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關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；控制系統(tǒng)；概念設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TH39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 10-0005-02
一、引言
機(jī)電一體化（Mechatronics）這一概念，是日本學(xué)者在1971年首次提出來的。至今，經(jīng)歷了40多年的發(fā)展，隨科技的發(fā)展不斷豐富，不斷更新，機(jī)電一體化的內(nèi)涵也發(fā)生了根本性的變化。尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來，人們的消費(fèi)觀念不斷變化，圍繞消費(fèi)者之間的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈和白熱化，重點(diǎn)是針對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的輸出柔性、工作性能及可靠性等方面，在這些方面的，人們的要求越來越高。
新時(shí)代背景下，機(jī)電一體化技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的快速發(fā)展下得到了飛躍發(fā)展，面臨著更加廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也在集成技術(shù)、新材料、微電子的快速發(fā)展背景下發(fā)生了革命性的變化，傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品向智能化、小型化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、自動(dòng)化、柔性化、機(jī)電一體化邁進(jìn)，已經(jīng)步入了一個(gè)新的發(fā)展階段。再就是隨著傳感、信息技術(shù)和傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品的融合，機(jī)電一體化技術(shù)已成為一個(gè)新興的跨學(xué)科的技術(shù)，它涉及到的信息處理技術(shù)、制造技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、接口技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。
總之，科學(xué)技術(shù)越是向更新更高層次發(fā)展，就越能給人們帶來更多的驚喜和生活空間，也能給人們更加豐富物質(zhì)、文化和精神享受?？梢哉f，機(jī)電一體化技術(shù)在21世紀(jì)的機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，重點(diǎn)研究機(jī)電一體化產(chǎn)品控制系統(tǒng)概念原理及設(shè)計(jì)方法具有重要的理論意義及現(xiàn)實(shí)意義。
二、機(jī)電一體化系統(tǒng)及其組成原理
機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個(gè)各種技術(shù)之間相互協(xié)調(diào)和整合的有機(jī)的、完整的體系，不是一個(gè)簡(jiǎn)單的各種技術(shù)拼湊和堆積。機(jī)電一體化系統(tǒng)從技術(shù)層面來說綜合保函和運(yùn)用了控制系統(tǒng)、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、電子技術(shù)和其他技術(shù)。尤其是機(jī)電一體化系統(tǒng)的中的驅(qū)動(dòng)元件和執(zhí)行器子系統(tǒng)是核心的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)可控電動(dòng)機(jī)行為的終極目標(biāo)，充分利用計(jì)算機(jī)信息處理和控制功能，利用現(xiàn)代控制驅(qū)動(dòng)元件特性的機(jī)械系統(tǒng)。
（一）機(jī)電一體化系統(tǒng)概述
1.由計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理和控制的現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)最終目的就是要實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作協(xié)調(diào)，這個(gè)也是機(jī)電一體化系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的根本出發(fā)點(diǎn)。
2.機(jī)電一體化系統(tǒng)從完成工藝動(dòng)作過程這一總功能的角度來看，可劃分為：信息處理及控制子系統(tǒng)、傳感檢測(cè)子系統(tǒng)、廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)（如圖1），它們分別完成信息處理及控制、信息檢測(cè)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。
3.由驅(qū)動(dòng)元件和執(zhí)行件（或執(zhí)行機(jī)構(gòu)）融為一體的廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行子系統(tǒng)，具有它的特殊性、可控性。
（二）機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成原理
1.廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)。由剛性物件組成的形形機(jī)構(gòu)組合而成的傳統(tǒng)，他們的缺乏可控性是傳動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)上最大的問題。而驅(qū)動(dòng)元件與執(zhí)行件（或執(zhí)行機(jī)構(gòu)）融為一體是廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一個(gè)特點(diǎn)（如圖2），從而實(shí)現(xiàn)可控運(yùn)動(dòng)。
電機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)和動(dòng)作缸是驅(qū)動(dòng)元件中的一兩種，同時(shí)還有液壓、電磁鐵、彈性元件、形狀記憶合金、光能馬達(dá)等，這足以說明驅(qū)動(dòng)元件種類繁多。機(jī)電一體化系統(tǒng)得到更加有效工作就必須依靠驅(qū)動(dòng)元件的多樣性。傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)中的輸出件可以為執(zhí)行件，單一構(gòu)件也可以是執(zhí)行件。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)元件與執(zhí)行件（或執(zhí)行機(jī)構(gòu)）的集成應(yīng)用使機(jī)電一體化系統(tǒng)更加有效地工作。
2.信息處理及控制子系統(tǒng)。信息處理和控制子系統(tǒng)檢測(cè)傳感器所提供的信息，技術(shù)和控制策略和執(zhí)行的廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制的基礎(chǔ)上采取行動(dòng)的過程中。應(yīng)執(zhí)行的控制來實(shí)現(xiàn)，廣義的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型是由一臺(tái)計(jì)算機(jī)和軟件實(shí)現(xiàn)。信息處理和控制子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能化的現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)，自動(dòng)化的關(guān)鍵。
3.檢測(cè)傳感子系統(tǒng)。檢測(cè)傳感器是實(shí)現(xiàn)物理量的檢測(cè)和信號(hào)采集的功能載體，也是連接廣義執(zhí)行子系統(tǒng)的中間紐帶。
三、機(jī)電一體化產(chǎn)品控制系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過程
總體而言，要從功能需求出發(fā)建立機(jī)電一體化產(chǎn)品控制系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)圖3所示：
（一）用戶需求模型
1.用戶需求調(diào)查與分解。用戶需求表達(dá)的是用戶自己的意愿，要想獲得這些意愿與想法，需要通過市場(chǎng)調(diào)查，但是這樣的可操作性不強(qiáng)，很難使設(shè)計(jì)者完全把握用戶的需求，對(duì)此可以將用戶需求進(jìn)行細(xì)分。機(jī)電一體化系統(tǒng)用戶需求可分為控制域、機(jī)械域和其他域，控制域又可分為硬件域和軟件域。將最初的用戶需求（父需求）對(duì)應(yīng)于所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品向各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行分解（圖4：用戶需求調(diào)查與分解），獲得最終的用戶需求（葉需求）.分解后的需求可以更具體的體現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。
圖4 用戶需求調(diào)查與分解
用戶需求分解后，要進(jìn)一步對(duì)客戶需求進(jìn)行評(píng)估，尤其是重點(diǎn)對(duì)每一個(gè)葉需求進(jìn)行重審核，以此進(jìn)一步用衡量的方法進(jìn)行分析.
2.衡量過程。衡量用戶需求的優(yōu)先次序，在關(guān)鍵的用戶需求中做出挑選。衡量方法的原理是：如果一個(gè)“希望需求”與一定數(shù)量的“必須需求”之間存在相關(guān)性，那么這個(gè)希望需求也應(yīng)該“必須”滿足，作為額外的必須需求。衡量過程如下：
（2）標(biāo)記0表示希望需求與必須需求之間沒有相關(guān)性。
（3）標(biāo)記1表示希望需求與必須需求之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。
（4）如果希望需求的綜合值在[3，5]之間或更高的作為額外的必須需求。
（二）建立功能模型
功能是系統(tǒng)輸出量和輸入量之間的關(guān)系，常被稱為流，通常分為物料流、能量流和信息流。功能結(jié)構(gòu)是功能模型或功能分析結(jié)果的一種表達(dá)形式。產(chǎn)品的總功能分解成若干功能元，將系統(tǒng)的各個(gè)功能元用流有機(jī)的組合起來就得到功能結(jié)構(gòu)。
使用功能基建立功能結(jié)構(gòu)的步驟如下：
1.確定系統(tǒng)的總功能及輸入、輸出流。
2.對(duì)于每一個(gè)輸入流創(chuàng)建功能鏈。成立為每個(gè)輸入的功能鏈。設(shè)計(jì)者設(shè)想成為流，考慮從輸入到輸出，或在每個(gè)操作發(fā)生對(duì)流的轉(zhuǎn)換操作每個(gè)功能組按時(shí)間順序排列，并建立功能鏈?？煞譃閮蓚€(gè)時(shí)間順序，串行和并行的功能鏈。串行函數(shù)鏈對(duì)流操作發(fā)生的時(shí)間順序，并聯(lián)功能鏈的基礎(chǔ)上發(fā)生的操作一次，串行并行功能鏈的功能鏈，共享一個(gè)或多個(gè)公共流的數(shù)量。在功能結(jié)構(gòu)所表達(dá)的支流。
3.連接各功能鏈得到功能結(jié)構(gòu)。信號(hào)的檢測(cè)，處理和反饋的過程其實(shí)就是所控制的過程。創(chuàng)建功能框圖，對(duì)所有信號(hào)進(jìn)行分析。通過分析，可以得出不同類型的信號(hào)和復(fù)雜的控制系統(tǒng)，尤其是進(jìn)一步的功能的控制系統(tǒng)，然后在此基礎(chǔ)上提出若干控制方案。
四、結(jié)束語(yǔ)
在本文中，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)做出了新的認(rèn)識(shí)，提出了一種在機(jī)電一體化產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)過程中，并促進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的理解，尤其是提出了如何設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)的分析方法，使控制系統(tǒng)滿足用戶的需求，并確?？刂葡到y(tǒng)是最合理的。
參考文獻(xiàn)：
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[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化 概念設(shè)計(jì) 理論研究
中圖分類號(hào)：T9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）10-0047-01
機(jī)電一體化技術(shù)是以其產(chǎn)品為載體而體現(xiàn)出來，是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展至今的技術(shù)水平體現(xiàn)。機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員，要使產(chǎn)品設(shè)計(jì)符合機(jī)電一體化技術(shù)要求，并富于時(shí)代感，就要對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)以掌握，并具備多種技術(shù)融合的技術(shù)能力。面對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)先進(jìn)性和復(fù)雜性，就要將符合當(dāng)代機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論建立起來。
一、機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論構(gòu)建的意義
在機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，概念設(shè)計(jì)對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的重要階段，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的決定程度可以達(dá)到70%以上。要獲得性能優(yōu)異的機(jī)電一體化產(chǎn)品，就要將機(jī)電一體化產(chǎn)品概念確定下來，制定出相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)技術(shù)方法。概念設(shè)計(jì)理論首先是基于概念設(shè)計(jì)思想而建立起來的，在其基礎(chǔ)上還先后出現(xiàn)了多種階段性設(shè)計(jì)理論，如TRIZ設(shè)計(jì)、公理化設(shè)計(jì)QFD設(shè)計(jì)理論等等，對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中所獲得的創(chuàng)新設(shè)計(jì)成果發(fā)揮了重要的推動(dòng)作用。
在機(jī)械工程研究領(lǐng)域中，這些理論被運(yùn)用于其中，進(jìn)行組合設(shè)計(jì)而形成了技術(shù)綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，由此而促進(jìn)了機(jī)電一體化系統(tǒng)的多種學(xué)科交叉。系統(tǒng)的繼承性決定了其設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，多門科學(xué)技術(shù)的融合，使得原有的單一化設(shè)計(jì)理論不再適應(yīng)目前的科技發(fā)展需求。那么，在機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論研究中，就要從機(jī)電一體化系統(tǒng)自身的性能出發(fā)，結(jié)合設(shè)計(jì)目標(biāo)而建立起完整的概念設(shè)計(jì)理論，以對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化產(chǎn)品以指導(dǎo)。與此同時(shí)，還要在機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)概念理論建立起來之后，結(jié)合相關(guān)學(xué)科，以使理論研究逐漸擴(kuò)展。
二、機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論研究現(xiàn)狀
按照現(xiàn)代機(jī)構(gòu)角度對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行分類，可以劃分為三個(gè)子系統(tǒng)，即廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信息處理及控制系統(tǒng)和傳感檢測(cè)系統(tǒng)。將三個(gè)子系統(tǒng)相銜接，建立起框架體系，不僅有效實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化運(yùn)動(dòng)功能，而且還促進(jìn)了產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)是核心部分，其概念設(shè)計(jì)理論研究關(guān)乎到機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的總功能。特別是在基本工藝動(dòng)作設(shè)計(jì)過程中，要基于廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)理論對(duì)基本的工藝動(dòng)作進(jìn)行構(gòu)思，以使其具有動(dòng)作的獨(dú)立執(zhí)行能力。當(dāng)執(zhí)行動(dòng)作的創(chuàng)新技術(shù)確定下來之后，就可以結(jié)合機(jī)構(gòu)系統(tǒng)建立框架模型，以使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更具有可操作性，而且采用這種方式更能夠結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行產(chǎn)概念設(shè)計(jì)。
對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品的框架模型而言，仿真問題是最為重要的。作為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)性能的同時(shí)，更要注重系統(tǒng)仿真性嫩的驗(yàn)證。那么，在機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段，就要確立功能實(shí)現(xiàn)的約束條件，將各種相關(guān)的仿真軟件技術(shù)納入到框架模型當(dāng)中，運(yùn)用各種通用建模技術(shù)，使用仿真軟件將諸如原理圖、鍵合圖、信號(hào)流圖以及方框圖等等參數(shù)化。運(yùn)用Simulink仿真軟件將系統(tǒng)仿真平臺(tái)建立起來，以為機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。
三、機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論的發(fā)展展望
對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員而言，產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論具有重要的指導(dǎo)作用。國(guó)外研究機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論所獲得的成果，是建立在研究電子控制理論的基礎(chǔ)上的。國(guó)內(nèi)的研究學(xué)者則著重于機(jī)電一體化產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)研究。機(jī)電一體化系統(tǒng)是基于多種學(xué)科而建立起來的，這就需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)者對(duì)于產(chǎn)品從多種學(xué)科角度進(jìn)行研究，并趨向于產(chǎn)品概念理論的使用操作性。雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論的研究方向有所不同，但研究目標(biāo)是相同的，且對(duì)于新技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。
關(guān)于機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論，從研究趨勢(shì)上來看，還要面臨諸多問題有待解決。比如，在進(jìn)行機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論時(shí)，還要將推理方法建立起來；對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類，為了對(duì)驅(qū)動(dòng)元件以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等等進(jìn)行選擇，還要將驅(qū)動(dòng)元件庫(kù)以及機(jī)構(gòu)執(zhí)行庫(kù)建立起來；對(duì)于傳感器的選擇，有賴于測(cè)物理量的參數(shù)定量化，以確定傳感器類型。此外，還要將信息處理、控制方法庫(kù)建立起來，以提高系統(tǒng)軟件和硬件的可控性。機(jī)電一體化產(chǎn)品在不同的設(shè)計(jì)階段，都會(huì)產(chǎn)生不同的概念設(shè)計(jì)理論，將產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系建立起來，以利于產(chǎn)品不同階段設(shè)計(jì)有效銜接。
總結(jié)
綜上所述，對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員而言，概念理論設(shè)計(jì)所發(fā)揮的指導(dǎo)作用是不容忽視的。中國(guó)目前對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的研究主要是基于運(yùn)動(dòng)功能為主產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。作為多種學(xué)科集合的機(jī)電一體化技術(shù)，其復(fù)雜性決定了機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論的重要性。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】企業(yè)；技術(shù)改造；經(jīng)濟(jì)分析
機(jī)電的一體化系統(tǒng)并未形成具體的標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的定義，從機(jī)械的角度上認(rèn)為機(jī)電一體化系統(tǒng)的本質(zhì)特征就是機(jī)械，是在機(jī)械的系統(tǒng)的主功能和相應(yīng)的信息以及控制功能的實(shí)現(xiàn)上引進(jìn)了相應(yīng)的電子技術(shù)，使相應(yīng)的機(jī)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與軟件的有機(jī)結(jié)合，是一種特殊的機(jī)械系統(tǒng)。從機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能上考慮，完成了機(jī)械類、運(yùn)動(dòng)和信息等多任務(wù)的機(jī)械和相應(yīng)部件聯(lián)系起來，形成了機(jī)電系統(tǒng)的一體化模式以及形成了完整的機(jī)電系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)各種技術(shù)和功能的協(xié)調(diào)和良好結(jié)合，從而形成相應(yīng)的機(jī)電的自動(dòng)化系統(tǒng)。
一、機(jī)電系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)中的信息一體化
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和相應(yīng)的技術(shù)革命，各學(xué)科的基礎(chǔ)理論由于研究基礎(chǔ)的發(fā)展和技術(shù)的相互滲透實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展和完善，相應(yīng)的機(jī)械設(shè)計(jì)逐步走向自動(dòng)化和智能化的發(fā)展趨勢(shì)從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)的自動(dòng)化和科學(xué)化、知識(shí)化。通過相應(yīng)的計(jì)算公式和模型設(shè)計(jì)和比對(duì)實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)化的方案設(shè)計(jì)模式，機(jī)械概念設(shè)計(jì)的發(fā)展也逐步向現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)模式靠近。通過計(jì)算設(shè)計(jì)的分析和綜合，實(shí)現(xiàn)了更大范圍內(nèi)的機(jī)電系統(tǒng)的信息流動(dòng)和管理控制，從而使相應(yīng)的信息流更好地為機(jī)電系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)服務(wù)。計(jì)算機(jī)與機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了信息載體的轉(zhuǎn)換，通過更為新穎和快捷的設(shè)計(jì)方式和信息交流實(shí)現(xiàn)了信息的極大交流，從而使相應(yīng)的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)和選擇達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。
二、機(jī)電系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)中的功能結(jié)構(gòu)一體化
功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和關(guān)鍵，一般說來機(jī)電系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為功能設(shè)計(jì)和功能映射兩個(gè)模塊，然而這樣分塊的設(shè)計(jì)模式使機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程建立在抽象的概念基礎(chǔ)之上，難以實(shí)現(xiàn)形象化和具體化的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)過程中易出現(xiàn)信息的模糊和殘缺，致使這樣的設(shè)計(jì)模式難以形成形象而直觀的感受，并從相應(yīng)的機(jī)械制造的理論層面進(jìn)行推理控制，這樣的設(shè)計(jì)方式不利于機(jī)電系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)的一體化模式的形成和協(xié)調(diào)。在相應(yīng)的機(jī)電系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過程中應(yīng)在建立了信息交流模式的基礎(chǔ)之上增強(qiáng)概念系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性和可操作性。在建立相應(yīng)的信息交流模式基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)的一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)。
三、機(jī)電系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)的機(jī)電技術(shù)一體化
傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)將機(jī)械與電子技術(shù)結(jié)合起來，從而通過機(jī)械、電子技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的機(jī)械系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，同時(shí)改變了人工的操作和判斷，形成機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)化模式，并通過相應(yīng)的程序協(xié)調(diào)機(jī)電系統(tǒng)的任務(wù)模式。然而傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難以滿足現(xiàn)代機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性要求，從而要實(shí)現(xiàn)一體化和自動(dòng)化、智能化的發(fā)展模式。實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)和電子技術(shù)的良好結(jié)合，從整體的系統(tǒng)功能上進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的協(xié)調(diào)組合，共同構(gòu)成機(jī)電系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)。
四、機(jī)電系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)的人機(jī)交互系統(tǒng)一體化
機(jī)電系統(tǒng)的一體化和信息化設(shè)計(jì)的最終目的是形成人機(jī)一體化的交互模式，形成智能化和科學(xué)化的機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，機(jī)械設(shè)計(jì)和應(yīng)用的智能化模式逐步成為機(jī)械設(shè)計(jì)和應(yīng)用的發(fā)展模式，人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了更為方便快捷的系統(tǒng)操作和應(yīng)用模式，同時(shí)也提高了相應(yīng)的生產(chǎn)的效率，提高了設(shè)計(jì)的科學(xué)化程度。在機(jī)電系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)以人為本建立機(jī)電系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展決策，從而使相應(yīng)的機(jī)電系統(tǒng)充分使用于相應(yīng)的設(shè)計(jì)人員。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；概念；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)
一、機(jī)電一體化的概念與由來
人類進(jìn)入了一個(gè)新的世紀(jì)──21世紀(jì)。回顧過去的20世紀(jì)，人類的經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展成果超過了過去所有世紀(jì)的總和。傳統(tǒng)的學(xué)科正在脫胎換骨，新的學(xué)科不斷問世，技術(shù)的融合程度比任何一次技術(shù)革命都高。機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)生于這一背景之下，自然符合科技發(fā)展的規(guī)律，也是機(jī)械學(xué)科發(fā)展的必然結(jié)果。“機(jī)電一體化”這一技術(shù)術(shù)語(yǔ)最初來源于日本學(xué)術(shù)界，他們根據(jù)英文的Mechanics（機(jī)械學(xué)）和Electronics（電子學(xué)）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(jī)電一體化”,Mechantronics一詞從學(xué)科角度可以翻譯為“機(jī)械電子學(xué)”，我國(guó)科技界也經(jīng)常直接使用“機(jī)電一體化”作為漢語(yǔ)的表達(dá)詞匯。
一般認(rèn)為，機(jī)電一體化是以機(jī)械學(xué)、電子學(xué)和信息科學(xué)為主的多門技術(shù)學(xué)科在機(jī)電產(chǎn)品發(fā)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(shù)學(xué)科。這里面包含了三重含義：首先，機(jī)電一體化是機(jī)械學(xué)、電子學(xué)與信息科學(xué)等學(xué)科相互融合而形成的學(xué)科。其次，機(jī)電一體化是一個(gè)發(fā)展中的概念，早期的機(jī)電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強(qiáng)調(diào)機(jī)械與電子的結(jié)合，即將電子技術(shù)“溶入”到機(jī)械技術(shù)中而形成新的技術(shù)與產(chǎn)品。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)為特征的信息技術(shù)“滲透”到機(jī)械技術(shù)中，豐富了機(jī)電一體化的含義，現(xiàn)代的機(jī)電一體化不僅僅指機(jī)械、電子與信息技術(shù)的結(jié)合，還包括光（光學(xué)）機(jī)電一體化、機(jī)電氣（氣壓）一體化、機(jī)電液（液壓）一體化、機(jī)電儀（儀器儀表）一體化等；最后，機(jī)電一體化表達(dá)了技術(shù)之間相互結(jié)合的學(xué)術(shù)思想，強(qiáng)調(diào)各種技術(shù)在機(jī)電產(chǎn)品中的相互協(xié)調(diào)，以達(dá)到系統(tǒng)總體最優(yōu)。換句話說，機(jī)電一體化是多種技術(shù)學(xué)科有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，而不是它們的簡(jiǎn)單疊加。
二、機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
與其它科學(xué)技術(shù)一樣，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也經(jīng)歷了一個(gè)較長(zhǎng)期的過程。有學(xué)者將這一過程劃分為萌芽階段、快速發(fā)展階段和智能化階段三個(gè)階段，這種劃分方法真實(shí)客觀地反映了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展歷程。
“萌芽階段”指20世紀(jì)60年代以前的時(shí)期。在這一時(shí)期，人們?cè)跈C(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造過程中總是自覺或不自覺地應(yīng)用電子技術(shù)的初步成果來改善機(jī)械產(chǎn)品的性能，特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，出現(xiàn)了許多性能優(yōu)良的軍事用途的機(jī)電產(chǎn)品。這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)在戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和技術(shù)的進(jìn)步起到了積極的作用。那時(shí)研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
20世紀(jì)70年代到80年代為第二階段，稱之為“快速發(fā)展階段”。在這一時(shí)期，人們自覺地、主動(dòng)地利用3C技術(shù)的成果創(chuàng)造新的機(jī)電一體化產(chǎn)品，3C技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；②機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；③各國(guó)均開始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。
從20世紀(jì)90年代開始的第三階段，稱之為“智能化階段”。在這一階段，機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)，其主要標(biāo)志是光學(xué)、通信技術(shù)等領(lǐng)域進(jìn)入機(jī)電一體化，同時(shí)，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。
我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，并取得了一定成果，但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展，成為一門綜合計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù)，目前正向光機(jī)電一體化技術(shù)（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）方向發(fā)展，應(yīng)用范圍愈來愈廣。
機(jī)電一體化技術(shù)具體包括以下內(nèi)容：
（1）機(jī)械技術(shù)機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。
（2）計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)
其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。
（3）系統(tǒng)技術(shù)
系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面，它是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。
（4）自動(dòng)控制技術(shù)
其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。
（5）傳感檢測(cè)技術(shù)
傳感檢測(cè)技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn)，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。
（6）伺服傳動(dòng)技術(shù)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。
四、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
參考文獻(xiàn)：
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［3］馮正進(jìn)．機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)展．工業(yè)工程，2000(1)：1-4
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；計(jì)算機(jī)控制；傳感器
1 機(jī)電一體化的概念
人類從使用簡(jiǎn)單工具到現(xiàn)代的機(jī)器發(fā)生了巨大的變化。特別是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)出現(xiàn)以后，傳統(tǒng)機(jī)械又有了一個(gè)飛躍。
機(jī)器應(yīng)該是機(jī)械和電器的合成。傳統(tǒng)的機(jī)械工程和自動(dòng)控制工程從專業(yè)學(xué)習(xí)到工程設(shè)計(jì)應(yīng)該一體化。目前，關(guān)于機(jī)電一體化的定義與概念，許多書籍都是根據(jù)國(guó)外書籍的定義和概念而引用。對(duì)于國(guó)外的概念基本強(qiáng)調(diào)機(jī)器人跟數(shù)控機(jī)床的概念。雖然，機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化中具有一定代表性的產(chǎn)品，但絕非是機(jī)電一體化的全部?jī)?nèi)容，機(jī)械的內(nèi)容很多：化工機(jī)械、輕工機(jī)械、重工機(jī)械、紡織機(jī)械等。機(jī)電一體化強(qiáng)調(diào)的是機(jī)械產(chǎn)品的自動(dòng)化和智能化的問題。
2 機(jī)電一體化的基礎(chǔ)知識(shí)
機(jī)電一體化涉及的知識(shí)還是比較廣泛的。在機(jī)電一體化設(shè)計(jì)中常常會(huì)涉及到機(jī)械做功，液體壓力做功等理論力學(xué)和材料力學(xué)的相關(guān)知識(shí)。對(duì)于機(jī)械零件還涉及到機(jī)械零件的加工方法一些工藝性問題。尤為重要的是數(shù)控加工技術(shù)。零件的加工精度、材料的選擇都是需要學(xué)習(xí)的。一些機(jī)械零件例如：軸和軸承、齒輪、凸輪、鏈條、鏈輪等可以說是機(jī)電一體化設(shè)備中應(yīng)用極廣泛的一類機(jī)械零件。對(duì)于零件的學(xué)習(xí)使是我們應(yīng)具備的基礎(chǔ)。還有自動(dòng)控制和人工控制的內(nèi)容，電路電器的基本知識(shí)。
3 傳感器
傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息按一定的規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需的形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制的要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。
傳感器大致可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器兩大類。在機(jī)電一體化中起著至關(guān)重要的作用。常見的傳感器有：壓力傳感器、位移傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣敏傳感器等等。
4 絳兇爸
所謂執(zhí)行裝，就是把從電源、液壓、氣壓等動(dòng)力源獲得的能量變換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或者直線運(yùn)動(dòng)的一種裝置。執(zhí)行裝置主要由執(zhí)行元件、傳動(dòng)原件等構(gòu)成。主要的執(zhí)行裝置有如下幾種：步進(jìn)電機(jī)裝置、伺服電機(jī)裝置、普通電機(jī)裝置、液壓油缸裝置、液壓馬達(dá)裝置、氣壓裝置、氣動(dòng)馬達(dá)裝置。這些機(jī)械裝置是控制系統(tǒng)的控制對(duì)象，也叫控制系統(tǒng)的執(zhí)行裝置。普通電機(jī)裝置也是控制系統(tǒng)的控制對(duì)象，如采用變頻器可以控制轉(zhuǎn)速，PLC也可以控制轉(zhuǎn)速和角位移。普通電機(jī)采用控制器的控制精度和效率沒有步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)高，但是在一些控制要求不太高的機(jī)電一體化設(shè)備中，目前應(yīng)用還是比較廣泛的，畢竟普通電機(jī)價(jià)格比步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)低得多。
5 計(jì)算機(jī)控
機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)從最初的的強(qiáng)電控制到現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)控制，經(jīng)歷了如下過程：簡(jiǎn)單的開關(guān)控制――繼電器控制――單片機(jī)控制――單板機(jī)控制――PLC控制――PC控制。事實(shí)上，到現(xiàn)在為止機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)無論從簡(jiǎn)單的開關(guān)控制，繼電器控制到復(fù)雜的單片機(jī)控制、單板機(jī)控制、PLC控制、PC控制都有它們的使用價(jià)值。隨著時(shí)間的發(fā)展，使用的比例肯定會(huì)按上述順序，前面的越來越少，后面的越來越多。目前來看單片機(jī)控制、PLC控制系統(tǒng)在機(jī)電一體化應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)量上應(yīng)該是最多的。
數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字指令來實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制的技術(shù)。它所控制的通常是為止、角度、速度、等機(jī)械量和開關(guān)量，以及溫度、流量、壓力等物理量。數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是相互關(guān)聯(lián)的。數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)：精度高、速度快、可靠性高。
6 機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)方法
機(jī)電一體化設(shè)計(jì)類型可分為：
根據(jù)受控對(duì)象的不同，進(jìn)行機(jī)電一體化設(shè)計(jì)；
改進(jìn)型機(jī)電一體化設(shè)計(jì)；
創(chuàng)造發(fā)明性機(jī)電一體化設(shè)計(jì)；
不同的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)類型，也有不同的設(shè)計(jì)方法。所謂根據(jù)受控對(duì)象的不同進(jìn)行機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，也就是不同行業(yè)有不同的受控對(duì)象。比如數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械一類的受控對(duì)象基本上是機(jī)械動(dòng)作；在化工機(jī)械中，處理機(jī)械動(dòng)作外還有對(duì)溫度、流量、壓力、配比等物理量的控制；也有將化學(xué)量作為受控對(duì)象的，如土壤分析儀對(duì)土壤酸堿度、鈣、鎂、磷的分析等。當(dāng)然受控對(duì)象最多的還是機(jī)械動(dòng)作問題。
改進(jìn)型機(jī)電一體化設(shè)計(jì)是應(yīng)用非常廣泛的一類設(shè)計(jì)。比如，我國(guó)數(shù)控機(jī)場(chǎng)普及度不高的現(xiàn)狀的主要原因一方面是數(shù)控機(jī)床的售價(jià)太貴，對(duì)于許多企業(yè)來說很難承擔(dān)這筆開支的。所以對(duì)現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，提高現(xiàn)有機(jī)床的生產(chǎn)效率和質(zhì)量、節(jié)約成本等起到很好的效果。
在機(jī)電一體化設(shè)計(jì)中，我們主要考慮3部分的設(shè)計(jì)：機(jī)械部分、控制部分、傳感器部分。事實(shí)上，為了簡(jiǎn)化問題，機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)思路完全可以從兩部分來考慮。即機(jī)械部分和控制部分，因?yàn)閭鞲衅魍耆梢栽诳刂撇糠种幸黄鹂紤]。機(jī)電一體化設(shè)計(jì)發(fā)展到今天，機(jī)械部分的設(shè)計(jì)仍然是這三部分中最重要的部分。過去在機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和實(shí)際工作中存在一種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)和看法：認(rèn)為機(jī)械設(shè)計(jì)直觀簡(jiǎn)單，技術(shù)含量沒有控制部分高。這是一種本末倒置的認(rèn)識(shí)。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；發(fā)展；趨勢(shì)
中圖分類號(hào)：TP 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3198(2010)11-0330-01
1 機(jī)電一體化概述
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱?！皺C(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面，是一種綜合技術(shù)，這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。
2 機(jī)電一體化的核心技術(shù)
2.1 機(jī)械技術(shù)
是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其高、新技術(shù)來更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)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。
2.2 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)
其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。
2.3 系統(tǒng)技術(shù)
即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)。從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。
2.4 自動(dòng)控制技術(shù)
其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。
2.5 傳感檢測(cè)技術(shù)
傳感檢測(cè)技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。
3 機(jī)電一體化的發(fā)展過程
機(jī)電一體化的發(fā)展過程大體可以分為三個(gè)階段：
3.1 初級(jí)階段
20世紀(jì)60年代以前為第一階段，也稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時(shí)，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
3.2 高速發(fā)展階段
20世紀(jì)70-80年代為第二階段，也稱為高速發(fā)展階段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；各國(guó)均開始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。
3.3 智能化階段
20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并且逐漸形成完整的學(xué)科體系。
4 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此，機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向如下。
4.1 智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)研究中得到日益重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)等新思想新方法，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，以求達(dá)到更高的控制目標(biāo)。誠(chéng)然，要使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或人的部分智能，則是完全可能的和必要的。
4.2 模塊化
模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜和非常重要的事。例如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。若能利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，也可擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。但這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)，但可通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
4.3 網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育、人們?nèi)粘Ｉ?，都帶來了巨大變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠。很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)，將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來的便利和快樂。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
4.4 微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末。機(jī)電一體化有向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)，泛指幾何尺寸不超過lcm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)(即超精密技術(shù))，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
4.5 綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然；‘綠色產(chǎn)品’概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用、銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化，主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。
4.6 系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能的大大加強(qiáng)，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電一體化的人格化有兩層含義：
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù)；醫(yī)療儀器；醫(yī)療科學(xué)技術(shù)；醫(yī)學(xué)工程；機(jī)械工程
機(jī)電一體化技術(shù)為一種由多種學(xué)科交織發(fā)展所形成的產(chǎn)物，為一類維持社會(huì)生產(chǎn)力不斷發(fā)展與提升的必然產(chǎn)物，在提高工程技術(shù)手段以及工作效率方面扮演著重要的角色。機(jī)電一體化技術(shù)通過將微電子、機(jī)械工程、信息技術(shù)等方面相互滲透于融合，促進(jìn)提高了對(duì)信息的處理與控制。目前國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展，同時(shí)也在一定程度上改變了其原本的功能及生產(chǎn)方式，而這一改變?cè)卺t(yī)療器械方面得到了明顯的體現(xiàn)?，F(xiàn)我院對(duì)此展開分析，結(jié)果總結(jié)報(bào)告如下：
1機(jī)電一體化的概念
機(jī)電一體化為一個(gè)綜合的概念，主要是指通過利用軟件系統(tǒng)將電子裝置與機(jī)械裝置相結(jié)合，將微電子技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械各項(xiàng)功能中的一個(gè)系統(tǒng)。有研究報(bào)道指出，機(jī)電一體化技術(shù)通過將自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)診斷及自動(dòng)控制等功能與機(jī)械系統(tǒng)相互結(jié)合起來，明顯提高了信息的處理及控制能力。另外，機(jī)電一體化技術(shù)反映出了現(xiàn)代機(jī)電發(fā)展的最前沿最高新的技術(shù)，在現(xiàn)代醫(yī)療儀器使用中可發(fā)揮重要的作用。
2機(jī)電一體化在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)電一體化的應(yīng)用對(duì)我國(guó)發(fā)展承擔(dān)著重要的意義，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)際的工業(yè)發(fā)展水平。早在20世紀(jì)80年代，我國(guó)就開始了與機(jī)電一體化技術(shù)的相關(guān)研究，并經(jīng)過30多年的研發(fā)與努力，我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)取得了較大的進(jìn)展，明顯提高了工作效率。近年來，機(jī)電一體化技術(shù)雖然已經(jīng)在醫(yī)療儀器中得到了應(yīng)用，但有專家指出，由于此項(xiàng)技術(shù)仍較為新穎，部分醫(yī)療工作人員缺乏正確認(rèn)知以及相關(guān)操作方法，在使用期間導(dǎo)致了醫(yī)療儀器應(yīng)用不當(dāng)。因此，醫(yī)療工作人員需不斷完善自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高專業(yè)素養(yǎng)，掌握有關(guān)于醫(yī)療儀器的正確使用方法。例如，應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)的多功能監(jiān)護(hù)儀器相比于以往臨床工作中使用的監(jiān)護(hù)儀器，將相應(yīng)的開關(guān)與案件顯示到了內(nèi)部菜單中，通過手動(dòng)按鍵在菜單中選擇設(shè)置的參數(shù)與功能，且通常發(fā)展為了一鍵多用，甚至有部分操作采用的英文、字符等情況。
3機(jī)電一體化在醫(yī)療儀器中的應(yīng)用
3.1機(jī)電一體化技術(shù)在診斷儀器中的應(yīng)用
醫(yī)療診斷儀器作為醫(yī)學(xué)診斷工作中不可缺少的工具，較為常用的包括心電圖儀器、核磁共振診斷儀、超聲診斷儀、腦電圖儀、血管造影設(shè)備儀器等。其中血管造影設(shè)備在診斷心腦血管疾病中得到了廣泛的應(yīng)用，通過為患者注射血管造影劑，利用計(jì)算機(jī)記錄造影劑達(dá)到病灶前后的圖像，在采用軟件系統(tǒng)對(duì)兩組圖像的變化情況給予分析，即可得到血管的模擬分布信息，以幫助醫(yī)生完成對(duì)患者病情的診斷。
3.2機(jī)電一體化技術(shù)在檢驗(yàn)儀器中的應(yīng)用
隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷革新，基因與分子生物學(xué)得到了廣泛的發(fā)展，為了科學(xué)地對(duì)患者進(jìn)行臨床檢驗(yàn)，現(xiàn)醫(yī)療人員開始將信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、生物技術(shù)及微電子技術(shù)等緊密地結(jié)合到一起，并相繼研究出了電解質(zhì)分析儀器、血細(xì)胞分析儀器、血?dú)夥治鰞x等。大量臨床經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，上述較為常用的醫(yī)療機(jī)器通過幫助臨床醫(yī)生從血液學(xué)以及免疫學(xué)等方向?qū)熘募膊∵M(jìn)行的檢驗(yàn)與診斷，極大程度地降低了傳統(tǒng)檢驗(yàn)效率低、準(zhǔn)確率較低等問題，提高了診斷的敏感性及準(zhǔn)確性。
3.3機(jī)電一體化技術(shù)在治療儀器中的應(yīng)用
近年來，機(jī)電一體化技術(shù)在治療儀器中也得到了準(zhǔn)確與高效的應(yīng)用，并引起了相關(guān)臨床工作者的足夠重視。通過采用機(jī)電一體化技術(shù)，我國(guó)相繼研究出了手術(shù)機(jī)器人、伽馬刀等儀器，并在微創(chuàng)手術(shù)中發(fā)揮了重要的作用。結(jié)合以往操作經(jīng)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)這些治療儀器可通過準(zhǔn)確捕捉醫(yī)生的操作動(dòng)作，利用軟件系統(tǒng)將指令向機(jī)械臂進(jìn)行傳遞，以幫助完成相應(yīng)的各類手術(shù)操作，獲得更好的效果。另外，這些應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)的儀器不僅改善了傳統(tǒng)手術(shù)操作方法，縮短了手術(shù)時(shí)間，減少了術(shù)中出血量，還在一定程度上降低了醫(yī)療人員的壓力，極大程度地提高了手術(shù)的工作效率及成功率。
3.4機(jī)電一體化技術(shù)在監(jiān)護(hù)儀器中的應(yīng)用
除了上述醫(yī)療儀器外，包括腦電圖儀以及心電圖儀器在內(nèi)的監(jiān)護(hù)儀器也在醫(yī)療工作中占有重要的地位，上述兩類常用的儀器通過準(zhǔn)確收集與處理與患者相關(guān)的生命體征信息，能夠準(zhǔn)確地對(duì)患者心率、血壓等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有利于對(duì)疾病的觀察。另外，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)在綜合監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，保證醫(yī)生對(duì)患者的生命體征進(jìn)行了更好的監(jiān)控與分析，不僅可應(yīng)用于醫(yī)療場(chǎng)所，同時(shí)也可在患者日常生活中得到更加廣泛的應(yīng)用，有利于對(duì)疾病的監(jiān)護(hù)，一旦發(fā)展異常立即給予治療。
4結(jié)語(yǔ)
近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷快速發(fā)展為機(jī)電一體化技術(shù)提供了更加可靠的技術(shù)支持，且該項(xiàng)技術(shù)也不斷成熟，發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)不僅在改變?nèi)藗兩a(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)以及生活理念方面具有重要的意義，還可應(yīng)用于醫(yī)療儀器中更好地對(duì)疾病進(jìn)行診斷與治療，并得到了廣泛的應(yīng)用。綜上所述，將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療儀器中可有效促進(jìn)醫(yī)療儀器的發(fā)展，期間需根據(jù)院內(nèi)實(shí)際需求并結(jié)合現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行合理的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；核心技術(shù)；發(fā)展進(jìn)程；發(fā)展趨勢(shì)
引言： 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由機(jī)械電氣化邁入了機(jī)電一體化為特征的發(fā)展階段。
1、機(jī)電一體化的基本概念
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝Z與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機(jī)電一體化是在以技術(shù)和科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科，而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)同時(shí)也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合，它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。
機(jī)電一體化涵蓋技術(shù)和產(chǎn)品兩個(gè)方面。只是，機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝Z除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)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，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
2、機(jī)電一體化的核心技術(shù)
機(jī)電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科技術(shù)，是機(jī)械、微電子、信息和控制技術(shù)等有機(jī)融合、相互滲透的結(jié)果。機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分組成。因此，為加速推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：
2.1 機(jī)械本體技術(shù)
機(jī)械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，還應(yīng)考慮利用非金屬?gòu)?fù)合材料。只有機(jī)械本體減輕了重量，才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化，進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。
2.2 傳感技術(shù)
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢(shì)。對(duì)外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。
2.3 信息處理技術(shù)
機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備（特別是微型計(jì)算機(jī)）的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。
2.4 接口技術(shù)
為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號(hào)電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光耦器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。
2.5 軟件技術(shù)
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
3、機(jī)電一體化技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)
3.1.智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法，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(biāo)。
3.2.網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
3.3.微型化
興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
3.4.綠色化
機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。
3.5.系統(tǒng)化
其表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能的大大加強(qiáng)，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。一是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層含義是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。
3.6. 模塊化
模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。
4、結(jié)束語(yǔ)： 綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求，而且是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。機(jī)電一體化的發(fā)展不是孤立的，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也將更加廣闊。
參考文獻(xiàn)：
