1、机电一体化技术发展趋势机电一体化技术发展趋势 摘要摘要 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 的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构，产品机构，功能与结构， 生产方式及管理体系发生了巨大变化。使工业由“机械电气化”迈入了“机电一 体化”为特征的发展阶段。 关键字关键字：机电 一体化 技术 发展 前言前言 许多人都认为数控专业就是机电一体化，可事实并非那样。机电一体化包含 了数控，正因为有了数控机床的问世，才促使机电一体化的形成，它也是机电一 体化历史上的第一页。机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功 和控制功能上引进电子技术， 将机械装置与电子
2、化设计及软件结合起来所构成的 系统的总称。 现代机电产品正朝着集成化、自动化、智能化的方向发展,有的机电产品对 人的依赖性越来越小,发生故障根本不可能由人去维修,有的机电产品形成大系 统,一旦发生故障可能导致重大事故,并造成巨大经济损失。 例如:美国发射的“勇 气”号火星车和“机遇”号火星车,在太空飞行半年之久,一旦有了故障靠人去诊断 和维修是根本不可能的;2008年8月巴西一枚VLS-3型卫星运载火箭,在接受最后 检测时突然爆炸,导致现场21人被炸死,另有20多人身受重伤。 这些集成化、自动化、智能化的机电系统发生故障的随机性很强,往往难以 预料,但工程实践表明除了少数突发故障以外,大多数故
3、障是一个渐进的过程。 如 果早期发现,及时采取恰当的措施是完全可以防止的,机电产品容错纠错设计与 仿真技术研究以及容错技术的应用正是顺应了这种需求。 容错技术为提高系统的可靠性开辟了一条新的途径。 虽然人们无法保证所设 计的系统各个构成环节的绝对可靠,但若把容错的概念引入到机电产品,可以使 各个故障因素对产品性能的影响被显著削弱,这就意味着间接地提高了产品的可 靠性。 研究和应用容错技术,对于保障机电系统运行的连续性和安全性,减少安全 事故,提高现代机电产品的经济效益和社会效益,具有非常重要的意义。 机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型科学， 随着科学技术 的不断发展，还将赋予新的
4、内容，但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统 的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信 息技术、传感监控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程 技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单 元，在多功能、高质量。高可靠性，低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整 个系统优化的系统工程技术。由此而生产的功能系统，则成为一个机电一体化系 统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和产品“两个方面。 只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机 械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑
5、。这是机电一体化与机械 加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。 机械工程技术有纯技术发展到 机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到 机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋 予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制 自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感 官与头脑的眼神， 具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质 区别。 一一 机电一体化概要机电一体化概要 “机电一体化”？它的来源是什么？ “机电一体化” 在国外被称为 Mechatronics 是日本
6、人在 20 世纪 70 年代初提出 来的， 它是用英文 Mechanics 的前半部分和 Electron-ics 的后半部分结合在一起构 成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合。 这一名称已得到包括我国在内的世界各国的承认， 我国的工程技术人员习惯上把 它译为机电一体化技术。机电一体化技术又称为机械电子技术，是机械技术、电 子技术和信息技术有机结合的产物。 机电一体化技术是在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展， 向机械工业领域迅猛渗透，机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应 用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子 技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发，根据系统功能目 标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对 各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质运动，能量变换进行 研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信 息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高 可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能
