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机电一体化的未来范文1
关键词 机电技术；机电一体化；现状；发展
中图分类号TH-39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）67-0039-02
1 机电一体化概述
1.1 机电一体化的定义
所谓机电一体化就是指通过将微电子技术应用在机械的主功能、动力功能、信息功能以及控制功能等其他功能模块上，并利用相关软件将电子装置与机械装置有机整合在一起所构成的系统的总称。从机电一体化的定义可以看出，机电一体化技术并不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术。因此，机电一体化涵盖“技术”和“产品”两个方面的内容。
1.2 机电一体化的关键技术
机电一体化的关键技术主要包括信息处理技术、精密机械技术、自动控制技术、检测与传感器技术、伺服驱动技术以及系统总体技术等几个方面的关键技术，以下将分别给予详细的说明。
1.2.1 信息处理技术
所谓的信息处理技术就是指在生产基于机电技术的相关产品的过程中，对与产品生产过程相关的各种参数和状态以及自动控制有关的信息所进行的处理。
1.2.2 精密机械技术
精密机械技术作为实现大多数机电产品的核心和基础技术，它是实现大多数机电产品的相关功能和构造功能的重要前提和首要的技术支撑。
1.2.3 自动控制技术
自动控制技术主要包括精度较高的速度控制、定位控制、自适应控制以及补偿和校正等技术。而且随着自动控制技术的不断发展以及功能的不断增强，基于自动控制技术产品的质量在获得不断的提高。
1.2.4 检测与传感器技术
检测与传感器技术主要用于实现各种基于机电技术产品运行时的相关参数、工作状态以及其他相关信息的接受以及参数和相关信息准确度的检测，通过检测以后，将其接受的信息传送给处理装置，然后由处理装置来实现产品运行过程的自动控制。
1.2.5 伺服驱动技术
伺服驱动技术主要是基于机电技术产品的驱动装置设计中的核心技术，它作为驱动设备执行操作的重要支撑技术，在很大程度上决定了基于机电一体化技术的产品质量。
1.2.6 系统总体技术
系统总体技术是用系统的观点和方法，从整体目标出发，将基于机电技术产品的总体功能划分为若干个各功能模块，然后结合各个功能模块的实际情况，找出能够有效解决各个功能模块实际需求的可行技术方案，再把相应的技术方案进行汇总，从而设计出合理的功能技术方案。
2 机电一体化的发展现状
2.1 国外机电一体化的发展现状
2.1.1 绝大多数的制造业领域都有机电一体化产品
在工业比较发达的国家，机电一体化产品遍及绝大多数的制造业领域，其中数控机床和工业智能机器人是这些国家的主要机电一体化产品，其中的数控机床在机床领域中所占的比重越来越大，而工业智能机器人也将逐步进入管理、办公、家庭和娱乐等各个领域，具有非常广阔的发展前景。
在数控机床方面，目前数控机床的定位精度已由一般的0.01mm~0.02mm提高到0.008mm左右，亚微米级机床达到0.0005mm左右，纳米级机床达到0.005μm ~0.01μm，最小分辨率为1nm（0.000001mm）的数控系统和机床已有产品。
在工业机器人方面，目前日本的工业机器人生产量占全世界工业机器人的70%左右，与工业机器人相关的专利则有90%以上掌握在日本企业手中。由此也可以看出，日本是名副其实的机器人王国。 美国、德国分别居二、三位。
2.1.2 机电一体化开始逐步向集成化的方向发展
CIMS，即计算机集成制造系统，它突破了原有制造业各部门之间的界限，实现了工业制造企业生产准备、产品开发、经营决策等各个环节的有效整合，在计算机集成制造系统的作用下，当前的世界制造业开始逐步向集成化的方向发展。
2.1.3 激光技术在机电一体化中的应用
激光技术在机电一体化中的应用，将使光机电一体化成为机电一体化技术重要的发展方向。
2.1.4 微细加工技术发展迅速
当前微机电技术及其产业的高速发展，将带动微细加工技术的兴起。
2.2 国内机电一体化的发展现状
2.2.1 数控技术方面
我国对数控技术的研究起始于1985年，经过这些年的发展，我国目前已经基本掌握了数控技术的核心技术，相关的数控技术产品也越来越多的出现在工业产品市场中。
2.2.2 工业机器人方面
我国对工业机器人的研究开始于1986年，目前，已经掌握了机器人的软件编程、控制系统以及操作机的设计制造等技术，并开发出了能够进行水下作业施工的多种工业机器人。
2.2.3 计算机集成制造系统方面
经过近些年的潜心研究，我国在计算机集成制造系统方面已经有了较快发展。其中，已经在包括清华大学在内的多数著名高校内建成了国家CIMS技术实验室、工程研究中心以及相关的CIMS培训中心。
3 机电一体化的未来发展
3.1 智能化
智能化的机电一体化产品是指具有一定的逻辑思维、判断推理和自主决策能力的机电一体化产品，由于可以智能化的机电一体化产品对人类的智能进行模拟，所以，一些智能化的机电一体化产品就可以替代人的部分脑力劳动。
3.2 微型化
当前微型化的机电一体化产品的几何尺寸一般不会大于1cm3，而且微型化的机电一体化产品在不断的向微米级和纳米级的方向发展。目前，国外已经能够在实验室中制造出亚微米级的机械元件。
3.3 模块化
从各方面来看，机电一体化产品的一个重要发展趋势就是实现模块化生产，这样一来，企业就可以可利用标准的模块化单元迅速开发生产机电一体化产品，进而将大大提高企业的生产效率。
3.4 网络化
计算机网络通信技术的快速发展促使其不断朝着网络化的方向发展。其中，随着网络的不断普及，基于网络的各种机电一体化产品，如远程控制和监视技术等如雨后春笋般不断涌现出来。
3.5 绿色化
根据时代的发展需求，绿色化将成为机电一体化的必然发展趋势，其目标是在机电一体化产品的整个生命周期中，要保证产品对生态环境造成的危害最小，而获得的资源利用率却最高。
4 结论
机电一体化是很多学科相互发展和相互促进的结果，随着科学技术的不断发展和进步，机电一体化相关技术所融合的技术将越来越广泛，而以机械和微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术将成为机电一体化的必然发展趋势，机电一体化的发展前景非常广阔。
参考文献
[l]钱忠梅.机电一体化技术的发展现状研究[J]行业前沿，2010(5).
机电一体化的未来范文2
[关键词]智能 机电一体化 绿色
中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0325-01
本论文主要从机电一体化技术未来的发展等进行讲述。主要包括了全息系统化、微型机电化、光机电一体化、产品网络全球化、产品绿色化、“生物――软件”化、全息系统化也即智能化、光机电一体化是机电产品发展的重要趋势、未来的机电一体化技术发展注重产品与人的关系等。具体材料请详见：
1 概述
机电一体化指的是在机械的主功能、动力功能、控制功能和信息功能的基础上引进微电子技术，并且将机械设备和电子设备用软件有机结合而构成的系统的总称，因此，“机电一体化技术”是机械、微电子和信息三项技术相互融合、交叉的产物，是机械技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和系统技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。随着电子技术的迅速发展，微处理器、微型机在各个技术领域已经得到广泛应用，对各个领域的发展起了很大的推动作用，正因电子技术的快速发展，进而带动了机电一体化技术的发展，科技的进步更是依赖于其发展，因此其未来的发展对科技的进步起着至关重要的作用。
2 机电一体化技术未来的发展
2.1 全息系统化
全息系统化也即智能化，是对机器的行为描述，即在控制理论的基础上，吸收计算机科学、模糊数学、运筹学、混沌动力学、人工智能、心理学和生理学等新的学科方法、新的设计思想，从而模拟人类的思维能力，使它如同人一样具有思维、意识等能力，以便达到更高水平的控制目标。随着机电一体化技术的发展，机电一体化产品智能特征也越来越明显，智能化水平也是日趋上升，新世纪机电一体化技术中的智能化的快速发展，人工智能在机电一体化的研究中也日益得到重视，其中机器人与数控机床的智能结合就是一项重要应用。当然，要使机电一体化产品具有与人完全相同的智能永远是不可能的，也没有这个必要，但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品具有低级智能或者人的部分智能，则是完全可能而又必要的。
2.2 微型机电化
在实验室中，目前，通过半导体蚀刻技术，已经制造出亚微米级的机械元件，如果这一成果应用于实际产品时，那么就没有必要再区分什么是控制器、什么是机械部分了，这时就完全的实现机械和电子的“融合”，这样CPU、机体、传感器、执行机构就可以集成在一起，而且体积小，同时组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的一个重要的前进方向，更是机电一体化向微观领域和微型机器的发展趋势，在国外，人们称其为微电子机械系统，也指外观尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，一并向微米级、纳米级发展，正因为微机电一体化产品耗能少、体积小、运动灵活，在军事、生物医疗、信息等方面占有很高的地位和很大的优势。
2.3 光机电一体化
光机电一体化是机电产品发展的重要趋势，因为机电一体化系统是由机械系统、能源系统、传感系统和信息处理系统等部件构成的，因此，在机电一体化技术中引进光学技术，充分利用光学技术的先天优点，有效地改进机电一体化系统的能源系统、传感系统和信息处理系统。
2.4 产品网络全球化
计算机网络技术的兴起和飞速发展带动了科学技术的巨大发展，同时给日常生活都带来了全新的面貌，全球生产、经济被各种网络连成一片，企业间的竞争也将出现网络全球化，一旦研制出机电一体化新产品，只要其质量有保证，功能可靠，必然会畅销全球。因为有了网络的普及，那么只要是关于网络的各种远程监视和控制技术也就方兴未艾，然而远程控制的终端设备就是机电一体化产品，因此，机电一体化产品也必然会朝着网络全球化发展。
2.5 产品绿色化
随着工业的发达，人们的生活也发生了巨大的变化：①物质需求丰富，生活舒适；②可用资源减少，生态环境受到严重破坏。因为这些现象的出现，人们开始呼吁保护环境资源，回归自然，那么此时，绿色产品的概念也就应运而生，这是一个时代的绿色化趋势，在这里，机电一体化产品的绿色化主要是指：使用时不破坏生态环境，报废后还能回收利用。因此，机电一体化绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的过程中，应完全符合生存环境和人类健康的要求，对生态环境尽可能的无害或危害极少，资源利用率要极高。由于这种客观的存在性，设计绿色的机电一体化产品所需要的技术成本很高，但其具有远大的发展空间。 2.6“生物――软件”化未来的机电一体化技术发展注重产品与人的关系，即机电一体化的人格化，其有两层含义：①机电一体化产品的使用对象是人，怎样将人的智能、情感、人性赋予机电一体化产品显得越来越重要，尤其是家用机器人，其最高境界就是人机一体化；②模仿生物机理，研制出各种机电一体化产品。随着科技的发展，机电一体化装置对信息的依赖性越来越大，很多时候类似于活的生物：当大脑停止工作时，生物便死亡，而大脑工作时，生物就充满活力，即信息决定系统的工作与否。目前，在仿生学研究领域中已经发现的一些生物体优良的机构，可为机电一体化产品提供新型的机体，但是如何使这些新型机体具有生命力还是研究中的一大难题，这一研究领域被称之为“生物――软件”或者说“生物系统”，而生物的特点正是“肌体（硬件）――大脑（软件）”一体，不可分割。机电一体化产品向生物系统化发展是好，但是目前的技术与理论还是有很大的差距，因此，还需要更加倍的努力。
机电一体化的未来范文3
关键词:机电一体化;机械工程;发展
机械工程不仅仅是工业领域有关，其与医学的发展也存在着密切的联系，医院中的各类医学设备都属机械工程的范畴，所以在机械工程中应用机电一体化具有一定程度上的必要性。具体的说，传统机械工程受到应用条件的限制，无论是在工作质量方面还是在工作效率方面都无法满足现实需求，不利于医学等行业的发展，而机电一体化作为机械工程当中的主要控制系统，其存在着多种先进的技术，能提升机械工程的工作效率，保证机械工程的工作质量，同时还可以节省成本，避免资源的浪费。据此，本文对机电一体化系统在机械工程中的实际应用问题进行分析，希望能够为机电一体化在现实中的发展打下坚实的基础。
1机电一体化的概念
想要对整体问题进行分析，就必须要在一定程度上对机电一体化的概念进行明确。所谓机电一体化主要就是科学技术与机械工程结合的机械知识体系，作为一门具备创新意义的新兴学科，机电一体化不仅仅包括着电子信息技术，还具备数据应用功能，能够为机械工程未来的发展打下坚实的基础。在国家经济持续发展的背景下，机电一体化也成为了提升机械工程工作效率的重要手段，由此可见，机电一体化的实践价值较为明显，通过机械系统与微电子系统的相互融合，能实现对机械进行控制的目的，以软件控制机械，这一技术也适合在医学等领域中进行应用。以上所述，基本就是机电一体化的概念。
2机电一体化系统在机械工程中的实际应用研究
2．1机电一体化系统中控制技术在机械工程中的实际应用
在机电一体化系统中存在控制技术，在没有对控制技术进行应用时，需要依靠相关的工作人员对工程的控制点进行判断，不仅效率较低，同时也无法达到应用的精度，为了对这个问题进行解决，进一步的完善机电一体化系统，相关人士根据具体的工程特点对控制技术进行了完善，使其具备了自动化的特征，较好的解放了人力，提升了效率，无论是在效率控制的相关问题上还是在速度控制的问题上，技术的具体应用精度都得到了提高。控制技术具备自动化特征，与机电一体化技术的关系十分密切，想要提升机电一体化技术的效果就必须要对控制技术进行应用，而从目前的实践应用情况来看，虽然控制技术已经得到了完善，但仍然还存在着一些问题需要解决，所以相关人士应持续优化控制技术，充分发挥机电一体化系统的价值，诠释机电一体化系统的作用，保证整体系统都具备自动化的特征，更好的提升控制机械的效率［1］。例如目前一些三甲医院已经开始通过自动化机械为患者送药，说明机电一体化系统中的控制技术水平正在不断的提升。
2．2机电一体化系统中信息处理技术在机械工程中的实际应用
在机电一体化系统中存在信息处理技术，这也是机电一体化系统中最具应用难度的技术类别之一，目前在对信息处理技术进行应用的过程中还存在着一些问题，需要专业人士对其进行不断的研究，提升机电一体化系统的应用效率。除此之外，在机电一体化系统当中最关键的技术基本就是信息处理，该技术还存在着很大的发展潜力，不仅仅会影响到机电一体化系统对数据进行分析的效果，还决定着机电一体化系统对信息进行处理的效率，尤其是在机械工作当中，信息处理技术决定着机电一体化系统的具体表现。所以，相关人士应在对机电一体化系统进行应用的过程中充分重视信息处理技术，减少一切的干扰因素，避免外界因素对其稳定性进行影响，另外还应该注意信息处理过程中的一些细节，针对其应用特点对使用标准进行确定，及时处理相关故障。
2．3机电一体化系统中检测传感技术在机械工程中的实际应用
在机电一体化系统中存在检测传感技术，检测传感技术的重要性相比较于信息处理技术虽然较为逊色，但仍然需要在机械工程当中进行合理应用，检测传感技术的灵敏度较高，精度较强，想要对其进行应用具有一定难度，由于机电一体化系统中存在着很多的传感器，所以检测传感技术能够通过传感器实现人类感受器官的相关功能，通过对该技术进行应用，不仅仅可在各个方面发挥作用，同时也具备着全面的功能，可解决机电一体化系统应用过程中存在的问题，进一步发挥机电一体化系统的作用，丰富机电一体化系统的功能［2］。机电一体化系统中的传感技术对质量的要求较高，所以相关人员也需要对机电一体化系统进行完善，确保其应用效果在现实情况中能够持续提升。
3机电一体化系统在机械工程中的未来应用方向
在机械工程中，机电一体化系统的未来应用方向如下:想要持续提升机械工程的稳定性并促进其发展，就必须要合理的应用机电一体化系统，而在对其进行应用的过程中，需要不断完善机电一体化系统的功能，提升机电一体化系统的运行效率，简化机电一体化系统的基本流程，为机械工程的发展打下坚实的基础。除此之外，相关人士需要注意一点，虽然在机械工程中机电一体化系统存在着发展潜力，但是想要确保发展过程中不出现较为严重的问题，减少相关的损失，就必须要根据机电一体化系统的实际情况不断加强设计水平，使其具备智能化的特点。在未来的发展中，机电一体化系统必须要具备智能化的特点，只有如此才能够通过机电一体化系统对机械工程未来的发展方向进行引导。在我国科技水平已然较强的情况下，很多具备智能化特征的机器都已经融入到了各行各业当中，所以机电一体化系统需要在此背景下持续进行发展，相关人士也该将多种不同的智能技术融入到机电一体化系统当中。除此之外，在人们的环保意识水平已经得到提升的背景下，在经济发展的同时很多人都开始注意环保问题，这也要求机械工程在对机电一体化系统进行应用的过程中必须要融入环保理念理念，减少对资源、能源的消耗，避免对人们的生活环境产生影响。由于传统工业的发展会影响人们赖以生存的环境，所以在机电一体化系统的未来发展中，融入绿色环保理念十分必要，这也有利于对工作效率机芯提升并落实我国的生态环境保护政策［3］。具体的说，在机械工程中对机电一体化系统进行应用，需要整理相关的废料，并争取对废料进行利用、回收，不仅仅可以提升经济收入，避免资源的浪费，还可以减少对环境的影响，丰富机电一体化系统的功能。
机电一体化的未来范文4
关键词：机电一体化；智能化；数字化
中图分类号：TH39 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）26-0001-02
1 机电一体化技术的发展现状
所谓的机电一体化技术，是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物，它要求用信息技术控制机械设备的运用，而微电子技术是信息技术控制设备运行的一种方法，随着信息技术与机械设备的有效结合能推动机械本体技术、传感技术、驱动技术、接口技术、软件技术等智能化、自动化发展。随着当今科技的发展，机电一体化技术的发展已经取得了巨大的成果，微电子技术已经是信息技术非常重要的一部分，这是机电工业发展的必然趋势。
从20世纪60年代开始发展到现在，机电一体化技术已经由简单的应用阶段发展成为了现在机械的智能化与自动化，它优化了人力资源、提高了经济效益，在实际的生产生活中，机电一体化技术的应用有重要的意义。现在人们已经开始研究将光纤和人工智能等技术和机电一体化整合的整合技术，这是未来机电一体化技术的发展方向。
目前，随着科学技术的发展，机电一体化技术应用在各个方面，而智能化、自动化的层次也在不断提高。在日常生活中，机电一体化得到广泛的应用，比如说微波炉、电视机和洗衣机等；在工厂企业的应用中，人们把机电一体化技术应用在计算机集成制造系统、自动包装机、自动码垛机和数控机床等智能控制方面。不仅如此，机电一体化的技术已经具有学习能力与分析思考的能力，比如现在研发出的一些智能机器人，它们通过信息技术的仿生物方法、仿生物技术等，除了能完成手工输入指令的控制，还能完成简单的自我分析、自我诊断、自我决策，这些信息技术给机械操作与诊断提供大量的数据依据。由于目前对于机电一体化智能化方面的研究尚在初级阶段，这些机器人也只能应用于某些特定的职业当中，但是相信，随着技术的进步，机电一体化技术必然会更加的先进，将会为社会的进步和人类的发展做出更大的贡献。
2 机电一体化技术发展方向
所谓的机电一体化就是电子控制、机械、信息处理、计算机等不同学科的交叉融合，主要的发展方向包括智能化、数字化等。
2.1 智能化
也就是说机电产品是具有一定的智能的，要能够具有类似于人的判断推理能力、逻辑思考能力和自主决策能力等。比如说在CNC的数控机床上可以增加人机对话的功能以及设置智能工艺数据库、智能I/O接口等，给使用和维护机器带来很大的方便，同时随着当前灰色理论、模糊控制、混沌和分岔、神经网络等人工智能技术的进步和发展，机电一体化必然会在技术发展方向走出更加广阔的
天地。
2.2 数字化
微控制器是机电一体化的基础，比如说不断发展的机器人和数控机床。而当前网络技术的不断发展，也为机电数字化的建设铺平了道路，比如说计算机集成制造，虚拟设计等。机电一体化产品数字化具有非常可靠的可维护性、可靠性和易操作性，数字化的实现将能够便于远程的操控以及故障的诊断和修复。
3 机电一体化未来发展方向
所谓的机电一体化，实际上是以信息技术控制机械的操作，这就要求首先必须发展信息技术，因为信息技术负责机械控制的应用，它包括负责控制方法、数据分析、运行反馈、分析决策等，如果没有先进的信息技术支持，那么机电一体化不能有效率地展开，也不能满足经济的发展与社会的需求，在信息技术发展后，机械技术要同步更新和发展，它需要能满足信息技术的要求，两者同时提高、有效整合，正是未来发展的方向。
第一，机电一体化技术要向智能化方向发展。随着科技的进步，目前智能化的研究取究正在不断的发展，人们在信息技术中大量应用到数掘挖掘技术、粗糙集理论等等，这些都是信息技术智能化的基础，它们能让信息技术拥有模拟人一样的思维，同时它具有学习能力、决策能力等。这些先进的信息技术应用到机械设备当中，工作人员可以用程序的方法让机械设备按照预定的流程进行工作。原来这些工作需要耗费大量的人力资源，而现在只需要很少的人力就能完成，它能大幅度地降低人力的使用，同时，人力资源的精减也使管理得到更高的效率，达到企业结构优化、提高经济效益的目的。机械设备不仅向着智能化的方向发展，还向着机械人的方向发展。机器人的行动会更加的灵活，同时也会被赋予人类的一些简单的行为，机器人能提炼出人的思维流程，模拟人类数据分析的方法，它能使智能化向着更进一步的方向发展，比如说机器人拥有自我决策能力以及逻辑判断能力等，可以看到，未来机械设备将来逐渐摆脱人的控制而让这些智能机械人
操作。
第二，机电一体化技术还要兼顾环保的需求。随着经济的发展与科学的进步，人们已经意识到周围的环境正在变化，日趋减少的自然资源和正在恶化的生存环境是人们必须要去面对的问题，现在人们已经越来越意识到除了要保证科学的发展，同时也要兼顾环保的控制，因此机电一体化在设计过程中，也要注意到环保的理念，使机电一体化设备更能满足人们的需求。要求机电一体化拥有环保的性能，要求设计机电一体化设备时能对资源有效的利用，同时要尽可能做到对废旧的资源能进行再回收、再利用，要能实现使用最小的资源能得到最大的产出效果，机电一体化技术向着环保的方向发展既是企业节省成本的需要，也是社会的整体需求，机电一体化技术只有满足环保的需求才能适应未来经济发展的需求，设备才能持续性发展。
第三，网络化发展是机电一体化的趋势。网络技术的发展给人们的生产、生活方式带来巨大的改变，这种改变也对机电一体化带来巨大的影响，比如在机电一体化设备的生产上，人们可以通过网络技术的数据采集与分析，了解到社会对机电一体化设备的需求，生产厂家可以针对此市场需求开发；在机电一体化工艺技术的共享上，由于网络技术能将信息迅速传播，一旦机电一体化设备出现新的工艺、新的设计构思，很快就能被相关人员了解，人们可以通过网络的方式共同探讨；在机电一体化设备的使用上，由于网络技术的迅速发展，未来远程对机电一体化设备进行操作成为可能；同时，由于网络技术与信息技术的结合，当机电一体化设备出现异常状态时，人们可以远程收到机电一体化设备运行的状态数据，对设备进行远程评估与诊断，这些方式将对机电一体化设备的发展产生极大的影响。
4 结语
总而言之，机电一体化技术的发展过程就是不同学科之间相互融合、相互交叉的过程，它是多种先进的科学技术共同融合的成果，是社会生产力发展到一定阶段的必然产物。机电一体化的发展能大力推动社会的进步与经济的进步，它是人们的需求也是社会的需求，可以预测，随着科学技术的发展，机电一体化技术将极快的发展而且会广泛的应用，它能给社会带来更加深重的影响。
参考文献
机电一体化的未来范文5
关键词:煤矿;机电一体化;发展与应用
1机电一体化技术的研究现状
1．1机电一体化的定义
机电一体化(Mechatronics)是1971年由日本学者在日本杂志《机械设计》中提出的，是由机械技术、电子技术、控制技术、计算机技术、信息技术、光学技术等多学科形成的一门交叉学科，目前已经发展成为部分学校的专门专业。但对于机电一体化的具体内涵和概念学术界并未形成统一的认识。VanBrussel教授认为，机电一体化是跨领域的并行工程，它包括机械、微电子、控制工程和计算机技术等多门学科，而机电一体化的目标就是实现上述多门学科和技术的综合应用。德国Isermann的教授认为机电一体化属于交叉学科的综合领域，机电一体化包含的交叉学科可以分为机械系统和与其相关的控制系统，而其控制系统又包括信息系统、计算机系统等。控制系统主要用于服务机械系统，便于工程师在远程对机械系统进行操控。国内曾庆良等［1］定义机电一体化是一个包含机械、电子电气、信息等功能模块的技术系统，是多学科技术的综合作用，各个功能模块之间存在着密切的交互关系，其中起决定作用的不是某一单独的技术，而是这些技术的联合作用，这些技术的联合作用使系统具有更优秀的性能或实现了新的功能。
1．2机电一体化的设计
目前，国内外学者在机电一体化的设计方面已经进行了大量研究工作，按照研究方向可以将机电一体化设计分为三大类。1)侧重于概念设计过程和相关软件的研究。机电一体化的概念提出后，国外大量学者进行了大量尝试。如德国的R．Iserrmann教授及其团队以机电一体化的控制系统为核心进行了尝试，但缺乏驱动器、传感器和机械部分的融合，难以达到机电一体化的完善设计。JurgenGausemeier教授团队进行以半规则式计算机语言为核心的机电一体化设计，但并未实现理想的机电一体化系统。法国的PSA所进行了以机电一体化模型库为核心的设计，通过模型库的查找和存储简化机电一体化的设计，但并未达到理想效果。英国的Lancaster大学尝试了以键合图理论、方框图为基础的功能模块的混合建模，但主要以机电一体化的控制为主，执行构件部分研究又不够深入。在国内，机电一体化的起步较晚，但经过大量专家学者的不懈努力也取得了丰硕的成果［2］。如上海交通大学的邹慧君教授将机电一体化的主要研究对象转向以实现运动功能为主，并对系统方案设计进行深入研究，实现了较为理想的功能求解模型。山东大学的黄克正团队以功能分析和重构理论为设计基础，提出了机电一体化概念系统的过程模型。华中科技大学的杨家军团队以机械运动方案和传感器设计为研究基础，加之计算机系统的辅助功能，完成了机电一体化系统的设计。2)侧重于开发过程的研究。主要代表是德国工程师协会2004年的VDI2206系统，其设计过程如图1所示，根据用户需求提供系统设计(面向领域的设计)，包括机械领域、电气领域和信息领域，在完成系统集成后再通过系统设计的验证，最终得到客户需要的产品。但这种机电一体化的设计仅提供了一个设计思路，缺乏具体的设计过程。3)协同仿真技术。仿真技术在20世纪初期开始应用于其他领域，在20世纪末被引入机电一体化领域，目前国内外学者就机电一体化的机电仿真技术已经开展了大量的研究工作。在国外，VanBrussel和VanBeek开展了协同仿真的参数设计，解决了系统仿真参数的优化问题。荷兰Twente大学的JobVanAmerongen教授及其团队开展了机电一体化模型的仿真工作，实现了多领域机电一体化的仿真研究。在国内，钟掘院士等［3］学者从机电系统耦合及各耦合参数间的关系入手对机电一体化系统进行研究，设计出系统功能优化的物理模型，该课题已经突破早期研究存在的难题，该研究方法在机电一体化系统研究方面十分深入，研究的重点是系统的后期设计。而李伯虎院士和清华大学熊光楞教授在协同仿真方面也开展了大量工作，开出了基于协同仿真技术的复杂产品。
2煤矿机电一体化技术的发展趋势
近年来，全球制造业始终面临着转型升级和可持续发展的挑战。2013年4月，德国开启了“工业4．0”，即第四次工业革命。“工业4．0”主要包括两个主题，即“智能工厂”与“智能生产”。我国机电一体化经过多年的发展和积累，机电一体化取得了巨大进步，但发展并不完善。因此，在2015年5月，我国了“中国制造2025”行动纲领［4］。该纲领提出在2025年之前迈入制造强国行列;在2035年以前，与中等制造强国的水平持平;在2049年，成为世界的制造强国。因此，煤矿机电一体化未来的发展进程必然与“工业4．0时代”和“中国制造2025”行动纲领存在一致性关系，所以笔者认为，未来煤矿机电一体化未来的发展趋势主要有高度自动化、高度智能化、高度网络化。
3机电一体化在煤矿中的应用现状
1970年我国大同矿务局首先试验自行设计的第一套综合机械化采煤系统。到20世纪80年代，随着国际综合机械化采煤技术的发展，我国综合机械化采煤也得到了空前的发展;到90年代中期，采、掘、机、运、通基本完成了机械化，大大提高了采煤效率，减少了煤炭灾害的发生;进入本世纪后，我国矿业机电一体化又有了突破性的进展，完善的安全生产监控系统、大型固定采煤机械等在煤矿投入使用，但仍与世界先进的采煤机电一体化存在差距。
3．1液压支架电液控制系统
相比西方发达国家，我们在液压支架电液控制系统的研究较晚。1995年第一台自主研制的液压支架电液控制系统至今，出现了不同型号的多种电液控制系统液压支架，但实际国产的液压支架电液控制系统在国内煤矿的应用仍不太乐观，目前矿井综采工作面采用的液压支架电液控制系统仍以国外的设备为主，部分软弱顶板支护采用的单体液压支架系统也存在类似的情况。这一方面是由于国产的液压支架电液控制系统未能突破技术瓶颈，而国外的液压支架电液控制系统(以美国和德国为主)具有完善的故障诊断预警装置，可实现液压支架与采煤机、刮板机联动和远程控制。
3．2电牵引采煤机
国内电牵引采煤机的研制工作从20世纪80年代末期开始，经历了近十年的研究才取得了突破性的进展，目前电牵引采煤机也是煤矿机电一体化的重点研究方向。国内比较先进的电牵引采煤机包括山东能源机械集团公司研发的MG150/345－WOK交流电牵引采煤机和太原矿山机器集团有限公司研发的MGTY307/10－1．1D电牵引采煤机。这两种采煤机目前都能实现1．8m以上的薄煤层开采，同时可以完成煤层倾角在25°以下的综合机械化开采工作。我国电牵引采煤机的发展大大加快了我国煤炭机电一体化的发展。但目前煤矿机电一体化(机械化)率约70%，而综采率仅为40%，对比世界国家发达国家超过80%的综采率，仍存在很大的发展空间。目前电牵引采煤机具有的优势有:①牵引特性较好，世界先进的电牵引和液压牵引技术都具有良好的调速特性，但国内的液压牵引系统稳定性不如电牵引系统，因此采用电牵引可以有效地保证电牵引采煤机的牵引特性;②机械传动效率高(＞90%);③牵引力可以满足大倾角煤层开采;④工作可靠性高;⑤易于实现微机自动控制;⑥机械传动和结构较简单。
4结语
本文对国内外机电一体技术的研究现状进行了分析，特别指出了煤矿机电一体化技术的发展趋势和目前机电一体化在煤矿中的应用现状。目前在煤矿中机电一体化技术主要应用在液压支架电液控制系统、电牵引采煤机、煤矿安全控制系统等，而随着“工业4．0”时代的开启，以及我国了“中国制造2025”行动纲领，笔者认为未来煤矿机电一体化未来的发展趋势主要有高度自动化、高度智能化、高度网络化。
参考文献:
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［3］钟掘，胡志刚．基于耦合问题的多智能主体协作模型［J］．中南大学学报:自然科学版，1998(2):165－168．
机电一体化的未来范文6
关键词：计算机技术；机电一体化；应用
计算机技术在机电一体化专业中的应用是全新的尝试，从实际反馈可知效果非常显著，这与计算机技术自身的优势性有着必然的联系，推动机电一体化专业能够达到更好的应用成效，并且推动机电一体化专业呈现出最佳的使用状态。本文中重点探究了机电一体化专业中计算机技术的具体应用情况，以促进专业有效性的提升。
一、信息及系统控制在机电一体化专业中的应用
机电一体化专业在实际应用过程中，计算机技术的应用已经是非常普遍的情况，对专业的实际效能能够起到极大的帮助作用，并且改善了当前应用现状，优化该专业自身的有效性。这其中信息及控制系统在机电一体化中的应用效果是非常显著的，而机电一体化信息单元，实质是指可以将来源不同传感器的信息，予以有效的加工与整理，然后进行深层次的分析，与此同时，还需在系统命令的指引下，进行有效的运转。针对系统单元控制而言，主要是由以下部分构成的：电路、转换器。这两个主要方面则是极为关键性的因素，如果其想要更有效的运转，则必须借助计算机技术的支撑。因而从目前形势分析，机电一体化专业发展进程逐步加快，在对其进行变革过程中，计算机信息处理技术，还有计算机应用技术，这两者已经成为其发展进步不可或缺的元素，成为其发展的有效的动力。从目前情况来看，机电一体化研究系统中，系统控制单元发挥了非常关键性的作用，特别是在软件及硬件设备的双重配合下作用更为显著，能够有效予以数据准备采集与分析，同时还需要做好决策和判断工作，继而能够促进信息最有效控制。现阶段而言，高程度智能化已经实现，在这部分系统之中，具有信息控制内容，这主要是以知识驱动为主。例如：在对知识自学及获取，再到推理的不同过程，这些都需要信息控制系统中的知识驱动来完成的。计算机技术，还有信息护理技术，在实际应用过程中，具体应用环节如下：信息运算、决策判断、存取交换等等，因而这两者之间具有非常密切的联系。计算机技术本身蕴含着诸多内容：具体来说是硬件及软件的应用，还有网络与发达通信技术，再到处理数据技术等等，这些技术对机电一体化专业的发展起到了推波助澜的功效，因而在未来的发展中仍然需要不断将计算机技术应用到机电一体化专业之中，推动该专业具有更好的发展前景。
二、PLC技术在机电一体化专业中的应用
针对PLC技术本身而言，是目前计算机领域应用较为广泛，同时也属于比较先进的技术类型，这种技术在机电一体化专业中的应用发挥了非常关键性的作用，为该领域的进一步发展做出了极为巨大的贡献。具体来说主要表现在以下几个方面：第一，模拟量控制。PLC技术本身具有一定的优势性能，其能够按照其需要控制机电一体化的具体事物，全面且灵活对其进行有效的控制。PCL技术于模拟系统控制中的应用可谓是起到了极大的推动功效，这其中主要表现在自动化系统控制的维护，还有在设计方面具有极大的便利；第二，针对PLC技术来说，其在开关量控制方面的应用也是全新的挑战，从某种角度分析，能够给予自动化系统开关控制量极大的稳定性能，同时兼具可靠性。与此同时，还需要注意的是，这种技术在实际应用过程中能够借助中间继电器，按照相关公式予以检查，这对自动化系统设计的完善性具有非常重要的意义，能够保障其自身的有效性，同时兼具规范性。值得注意的是，PLC技术在该专业中的应用还体现在以下方面：位置控制、系统集中控制，从实际应用效果反馈可知效果极为显著。总而言之，PLC技术在机电一体化专业中的应用效果极为显著，促使该专业在未来的发展中具有更为广阔的空间。
三、软件新技术在机电一体化专业中的应用
计算机技术呈现出日异月新的发展步伐，新的软件技术可谓是层出不穷，软件新技术的应用促进社会的发展进步，也带来新的技术变革时代。从目前情况分析，软件新技术还在持续开放中，从而推进计算机技术发展迈上新的高峰，软件新技术主要包含嵌入式JAVA、IP构件等等，这些新软件在机电一体化专业中的应用可谓是全新的尝试，同时也是极大的挑战，具有一定的发展机遇。近些年来，市场竞争可谓是日趋激烈，只有存在市场竞争力的软件新技术，不仅能够提升自身在市场中的竞争价值，同时也为企业与社会发展带来极大的福音，为他们带去巨大的经济收益，与此同时，从机电一体化领域中可以看出，逐步实现NU，多种嵌入式Linux原型，还有工具性等软件研制，做好相应的开发，这对于机电一体化专业的发展是非常有利的因素，提供发展的便利条件。特别是IP技术研发和大面积推广应用，促使这种技术在市场的比例正在逐步递增，具有极大的进步空间，进一步推动机电一体化软件开发未来具有更广阔的发展前景。
综上所述，计算机技术自身的优势性促使其在机电一体化专业的应用中起到了非常关键性的作用，促进了该专业的应用领域更为宽广，同时增加计算机技术的知名度及实用性。本文中具体阐述了机电一体化专业中计算机技术的具体应用情况，进一步促进机电一体化未来发展趋势更好。
作者:纪艳丽
参考文献：
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[2]石开华.浅谈机电一体化技术在汽车设计中的应用[J].科技视界,2016,15:128+144.
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