【文章內(nèi)容簡介】 、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(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。誠然，使機電一體化產(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電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。 模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標準，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)模化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。 微型化 微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。 20世紀90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢?，利用家庭網(wǎng)絡(luò)(homenet)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)(puterintegratedappliancesystem,CIAS)，使人們在家里分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 綠色化 工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。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)境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。 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)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(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，一般除RS232外，還有RS48DCS。 人格化 未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產(chǎn)品。事實上，許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。 、經(jīng)濟和社會效益 1．提高精度　　　　　　　　　　　　2．增強功能 3．提高生產(chǎn)效率，降低成本　　　　　4．節(jié)約能源，降低消耗5．提高安全性、可靠性　　　　　　　6．改善操作性和使用性 7．減輕勞動強度，改善勞動條件　　　8．簡化結(jié)構(gòu)，減輕質(zhì)量 9．降低價格　　　　　　　　　　　　10．增強柔性應(yīng)用功能 機電控制技術(shù)產(chǎn)品的分類 綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，與機電一體化相關(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)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。 ★機電控制技術(shù)綜合利用各相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢，揚長避短，取得系統(tǒng)優(yōu)化效果，有顯著的社會效益和技術(shù)、經(jīng)濟效益。 1．提高精度　機電控制技術(shù)使機械傳動部件減少，因而使機械磨損、配合間隙及受力變形等所引起的誤差大大減少，同時由于采用電子技術(shù)實現(xiàn)自動檢測和控制、補償、校正因各種干擾因素造成的動態(tài)誤差，從而達到單純機械裝備所不能實現(xiàn)的工作精度。如采用微型計算機誤差分離技術(shù)的電子化圓度儀，其測量精度可由原來的0．025μm提高到0．01μm；大型鏜銑床裝感應(yīng)同步器數(shù)顯裝置可將加工精度從0．06μm提高到0．02μm。 2．增強功能　現(xiàn)代高新技術(shù)的引入，極大地改變了機械工業(yè)產(chǎn)品的面貌，具有多種復(fù)合功能，成為機電一體化產(chǎn)品和應(yīng)用技術(shù)的一個顯著特征。例如，加工中心機床可以將多臺普通機床上的多道工序在一次裝夾中完成，并且還有自動檢測工件和刀具的精度、自動顯示刀具動態(tài)軌跡圖形、自動保護和自動故障診斷等極強的應(yīng)用功能；配有機器人的大型激光加工中心，能完成自動焊接、劃線、切割、鉆孔、熱處理等操作，可加工金屬、塑料、陶瓷、木材、橡膠等各種材料。這種極強的復(fù)合功能，是傳統(tǒng)機械加工所不能比擬的。 3．提高生產(chǎn)效率，降低成本　機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)能夠減少生產(chǎn)準備和輔助時間短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高產(chǎn)品合格率，減少操作人員，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本如，數(shù)控機床的生產(chǎn)效率比普通機床高5～6倍，柔性制造系統(tǒng)可使生產(chǎn)周期縮短40％，生產(chǎn)成本降低50％。 4．節(jié)約能源，降低消耗　機電一體化產(chǎn)品通過采用低能耗的驅(qū)動機構(gòu)、最佳的調(diào)節(jié)控制和提高設(shè)備的能源利用率，來達到顯著的節(jié)能效果。例如工業(yè)鍋爐若采用微機精確控制燃料與空氣的混合比，可節(jié)煤5％～20％；被稱為電老虎的電弧爐，是最大的耗電設(shè)備之一，如改用微型計算機實現(xiàn)最佳功率控制，可節(jié)電20％。 5．提高安全性、可靠性　具有自動檢測監(jiān)控的機電控制系統(tǒng)，能夠?qū)Ω鞣N故障和危險情況自動采取保護措施，及時修正運行參數(shù)，提高系統(tǒng)的安全可靠性。例如大型火力發(fā)電設(shè)備中，鍋爐和汽輪機的協(xié)調(diào)控制、汽輪機的電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)、自動起停系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)等，不僅提高了機組運行的靈活性和積極性，而且提高了機組運行的安全性和可靠性，使火力發(fā)電設(shè)備逐步走向全自動控制。 6．改善操作性和使用性　機電控制裝置或系統(tǒng)各相關(guān)傳動機構(gòu)的動作順序及功能協(xié)調(diào)關(guān)系，可由程序控制自動實現(xiàn)，并建立良好的人機界面，對操作參數(shù)加以揭示，因而可以通過簡便的操作得到復(fù)雜的功能控制和使用效果。有些機電控制裝置，可實現(xiàn)操作全部自動化；有些更高級的機電控制系統(tǒng)，還可通過被控對象的數(shù)學(xué)模型和目標函數(shù)，以及各種運行參數(shù)的變化情況，隨機自尋最佳工作過程，協(xié)調(diào)對內(nèi)對外關(guān)系，以實現(xiàn)自動最優(yōu)控制，如電梯全自動控制系統(tǒng)、智能機器人等。 7．減輕勞動強度，改善勞動條件　機電控制技術(shù)一方面能夠?qū)⒅圃旌蜕a(chǎn)過程中極為復(fù)雜的人的智力活動和資料數(shù)據(jù)記憶查找工作改由計算機來完成，一方面又能由程序控制自動運行，代替人的緊張和單調(diào)重復(fù)的操作，以及在危險或有害環(huán)境下的工作，因而大大減輕了人的腦力和體力勞動，改善了人的工作環(huán)境條件。例如CAD和CAPP極大地減輕了設(shè)計人員的勞動復(fù)雜性，提高了設(shè)計效率；搬運、焊接和噴漆機器人取代了人的單調(diào)重復(fù)勞動；武器彈藥裝配機器人、深海太空工作機器人、在核反應(yīng)堆和有毒環(huán)境下的自動工作系統(tǒng)，則成為人類謀求解決危險環(huán)境中的勞動問題的惟一途徑。 8．簡化結(jié)構(gòu)，減輕質(zhì)量　由于機電控制系統(tǒng)采用新型電力電子器件和傳動技術(shù)，代替笨重的老式電氣控制的復(fù)雜機械變速傳動，由微處理機和集成電路等微電子元件和邏輯軟件，完成過去靠機械傳動鏈來實現(xiàn)的關(guān)聯(lián)運動，從而使機電一體化產(chǎn)品體積減小，結(jié)構(gòu)簡化，質(zhì)量減輕。例如，換向器電動機，將電子控制與相應(yīng)的電動機電磁結(jié)構(gòu)相結(jié)合，取消了傳統(tǒng)的換向電刷，簡化了電動機結(jié)構(gòu)，提高了電動機壽命和運行特性，并縮小了體積。 9．降低價格　由于結(jié)構(gòu)簡化，材料消耗減少，制造成本降低，同時由于微電子技術(shù)的高速發(fā)展，微電子器件價格迅速下降，因此機電一體化產(chǎn)品價格