纵论机电一体化技术的发展方向

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机电-体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪6o年代末作商业注册时最先创用的。当时及7O年代，人们-直把机电-体化看作是机械与电子的结合。国内早期将机电-体化技术 与机械电子学 并用，近年来 机电-体化更流行使用。

8O年代，信息技术崭露头角。微处理机的性能提高，为更高级的机电-体化产品所采用，典型的机电-体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后，使机械-电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样，对机电-体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施 日显重要。此外，光学也进入了机电～ 体化，产生了光机电-体化”的新领域。

进入9O年代，通信技术进入了机电-体化，机器可像机器人系统那样邑和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电-体化日益普及。有些机电-体化机械可两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执行器技术的发展，和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电-体化微型化方法的结合，开创了以精密工程和系统集成为特点的机电-体化新分支微机电-体化 。虽然微加工方法尚未成熟，但将逐渐成为集成控制系统的- 个组成部分。之后，机电-体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了2l世纪。机电-体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、拈化、网络化、微型化、集成化和绿色化1.数字化微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人，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，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电-体化产品的软件具有高可靠性、易操毕作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

2.智能化智能化是2l世纪机电-体化技术发展的-个重要发展方向。人工智能在机电-体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。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，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、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。诚然，使机电-体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电-体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而叉必要的。

3.拈化拈化是-项重要而艰巨的工程。由于机电-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、环境接口的机电-体化产品单元是-项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于-体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建-些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电-体化单元的企业还是对生产机电-体化产品的企业，规模化将给机电-体化企业带来美好的前程。

4.网络化20世纪9O年代，计算机技术等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、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成-片，企业间的竞争也将全球化。

机电-体化新产品-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方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电-体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电-体化产品无疑朝着网络化方向发展。

5.徽型化微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于-体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第-个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeleyfr)-校研制出第-个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS件和系统，如各种微型传感器，各种微构件。

6.集成他集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。

7.绿色化科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类降的要求，机电-体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。

机电-体化技术极大地改变了人们的生产、生活模式，随着这-技术的成熟和飞速发展，或许我们正经历着-场新的科技革命，我们期待着科学技术的发展为人类的生产、生活带来更大的方便。