論體系存在缺陷

我國的故障診斷技術起步很遲。由于我國在技術一體化設備診斷理論上缺乏創新人才，所以機電一體化設備的故障診斷一直處于劣勢。一方面因為我國技術成熟的比較晚，另一方面我國有些工業企業在應用機電一體化設備過程中不注意總結經驗，導致一些比較實用和經典的方案得不到及時總結，沒有形成一個有價值的統一的有效的理論體系架構。機電一體化設備所具有的獨特特點，使我們不能沿用傳統的診斷方法單獨針對機械或電子進行故障維修；我國的機電一體化設備故障診斷技術之所以非常落后，是因為我們在故障診斷中沒有形成一個實用的先進的完善的理論系統，致使每次出現故障我們都窮于應對。

故障診斷精確度有待提高

機電一體化系統有一個深入分析和了解的過程，相關工作人員在機電一體化設備的操作管理過程中出現了故障診斷準確度不高的情況，這是因為他們沒有嚴密考慮機電設備的特殊性能，不熟悉各功能模塊框圖，不能根據各組成部分的功能和組合形式以及工作環境來分析故障的影響程度和可能方式，也沒有在必要時做故障樹分析，不能根據故障發生的現象層層分解，找到故障反應的邏輯關系和各種可靠性因素，所以不能弄清產生故障的根源。只要好好利用機電一體化設備的故障診斷方法如拓撲網絡分析法、故障樹分析法、自診斷法（故障代碼、故障指示燈、+報警聲等）、壓力檢測診斷法故障樹分析法、金相分析檢測診斷法、噪聲檢測診斷法和時域模型分析法等先進技術，工作人員就能熟練維修和及時排除機電一體化設備使用過程中出現的一系列故障和難題，做到故障診斷熟能生巧，提高診斷準確度，防患于未然。

三、機電一體化設備故障診斷排除對策

1 注重先進診斷技術的引進與使用

工作人員可以采取先機后電的方法。因為機械結構具有現實直觀性， 我們可以通過肉眼看到顯著的故障現象，如打滑、斷裂、變形、碰撞和卡死等，所以檢查機械設備是重點。檢查機械內部零件是否能正常運作，或者行程開關能否自如接通與斷開都是相當關鍵的問題。同時，液壓和氣動裝置能否正常循環也是診斷的主要內容，之后再判斷電子部分存在的問題。采取先干后葉或先外后內，按照主次有別的原則，先分析主要元件，再分析次要元件。最后必須對其各組成元件進行分析，提升各組成部元件的可靠性，發現薄弱環節和故障關鍵節點，改善設計方法，并合理優化配置。當然，如果遇到緊急情況也可以對重要組件采用冗余設計。這樣能夠提高機電一體化設備的機械工作精度。還可采用先進的計算機控制、數字控制代替傳統控制方法。

2 健全完善故障診斷技術理論

根據故障診斷技術理論，可靠性是機電設備故障診斷的重要參數，是在規定條件下完成規定功能的能力，同時可靠性是故障診斷技術理論實現轉化的關鍵點。許多工作人員在工作過程中要活學活用，將培訓學到的、書本上學到的理論知識與機電一體化設備實踐操作經驗結合起來，注意創新故障診斷方法，創新機電一體化設備維修模式，創新故障診斷思路，創新故障事前預測機制，提高自身的故障診斷技術水平，加強自身的故障診斷技術理論，使得自身的故障診斷技術理論逐步完善，不斷創造機電一體化設備故障診斷工作的新局面。

3 注重事前診斷工作的落實

搞好故障事前預測可以有效規避機電一體化設備故障診斷過程中出現的失誤。工作人員不用憑借良好的維修技術去檢修機器，工作人員只要在設備運行之前視察完機電設備各主要運行零件的正常與否的任務，這種做法就是故障診斷事前預測。這種方法不僅實現了故障診斷的目的，及時排除了機電一體化設備的故障，而且大大減輕了工作人員的工作負擔。所以做好故障診斷事前預測是預防機電一體化設備發生故障的有效方法。

結語

隨著機電一體化設備在企業生產中的應用，提高機電一體化設備的可靠性，加強機電一體化設備的故障診斷與維修已經成為企業生產工作的重要組成部分，因此我們在日常生產中要密切關注機電一體化設備的故障發生與診斷，進而降低企業的經濟損失，實現企業的可持續發展。

參考文獻：

[1]梁三星，梁工謙，羅建軍.高層次維修人才的培訓工作應抓緊部署機電一體化[J].中國設備管理，2012（9）：27-28.

[2]馬維墩.機電一體化技術相關問題的探討[J].科技致富向導，2011（27）：11-12.

[3]查向東.電工過程中的機電一體化應用案例二三例[J].中小企業管理與科技，2012（9）：27-28.

[4] 張文.淺議機電一體化技術要點和設備故障檢測重點[J].現代工程學機電設備，2012，（9）.

第6篇：機電一體化綜述范文

【論文摘要】：機電一體化是一種復合技術，是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產物，是機電工業發展的必然趨勢。本文簡述了機電一體化技術的基本結構組成和主要應用領域，并指出其發展趨勢。

現代科學技術的發展極大地推動了不同學科的交叉與滲透，引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

一、機電一體化的核心技術

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發展，必須從以下幾方面著手：

（一） 機械本體技術

機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質量除了在結構上加以改進，還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現驅動系統的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。

（二） 傳感技術

傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發展非接觸型檢測技術。

（三） 信息處理技術

機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備（特別是微型計算機）的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

（四） 驅動技術

電機作為驅動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。

（五） 接口技術

為了與計算機進行通信，必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。目前，技術人員正致力于開發低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

（六） 軟件技術

軟件與硬件必須協調一致地發展。為了減少軟件的研制成本，提高生產維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機電一體化技術的主要應用領域

（一） 數控機床

數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在：

1、 總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。

2、 開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。

3、 WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。

4、 大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能。

5、 能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。

6、 系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。

7、 以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。

（二） 計算機集成制造系統（CIMS）

CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。

（三） 柔性制造系統（FMS）

柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

（四） 工業機器人

第1代機器人亦稱示教再現機器人，它們只能根據示教進行重復運動，對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業環境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現出低級智能，已開始走向實用化；第3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業環境中獨立行動，與第5代計算機關系密切。

三、機電一體化技術的發展前景

縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發展：

（一） 智能化

智能化是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一，也是21世紀機電一體化的發展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創造了條件，有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發展。智能機電一體化產品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。

（二） 系統化

系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能大大加強，一般除RS232等常用通信方式外，實現遠程及多系統通信聯網需要的局部網絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，如何賦予機電一體化產品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產品還可根據一些生物體優良的構造研究某種新型機體，使其向著生物系統化方向發展。

（三） 微型化

微型機電一體化系統高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術，是機電一體化的一個新的發展方向。國外稱微電子機械系統的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發展。由于微機電一體化系統具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。

（四） 模塊化

模塊化也是機電一體化產品的一個發展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產品單元是一項復雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產品生產企業可利用標準單元迅速開發新產品，同時也可以不斷擴大生產規模。

（五） 網絡化

網絡技術的飛速發展對機電一體化有重大影響，使其朝著網絡化方向發展。機電一體化產品的種類很多，面向網絡的方式也不同。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。

（六

） 綠色化

工業的發達使人們物質豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態環境受到嚴重污染，于是綠色產品應運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態環境無危害或危害極小，資源利用率極高。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境，報廢時能回收利用。綠色制造業是現代制造業的可持續發展模式。

綜上所述，機電一體化技術是眾多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它促使機械工業發生戰略性的變革，使傳統的機械設計方法和設計概念發生著革命性的變化。大力發展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統機械設備的要求，而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的必由之路。

參考文獻

1、 李運華.機電控制[M].北京航空航天大學出版社，2003.

2、 芮延年.機電一體化系統設計[M].北京機械工業出版社，2004.

3、 王中杰，余章雄，柴天佑.智能控制綜述[J].基礎自動化，2006(6).

第7篇：機電一體化綜述范文

關鍵詞：機械工業機電一體化數控模塊化

現代科學技術的發展極大地推動了不同學科的交叉與滲透，引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

一、機電一體化的核心技術

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發展，必須從以下幾方面著手：

（一）機械本體技術

機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質量除了在結構上加以改進，還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現驅動系統的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。

（二）傳感技術

傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發展非接觸型檢測技術。

（三）信息處理技術

機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備（特別是微型計算機）的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

（四）驅動技術

電機作為驅動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。

（五）接口技術

為了與計算機進行通信，必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。目前，技術人員正致力于開發低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

（六）軟件技術

軟件與硬件必須協調一致地發展。為了減少軟件的研制成本，提高生產維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機電一體化技術的主要應用領域

（一）數控機床

數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在：

1、總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。

2、開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。

3、WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。

4、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能。

5、能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。

6、系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。

7、以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。

（二）計算機集成制造系統（CIMS）

CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。

（三）柔性制造系統（FMS）

柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

（四）工業機器人

第1代機器人亦稱示教再現機器人，它們只能根據示教進行重復運動，對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業環境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現出低級智能，已開始走向實用化；第3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業環境中獨立行動，與第5代計算機關系密切。

三、機電一體化技術的發展前景

縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發展：

（一）智能化

智能化是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一，也是21世紀機電一體化的發展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創造了條件，有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發展。智能機電一體化產品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。

（二）系統化

系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能大大加強，一般除RS232等常用通信方

式外，實現遠程及多系統通信聯網需要的局部網絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，如何賦予機電一體化產品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產品還可根據一些生物體優良的構造研究某種新型機體，使其向著生物系統化方向發展。

（三）微型化

微型機電一體化系統高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術，是機電一體化的一個新的發展方向。國外稱微電子機械系統的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發展。由于微機電一體化系統具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。

（四）模塊化

模塊化也是機電一體化產品的一個發展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產品單元是一項復雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產品生產企業可利用標準單元迅速開發新產品，同時也可以不斷擴大生產規模。

（五）網絡化

網絡技術的飛速發展對機電一體化有重大影響，使其朝著網絡化方向發展。機電一體化產品的種類很多，面向網絡的方式也不同。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。

（六）綠色化

工業的發達使人們物質豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態環境受到嚴重污染，于是綠色產品應運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態環境無危害或危害極小，資源利用率極高。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境，報廢時能回收利用。綠色制造業是現代制造業的可持續發展模式。

綜上所述，機電一體化技術是眾多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它促使機械工業發生戰略性的變革，使傳統的機械設計方法和設計概念發生著革命性的變化。大力發展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統機械設備的要求，而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的必由之路。

【參考文獻】

1、李運華.機電控制[M].北京航空航天大學出版社,2003.

2、芮延年.機電一體化系統設計[M].北京機械工業出版社,2004.

3、王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制綜述[J].基礎自動化,2006(6).

第8篇：機電一體化綜述范文

關鍵詞:機電一體化;機械系統;工作經驗;研究資料

機電一體化機械系統通過運用計算機技術，由計算機系統進行協調及控制，從而完成運動、能量流和機械力等各項動力學相關的任務，同時其各個機電部件相互聯系、相互配合和相互協調，組成完整的系統結構。基于該系統結構的程序性和任務性，在機電一體化機械系統的設計與研究上應該站在“系統”的相關角度，以便進行有效科學的安排設計。

1機電一體化機械系統的設計要求

1．1保證較高的精確性

機電相關產品的精確程度直接關系著系統整體的質量和效益，機電一體化機械的技術性能、工藝水平及功能都要求選擇優質產品，也就是說，機電一體化產品的首要標準和要求便是高精確度。

1．2反應性能要強

機電系統具有良好的反應性能，即在系統接受某一指令后，能夠較短時間內對該指令進行任務的執行，從而保證系統能夠更加精確地完成任務。另外根據系統的運行狀況，做好準確、及時獲得相應指令的控制，能夠增加任務完成和執行的準確性。

1．3具有較強的穩定性

在機電一體化機械設計中，為了保證更好的系統精確度和反應性能，往往會在無間隙、低摩擦、高剛度和高諧振頻率等方面對系統提出較高的要求。另一方面，還要求機電一體化機械系統有壽命長、體積小、重量輕和可靠性高等優點。

2機電一體化機械系統的構成

機電一體化機械系統通常是由傳動機構、導向機構和執行機構三部分構成。

2．1傳動機構

機電一體化機械系統中的傳動機構，不僅僅是轉速和轉矩的轉換器，耗時伺服系統中的重要組成部分，因此，在機電一體化機械系統設計要求中，傳動機構首先要具有較高的精確度，同時必須滿足重量輕、噪音低、體積小、運轉速度高和可靠性高等方面的要求和特點，結合機電一體化機械系統中對伺服控制的要求和標準進行傳動機構的設計研究，以便更好地提升系統機械結構中的伺服性能。

2．2導向機構

導向機構在機電一體化機械系統中主要起到的是導向作用和支撐作用，一般包括導軌和軸承等。導向機構的正常作用的發揮可以有效保證機電一體化機械系統中的組成部分和各個裝置能夠安全、準確完成指定的任務運動。

2．3執行機構

執行機構，是指在機電一體化機械系統中直接完成任務指令的操作裝置和部分，一般情況下，執行機構所具備的高靈敏度和精確度以及高重復性能和可靠性，可以保證其根據不同的任務指令和相關要求，在動力源的推動下完成預先設定的各種操作任務。在目前經濟快速發展的社會，計算機的應用能通過其強大有效的功能，使傳統機電的動力發動機轉換成為可變速、動力和執行的多功能發動機，從而使得執行機構和傳動機構得到進一步的簡化。

3機電一體化機械系統的設計思想

3．1動態設計思想

在機電一體化機械系統的設計中，通過靜態設計的有效協助，為了更好的研究整個機械系統結構的頻率特點和性質，完成各個系統環節數字模型的建立，推動促進機電一體化機械系統的傳遞函數，必須充分有效地通過自控方法進行頻率特性的計算，這便是動態設計。機械系統的頻率特性，在一定程度上不但能夠反映出整個系統在不同信號頻率下的相應反應，還決定了系統的工作最大頻率、抗干擾性和穩定性。

3．2靜態設計思想

靜態設計是指按照機電一體化各個機械系統的功能要求，通過相關的研究和經驗初步、大體上制定出機械系統設計的步驟及方案。方案中主要涉及整個系統部件之間的控制、連接以及部件的種類和對能源的需求等。基本方案設計完成后，應以技術手段為基礎，設計出系統中各部件的運動關系、參數及結構，確定部件及相應零件的材料、精確度和結構方式，并對執行元件發電功率、參數和過載能力進行驗算，對其他相關的元件和部件進行配置系統的選擇等等。

4機電一體化機械系統的性能分析

想要使機電一體化機械系統良好的伺服性能得到保證，不但需要從機械系統的靜態特征方面得到更好的滿足，同時還要充分的運用理論研究和自動化的控制方法對整個系統體系進行動態設計和分析。另外，機械系統的動態設計應該以系統靜態的數字模型為基礎，根據自動化控制的要求和方法研究分析系統的整個頻率特性，并通過調整相應的頻率，改善系統整體的伺服性能。

4．1數字模型的建立

機電一體化機械系統數字模型的建立和電氣系統的數字模型的建立在一定程度上基本相似，即都是通過折算將比較負責的結構裝置簡單化，轉為等效的數學函數關系，并用數學中的線性微分方程表達式將其表達出來。機電一體化機械系統的數字模型分析通常情況下都是輸入與輸出的聯系。比如，把比較復雜的系統機械參數，彈性模量、阻尼和系統慣量等統一進行處理，并對各個機械參數進行數學方式的分析，從而得出它們對整個機械系統的影響。在數字模型的建立之前，需要先對機械系統中的不同物理量進行折算，使它們直接轉化到某個元件上，從而把多變、復雜的多軸傳動變為單軸傳動，在此過程中，必須嚴格按照總機械系統性能不變的原則。這樣，以單軸為基礎的輸入量和輸出量的關系，就能夠建立相關的數學表達式，從中反應出機械的相應性能，從而應用并指導實際中的設計。

4．2性能參數的影響

機電一體化機械系統設計要求必須要工作可靠、精確度高、運行平穩等，既是靜態設計中的研究問題，也是動態設計對伺服機構的要求，這就應該通過對有關參數的調整，優化整體系統的性能。

5結語

通過以上論述，從機電一體化機械系統的性質、概念等方面進行相關分析，分別從機電一體化機械系統的設計要求、基本構成、設計思想和性能分析四個方面進行了研究分析，機電一體化機械系統設計研究進行了詳細的論述。

作者:朱翔宇 王玉樂 單位:聊城大學機械與汽車工程學院 青島科技大學自動化與電子工程學院

參考文獻:

［1］農明武．技校生參加"機電一體化"技能競賽的指導策略［J］．中小企業管理與科技(下旬刊)，2016(01)．

［2］韓向可，吳耀春．應用型本科機電一化系統設計課程改革探索［J］．裝備制造技術，2016(01)．

第9篇：機電一體化綜述范文

【關鍵詞】現代機械；設計；制造工藝

按照產品使用要求，機械設計的結構、形式、工作原理等，展開合理分析和科學計算，并通過機械設計方法，實現產品設計的具體運用。在傳統機械設計中，主要依靠設計人員手工計算、手工繪圖和檢索資料，產品設計的周期較長，且無法保證設計質量。近些年來，隨著科學技術迅猛發展，機械產品不斷更新，傳統機械設計方法無法適應新時展，因此催生了現代機械設計工藝。不斷改變了傳統設計方法，對設計理論、設計方法不斷改進，使產品設計周期明顯縮短，產品質量明顯提高。筆者根據自身多年的機械設計經驗，主要分析現代機械設計的制造工藝。

1.現代機械設計方法的優點分析

1.1通過現代化機械設計，可提升產品質量、工作效率

針對現代化機械設計，可實現生產、作業的現代化處理，通過機械設計的優質產品，可靈敏、精確控制作業流程，準確把握生產控制，利用機械操作系統，確保機械制造程序現代化設計，保證產品設計達到規定操作。采取現代化設計，可實現操作系統全程數據化控制，無主觀因素影響，確保操作流程科學、有序運行，通過精確規定動作，提升產品質量、工作效率。

1.2通過現代化機械設計，可改善勞動條件

現代化發展的機械設計，屬于技術密集型、知識密集型的集合技術，通過現代化機械設計，降低作業人員勞動負擔，使作業人員擺脫繁重手工作業。隨著機械現代化產品的逐漸推廣應用，使機械行業生產環境得以有效改善，有利于提高行業勞動條件，實現機械制造的現代化辦公，進而使機械制造勞動條件得以有效改善。

1.3通過現代化機械設計，提高機械設備可靠性、安全性

對于機械設計所包含的現代化功能，包含了問題診斷、警報處理、系統保護、系統監視等現代化、對于機械生產，若遭遇電壓短路，或超負荷運載問題，利用現代化系統，可采取控制保護措施，實現系統現代運行，可降低人身事故發生率，對設備起著良好保護作用，使設備損壞率明顯下降。對于機械設計、現代化發展，電子元件是其主要部件，可有效降低元件磨碎率，提高機械現代化產品可靠性、安全性，進而使設備故障率明顯降低，延長機械設備的使用壽命。

2.現代化機械設計的主要工藝

2.1智能化設計方法

對于機械設計而言，實現現代化控制技術，就是為提高生產作業、機械制造的智能化。立足現代化機械設計角度，智能化是立足動力學、社會學與心理學理論角度，結合人工智能技術與計算機技術學科等，將其納入機械設計學科。通過交叉學科建設，有效吸取機械設計智能化發展新方法與新思維。利用人工智能模擬技術，就是使機器行為與人腦推理、邏輯、決策等思維能力類似，智能化機械設計是機械制造領域的重要設計工藝。

2.2機電一體化設計方法

按照現代學科發展模式，使傳統單一學科模式被打破，逐漸往學科融合方向不斷發展。對于現代機械設計而言，也必須轉變傳統設計思維，創新機械設計思路，趨向學科融合發展。立足學科建設角度，在未來發展中，機電一體化是機械設計的重要發展方向。機電一體化，是通過機械、微電子、電子信息、傳感器、電子工程等技術，相互結合而產生，從這些技術理論中，吸取機械設計所需理論、技術，在機械設計、現代化發展中，不斷綜合運用，使機械產品往機電一體化方向不斷發展，機電一體化設計，極大推動機械制造行業的積極、健康發展。可以說，機電一體化設計，是機械設計的關鍵工藝。

2.3網絡化設計方法

近些年來，隨著互聯網技術興起和日益發展，使人民生產、生活發生巨大改變。隨著互聯網快速發展，加速了全球經濟一體化。對于機械設計而言，其產品換代、理論更新，均離不開互聯網發展。提高機械設計、現代化發展，必須緊密聯系互聯網，利用互聯網監控技術、遠程控制技術，實現實時操作、動態化控制，利用計算機安全、云計算數據、局域網等互聯網技術，為機械設計、現代化發展創造良好網絡運行環境。總之，隨著互聯網不斷發展，機械設計產品和互聯網聯系日益緊密。

2.4模塊化設計方法

針對機械設計產品研發，現代化屬于系統性、復雜性的工程，所涉及產品規格、種類繁雜。現階段，對于機械設計現代化研發，若想實現產品接口生產標準化，還存在一定難度。所以，通過模塊化處理技術，目的就是為簡化設計流程。系統模塊化，就是復雜、龐大的設計系統進行分解，建立良好管理模塊。利用標準單元模式，實現產品的快速研發，使產品生產規模日益擴大，進而分解模塊，簡化處理機械產品。

2.5綠色化設計方法

由工業革命開始，全球進入工業化社會，影響著人們的生產、生活，有效提升了人們物質、文化生活。然而，隨著粗放型經濟不斷發展，人們生態環境遭到嚴重破壞，環境污染與資源浪費問題日益突出。因此，工業改革是社會發展的必然趨勢，發展綠色工業，保護生態環境，降低資源浪費率，要求機械設計必須提倡綠色、環保，設計出環保型、節能型的現代化產品，是機械制造發展不可小視的問題。

3.結束語

綜上所述，現代機械設計工藝，主要是完善、補充傳統機械設計工藝，主動性較強，且設計周期較短，可明顯降低設計耗費。通過現代機械設計方法，不管是產品設計、產品制造，或報廢回收方面，比傳統機械設計工藝明顯要好。對于現代機械設計工藝，是諸多學科知識、領域的完美融合，并實際運用于產品設計中，不僅是單獨個人設計，還是一個設計團隊的設計，在設計設計中，運用現代機械設計方法，確保每個設計人員做到相互了解，運用模塊化、網絡化、智能化等設計工藝，通過設計工藝的有機融合，方可設計出完美、優質的機械產品。 [科]

【參考文獻】

[1]王秀鳳.現代機械設計制造工藝綜述[J].科技與企業，2014，（2）：217-217.