机电一体化技术及发展趋势论文

机电一体化技术及发展趋势论文摘要：机电一体化是一门新兴的交叉学科，正处于发展上升阶段。机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机融合而构成的系统的总称。本文的主要内容在于分析我国机电一体化技术的发展现状，并对这一技术的未来发展走向做出了预测。关键词：机电一体化发展现状发展走向预测机电一体化技术在社会生产和生活中显现出了巨大的优越性。可以说，机电一体化技术代表着机械工业技术革命的发展方向。机电一体化技术涉及到机械制造技术、信息处理技术、测试技术、传感器技术、微电子技术、自动控制技术、人工智能技术、伺服驱动等多种技术。一、我国机电一体化技术应用现状目前，在机电一体化技术方面我国已经取得了一定的成就，特别是在机器人方面、数控技术方面和计算机集成制造系统方面尤为显著。在机器人方面。经过20多年的发展，我国已经掌握了机器人操作的设计制造技术、控制技术和软件编程等关键技术。机器人已经被广泛应用于工业上，并逐步涉及到医疗和水下探测等方面，在国防上也占有一席之地。特别值得一提的是，目前我国很多高校的自动化专业都在研究各种各样的机器人。比如说，国防科技大学研发出了类人机器人，北京航空航天大学与海军总医院联合研发了医用机器人，哈尔滨工业大学研发出了足球机器人，哈尔滨工程大学研发出了水下机器人并在抚仙湖水下遗址探测上得到了成功应用等等。在数控技术方面。在坚持自我开发与借鉴国外先进技术和经验的基础上，目前我国已经基本具备了自我研发能力，并在国内建立了多处数控研发和生产基地。到现在为止，我国数控技术行业已经具有年生产数控系统3000多套、主轴与进给装置5000多套的能力，成为促进国民经济发展的重要产品。掌握关键数控技术并形成自我研发和生产能力，对于发展民用工业和国防工业都有着不可替代的作用，同时也增强了我国的综合国力。可以说，我国的数控产业已经基本成形。在计算机集成制造系统方面。近年来，我国在计算机集成制造系统方面取得了巨大的进步，已经掌握了一些关键技术。目前，我国已经在清华大学建成了国家CIMS工程研究中心，在国内其他高校和科研单位建立了7个CIMS单元技术实验室和8个CIMS培训中心。同时，计算机集成制造系统在国内多家企业中得到了广泛应用，取得了良好的经济效益。但是，我们看到上述成就的同时还应该看到关于计算机集成制造系统的核心技术我们还没有取得突破，部分产品还主要依靠国外技术的支持才能得以研发和生产。二、我国机电一体化技术的发展走向着眼于我国机电一体化技术的发展现状，科学预测机电一体化技术的未来发展走向，对于提高我国机电一体化技术的研发能力具有一定的促进作用。系统化。开放的、多样化的机电一体化产品的系统运用，不但能够提高生产效率，还能更加便利人们的生活。单一的机电一体化产品能够在某个方面满足现实的需要，而多种机电一体化产品的系统运用，则能够满足更多方面的需求。针对市场逐步出现的多样化需求，机电一体化产品的设计和生产也在逐渐向系统化方向发展，注重对于一系列机电一体化产品的研发，并努力实现不同系列机电一体化产品之间的兼容与并用。因此说，机电一体化技术向系统化方向发展是大势所趋。微型化。微型机电一体化产品是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物，是将传统尺度的机电一体化产品进行缩小的结果，通常指体积不超过1立方厘米的机电一体化产品，但决不是将尺寸按比例缩小制造，微型化产品制造与传统机械制造有区别，已经成为一种新的学科。微型化机电一体产品具有体积小、能耗低、运动灵活等特点，已经被广泛应用在医学、军事、航空等领域。在医疗过程中所使用的微创技术，就是运用微型机电一体化技术的结果;在军事上，“苍蝇”大小的能够自主飞行的间谍窃听器也同样是微型机电一体化产品;在航天事业上，由于太空舱体积较小，而又需要容纳多种试验设备和探测设备，因此也都不同程度地使用了微型化机电一体化产品。智能化。智能化是机电一体化技术发展的重要方向之一。随着电子计算机技术的快速发展，人类在不断探求利用电子计算机技术模拟人工智能，使之能够在某些领域能够替代人的智能活动。机电一体化技术向智能化发展，主要表现在机电产品具有一定的智能，能够产生类似人类逻辑思考、判断推理以及做出自我决策的能力。例如，在数控机床上设置人模拟程序和人机对话功能，会给操作和维护等方面的工作带来极大的便利。特别是随着模糊控制、网络神经、小波理论以及混沌与分岔等人工智能技术的进一步发展，为机电一体化技术朝着智能化方向发展提供了诸多的推动力。环保化。近一百年来，工业的迅猛发展使得人类社会步入了前所未有的快速发展时期。人们已经逐渐开始享受物质丰富、生活安逸的巨大乐趣，但是，我们还应该看到人类社会的快速进步是以牺牲环境为代价的。目前，工业所产生的各种废气已经造成了大气污染，排放的各种废水已经污染了江河湖海，排出的各种废渣已经堆积如山，严重地威胁了我们赖以生存的地球家园。考虑到对于环境的保护，机电一体化产品也逐步在向清洁型、环保型、节能型等方向发展。越来越多的人士也开始青睐绿色环保型的机电一体化产品。因此说，能最有效地利用资源、最高限度地利用废弃物来设计环保化的机电一体化产品不仅是适应未来发展的一大特色，而且具有广大的市场前景。三、结语综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，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。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，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。

浅谈机电一体化技术的现状及发展趋势近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。一、光机电一体化技术特征光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。1、体积小，重量轻，适应性强，操作更方便光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。2、功能增加，精度大幅提高光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制?水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。3、部分硬件实现软件化，智能化程度提高传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向“软件化”和“智能化”。4、?产品可靠性得到提高，使用寿命增长传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。5、?产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。二、研究现状和发展趋势1、研究现状自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。2、发展趋势光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。?从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括。（1）激光技术1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。（2）传感检测技术1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。（3）激光快速成型技术激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。（4）光能驱动技术利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的