序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇機電化一體技術范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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Abstract: this paper introduced the concept of the electromechanical integration technology and significance, and summarizes its support to this technology of the electromechanical integration technology development direction. Finally through the electric drive system construction, this paper introduces how to the idea of system, gradually put the electric drive system perfect, so as to realize the mechanical and electrical ¬-body of the application of the technology.

Keywords: mechanical and electrical integration technology; Electric drive system; Application; Research.

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

1 機電一體化技術的概念

現代科學技術的飛速發展,推動了不同科學的相互交叉與滲透,并引發了幾乎所有工程領域的技術革命與改造。而以機械技術和電子技術為主體,多學科技術交融滲透、相互結合的新興學科――機電一體化,正逐漸變成了當今學界研究的重點之一。

2 機電一體化技術的意義

2.1功能增強

機電一體化產品具有多種復合功能,如加工中心可以將多臺普通機床的多道工序在一次裝夾中完成,并自動檢測工件和刀具精度,顯示刀具運動軌跡。

2.2精度提高

機電一體化技術簡化了機構鏈,使機械磨損、配合間隙及受力變形等引起的誤差大大減少。由于采用計算機檢測與控制技術補償和校正因各種干擾造成的動態誤差,從而達到純機械技術手段所無法實現的工作精度。

2.3結構簡化

由于機電一體化技術采用微處理器、大規模集成電路、電力電子器件代替了原來的電器控制柜和傳動裝置,使機電一體化產品零部件數量減少、體積變小,結構得到簡化。

2.4可靠性提高

隨著集成電路的集成度越來越高,材料性能越趨穩定,機電一體化產品可靠性不斷增強,同時由于具備了安全連鎖控制、過載及失控保護、斷電保護的功能,進一步提高了機電一體化產品的安全可靠性。

2.5改善操作

由于機電一體化產品采用了計算機技術,從而提升了產品的自動化程度,減少了操作按鈕及手柄,改善了設備的操作性能,構建了良好的人機界面。

2.6提高柔性

由于軟件技術的引入,從而實現了機器工作程序的可修改性,能夠通過軟件的修改來滿足工作情況改變的需要。

3 機電一體化技術的構成

3.1機械技術

機電產品的功能和作用大部分都是由機械本體來體現的。本體材料的優良、結構的新穎、精密的加工技術,能夠使機械結構重量減輕、體積變小,改善其快速響應特性,提高零部件的精度、剛度和可靠性。

3.2傳感技術

傳感技術是機電一體化技術的關鍵技術,它將所測得的各種參數量如位移、速度、加速度、力等信號轉換為統一格式的電信號輸入到信息處理系統中,并由此產生出相應的控制信號以決定執行機構的運動形式。

3.3信息處理技術

信息處理技術包括信息的輸入、識別、變換、運算、存儲及輸出技術。機電一體化產品的工作是受控于信息處理裝置的,因此信息處理是否正確及時,將直接影響到產品工作的質量和效率。

3.4自動控制技術

自動控制技術就是通過控制器使被控對象或過程自動地按照預定的規律運行。自動控制技術范圍很廣,包括自動控制理論、控制系統設計、系統仿真、現場調試、可靠運行等從理論到實踐的整個過程。而機電一體化系統中自動控制技術包括位置控制、速度控制、最優控制、模糊控制和自適應控制等。

3.5接口技術

機電一體化系統通常由許多要素和子系統構成,為了確保各個要素與系統之間能夠順利地進行信息、物質能量的傳輸和交換,必須在它們之間建立一定的聯系條件,而這些條件統稱為接口。這些接口既可能是硬件,也可能是軟件,或者是兩者的結合。

3.6驅動技術

驅動技術的主要研究對象是執行元件及其驅動裝置。執行元件分為電動、氣動、液壓等, 機電一體化產品中多采用電動式執行元件,驅動裝置主要指各種電動機的驅動電源電路,其主要以采用電力電子器件及集成化的功能電路構成。

3.7系統總體技術

系統總體技術是一種從全局角度和系統目標出發,用系統的觀點和方法,將系統分解成若干相互聯系的功能單元,找到能完成各個功能的技術方案,并將其進行分析、評價和優化的綜合應用技術。

4 機電一體化技術的應用

在人們的日常生活當中,自動機械、信息處理設備、辦公室設備、車輛電子設備、醫療器械、光學裝置、智能家電、樓宇安全系統等機電一體化系統都離不開執行元件為其提供動力。而執行元件和電子控制裝置之間是無法直接連接的,因此需要一個驅動部件。該驅動部件在電子控制裝置的控制下,接收指令,進行能量轉換,從而得到目標輸出。電子控制驅動系統框架。

對于精密傳動來說,需要在執行元件輸出終端進行傳動測量,如測量其位置、速度、加速度,同時將所測得的數據反饋給電子控制裝置,讓其進行比較,進行誤差修正控制,最終實現精密傳動。電子閉環控制驅動系統框架。

當有多個執行元件,其輸出動作規律各不相同時,一方面要根據各執行元件工作情況來考慮其控制的形式,另一方面需要確定它們之間是否存在輸出的聯系。如果它們之間沒有聯系,可以讓它們單獨來工作, 也可以通過構建PC機上位控制來統一管理。圖1為PC機二級管理的多驅動電子閉環控制系統結構框圖。若工作聯動內容經常變化,就應該構建一個可以直接識別聯動輸出的軟件,將聯動輸出寫入軟件當中,讓其直接轉化為控制程序,這樣就能靈活地應對動作輸出的需求。圖2為裝載了位置控制模塊的PC機二級管理多驅動電子閉環控制系統結構框圖。

圖1PC 機二級管理的多驅動電子閉環控制系統結構框圖

圖2帶位置控制模塊的PC 機二級管理多驅動電子閉環控制系統結構框圖

上述機電一體化技術的應用,僅論述了如何將傳感技術、信息處理技術和驅動技術等技術簡單的融合,各部件都是以模塊形式搭建的,而模塊間的信號傳輸及所涉及到的接口技術和信息處理技術是其中的重點。所以,在機電一體化技術應用中,以全局最優的觀念去設計機電一體化產品,并且解決好每個功能模塊信息處理和傳輸的問題,是能夠迅速地利用好機電一體化技術的方法。

5 機電一體化技術的發展方向

由于機電一體化技術是多學科技術交融的技術,因此其發展的程度必然受制于其相應支撐技術的發展, 同時其相關技術的發展也必然促進機電一體化技術的發展。

5.1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,而機器人與數控機床的智能化就是其重要應用。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、心理學、生理學和混沌動力學等新方法,模擬人類智能,使它具有自學習、自組織、自適應、思維和決策等能力,以求得到更高的控制目標。

5.2模塊化

機電一體化產品種類繁多,讓它們自由地交換信息是一項十分復雜的事,因此有必要研制具有標準機械接口或電氣動力接口等的機電一體化產品。如果機電產品能夠象“搭積木”那樣讓需求者根據要求自由組合,那么無論是對資源的節約,還是服務于各行各界,都有著其巨大的作用。

5.3網絡一體化

由于網絡的普及,推進了全球化的進程。而基于網絡的各種遠程監控技術,讓家用電器網絡化成為可能。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(Compu ter Integrated App liance

System,CIAS),使人們無論在家里還是在外面,都能隨時享受各種機電產品帶來的好處。因此,機電一體化產品無疑會朝著網絡化的方向發展。

5.4微機電化

微機電化指的是機電系統主要裝置的特征尺寸在亞微米至亞毫米范圍。微機電系統產品由于體積小、 耗能少、運動靈活,在軍事、生物醫療、航空、信息等方面具有不可比擬的優勢。

5.5綠色化

綠色化主要是指產品在其設計、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,而且是低能耗、低材耗、協調而可再生的產品。

篇（2）

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）24-0325-01

本論文主要從機電一體化技術未來的發展等進行講述。主要包括了全息系統化、微型機電化、光機電一體化、產品網絡全球化、產品綠色化、“生物――軟件”化、全息系統化也即智能化、光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢、未來的機電一體化技術發展注重產品與人的關系等。具體材料請詳見：

1 概述

機電一體化指的是在機械的主功能、動力功能、控制功能和信息功能的基礎上引進微電子技術，并且將機械設備和電子設備用軟件有機結合而構成的系統的總稱，因此，“機電一體化技術”是機械、微電子和信息三項技術相互融合、交叉的產物，是機械技術、計算機與信息處理技術、自動控制技術、檢測傳感技術、伺服傳動技術和系統技術等多學科技術領域綜合交叉的技術密集型系統工程。隨著電子技術的迅速發展，微處理器、微型機在各個技術領域已經得到廣泛應用，對各個領域的發展起了很大的推動作用，正因電子技術的快速發展，進而帶動了機電一體化技術的發展，科技的進步更是依賴于其發展，因此其未來的發展對科技的進步起著至關重要的作用。

2 機電一體化技術未來的發展

2.1 全息系統化

全息系統化也即智能化，是對機器的行為描述，即在控制理論的基礎上，吸收計算機科學、模糊數學、運籌學、混沌動力學、人工智能、心理學和生理學等新的學科方法、新的設計思想，從而模擬人類的思維能力，使它如同人一樣具有思維、意識等能力，以便達到更高水平的控制目標。隨著機電一體化技術的發展，機電一體化產品智能特征也越來越明顯，智能化水平也是日趨上升，新世紀機電一體化技術中的智能化的快速發展，人工智能在機電一體化的研究中也日益得到重視，其中機器人與數控機床的智能結合就是一項重要應用。當然，要使機電一體化產品具有與人完全相同的智能永遠是不可能的，也沒有這個必要，但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品具有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

2.2 微型機電化

在實驗室中，目前，通過半導體蝕刻技術，已經制造出亞微米級的機械元件，如果這一成果應用于實際產品時，那么就沒有必要再區分什么是控制器、什么是機械部分了，這時就完全的實現機械和電子的“融合”，這樣CPU、機體、傳感器、執行機構就可以集成在一起，而且體積小，同時組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的一個重要的前進方向，更是機電一體化向微觀領域和微型機器的發展趨勢，在國外，人們稱其為微電子機械系統，也指外觀尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，一并向微米級、納米級發展，正因為微機電一體化產品耗能少、體積小、運動靈活，在軍事、生物醫療、信息等方面占有很高的地位和很大的優勢。

2.3 光機電一體化

光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢，因為機電一體化系統是由機械系統、能源系統、傳感系統和信息處理系統等部件構成的，因此，在機電一體化技術中引進光學技術，充分利用光學技術的先天優點，有效地改進機電一體化系統的能源系統、傳感系統和信息處理系統。

2.4 產品網絡全球化

計算機網絡技術的興起和飛速發展帶動了科學技術的巨大發展，同時給日常生活都帶來了全新的面貌，全球生產、經濟被各種網絡連成一片，企業間的競爭也將出現網絡全球化，一旦研制出機電一體化新產品，只要其質量有保證，功能可靠，必然會暢銷全球。因為有了網絡的普及，那么只要是關于網絡的各種遠程監視和控制技術也就方興未艾，然而遠程控制的終端設備就是機電一體化產品，因此，機電一體化產品也必然會朝著網絡全球化發展。

2.5 產品綠色化

篇（3）

中圖分類號：TH-39文獻標識碼： A 文章編號：

近年來，隨著科技的發展，越來越多的高新技術開始應用到工業領域。計算機技術的的發展使微型計算機廣泛應用于機械產品和生產過程的控制，使機、電有機地結合，發展成機電一體化技術。本文討論的就是機電一體化技術的發展和應用方面的問題。

一、機電一體化概述

1）機電一體化技術是從系統工程觀點出發，應用機械、電子等有關技術，使機械、電子有機結合，實現系統或產品整體最優的綜合性技術。機電一體化

技術，主要包括技術原理和使用機電一體化產品（或系統）得以實現、使用和發展的技術。機電一體化技術是一個技術群（族）的總稱。

2）機電一體化系統（產品）由若干具有特定功能的機械和電子要素組成的有機整體，具有滿足人的使用要求的最佳功能，機電一體化系統（產品）。主要是指機械系統（或部件）與微電子系統（或部件）相互置換和有機結合，從而賦予新的功能和性能的新一代產品，有良好的人機協作關系。一個機電一體化的系統主要是由機械裝置、執行裝置、動力源、傳感器、計算機這5個要素構成。

3）機電一體化工程（ 機械電子工程）是機械工程與電子工程的綜合集成，即給定機電一體化系統（或產品）“目的功能”與“規格”后，機電一體化技術

人員利用機電一體化技術進行設計、制造的整個過程體系。機電一體化工程是系統工程在機電一體化系統（產品）中的具體應用。

機電一體化思想體現了“ 系統設計原理”和“綜合集成技巧”。系統工程、控制論和信息論是機電一體化技術的方法論。從某種意義上講、機電一體化思想相當于“一體化”思想。它帶來了諸如光電機一體化、機電液一體化、科工貿一體化、人機一體化等技術及其產品。

二、機電一體化技術的意義

2.1 功能增強

機電一體化產品具有多種復合功能，如加工中心可以將多臺普通機床的多道工序在一次裝夾中完成，并自動檢測工件和刀具精度，顯示刀具運動軌跡。

2.2 精度提高

機電一體化技術簡化了機構鏈，使機械磨損、配合間隙及受力變形等引起的誤差大大減少。由于采用計算機檢測與控制技術補償和校正因各種干擾造成的動態誤差，從而達到純機械技術手段所無法實現的工作精度。

2.3 結構簡化

由于機電一體化技術采用微處理器、大規模集成電路、電力電子器件代替了原來的電器控制柜和傳動裝置，使機電一體化產品零部件數量減少、體積變小，

結構得到簡化。

2.4 可靠性提高

隨著集成電路的集成度越來越高，材料性能越趨穩定，機電一體化產品可靠性不斷增強，同時由于具備了安全連鎖控制、過載及失控保護、斷電保護的功能，進一步提高了機電一體化產品的安全可靠性。

2.5 改善操作

由于機電一體化產品采用了計算機技術，從而提升了產品的自動化程度，減少了操作按鈕及手柄，改善了設備的操作性能，構建了良好的人機界面。

2.6 提高柔性

由于軟件技術的引入，從而實現了機器工作程序的可修改性，能夠通過軟件的修改來滿足工作情況改變的需要。

三、機電一體化基本結構要素

3.1 機械本體部分

機械本體就像人體的身軀骨架，它是系統所有功能元素的機械支持結構，包括機身、框架、機械連接等

3.2 動力部分

動力部分與人體內臟產生能量去維持生命運動一樣，為系統提供能量和動力功能，驅動執行機構，使系統按照控制要求正常運行。

3.3 傳感部分

傳感部分就像人的眼、鼻、耳、口等感覺器官，將系統運行中所需要的本身和外界環境的各種參數及狀態進行檢測，變成可識別的信號，傳輸到信息處理單元，經過分析、處理后產生相應的控制信息。其功能一般由專門的傳感器和儀器儀表完成。

3.4 驅動部分

驅動部分就像人體的肌、肋、腱接受大腦指揮驅動四肢運動一樣，在控制信息作用下，驅動執行機構完成各種動作和功能。

3.5 執行部分

執行部分如同人的四肢由大腦支配完成各項工作任務一樣，根據控制信息和指令，完成各種動作和功能。執行機構是運動部件，一般采用機械、電磁、電液等機構

3.6 控制及信息處理部分

控制及信息處理部分猶如人的大腦指揮和控制全身運動并能記憶、思考和判斷問題一樣，將來自各傳感器的檢測信息集中、存儲、分析、加工并根據信息處理的結果，按照一定的程序和節奏發出應的指令控制整個系統有目的的運行。

四、機電一體化技術的應用

在人們的日常生活當中，自動機械、信息處理設備、辦公室設備、車輛電子設備、醫療器械、光學裝置、智能家電、樓宇安全系統等機電一體化系統都離不開執行元件為其提供動力。而執行元件和電子控制裝置之間是無法直接連接的，因此需要一個驅動部件。該驅動部件在電子控制裝置的控制下，接收指令，進行能量轉換，從而得到目標輸出。對于精密傳動來說，需要在執行元件輸出終端進

行傳動測量，如測量其位置、速度、加速度，同時將所測得的數據反饋給電子控制裝置，讓其進行比較，進行誤差修正控制，最終實現精密傳動。

當有多個執行元件，其輸出動作規律各不相同時，一方面要根據各執行元件工作情況來考慮其控制的形式，另一方面需要確定它們之間是否存在輸出的聯系。如果它們之間沒有聯系，可以讓它們單獨來工作，也可以通過構建PC機上位控制來統一管理。若工作聯動內容經常變化，就應該構建一個可以直接識別聯動輸出的軟件，將聯動輸出寫入軟件當中，讓其直接轉化為控制程序，這樣就能靈活地應對動作輸出的需求。

上述機電一體化技術的應用，僅論述了如何將傳感技術、信息處理技術和驅動技術等技術簡單的融合，各部件都是以模塊形式搭建的，而模塊間的信號傳輸

及所涉及到的接口技術和信息處理技術是其中的重點。所以，在機電一體化技術應用中，以全局最優的觀念去設計機電一體化產品，并且解決好每個功能模塊信息處理和傳輸的問題，是能夠迅速地利用好機電一體化技術的方法。

五、機電一體化的發展趨勢

（1）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。

光機電一體化。一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的，因此，引進光學技術，能有效地改進機電一體化系統的傳感系統性能、能源（動力）系統和信息處理系統性能，光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢。

（2）全系統化—智能化。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。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。這主要受益于模糊技術、信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的發展。機器人與數控機床的智能化就是其重要應用。

（3）技術產品—網絡化。20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育

等都帶來了巨大的變革。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。

（4）微型機電化—微型化。泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，正向微米、納米級發展。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，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。屆時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，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。

結語：

隨著科學技術的發展，尤其是計算機技術的發展，人們的生活方式發生了巨大的變化，傳統的生產方式也發生了重大的變革。計算機技術的發展，尤其是計算機技術在工業和機械領域的應用，催生了機電一體化技術的形成，可以說機電一體化技術室社會生產力發展到一定階段的必然結果。本文詳細而深入的介紹了機電一體化技術的特點和內容，并對機電一體化技術未來的發展方向提出了自己的意見和看法。

篇（4）

摘要:

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。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．

關鍵詞:機電一體化； 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，導致了工程領域的技術革命與改造。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．筆者結合自身的實踐經驗淺談如下的看法與觀點，供大家參考：

1機電一體化的發展歷史

2O世紀6O年代以來．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后．刺激了機械產品與電子技術的結合，再后來計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展更進一步奠定了技術基礎 大約到20世紀8O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以很大的關注和支持：2O世紀9O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。

我國是從20世紀8O年代初才開始在這方面研究和應用。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，但與歐美、日本等先進國家相比仍有相當差距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。

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．隨著科學技術的不但發展．還將被賦予新的內容。

2機電一體化的優點

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 其涵蓋“技術”和“產品”兩個方面．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+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發展到機械電氣化．仍屬傳統機械．其主要功能依然是代替和放大的體力 但是發展到機電一體化后．其中的微電子裝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眼神。機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別是智能化 機電一體化產品的典型例子有：數控加工中心、機器人以及具有檢測控制性能的數碼相機等。總之．一個機電一體化的系統主要是由機械裝置、執行裝置、動力源、傳感器、計算機這五個要素構成。

3"機電一體化"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。 

3.1光機電一體化。

一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢.

3.2自律分配系統化——柔性化。

未來的機電一體化產品,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”。在自律分配系統中，各個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”，可根據不同的環境條件作出不同反應。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，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力(柔性)，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

3.3全息系統化——智能化。

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。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。

3.4“生物一軟件”化—仿生物系統化。

今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“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。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統”，而生物的特點是硬 件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。

3.5微型機電化——微型化。

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1 概述

機電一體化指的是在機械的主功能、動力功能、控制功能和信息功能的基礎上引進微電子技術，并且將機械設備和電子設備用軟件有機結合而構成的系統的總稱，因此，“機電一體化技術”是機械、微電子和信息三項技術相互融合、交叉的產物，是機械技術、計算機與信息處理技術、自動控制技術、檢測傳感技術、伺服傳動技術和系統技術等多學科技術領域綜合交叉的技術密集型系統工程。隨著電子技術的迅速發展，微處理器、微型機在各個技術領域已經得到廣泛應用，對各個領域的發展起了很大的推動作用，正因電子技術的快速發展，進而帶動了機電一體化技術的發展，科技的進步更是依賴于其發展，因此其未來的發展對科技的進步起著至關重要的作用。

2 機電一體化技術未來的發展

2.1 全息系統化 全息系統化也即智能化，是對機器的行為描述，即在控制理論的基礎上，吸收計算機科學、模糊數學、運籌學、混沌動力學、人工智能、心理學和生理學等新的學科方法、新的設計思想，從而模擬人類的思維能力，使它如同人一樣具有思維、意識等能力，以便達到更高水平的控制目標。隨著機電一體化技術的發展，機電一體化產品智能特征也越來越明顯，智能化水平也是日趨上升，新世紀機電一體化技術中的智能化的快速發展，人工智能在機電一體化的研究中也日益得到重視，其中機器人與數控機床的智能結合就是一項重要應用。當然，要使機電一體化產品具有與人完全相同的智能永遠是不可能的，也沒有這個必要，但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品具有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

2.2 微型機電化 在實驗室中，目前，通過半導體蝕刻技術，已經制造出亞微米級的機械元件，如果這一成果應用于實際產品時，那么就沒有必要再區分什么是控制器、什么是機械部分了，這時就完全的實現機械和電子的“融合”，這樣CPU、機體、傳感器、執行機構就可以集成在一起，而且體積小，同時組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的一個重要的前進方向，更是機電一體化向微觀領域和微型機器的發展趨勢，在國外，人們稱其為微電子機械系統，也指外觀尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，一并向微米級、納米級發展，正因為微機電一體化產品耗能少、體積小、運動靈活，在軍事、生物醫療、信息等方面占有很高的地位和很大的優勢。

2.3 光機電一體化 光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢，因為機電一體化系統是由機械系統、能源系統、傳感系統和信息處理系統等部件構成的，因此，在機電一體化技術中引進光學技術，充分利用光學技術的先天優點，有效地改進機電一體化系統的能源系統、傳感系統和信息處理系統。

2.4 產品網絡全球化 計算機網絡技術的興起和飛速發展帶動了科學技術的巨大發展，同時給日常生活都帶來了全新的面貌，全球生產、經濟被各種網絡連成一片，企業間的競爭也將出現網絡全球化，一旦研制出機電一體化新產品，只要其質量有保證，功能可靠，必然會暢銷全球。因為有了網絡的普及，那么只要是關于網絡的各種遠程監視和控制技術也就方興未艾，然而遠程控制的終端設備就是機電一體化產品，因此，機電一體化產品也必然會朝著網絡全球化發展。

2.5 產品綠色化 隨著工業的發達，人們的生活也發生了巨大的變化：①物質需求豐富，生活舒適;②可用資源減少，生態環境受到嚴重破壞。因為這些現象的出現，人們開始呼吁保護環境資源，回歸自然，那么此時，綠色產品的概念也就應運而生，這是一個時代的綠色化趨勢，在這里，機電一體化產品的綠色化主要是指：使用時不破壞生態環境，報廢后還能回收利用。因此，機電一體化綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的過程中，應完全符合生存環境和人類健康的要求，對生態環境盡可能的無害或危害極少，資源利用率要極高。由于這種客觀的存在性，設計綠色的機電一體化產品所需要的技術成本很高，但其具有遠大的發展空間。

2.6 “生物——軟件”化　未來的機電一體化技術發展注重產品與人的關系，即機電一體化的人格化，其有兩層含義：①機電一體化產品的使用對象是人，怎樣將人的智能、情感、人性賦予機電一體化產品顯得越來越重要，尤其是家用機器人，其最高境界就是人機一體化;②模仿生物機理，研制出各種機電一體化產品。隨著科技的發展，機電一體化裝置對信息的依賴性越來越大，很多時候類似于活的生物:當大腦停止工作時，生物便死亡，而大腦工作時，生物就充滿活力，即信息決定系統的工作與否。目前，在仿生學研究領域中已經發現的一些生物體優良的機構，可為機電一體化產品提供新型的機體，但是如何使這些新型機體具有生命力還是研究中的一大難題，這一研究領域被稱之為“生物——軟件”或者說“生物系統”，而生物的特點正是“肌體(硬件)——大腦(軟件)”一體，不可分割。機電一體化產品向生物系統化發展是好，但是目前的技術與理論還是有很大的差距，因此，還需要更加倍的努力。

3 結束語

通過本文的論述可見，機電一體化的出現不是隨機出現的，而是一個時代的產物，文中敘述的這些發展方向是科技發展到一定階段的必然要求，更是一個必然結果。目前，因為科學技術的限制，其與一些相關技術的互融程度還是不是太明顯，但是隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢必將越來越明顯，因為它既是多項科學技術發展的結晶，又極大地推動了不同學科的交叉與滲透，其發展前景也將越來越光明，這必然會給世界帶來更大的技術力量。

參考文獻

[1]李建勇.機電一體化技術[M].北京.科學出版社.2004.

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中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）36-0363-01

一、機電一體化技術發展歷程及其趨勢

1、機電一體化"的發展歷程

1.1數控機床的問世，寫下了"機電一體化"歷史的第一頁；

1.2.微電子技術為"機電一體化''帶來勃勃生機；

1.3.可編程序控制器、"電力電子"等的發展為"機電一體化"提供了堅強基礎；

1.4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.

2、機電一體化"發展趨勢

2.1光機電一體化.一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的.因此，引進光學技術，實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源（動力）系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢.

2.2自律分配系統化――柔性化.未來的機電一體化產品，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”。在自律分配系統中，各個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”，可根據不同的環境條件作出不同反應。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，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力（柔性），又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

2.3全息系統化――智能化。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。這主要收益于模糊技術、信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的發展。除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。

2.4“生物一軟件”化―仿生物系統化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“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。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物――軟件”或“生物系統”，而生物的特點是硬 件（肌體）――軟件（大腦）一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。

2.5微型機電化――微型化。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。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。屆時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，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。

二、機電一體化的核心技術

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、信息處理技術。信息處理技術是指在機電一體化產品工作過程中，與工作過程各種參數和狀態以及自動控制有關的信息的交換、存取、運算、判斷和決策分析等。在機電一體化產品中，實現信息處理技術的主要工具是計算機。計算機技術包括硬件和軟件技術、網絡與通信技術、數據處理技術和數據庫技術等。在機電一體化產品中，計算機信息處理裝置是產品的核心，它控制和指揮整個機電一體化產品的運行，因此，計算機應用及其信息處理技術是機電一體化技術中最關鍵的技術，它包括目前廣泛研究并得到實際應用的人工智能技術、專家系統技術以及神經網絡技術等。

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。機電一體化產品中的自動控制技術包括高精度定位控制、速度控制、自適應控制、校正、補償等。機電一體化產品中自動控制功能的不斷擴大，使產品的精度和效率都在迅速提高。通過自動控制，機電一體化產品在工作過程中能及時發現故障，并自動實施切換，減少了停機時間，使設備的有效利用率提高。

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、系統總體技術。系統總體技術是從整體目標出發，用系統的觀點和方法，將機電一體化產品的總體功能分解成若干功能單元， 找出能夠完成各個功能的可能技術方案，再把功能與技術方案組合成方案組進行分析、評價，綜合優選出適宜的功能技術方案。系統總體技術的主要目的是在機電一體化產品各組成部分的技術成熟、組件的性能和可靠性良好的基礎上，通過協調各組件的相互關系和所用技術的一致性來保證產品實現經濟、可靠、高效率和操作方便等。

三、我國發展“機電一體化”的對策

1、加強統籌安排，協調發展計劃

目前，我國從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套自己的發展策略。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，各主管部門的有關計劃和規劃，也有統一考慮不足，統籌安排不夠的問題，同時缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此，建議各主管部門責成有關單位在進行深入調查研究、科學分析的基礎上，制定出統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產計劃和規劃，避免開發上重復，生產上撞車！

2、強化行業管理，發揮“協會”作用

目前，我國“機電一體化”較熱，而按目前的行業劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，我國有必要明確一個“機電一體化”行業的統管機構，根據目前國家政治體制改革和經濟體制改革的精神，以及機電一體化行業特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協會的建設，賦予其行業管理職能。“協會”要進一步擴大領導機構――理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經濟實體，組織“行業”發展計劃、戰略規劃的擬制；指導行業布點布局的調整，進行發展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發標、招標工作……

3、優化發展環境、增大支持力度

優化發展環境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業內外都重視、支持“機電一體化”發展的氛圍，如盡快為外商到我國投資發展“機電一體化”產業提供方便；盡可能為興辦開發、生產機電一體化產品的高新技術企業開綠燈；盡力為開發、生產機電一體化產品調配好資源要素等。

增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統產品的發展，對未采用機電一體化技術落后產品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統產業進行改造，對有關機電一體化技術對傳統產業乾地改造，對有關技術開發、應用項目優先立項、優先支持，對在技術開發、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。

四、結語

很多科學技術發展的結晶就是機電一體化，它是社會生產力發展到一定階段的必然要求。尤其對機電一體化技術對機械工業發生真略性變革有所促使進行指出，正在發生著變化的是傳統的機械設計方法和設計概念，還有待繼續創造新的方法，不斷地去發現。機電一體化在21世紀的機械工業中將扮演主角。在所有機械產品之中的普遍技術機電一體化技術將滲透其中，幾乎沒有行業限制的。機械工業發展的必然趨勢就是以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術。

參考文獻

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中圖分類號： TH-39 文獻標識碼： A

引言：隨著時代的發展科學技術不斷創新，促進了各學科的交匯與相互覆蓋，并大力推動了工程領域的技術革新。機電一體化指的是在機械的主功能、動力功能、控制功能和信息功能的基礎上引進微電子技術，并且將機械設備和電子設備用軟件有機結合而構成的系統的總稱，因此“機電一體化技術”是機械、電氣與電子信息三項技術相互融合、交叉的產物，是機械技術、計算機與信息處理技術、自動控制技術、檢測傳感技術、伺服傳動技術和系統技術等多學科學技術領域綜合交叉的技術密集型系統工程。隨著電子技術的迅速發展，微處理器、微型機在各個技術領域已經得到廣泛應用，對各個領域的發展起了很大的推動作用，正因電子技術的快速發展，進而帶動了機電一體化技術的發展。科技的進步更是依賴于其發展，因此其未來的發展對科技的進步起著至關重要的作用。 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相結合的技術。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。因此為加速機電一體化的進程，必須從以下幾方面考慮：（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，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：傳感器集中在提高可靠性、靈敏度和精確度等技術方面，提高可靠性與防干擾技術是一個關鍵點。

（三） 計算機與信息處理技術：電子與信息交換、計算機應用技術是發展機電一體化和信息處理的必要保證。模/數轉換與分時處理的輸入輸出的可靠性與提高處理速度、解決抗干擾及標準化是一重要因素。

（四） 驅動技術：電機作為驅動機構在快速響應和效率等方面是一個關鍵。在電機附帶編碼器以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元是解決的主要方法之一。（五） 接口技術：數據是計算機通信的語言其格式必須標準化與規格化并且簡單化。高速串行的接口可以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。軟件的標準化、程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化以及軟件工程都是及其關鍵的因素。

（七 ） 計算機集成制造系統（CIMS）技術：CIMS的實現打破原有單元之間的界線，以基干來控制“物流”和“信息流”，實現各個信息環節的有機結合。集成度的提高可以使各種要素之間的配置得到更好的優化，各種環節要素的潛力可以得到更大的發揮。 二、機電一體化技術的應用

在企業生產中，機電一體化技術是計算機為核心，把計算機、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。機電一體化技術在生產企業中主要應用于以下幾個方面：

（一） 智能化控制技術(IC) ：由于生產企業具有大型化、高速化和連續化的特點。采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制網絡等。智能控制技術廣泛應用于企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面。

（二） 分布式控制系統(DCS)： 分布式控制系統采用中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是多級控制方式。利用計算機對生產過程進行集中監控、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性非常高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性，是大型機電一體化技術系統的主要模式。 （三） 開放式控制系統(OCS) ：開放控制系統(Open Control System)是計算機技術發展過程中所所帶來新的結構體系概念。“開放”是對一種標準的信息交換規程的共享，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。 （四） 計算機集成制造系統(CIMS) ：即企業的CIMS。是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前先進企業已基本實現了過程自動化，但企業中存在的一種單體自動化式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代企業生產的要求。

（五） 現場總線技術(FBT) ：現場總線技術(Fied Bus Technology)是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代過去的信號傳輸技術，就能使更多的信息在智能化現場與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。

（六） 交流傳動技術： 傳動技術在企業中起著至關重要的作用。隨著電力電子技術和計算機技術的發展，交流調速技術的也實現了非常大的跨越。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術可在將來由交流傳動作為主要的傳動方式。數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現。交流調速系統的調速性能已達到非常高的水平。現在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。因此，交流傳動系統在企業生產中得到非常廣泛的應用。

三、機電一體化技術的未來與發展

（一）全息系統化： 全息系統化即智能化，是對系統行為的描述。即在控制理論的基礎上，以計算機科學、模糊數學、運籌學、動力學、人工智能、心理學等新的學科方法以及設計思想模擬人類的思維能力，使它具有思維和意識等能力，以便達到更高水平的控制目標。隨著機電一體化技術的發展，機電一體化產品智能特征也越來越明顯，智能化水平也是日趨上升。在科學技術發展的時代，機電一體化技術中的智能化也在快速發展。人工智能在機電一體化的研究中也日益得到重視，信息與智能結合就是一項重要的應用。高性能、高速的信息處理使機電一體化系統具有部分智能，是完全可以達到的，它的必要性和實用性在未來的系統中會得以實現。

（二）計算機系統的機電化：目前已有亞微米級的機械元件，這一技術如果應用于實際系統產品中，這時就完全可實現機械和電子的“融合”，這樣CPU、機體、傳感器、執行機構就可以集成在一起，而且體積小，同時組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的一個重要的前進方向，更是機電一體化向微觀領域和微型機器的發展趨勢，在國外，人們稱其為微電子機械系統，也指外觀尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，一并向微米級、納米級發展。正因為微機電一體化產品耗能少、體積小、運動靈活，在軍事、生物醫療、信息等方面占有很高的地位和很大的優勢。

（三）光機電一體化 ：光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢，因為機電一體化系統是由機械系統、能源系統、傳感系統和信息處理系統等環節構成，因此，在機電一體化技術中引進光學技術，充分利用光學技術的優點，有效地改進機電一體化系統的能源系統、傳感系統和信息處理系統。

（四） 產品網絡全球化： 計算機網絡技術的興起和飛速發展帶動了科學技術的巨大發展，同時給日常生活都帶來了全新的面貌，全球經濟被各種網絡連結在一起，企業間的競爭也將出現網絡全球化。一旦研制出機電一體化新產品，只要其質量有保證，功能可靠，必然會暢銷全球。因為有了網絡的普及，那么只要是關于網絡的各種遠程監視和控制技術也就方興未艾，然而遠程控制的終端設備就是機電一體化產品。因此，機電一體化技術和產品也必然會朝著網絡全球化發展。

（五） 產品綠色化： 隨著工業的發達，人們的生活也發生了巨大的變化。物質需求豐富，生活舒適;可用資源減少，生態環境受到嚴重破壞。因為這些現象的出現，人們開始呼吁保護環境資源，回歸自然，因此，綠色產品的概念也就應運而生，這是一個時代的綠色化趨勢，在這里，機電一體化產品的綠色化主要是體現在使用時不破壞生態環境，且能回收利用。因此，機電一體化綠色產品在其設計、制造、使用和處理的過程中，應完全符合生存環境和人類健康的要求。對生態環境盡可能的減少危害，資源利用率要非常高。由于這種客觀因素的存在，設計綠色的機電一體化產品所需要的技術成本非常高，但它所具有的發展空間非常巨大，前瞻性具有很大的意義。

（六）“生物——軟件”化：未來的機電一體化技術發展注重產品與人的關系，即機電一體化的人格化，它所具有兩層含義：1、機電一體化產品的使用對象是人，怎樣將人的智能、情感、人性賦予機電一體化產品顯得越來越重要，尤其是家用機器人，其最高境界就是人機一體化。2、模仿生物機理，研制出各種機電一體化產品。隨著科技的發展，機電一體化系統對信息的依賴性越來越大。目前在仿生學研究領域中已經發現的一些生物體優良的機構，可為機電一體化產品提供新型的機體，但是如何使這些新型機體具有生命力還是研究中的一大難題。這一研究領域被稱之為“生物——軟件”或稱之為“生物系統”，而生物的特點正是“肌體(硬件)——大腦(軟件)”一體，不可分割，機電一體化產品向生物系統化發展示好。但是目前的理論與技術還是有非常大的差距，因此在實現上述技術的研究中還有很長的路要走。

四、結論

機電一體化技術的出現是一個時代的產物， 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。它促使計算機、電子信息和機械工業發生戰略性的變革，使傳統的設計方法和設計理念發生著根本性的變化。大力發展新一代機電一體化技術，不僅是改造傳統產業結構，更應對機電一體化技術的規模化、標準化、系列化帶來更高的要求。隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢必將越來越明顯，其發展前景也將越來越光明，這必然會給產業革命帶來更大的推動力。

參考文獻：

[1] 李建勇.機電一體化技術.科學出版社,2004.

[2] 芮延年.機電一體化系統設計.機械工業出版社，2004.

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一、引言

數字電子技術這門課程適應當今科學技術發展，當今的信息時代并且以數字化為基礎運用到社會各界行業，如通信、計算機、航天、醫學、工業自動化、儀器儀表、消費類電子產品等領域，為了拓展中職學生的就業門路，為了使他們在就業后能更加適應新型的社會變化改革，為了在以后就業中能有良好的理論和實踐基礎，人們必須針對于這門課程進行一體化教學進行研究。

二、從理論教學內容進行優化

現在這門課程內容大概包括數字電子技術基礎、組合邏輯電路和時序邏輯電路、數字電路的應用等，數字電路的應用也是傳統的555時基電路等。但是隨著電子技術飛速發展，一方面數字集成電路在電子信息技術領域應用起來越來越廣，另一方面各種不同規模數字集成電路及其在數字系統邏輯設計中的應用,學生要掌握邏輯設計基本理論和方法的基礎上,了解數字電路更新換代,使數字系統設計方法產生的重大變化,進而了解新的動向,掌握新的技術,以適應數字技術快速發展的需要。這些都必須使人們從內容上進行更新。針對如此現狀,依據以下兩點進行優化第一，引進新的器件、新的技術、新的工藝和新的方法等，盡量采用在現實實際引用中的新的芯片等,加強當今應用廣泛的實例，理論知識要做到比較廣，學生接觸的信息要多，這樣做到了知識新、理論廣、基礎實等特點。第二，人們在學分立元件后要轉換思想，思考為什么人們的手機、電視等電器越來越薄等特點，這就要求大家能換位到由分立元件組成集成電路、由小集成大中大規模集成、最終實現可編程邏輯集成電路功能。

三、如何實現一體化教學

第一，教學場地的要求。一體化教學的改革打破傳統的教學模式，這樣教學場地的設備設施的要求就更高了，而在學中做，在做中學的模式中實驗是課程教學中不可或缺的重要環節,那對于現代教室來講在以前專門的實訓教師中，人們必須配備好多媒體教具，能夠邊講理論的同時、學生能同時進行操作練習。第二，教學方式的改變。采用多樣化教學方法，在教學中人們主要是學生為主體，教師為主導的教學模式，強調學生的自主學習的教學模式，由教師為學生提供優良的學習環境,如資料、儀器、工具、器材和問題,然后拋出問題，然學生設法解決有關問題,在解決問題的過程中,有哪些涉及新的知識，教師穿插講新的知識點。在這樣的教學課堂上,把教、學、做三者完全結合起來,不能再去區分傳統的“理論課”、“實驗課”、“習題課”和“討論課”等，這樣把三者有機結合起來，教學效果會更加明顯。整個教學中人們可以運用多種教學方法，譬如:討論法、多媒體教學法、講授法、教具展示法、分組法等，采用不同的教學模式運用到一體化的教學過程,這樣就打破傳統的單一教學程式,講授課就不在是單純的從基礎開始，以具體事例為導向，在完成事例的時候會遇見各種問題，解決好每個問題最終完成任務。這樣以問題的形式貫穿整個教學中，學生的興趣高了，學生的團隊配合、自主能力完全能得到充分體現。這樣多元化的教學方法使學生充分發揮自己的想象和他們的個性，同時也充分調動他們的學習積極性。在學生愿意學習的前提下，教師只要穿針引線的作用，把新知識靈活地灌輸到學生的頭腦中，這樣的教學更適合人們中職的學生。例如：在講解制作家用調光臺燈電路時，電路包括整流、穩壓等，還包含測量電阻大小、二極管、三極管等，示波器的使用。在最終能使的調光臺燈電路實現成功，在整個教學過程中，學生組成自主探究，同時他們根據自己之前的學習狀態產生不同的問題，教師根據學生問題采用不同的教學方式，新知識問題可以統一進行解答，個人之前不同問題可以單獨解答，這也適應了因材施教的原則，在一體化教學中，人們打破傳統理論和實踐脫離的教學模式。第三，學生課程學習考核辦法。教師之所以要進行課程考核，一方面可以監督學生了解自己知識到底學習怎么樣，根據自己的學習情況進行下一步的預習及復是方便教師通過考核可以了解學生學習狀況，好好調整下次的教學方法和策略，所以教學進行考核是非常有必要，傳統的做法就是最后安排學生書寫實訓報告的形式，這種形式只注重結果而忽視過程，不能充分展示學生在過程當中的準確性，更加無法調動學生的積極性，不能使學生重視數字電子技術實驗，嚴重影響了高技能專門人才的培養。因此,要改變這種以實驗報告成績定優劣的只注重結果而忽視過程的考核方式,人們可以采用三種方法進行考核：一方面實驗考核成績是理論教學考核的前提,一票否決制加強了實驗教學內容的權重,即若實驗考核不通過,不能參加理論教學考試,從制度上更完善了實驗教學和理論課程。二是采用多種評價體系,實行過程性考核和終結性考核并重,這樣有利于培養學生自主、自控的學習能力。三是學生自評整個教師教學過程和自己的學習過程，這樣有利于教學過程信息反饋,并促進教學活動的改進和完善。

四、結束語

綜上所述,隨著教育信息數字化、現代化的發展,一體化教學模式將在以后《數字電子技術》中靈活運用,這不僅為學生自主學習提供了更加便利的條件,同時對教師、學生也提出了新的挑戰,教師的許多教學方法和手段能夠可以實現，但人們也應該看到,任何事物都不是萬能的,都有自身無法克服的弱點,因此,人們教師也要努力跟上時代的信息步伐，在課程教學中,要以現今時代的實例來指導教學，力求達到最好的教學效果。

參考文獻：

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中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A

一、機電一體化概述

機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術。它是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。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。現代化的自動生產設備幾乎可以說都是機電一體化設備。

二、機電一體化技術的應用領域

1.數控機床

我國機床擁有量高居全球之首，2010年產值達1260億元人民幣，超過意大利排名世界第三。數控機床代表了一個國家機床生產的水平。目前，我國生產的數控機床約占國內市場份額的31 %，其余從境外進口。時下我國中高端數控機床市場的絕大部分被境外產品占領，其中高端數控機床國內產品的市場占有率僅4%左右。經過多年發展，我國機床生產雖然取

得了很大成績，但就技術水平和整體實力而言，在世界上僅處于第二梯隊的中前位置，美歐日排在第一梯隊。數控機床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。

2.自動機與自動生產線

在國民經濟生產和生活中廣泛使用的各種自動機械、自動生產線及各種自動化設備，是當前機電一體化技術應用的又一具體體現。如:2000一80000瓶/h的啤酒自動生產線;18000一120000瓶/h的易拉罐灌裝生產線;各種高速香煙生產線;各種印刷包裝生產線;由B政信函

自動分撿處理生產線;易拉罐自動生產線;FEBOPP型三層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜生產線等等，這些自動機或生產線中廣泛應用了現代電子技術與傳感技術。如可編程序控制器，變頻調速器，人機界面控制裝置與光電控制系統等。

3.機器人

機器人是20世紀人類最偉大的發明之一。從某種意義上講，一個國家機器人技術水平的高低反映了這個國家綜合技術實力的高低。機器人已在工業領域得到了廣泛的應用，而且正以驚人的速度不斷向軍事、醫療、服務、娛樂等非工業領域擴展。毋庸質疑，21世紀機器人技術必將得到更大的發展，成為各國必爭的知識經濟至高點。

在計算機技術和人工智能科學發展的基礎上，產生了具有感知、思維和行動功能的智能機器人，是機構學、自動控制、計算機、人工智能、微電子學、光學、通訊技術、傳感技術、仿生學等多種學科和技術的綜合成果。智能機器人可獲取、處理和識別多種信息，自主地

完成較為復雜的操作任務，比一般的工業機器人具有更大的靈活性、機動性和更廣泛的應用領域。智能機器人作為新一代生產和服務工具，在制造領域和非制造領域具有更廣泛、更重要的位置，如核工業、水下、空間、農業、工程機械(地上和地下)、建筑、醫用、救災、排驗、軍事、服務、娛樂等方面，可代替人完成各種工作。同時，智能機器人作為自動化、信息化的裝置與設備，完全可以進入網絡世界，發揮更多、更大的作用，這對人類開辟新的產

業，提高生產水平與生活水平具有十分現實的意義。

4. 汽車電子化產品

汽車上比較常用的一般有5種儀表和3種相應的傳惑器，即電流表、機油壓力表、水溫表、燃油表、車速里程表等指示儀表和機油壓力傳感器、水溫傳感器和油量傳感器。

目前，電子化儀表已經取代機械式儀表。這是由于機械式儀表一旦出現故障將很難處理，而電子化儀表則不同。采用電子化儀表不僅可以改進駕駛員的目視性，還有助于汽車儀表的多樣化。

三、機電一體化技術的發展方向

1.光、機、電一體化

一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的。因此，引進光學技術，實現光學技術的先天優點能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統。光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢。

2.自律分配系統化(柔性化)

今后的機電一體化產品，控制和執行系統有足夠的“冗余”，更“靈活”，能更好地應付突發事件，被設計為“自律分配系統”。在自律分配系統中，各系統相互獨立工作，子系統為總系統服務，有其自身的“自律性”。根據不同的環境條件的不同反應。它的特點是，系統可以生成自己的信息和附加信息，在總的前提下，可以改變的“行動”。在這種方式中，顯著提高了系統的適應性，靈活的，而不是因為對整個系統的一個子系統的故障。

3.全息系統化(智能化)

機電產品的“全息”功能將越來越明顯，智能化程度也越來越高。這主要是由于模糊技術，信息技術，特別是軟件和芯片技術的發展。此外，從簡單的“自上而下”系統的層次結構的情況已經變成了一個復雜的，有更多的雙向鏈路冗余。

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。系統可以進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485,DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義:一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，其最高境界就是人機一體化。二是模仿生物機理，研制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研制出來的。

4.微型機電化

目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，，在實驗室中產生的亞微米的機械部件。當我們把這個結果用于實際產品，沒有必要區分機械部分和控制器。將機械和電子的“融合”在一起，機體、執行器、傳感器等CPU可以集成在一起，體積很小，一個自我調控元件的形成的微觀機制是機電一體化的重要發展方向。

四、機電一體化技術的發展策略

一是機械本體技術的改善。

改善機械本體必須分別從性能的改善和質量的減輕以及精度的提升等方面著手，當前很多機械產品的原材料是鋼鐵，為減輕本體質量應改進本體結構，并適當考慮應用非金屬復合型的材料，減輕本體重量是實現小型化的驅動系統的關鍵。

二是注重傳感技術的提升。

提升傳感技術必須從靈敏度、可靠性和精確度等方面的提高著手，尤其是可靠性和抗干擾性的高低，直接關系到傳感技術水平的高低。因而為預防電干擾，當前大都采用較為先進的光纖電聯傳感器，而如果是外部信息傳感器，那么則主要采用發展中的非接觸性的檢測技術。

三是信息處理技術水平的提升

機電一體化技術水平的提升與微電子學的進度、微型設備的普及和應用密不可分，為促進機電一體化的發展，就必須著力提升信息處理技術水平，提升處理速率的同時解決諸如抗干擾性能低和標準化程度不一的問題。

四是驅動技術的提升

電機的響應速率方面尚存諸多不足。值得期待的是當前電機內部裝備編碼和專用控制組件、傳感器以及電機三位一體化的伺服驅動單元正在積極地發展且日臻成熟當中，相信在不久的將來，驅動技術水平就能得到有效的提升

結束語

機電一體化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。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，是機械工業發展的必然趨勢。是21世紀機械工業的主角，在各方面均可帶來顯著的經濟效益和社會效益，具有廣闊的發展前景。

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中圖分類號TH-39 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）81-0159-02

1概述

機電一體化是把傳統機械的多種功能與電子技術緊密聯系，它是一門新興的綜合性科學。其實它在技術上并沒有什么新發現或新發明，而是把機械技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術等多門學科有機的聯結在一起，形成了一門有著自身體系的學科。機電一體化是以這些學科為基礎，最后形成了一門綜合性的技術，而不是各門技術簡單的拼湊，這就是機電一體化同機械自動化的最大區別。隨著電子技術的迅速發展，從而帶動了機電一體化的發展，機電一體化將在未來的發展中起著至關重要的作用。

2 核心技術

機電一體化的核心技術主要在于硬件和軟件。

2.1機械技術

機電一體化是以機械技術為基礎，機械技術側重點是怎樣與機電一體化相適應，機電一體化是取其精華去其糟粕，利用各科學發展的高、新技術來更新自身概念。機械本體應該從改善自身性能、減輕質量和提高工作精度等幾個重要方面方面考慮，以此減少工作時能量消耗，提高工作效率。為了提高機械系統的傳動精度和工作穩定性，機電一體化要具有高精度、快速響應性、良好的穩定性。

2.2信息處理技術

由于微電子學的迅速發展、信息處理技術的普及極大的促進了機電一體化的發展。信息處理技術包括信息交換、信息存取、信息運算和最終決策等，實現信息處理的工具是現在已經普及的計算機，所以計算機技術的發展與信息處理技術緊密相聯。要更好的發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性從而提高信息處理的速度同時解決信息處理的抗干擾問題。

2.3檢測技術

檢測與傳感技術指與傳感器及其信號檢測裝置相關的技術。由檢測技術自身的功能，傳感器的主要功能應提高工作可靠性、工作的靈敏度和精確度等，并且要經受各種嚴酷環境的考驗，因此必須提高其抗干擾能力。由此可見，發展檢測、傳感器技術是機電一體化發展的必然趨勢。

2.4自動控制技術

在無人直接參與下，自動控制技術能通過控制裝置讓被控對象或過程的被控量能按照人們事先預定的規律變化的技術。自動控制技術應用非常廣泛，主要由自動控制理論、機械控制系統的設計、仿生學中的系統仿真、工作時現場的調試、可靠運行等從理論到實踐的整個過程。制動控制技術的難點在于自動控制理論的工程化與實用化，這是因為被控對象與理論的控制量存在較大的差距，從而需要反復調試和修改，才能達到最佳效果。現在微型機的應用非常廣泛，自動控制系統已經成為機電一體化中十分重要的一部分。

2.5驅動技術

驅動技術的主要研究對象是執行元件及驅動裝置。驅動技術是執行操作的技術，對機電一體化產品的動態特性、穩態精度、控制質量等都有決定性的作用。電機作為驅動機構已被廣泛應用但其快速響應和效率等方面還有一部分問題，驅動技術極大地促進了機電一體化技術的發展。

2.6軟件技術

機電一體化的發展過程中僅僅發展硬件是不夠的，必須在發展硬件的同時發展軟件，但是軟件的更新速度太快，這樣就導致研制成本提高了，為了降低成本，應該推行軟件標準化等措施。

3機電一體化的應用領域

3.1數控機床

經過多年的發展數控機床已經得到了廣泛的應用，數控機床又稱數字控制機床，它是一種裝有程序控制系統，通過數字化信息對機床的運動及加工過程進行控制的機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體輸入數控裝置。經運算處理由數控裝置發出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數控機床主要由動力源、操作機構、傳感器、電子控制單元、執行器等組成。數控機床具有很高的柔性，能實現編程自動化，具有更高的可靠性以及強大的通信功能，還可以實現多種控制的功能。數控機床的發展給機械領域的提高起到了促進作用。

3.2機器人

機器人是眾所周知的一種高新技術產品，是典型的機電一體化產品。其最早是人們幻想出來可以聽從人們的命令，任勞任怨的從事各種勞動。經過幾十年的發展，機器人技術已經形成了綜合性的科學。機器人主要由：機器手、操作機構、傳感器、移動機構、控制裝置、驅動器等部分組成，通過各部分之間相互協調，相互配合，機器人已經能靈活的代替人類很多活動，在焊接、裝配、軍事、空間、水下、農業、建筑、服務、娛樂等領域都有應用。機器人應經成為人類良好的助手和親密的伙伴。

3.3現代溫室設施

現代溫室設施是實現作物優質、高效生產的重要設施，也是機電一體化設備應用較密集的地方。主要由：溫室框架結構、覆蓋材料、通風系統、灌溉施肥系統、二氧化碳施肥系統、室內噴霧/屋頂噴淋降溫系統、遮陽/保溫系統、加熱系統、防蟲系統、計算機控制系統及一些必要的生產工具等。可以通過這些設施和計算機系統有效的提供一個適宜的環境條件，為作為優產提供保障。

4 機電一體化的發展趨勢

與其他科學一樣，機電一體化技術也經歷一個漫長的過程。現在機電一體化已經滲透到各個學科、領域。成為一門新興的科學，為了適應各領域的需求機電一體化的主要發展趨勢體現在智能化、模塊化、網絡化、微型化、綠色化、人性化。機電一體化對機械工業也影響很大包括提高性能、擴展功能、簡化結構、提高可靠性、節約能源、操作簡單，可以說機電一體化的發展前景在未來的幾十年里一片光芒。

5結論

綜上所述，機電一體化并不是獨立的，而是各個學科相互滲透，相互融合的產物，也是科技發展的必然產物。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]朱思洪.機電一體化技術.北京：中國農業出版社，2004.