机电一体2016年第6期

随着现代科学技术的不断发展,极大地推动了工程领域的技术革命与改造.在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透形成了机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段.

1机电一体化的基本概念

机电一体化又称机械电子学,亦可称为机电整合,英语称为Mechatronics,它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成,它是在机构功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称.

2机电一体化的发展概况

机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上,随着机电一体化技术的快速发展,机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用.随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展.现在的机电一体化技术,是机械和微电子技术紧密集合的一门技术,它的发展使冷冰冰的机器有了人性化,智能化.

但在20世纪60年代以前,机电一体化就已经开始发展了.在这一时期,人们在不知觉中就已经在利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能.特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合.20世纪70～80年代,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础.大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础,也就是在这一时期出现了机电一体化这一名词.20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入了深入发展时期.一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法,机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究.同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地.据了解,我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用.

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步.因此,机电一体化的主要发展方向如下：

(一)智能化

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向.它是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一.这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收计算机科学、人工智能、心理学、生理学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标.故智能机电一体化产品也具有这种能力,从而取造工程中人的部分脑力劳动

(二)数字化

微控制器和接口技术的发展奠定了机电产品数字化的基础,而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,数字化的实现将便于远程控制操作、诊断和修复.

(三)模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,是一项重要而艰巨的工程.由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情.这需要制定各项标准,以便各部件、单元的匹配和接口.但机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模.

(四)网络化

20世纪90年代,计算机技术飞速发展后的突出成就是网络技术.网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、教育以及日常生活都带来了巨大的变革.而各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化.机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球.由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术正在兴盛,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品.

(五)微型化

微型化是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势.微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,微机电系统产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、信息等方面具有不可比拟的优势.

(六)系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构.系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合.同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理.表现特征之二是通信功能大大加强.

结语：机电一体化的出现并不是孤立存在的,它是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求.一个真正合格的机电一体化人才必须把机械知识和电子技术、计算机技术和信息技术等知识有机地融合在一起,全面、综合地去设计机电一体化产品,去考虑机电一体化问题.当然,与机电一体化相关的技术还有很多,并且随着科学技术的发展,机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明.