【文章內容簡介】 機械技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電子技術及軟件編程技術方面及它們的綜合運用。根據傳統(tǒng)的理論為出發(fā)點，又以智力、動力、運動等組成作為發(fā)展基礎，對各組成部分及其間的信息的處理，能量變換進行研究，使得整個系統(tǒng)能夠有機的結合和綜合運用，并在系統(tǒng)程序和電子技術方面可以有序的進行信息控制和高效率的處理，實現自動化與智能化的控制。 機電一體化發(fā)展至今 也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不但發(fā)展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。由此而產生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產品。因此，“機電一體化” 涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。 江西科技學院本科生畢業(yè)論文（設計） 2 第 2 章 機電一體化基本情況介紹 機電一體化的來源 機電一體化是日本企業(yè)界在 20 世紀末被提出的一種新的技術概念，它的主要組成板塊是機械技術和電子技術這兩大板塊。它們的有機結合得到了我國乃至世界各國的認可和高度贊揚和承認，在現在的工程技術領域中，我們習慣了把它叫著機電一體化技術。隨著科學技術的發(fā)展，機電一體化技術運用的領域也十分廣闊，它涵蓋了技術和產品這兩個大的方面。它的概念提出預示著現代機械技術的新的設計思想和創(chuàng)新方法。 機電一體化的概念 機電一體化又稱機 械電子學，它最早出現在日本雜志《機械設計》的副刊上。機電一體化技術的運用領域十分寬廣，主要是在信息技術、微電子技術向我們現在很需要發(fā)展的機械工業(yè)領域中的滲透和高速發(fā)展。它是想在機構的主要功能和動力功能等技術上引進電子技術，實現機械電子技術的深度結合運用。 它發(fā)展的主要領域是系統(tǒng)的自動化和智能化兩大方面，它是基于自動化技術、計算機技術、傳感器技術等有機的融合和處理后的一種綜合型的技術。主要截取那些技術的優(yōu)點將其綜合在一個技術上，形成的一種高端技術，同時還被賦予了很多心的功能。這意味著將來在機械方面的發(fā)展將 會成為最有價值的工程技術。 機電一體化的發(fā)展歷程 機電一體化機”這一名詞是日本安川電機公司在上世紀 60 年代末最先創(chuàng)用的。當時，人們一直把它看著是機械和電子的結合體。根據它的不斷發(fā)展，機電一體化大致可以分為以下幾個階段來作簡單的介紹其發(fā)展。 第一階段為 20 世紀 60 年代以前。這一階段也稱為初級階段，由于當時電子技術發(fā)展尚未達到一定的水平，機械技術和電子技術的結合還不可能達到廣泛和深入的發(fā)展，已經開發(fā)的產品也無法大量推廣。這一時期主要的產品還是數控機床，由于技術和價格的原因，供給使用的領域也很狹窄 ，僅限于航天領域。 第二階段是在 20 世紀 70 到 80 年代。這個時期稱為蓬勃發(fā)展階段，計算機技術、控制技術。通信技術的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術基礎。大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路以及微型計算機的迅速發(fā)展，為機電一體化的將來發(fā)展提供了充分的物質基礎。目前，日本和美國在機電一體化產品開發(fā)和應用方面處于世界領先地位，他們都將江西科技學院本科生畢業(yè)論文（設計） 3 智能傳感器、計算機芯片制造技術、具有觸覺和人機對話功能的人工智能工業(yè)機器人、柔性制造系統(tǒng)等列為高技術領域的重大研究課題，并投入大量資金支持發(fā)展相關技術。 這一時期的特點是機電一體化的產品 得到極大發(fā)展，各國都已經開始對機電一體化技術和產品有了極大的關注和支持。 第三階段是 20 世紀 90 年代后期。一開始就有了機電一體化技術向智能化方向發(fā)展的新階段，機電一體化變得呈現深入發(fā)展。一方面，光學的、通信技術的進入了機電一體化，微細加工技術也在這一方面得到了相應的發(fā)展，出現了光電一體化和微電一體化等新的大分支；另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入的研究。同時，由于人工機能的技術，神經網絡技術和光纖技術等領域取得巨大進步，這些研究將促使機電一體化進 一步建立完善的基礎和逐步形成完整的科學體系。所以機電一體化技術的發(fā)展道路顯得更加廣闊了。 早在 1958 年我國就開始研究數控機床，于 1966 年研制成功晶體管數控系統(tǒng)，并生產出了數控切割機、數控銑床等產品，但是受當時國內條件的限制，機電一體化在國內并沒有發(fā)展起來。 直到 20 世紀 80 年代初我國才開始系統(tǒng)的從事機電一體化的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列入“ 863 計劃”。在制定“九五”規(guī)劃和 2022 年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大 專院校、研究機構及一些大中型企業(yè)對這一技術的發(fā)展及應用做了大量的工作 , 取得了一定成果 , 但與日本等先進國家相比仍有相當差距。 江西科技學院本科生畢業(yè)論文（設計） 4 第 3 章 機電一體化的發(fā)展趨勢 隨著機電一體化技術的更深層次的革新與發(fā)展，它現在已經到達了跨學科的技術水平上了，它是機械技術、微電子技術、信息技術和控制技術等多方面技術的有機整理和融合、相互滲透的效果，就其發(fā)展形式而言，已經是很迅猛了。 機電一體化的發(fā)展現狀 當今世界工業(yè)國家數控機床擁有量就直接反映了這個國家的經濟實力。就目前我國而言，我們是擁有 機床最多的國家，大約有 300 萬臺，但是我國的機床數控化的占有率就只有 %左右，然而西方工業(yè)國家一般的都能達到 20%,這就可以知道我們國家和別個國家在智能化上的差距是多么的巨大的。對于這樣的問題，我國已經采取了相應的措施來改善現有的問題，希望能夠重點支持數控系統(tǒng)、設備和技術方面的一系列問題的解決，使其能夠有更多種類產品出現的繁榮景象。但是在信息化和工業(yè)化的關系上，我國對于機電一體化技術有兩種極端的觀點 ： 一種觀點認為：我國的工業(yè)化水平相對其他國家來說不是很高，離開了工業(yè)基礎談這種問題只能是空中樓閣， 信息化這種新經濟現象是發(fā)達國家的事。由于我國工業(yè)化的完成率很低，所以我們必須堅守傳統(tǒng)產業(yè)，把注意力放在工業(yè)化上。 另一種觀點認為：信息化與工業(yè)化沒有必然聯(lián)系。我們必須緊跟時代步伐，放棄夕陽工業(yè)，大力發(fā)展信息產業(yè)這種朝陽產業(yè)。這種觀點是“放棄 —— 跨越論”，即放棄傳統(tǒng)產業(yè)，在信息產業(yè)領域實現全方位的跨越。 機電一體化技術的發(fā)展趨勢 20 世紀 90 年代后期，各發(fā)達國家開始了向智能化方向發(fā)展機電一體化技術這方面邁進。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化行業(yè)，微細加工技術也在其中有了更深層次的 發(fā)展，于是出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，對機電一體化系統(tǒng)的分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。從現在來看未來的機電一體化技術的發(fā)展方向大致有以下幾個方面： 智能化：智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一 , 也是 21 世紀機電一體化的發(fā)展方向。近幾年 ,處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件 ,有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產品可以模擬人類智能 ,具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和 自主決策能力 ,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。目前 , 專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)、神經網絡以及遺傳算法 , 是機電一體化產品（系統(tǒng)） 實現智能化的 4 種主要技術，江西科技學院本科生畢業(yè)論文（設計） 5 它們各自獨立發(fā)展又彼此相互滲透。隨著制造自動化程度的不斷提高 , 將會出現智能制造系統(tǒng)控制器來模擬人類專家的智能制造活動 , 并會對制造中出現的問題進行分析、判斷、推理、構思和決策 。例如，在 CNC 數控機床上增加人機對話功能，設置智能 I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊數學、神經網絡、灰色理論、心理學、生理學和混沌動力學等人 工智能技術的進步與發(fā)展，為機電一體化技術發(fā)展開辟了廣闊天地。 集成模塊化：集成模塊化也是機電一體化產品的一個發(fā)展趨勢 , 也是一項重要而又艱巨的任務。簡單的來說就是將各種接口或單元標準化，有點像機械咀的標準件，由于機電一體化產品種類和生產廠家都比較多，研制和開發(fā)具有標準機