试论机电一体化技术的现状及发展趋势

摘 要：随着科学技术的发展，机电一体化呈现出快速发展的特点，且已经在生活中大量应用。该技术的使用，打破了原有技术的限制，有很大的发展空间。但机电一体化技术在发展过程中，也会受到不同因素的影响，有自己的优势与不足，需要进一步完善。

关键词：机电一体化；现状；发展

当下，各项科学技术快速发展，促进了不同技术的交叉、融合，加快了工程领域的发展，推进技术变革。机电一体化技术的建立，是把微电子与计算机技术引入原有的技术，实现了技术的融合，使技术结构、生产的产品都发生很大的变化，工业生产正式进入“机电一体化”的阶段。

1 机电一体化

机电一体化从出现到发展，已经有丰富的理论基础，并融合了各方面的技术，成为一项新学科，随着科技的发展不断加入新内容，有新的内涵。其特征包括：它是从系统、整体的角度出发，综合运用各类技术，包括微電子、自动控制、接口技术等，制定系统的目标，并把系统的目标细化，合理划分功能，明确各单元的工作范围，真正实现提高生产质量与生产的可靠性，减少能耗的目标，体现出其具有的价值，优化技术的应用，并衍生出多个产品种类。

所以，对机电一体化的理解，可以认为是技术与产品，但机电一体化技术是以多个技术为载体，把技术融合后形成的综合技术，具有综合性的特点，并不是把所有技术简单的融合，这是该项技术与原有技术的区别所在。即机电一体化工作中，会引入微电子装置，该装置能够代替原有的零件，实现速度的自动调节，自主检测，搜集生产的信息，调节程序，如果系统发生故障，可自动检测原因并及时保护。

2 机电一体化的发展与应用现状

2.1 发展现状

该技术的发展共有三个发展阶段，分别是初级、深入、规划。

首先，初级阶段是，机电一体化技术最初出现于上世纪六十年代，人们会总结科学技术的发展成果，并把这个成果在机械生产中应用，而二战之后，科技发展缓慢，但也促进了技术与机械的融合，在军事领域应用，随着战争结束，其逐渐在经济发展中应用，加快了经济的发展速度。当时，人们对机电一体化技术还比较陌生，缺少认可，而这项技术也不可以称之为机电一体化技术，只是一项技术的雏形。

其次，技术的深入发展是上世纪六十年代到九十年代，这段时间内，该技术快速发展，在原有技术的基础上加入了新技术。即它融合了光学、通信、细微处理等技术，慢慢形成一个体系，用理论知识不断充实，初步呈现出体系的特点。且人工智能、光纤也为技术的发展留下了很大的发展空间。

最后，规划发展阶段是从上世纪八十年代初开始，国家有关人员对该项技术做了深入的研究，组建专业的分析小组，而当时，这项技术已经在国外取得发展成果。由此，我国对机电一体化技术给予了足够的重视，加大了研究力度。现阶段，我国机电一体化技术已经建立自己的体系，为我国发展做出重大贡献[1]。

2.2 应用现状

2.2.1 开发并利用工业机器人

工业机器人的研发，可减少机械生产中人力的投入，提搞生产效率。机器人的研制分为三个阶段。

第一个阶段是，机器人最初被研发出来后，只可以用简单的程序控制，智能化水平较低，让其做一些简单的动作，且多以重复动作为主，复杂工序的岗位仍需要人工操作。第二个阶段是，机器人的控制程序中已经加入传感器，很多信息都可以通过传感器传到机器人的系统，再由分析人员加以分析，处理各项操作，并把经过处理后的信息重新传送机器人的系统，控制机器人的操作。第三个阶段是，机器人有很高的智能水平，能够对其进行智能控制，机器人会使用系统中的设备搜集数据，在不同的环境中应用，但其存在的不足是，需要投入较多的成本，限制其向外推广。

2.2.2 数控机床

数控机床是其应用的代表，是所用应用中成功的典范。经过技术人员不断的研究与尝试，提高了数控机床操作的精度，丰富了其具有的功能，使操作更加便利，而大量功能也被分成不同的模块，呈现总线型、紧凑型的特点，同时它也会使用大量的cpu控制。而模块化的整合，是把不同的功能整合在一起，增加功能，以简化操作的过程，用一台机械完成数个操作，提高工作效率。

2.2.3 分布式控制系统

分布式控制系统是由一台主计算机，控制现场多台设备，指挥这些设备工作，其与集中式控制相比，有明显的优势。它可保证操作的安全，有多种功能，所以，它是很多大型设备生产主要使用的技术，用于控制机械的生产，即可以对设备统一管理，同时又能够分别控制各个设备，根据设备的实际操作情况，适当调整。该系统会与测控技术同步发展，不断创新，加入新技术，实时调整机械的操作方案，做到在线优化，展开对生产计划的多方面管理，体现出系统的综合性[2]。

3 机电一体化技术的发展趋势

机电一体化技术融合了多个技术，会随着科学技术的发展而发展，向数字化、智能化等方向转变。

3.1 数字化

现在，很多科学技术都开始向“微”转变，研发出很多新技术，比如微处理器等，其会为单机数字化的发展提供技术支持，就像是上文提到的机器人、数控机床。同时，计算机技术与网络技术的发展，也加快了数字技术的发展速度，实现技术的集成处理，而数字化对机电一体化提出的要求是，提高软件运行的稳定性，便于维护，出现故障后可以自我诊断，建立人机互动。

3.2 智能化

运用机电一体化生产出来的产品，可以完成智能化操作，模仿人的思维方式，判断一个事物，善于用逻辑思考，对出现的故障或运行情况有自己的判断，能够自主决策。比如，机电一体化技术在数控机床中的应用，可让人与数控机床建立对话，在系统中加入智能I/O通道，建立工艺数据库，给系统的操作带来很大的便利。而当下，人工智能与神经网络也已经取得了很大的发展成果，成为促进机电一体化技术发展的新动力，使大量产品不断出现，采用“模糊控制”与“混沌控制”的方式控制。

3.3 模块化

因为机电一体化产品生产的种类不断增加，且有众多生产厂家，所以， 制定规范的生产标准，规范各类接口的生产，是优化产品生产必做的工作，相对复杂，就像把减速、智能调速、机电一体融合，构建一个动力单元，可处理图像，识别不同的数据、信息，测量距离，控制生产的进行，同时，也会制作能够操作较为复杂、具有典型特点的机械。如此，可以以标准单元为基础，快速研发出很多新产品，扩大生产规模。因此，模块化的操作，必须明确不同产品的生产标准，保证每个零部件有对应的单元与接口。

即机电一体化的模块化转变，可以为新产品的研发提供动力，进一步增加产品的种类，并在原有基础上不断翻新，增加功能，缩短了技术开发的周期，并快速投入市场，用于机械生产。所有的模块单元中，驱动与控制模块单元会建立两条线，串联各个功能，生产产品[3]。

3.4 网络化

现在，网络已经全面渗透到人们的生活中，用网络技术把不同地区的人们连在一起，加强人与人之间的交流。机电一体化技术的网络化，是利用网络的优势，找到向外交流的平台，如果新生产的产品符合质量要求，且可提高工作效率，放到网络平台上传播后，可以快速进入市场，销路遍布全球。同时，人们也已经用网络远程控制设备的操作，不断提高远程控制终端的性能，构建大范围的网络体系。

3.5 人性化

采用机电一体技术生产出来产品最终的使用者是人，所以，技术的发展需要体现出人性化的特征，给设备赋予人的智慧，符合人的需求。即要求技術的运用可提高产品生产的性能，让产品有更好的造型，与环境发展相协调，给人们带来美的享受，实现人机一体化。

3.6 绿色化

工业的发展可促进经济发展，但它也会破坏环境，减少资源的储备，对此，机电一体化技术必须向绿色化转变，减少工业给环境造成的影响，生产绿色产品。绿色化是时代发展的产物，也是实现经济持续发展的必然趋势，所以，技术的应用与产品的生产，都需要符合可持续发展提出的要求，充分利用各类资源，进一步扩大发展空间。

4 结语

机电一体化技术的发展与形成，改变了工业的生产模式，符合社会发展提出的要求，而随着科技水平的提升，该技术也会快速发展，并进入各个行业，向数字化、模块化、网络化、绿色化等方向发展，增加产品的种类，扩大生产规模，实现系统的自动化操作，优化人机互动的效果。

参考文献：

[1]刘耀海.浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势[J].信息系统工程，2012，10：89+95.

[2]杨晓雨.浅谈机电一体化技术的现状和发展趋势[J].江西建材，2015，24：98+102.

[3]单策，于灏.关于我国机电一体化技术现状及发展趋势的分析[J].职大学报（自然科学版），2012，02：2930.

作者简介：李媛（1986），女，四川乐山人，硕士，工程师，研究方向：机电。