機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢
機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢【1】
[摘 要]機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
本文在對機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行分析展望的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國機(jī)電一體化發(fā)展的現(xiàn)狀，提出了發(fā)展我國機(jī)電一體化技術(shù)的構(gòu)想。
[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化;發(fā)展
一、引言
機(jī)電一體化技術(shù)是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最為活躍的領(lǐng)域之一。
隨著計算數(shù)學(xué)、工程力學(xué)、機(jī)械動力學(xué)、電子信息技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，極大地豐富和發(fā)展了傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的內(nèi)容，改變了其固有的模式和方法，特別是設(shè)計觀念的更新，從面向制造的設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛴脩舻脑O(shè)計，大大拓寬了設(shè)計師的思維空間，使產(chǎn)品更具有創(chuàng)新性和適用性。
二、我國機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
目前，在機(jī)電一體化技術(shù)方面我國已經(jīng)取得了一定的成就，特別是在數(shù)控技術(shù)方面、機(jī)器人方面和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)方面尤為顯著。
在數(shù)控技術(shù)方面。
從1985年我國開始研究數(shù)控技術(shù)。
在堅持自我開發(fā)與借鑒國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，目前我國已經(jīng)基本具備了自我研發(fā)能力，并在國內(nèi)建立了多處數(shù)控研發(fā)和生產(chǎn)基地。
可以說，我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)已經(jīng)基本成形。
到目前，我國數(shù)控技術(shù)行業(yè)已經(jīng)具有年生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)3000多套、主軸與進(jìn)給裝置5000多套的能力，成為促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)品。
掌握關(guān)鍵數(shù)控技術(shù)并形成自我研發(fā)和生產(chǎn)能力，對于發(fā)展民用工業(yè)和國防工業(yè)都有著不可替代的作用，同時也增強(qiáng)了我國的綜合國力。
在計算機(jī)集成制造系統(tǒng)方面。
目前，我國已經(jīng)在清華大學(xué)建成了國家CIMS工程研究中心，在國內(nèi)其他高校和科研單位建立了7個CIMS單元技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和8個CIMS培訓(xùn)中心。
特別是近年來，我國在計算機(jī)集成制造系統(tǒng)方面取得了巨大的進(jìn)步，已經(jīng)掌握了一些關(guān)鍵技術(shù)。
同時，計算機(jī)集成制造系統(tǒng)在國內(nèi)多家企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
但是，我們看到上述成就的同時還應(yīng)該看到關(guān)于計算機(jī)集成制造系統(tǒng)的核心技術(shù)我們還沒有取得突破，部分產(chǎn)品還主要依靠國外技術(shù)的支持才能得以研發(fā)和生產(chǎn)。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
(1)模塊化
隨著人類對標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)認(rèn)可程度的提高，我們已經(jīng)認(rèn)識到標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)對于提高生產(chǎn)率和提高銜接便利性的重大意義。
在機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，實(shí)現(xiàn)模塊生產(chǎn)已經(jīng)成為一種必然的發(fā)展趨勢。
我們知道，由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類繁多，生產(chǎn)廠家又很龐雜，因此在實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)之前所生產(chǎn)出來的很多機(jī)電產(chǎn)品相互銜接性能較差，性能也不穩(wěn)定。
但是，模塊化的機(jī)電一體化產(chǎn)品的研發(fā)能夠提供標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電器接口、動力接口和環(huán)境接口等，產(chǎn)品之間能夠?qū)崿F(xiàn)很好的結(jié)合與兼容。
(2)微型化
微型機(jī)電一體化產(chǎn)品是機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)在納米尺度上相融合的產(chǎn)物，是將傳統(tǒng)尺度的機(jī)電一體化產(chǎn)品進(jìn)行縮小的結(jié)果，通常指體積不超過1 立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，但決不是將尺寸按比例縮小制造，微型化產(chǎn)品制造與傳統(tǒng)機(jī)械制造有區(qū)別，已經(jīng)成為一種新的學(xué)科。
微型化機(jī)電一體產(chǎn)品具有體積小、能耗低、運(yùn)動靈活等特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在醫(yī)學(xué)、軍事、航空等領(lǐng)域。
例如，在醫(yī)療過程中所使用的微創(chuàng)技術(shù)，就是運(yùn)用微型機(jī)電一體化技術(shù)的結(jié)果;在軍事上，“蒼蠅”大小的能夠自主飛行的間諜xxx器也同樣是微型機(jī)電一體化產(chǎn)品;在航天事業(yè)上，由于太空艙體積較小，而又需要容納多種試驗(yàn)設(shè)備和探測設(shè)備，因此也都不同程度地使用了微型化機(jī)電一體化產(chǎn)品。
(3)系統(tǒng)化
開放的、多樣化的機(jī)電一體化產(chǎn)品的系統(tǒng)運(yùn)用，不但能夠提高生產(chǎn)效率，還能更加便利人們的生活。
單一的機(jī)電一體化產(chǎn)品能夠在某個方面滿足現(xiàn)實(shí)的需要， 而多種機(jī)電一體化產(chǎn)品的系統(tǒng)運(yùn)用，則能夠滿足更多方面的需求。
針對市場逐步出現(xiàn)的多樣化需求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)也在逐漸向系統(tǒng)化方向發(fā)展，注重對于一系列機(jī)電一體化產(chǎn)品的研發(fā)，并努力實(shí)現(xiàn)不同系列機(jī)電一體化產(chǎn)品之間的兼容與并用。
因此說，機(jī)電一體化技術(shù)向系統(tǒng)化方向發(fā)展是大勢所趨。
(4)環(huán)保化
近一百年來，工業(yè)的迅猛發(fā)展使得人類社會步入了前所未有的快速發(fā)展時期。
人們已經(jīng)逐漸開始享受物質(zhì)豐富、生活安逸的巨大樂趣，但是，我們還應(yīng)該看到人類社會的快速進(jìn)步是以犧牲環(huán)境為代價的。
目前，工業(yè)所產(chǎn)生的各種廢氣已經(jīng)造成了大氣污染，排放的各種廢水已經(jīng)污染了江河湖海，排出的各種廢渣已經(jīng)堆積如山，嚴(yán)重地威脅了我們賴以生存的地球家園。
考慮到對于環(huán)境的保護(hù)，機(jī)電一體化產(chǎn)品也逐步在向清潔型、環(huán)保型、節(jié)能型等方向發(fā)展。
越來越多的人士也開始青睞綠色環(huán)保型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。
四、發(fā)展我國機(jī)電一體化的幾點(diǎn)建議
早在1985年12月，國家科委就組織完成了《我國機(jī)電一體化的發(fā)展途徑與對策》的課題研究。
提出數(shù)控機(jī)床、工業(yè)自動化控制儀表等15個機(jī)電一體化發(fā)展領(lǐng)域和6項(xiàng)共性關(guān)鍵技術(shù)的研究方向和課題，提出機(jī)電一體化產(chǎn)值比率在2000年達(dá)到15%-20%的發(fā)展目標(biāo)。
而在21世紀(jì)，機(jī)電一體化的發(fā)展更離不開以下幾個方面：
4.1 用高新技術(shù)改造與提升機(jī)電一體化
我國的機(jī)電一體化雖已取得了許多成果，但隨著科技的發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，對機(jī)電一體化技術(shù)提出了許多新的和更高的要求，所以機(jī)電一體化也必須要用高新技術(shù)改造自身、提升自己，提高產(chǎn)品的市場競爭能力。
4.2 自主開發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新
在21世紀(jì)創(chuàng)新是企業(yè)競爭的焦點(diǎn)，市場是用戶的市場，只有不斷滿足用戶日益增長的要求，開發(fā)出新產(chǎn)品，才能使企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。
而我國長期以來習(xí)慣對引進(jìn)技術(shù)消化、吸收，而創(chuàng)新則重視不夠，更不易形成自主開發(fā)能力。
所以，加大技術(shù)引進(jìn)中的消化吸收，以市場需求為導(dǎo)向進(jìn)行創(chuàng)新性的研究，以形成自主開發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新能力為根本目的，才是提高產(chǎn)品技術(shù)含量和增強(qiáng)市場競爭能力的根本途徑。
4.3 走依靠科學(xué)技術(shù)之路
一是以重點(diǎn)項(xiàng)目為突破口，將國家科技計劃中有關(guān)機(jī)電一體化的項(xiàng)目集成，資金集中使用，支持一批重點(diǎn)技術(shù)、重點(diǎn)產(chǎn)品、重點(diǎn)工程的創(chuàng)新活動，實(shí)施重點(diǎn)跨越式的發(fā)展戰(zhàn)略，集中解決一些重大問題。
二是抓好機(jī)電一體化中共性技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)、基礎(chǔ)理論的研究。
利用新原理、新理論帶動機(jī)電一體化的突破。
4.4 提高人員素質(zhì)
當(dāng)代國際經(jīng)濟(jì)競爭，實(shí)質(zhì)上是人才的競爭，我國機(jī)電一體化技術(shù)與國外發(fā)達(dá)國家存在差距，關(guān)鍵是教育和人才的落后。
培養(yǎng)機(jī)電一體化人才的高校尤其應(yīng)當(dāng)加以足夠的重視。
一是合理設(shè)置課程體系;二是選擇好的教材;三是加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。
當(dāng)然，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
參考文獻(xiàn)
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機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢【2】
摘要：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展.極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。
機(jī)電一體化技術(shù)目前越來越廣泛被采用于鋼鐵、電力、石油化工、采礦冶金、汽車、造船、航空工程等行業(yè)中。
本文就機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用談幾點(diǎn)粗淺認(rèn)識。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 概要 趨勢
隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，不同學(xué)科的知識相互滲透交融，促進(jìn)了工程領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)的革新，特別是機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，確立了機(jī)械工業(yè)未來的發(fā)展方向。
本文主要對機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行了基本的概述，同時簡述了國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展概況，進(jìn)一步分析了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。
一、機(jī)電一體化概要
機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。
基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。
由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。
因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。
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。
機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。
但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)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(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護(hù)等。
即機(jī)電一體化產(chǎn)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(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
二、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計算機(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。
因此，機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向如下:
1 智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。
人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)的研究日益獲得重視，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)、計算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(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(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(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。
由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。
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，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對生產(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。
3 網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代，計算機(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、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。
因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
4 微型精密化
隨著納米技術(shù)的不斷深入發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)也將面向微型精密化的方向發(fā)展。
一般來說，機(jī)電一體化產(chǎn)品的微型精密化可以使機(jī)電一體化產(chǎn)品的應(yīng)用范圍更加的廣泛，微機(jī)電一體化產(chǎn)品具有體積小，耗能低，應(yīng)用廣泛等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此微機(jī)電一體化技術(shù)具有比較廣闊的發(fā)展前景。
但是微機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展需要精密的加工工藝以及先進(jìn)的設(shè)備作為其強(qiáng)大的后盾。
5 環(huán)保綠色化
機(jī)電工業(yè)的發(fā)展給人們的生活帶來了巨大的變化，不僅給人們提供了豐富的物質(zhì)生活，同時也給人們帶來了負(fù)面影響如資源的過度開發(fā)利用以及對于生態(tài)環(huán)境的影響，隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，綠色環(huán)保對生態(tài)環(huán)境低危害的產(chǎn)品越來越受到了人們的關(guān)注。
因此產(chǎn)品的環(huán)保綠色化是未來發(fā)展的一大亮點(diǎn)，綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合環(huán)境保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)，對環(huán)境無危害或者有較低的危害。
目前，人們已經(jīng)意識到環(huán)境保護(hù)的重要性，因此注定會使一些對環(huán)境有危害且危害較大的產(chǎn)品失去市場價值。
設(shè)計綠色環(huán)保的機(jī)電一體化產(chǎn)品具有很廣闊的發(fā)展前景。
今天，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)得到了蓬勃的發(fā)展，并且已經(jīng)取得了令人矚目的成果。
相信隨著各個學(xué)科科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不同學(xué)科間技術(shù)的不斷滲透和不斷融合，機(jī)電一體化技術(shù)將會有更加廣闊的發(fā)展前景，也將繼續(xù)推動人類文明不斷進(jìn)步。
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