機電一體化學術論文

　　“機電一體化”就是將機械、電子與資訊科技進行有機結合，以實現工業產品和生產過程整體最優化的一種高新技術。下面是由小編整理的，謝謝你的閱讀。

　　篇一

　　機電一體化技術

　　摘要：隨著資訊科技的發展，機電一體化技術發展迅速，“機電一體化”就是將機械、電子與資訊科技進行有機結合，以實現工業產品和生產過程整體最優化的一種高新技術。機電一體化是指在裝置機構的主功能、動力功能、資訊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體結合起來所構成的系統的總稱。機電一體化是現代科學技術發展的必然結果，本文簡述了機電一體化技術的基本特點，分析了機電一體化技術的發展趨勢。

　　關鍵詞：機電一體化核心技術應用領域發展趨勢

　　現代科學技術的不斷髮展，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。在機械工程領域，由於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”為特徵的發展階段。

　　1、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效能後，刺激了機械產品與電子技術的結合。計算機技術、控制技術、通訊技術的發展，為機電一體化的發展更進一步奠定了技術基礎。20世紀80年代末期，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援，20世紀90年代後期，開始了機電一體化技術向智慧化方向邁進的新階段，機電一體化進入了深入發展時期。光學、通訊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角，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用。取得了一定成果，它的發展和進步依賴並促進相關技術的發展和進步。

　　2、核心技術

　　機電一體化的核心技術主要在於硬體和軟體。

　　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效能、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資訊處理技術

　　由於微電子學的迅速發展、資訊處理技術的普及極大的促進了機電一體化的發展。資訊處理技術包括資訊交換、資訊存取、資訊運算和最終決策等，實現資訊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資訊處理技術緊密相聯。要更好的發展機電一體化，必須提高資訊處理裝置的可靠性從而提高資訊處理的速度同時解決資訊處理的抗干擾問題。

　　2.3檢測技術

　　檢測與感測技術指與感測器及其訊號檢測裝置相關的技術。由檢測技術自身的功能，感測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，並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、感測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物件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、仿生學中的系統模擬、工作時現場的除錯、可靠執行等從理論到實踐的整個過程。制動控制技術的難點在於自動控制理論的工程化與實用化，這是因為被控物件與理論的控制量存在較大的差距，從而需要反覆除錯和修改，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物件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軟體技術

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

　　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，它是一種裝有程式控制系統，通過數字化資訊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式，並將其譯碼，用程式碼化的數字表示，通過資訊載體輸入數控裝置。經運算處理由數控裝置發出各種控制訊號，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、感測器、電子控制單元、執行器等組成。數控機床具有很高的柔性，能實現程式設計自動化，具有更高的可靠性以及強大的通訊功能，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、感測器、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、建築、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夥伴。

　　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，也是機電一體化裝置應用較密集的地方。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慧化、模組化、網路化、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效能、擴充套件功能、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裡一片光芒。

　　5、結論

　　綜上所述，機電一體化並不是獨立的，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.

　　[2]三浦巨集文.機電一體化實用手冊.北京：科學出版社，2007.

　　[3]李運華.機電控制.北京：北京航空航天大學出版社，2003.

　　[4]章浩，張西良，周士衝.機電一體化技術的發展與應用.農機化研究，2006***7***.

　　篇二

　　淺談機電一體化

　　摘要:機電一體化是現代科學技術發展的必然結果,本文簡述了機電一體化技術的概念與由來，綜述了機電一體化技術的發展現狀，分析了機電一體化技術的發展趨勢。

　　關鍵詞：機電一體化;概念;現狀;發展趨勢

　　一、機電一體化的概念與由來

　　人類進入了一個新的世紀──21世紀。回顧過去的20世紀，人類的經濟和科學技術發展成果超過了過去所有世紀的總和。傳統的學科正在脫胎換骨，新的學科不斷問世，技術的融合程度比任何一次技術革命都高。機電一體化技術產生於這一背景之下，自然符合科技發展的規律，也是機械學科發展的必然結果。“機電一體化”這一技術術語最初來源於日本學術界，他們根據英文的Mechanics***機械學***和Electronics***電子學***兩詞，組合出Mechantronics一詞，日文諧音記作“夕力卜口二少又”，其表意漢字為“機電一體化”,Mechantronics一詞從學科角度可以翻譯為“機械電子學”，我國科技界也經常直接使用“機電一體化”作為漢語的表達詞彙。

　　一般認為，機電一體化是以機械學、電子學和資訊科學為主的多門技術學科在機電產品發展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術學科。這裡麵包含了三重含義：首先，機電一體化是機械學、電子學與資訊科學等學科相互融合而形成的學科。其次，機電一體化是一個發展中的概念，早期的機電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強調機械與電子的結合，即將電子技術“溶入”到機械技術中而形成新的技術與產品。隨著機電一體化技術的發展，以計算機技術、通訊技術和控制技術為特徵的資訊科技“滲透”到機械技術中，豐富了機電一體化的含義，現代的機電一體化不僅僅指機械、電子與資訊科技的結合，還包括光***光學***機電一體化、機電氣***氣壓***一體化、機電液***液壓***一體化、機電儀***儀器儀表***一體化等;最後，機電一體化表達了技術之間相互結合的學術思想，強調各種技術在機電產品中的相互協調，以達到系統總體最優。換句話說，機電一體化是多種技術學科有機結合的產物，而不是它們的簡單疊加。

　　二、機電一體化的發展現狀

　　與其它科學技術一樣，機電一體化技術的發展也經歷了一個較長期的過程。有學者將這一過程劃分為萌芽階段、快速發展階段和智慧化階段三個階段，這種劃分方法真實客觀地反映了機電一體化技術的發展歷程。

　　“萌芽階段”指20世紀60年代以前的時期。在這一時期，人們在機械產品的設計與製造過程中總是自覺或不自覺地應用電子技術的初步成果來改善機械產品的效能，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，出現了許多效能優良的軍事用途的機電產品。這些機電結合的軍用技術在戰後轉為民用，對戰後經濟的恢復和技術的進步起到了積極的作用。那時研製和開發從總體上看還處於自發狀態。由於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。

　　20世紀70年代到80年代為第二階段，稱之為“快速發展階段”。在這一時期，人們自覺地、主動地利用3C技術的成果創造新的機電一體化產品，3C技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模積體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。這個時期的特點是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界範圍內得到比較廣泛的承認;②機電一體化技術和產品得到了極大發展;③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援。

　　從20世紀90年代開始的第三階段，稱之為“智慧化階段”。在這一階段，機電一體化技術向智慧化方向邁進，其主要標誌是光學、通訊技術等領域進入機電一體化，同時，由於人工智慧技術、神經網路技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開闢了發展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。

　　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並將該技術列為“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於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，並取得了一定成果，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

　　隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展，成為一門綜合計算機與資訊科技、自動控制技術、感測檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統技術，目前正向光機電一體化技術***Opto-mechatronics******Opto-mechatronics******Opto-mechatronics***方向發展，應用範圍愈來愈廣。

　　機電一體化技術具體包括以下內容：

　　***1***機械技術機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在於如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、效能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善效能的要求。在機電一體化系統製造過程中，經典的機械理論與工藝應藉助於計算機輔助技術，同時採用人工智慧與專家系統等，形成新一代的機械製造技術。

　　***2***計算機與資訊科技

　　其中資訊交換、存取、運算、判斷與決策、人工智慧技術、專家系統技術、神經網路技術均屬於計算機資訊處理技術。

　　***3***系統技術

　　系統技術即以整體的概念組織應用各種相關技術，從全域性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，介面技術是系統技術中一個重要方面，它是實現系統各部分有機連線的保證。

　　***4***自動控制技術

　　其範圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計後的系統模擬，現場除錯，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。

　　***5***感測檢測技術

　　感測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，系統的自動化程式就越高。現代工程要求感測器能快速、精確地獲取資訊並能經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的保證。

　　***6***伺服傳動技術包括電動、氣動、液壓等各種型別的傳動裝置，伺服系統是實現電訊號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態效能、控制質量和功能有決定性的影響。

　　四、結語

　　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，並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，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

　　參考文獻：