【正文】 方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產由“機械電氣化”邁入以“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。概述 機電一體化機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統(tǒng)的總稱。機電一體化發(fā)展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發(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、傳感測控技術及電力電子技術，根據(jù)系統(tǒng)功能目標要求，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(xiàn)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。機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術由純技術發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發(fā)展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節(jié)與控制、自動診斷與保護等。也就是說，機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區(qū)別。覃家源機電一體化技術的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 機電一體化技術的地位與作用機電一體化技術在工業(yè)現(xiàn)代化的地位與作用十分顯著，它對世界各國的國名經濟發(fā)展和科學技術的進步起巨大的推動作用。在國內外已顯示強大的作用。它順應當代技術的發(fā)展使得傳統(tǒng)的工業(yè)革命發(fā)生變革和驚人的經濟效益，也對機械產品產生巨大的影響。主要有：性能提高、功能增強、產品結構簡化、可靠性能提高、節(jié)約能源和材料等等。機電一體化技術以促使當今的產業(yè)結構、產品結構、生產方式和管理體制發(fā)生了深刻的變化，引起社會經濟結構的巨大變化。機電一體化的發(fā)展狀況 機電一體化發(fā)展大體的三個階段：（1）20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰(zhàn)后轉為民用，對戰(zhàn)后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經開發(fā)的產品也無法大量推廣。（2）20世紀70—80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，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、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的出現(xiàn)，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；機電一體化技術和產品得到了極大發(fā)展；各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。賀州學院畢業(yè)論文（設計）（3）20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學、通信技術等進入機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)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研究。同時，人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，使機電一體化進一步建立了堅實的基礎，并且逐漸形成完整的學科體系。因此，機電一體化產品得以迅猛發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下4個方面:(1)機電一體化產品幾乎遍及所有制造業(yè)領域。在工業(yè)發(fā)達國家，數(shù)控機床占機床總數(shù)的30%～40%。工業(yè)機器人正向智能化和智能系統(tǒng)的方向發(fā)展，數(shù)量在未來十年將以25%～30%的速度增長。智能機器人將逐步進入辦公、管理、娛樂、家庭等各個領域。(2)機電一體化從單機向整個制造業(yè)的集成化過渡。計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)是當今世界制造業(yè)發(fā)展的總趨勢,它打破原有部門之間的界線以制造為基干來控制“物流”和“信息流”,實現(xiàn)從經營決策、產品開發(fā)、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。CIMS的實現(xiàn)是全局動態(tài)的最優(yōu)綜合。(3)激光技術進入機電一體化領域。光機電一體化是激光技術與機械、電子技術相結合,不僅大大擴展了機電一體化的應用領域,而且使一些行業(yè)出現(xiàn)重大變革，是當今信息業(yè)與制造業(yè)的最佳結合點。(4)微細加工技術與設備發(fā)展迅猛。微電子技術及其產業(yè)的高速發(fā)展,帶動了大量高新技術的興起,微細加工技術和裝備不僅支持了電子產業(yè)的發(fā)展,而且對微機械的誕生和發(fā)展也起了決定性的作用覃家源機電一體化技術的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢我國從20世紀80年代初開始進行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其列為“863計劃”。在制定“九五”規(guī)劃和2010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。雖然目前國內機電一體化技術與日本、歐美等先進國家相比仍有一定差距[6]，但隨著新技術革命的迅猛發(fā)展，我國加大了機電一體化技術的研究力度，并將其確定為國家高技術重點研究領域，給予優(yōu)先支持，并取得了一定的成績。 數(shù)控技術方面。我國數(shù)控技術起步于1958年，在“九五”末期,國產數(shù)控機床的國內市場占有率達50%,配國產數(shù)控系統(tǒng)普及型也達到了10%?？v觀我國數(shù)控技術近50年的發(fā)展歷程,特別是經過4個5年計劃的攻關,總體來看取得了很好成績。目前,已具有年產數(shù)控系統(tǒng)3000多套、主軸與進給裝置5000多套的生產能力。近十年來,普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密級加工中心則從3～5μm,提高到1～,[7]。 工業(yè)機器人方面。我國1986年將機器人的研究開發(fā)列入國家科技計劃,現(xiàn)已掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制系統(tǒng)和軟件編程技術、運動學和軌跡規(guī)劃技術,生產了部分機器人的關鍵元器件,并進入實用化階段，開發(fā)出弧焊、點焊、噴漆、裝配、搬運、注塑、沖壓及能前后行走、爬墻、水下作業(yè)的多種機器人。目前，國內相關科研機構和企業(yè)已掌握了工業(yè)機器人操作機的優(yōu)化制造技術，解決了工業(yè)機器人控制、驅動系統(tǒng)的設計技術，機器人軟件的設計和編程等關鍵技術，還掌握弧焊、點焊及大型機器人自動生產線（工作站）與周邊配套設備的開發(fā)和制備技術。現(xiàn)在，我國從事機器人研發(fā)的單位有200多家，專門從事機器人產業(yè)開發(fā)的企業(yè)有50家以上，中國市場上總共擁有近萬臺工業(yè)機器人，其中完全國產的賀州學院畢業(yè)論文（設計）工業(yè)機器人（行業(yè)內規(guī)模比較大的前三家工業(yè)機器人企業(yè)）行業(yè)集中度占30%左右。 計算機集成制造系統(tǒng)方面。我國經過多年的理論和技術準備,CIMS已經有了較快發(fā)展。目前,已在清華大學建成國家CIMS工程研究中心,在著名高校和研究單位建立了7個CIMS單元技術實驗室和8個CIMS培訓中心[9]。2000年,全國已有20多個省市、10多個行業(yè)、200多家不同規(guī)模和類型的企業(yè)通過實施CIMS應用示范工程,取得了巨大的經濟效益。當前,CIMS的進一步試點推廣應用已經擴展到機械、電子、航空、航天、輕工、紡織、冶金、石油化工等諸多領域,正得到各行各業(yè)越來越多的關注和投入。我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。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”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010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。機電一體化的發(fā)展趨勢機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關技術的發(fā)展。機電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個方面： 4．1 智能化智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用之一。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、覃家源機電一體化技術的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，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、高速度的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要。4．2 模塊化模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口和環(huán)境接口等的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調速、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等。有了這些標準單元就可迅速開發(fā)出新產品，同時也可以擴大生產規(guī)模。為了達到以上目的，還需要制定各項標準，以便于各部件、單元的匹配。由于利益沖突，近期很難制定出國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業(yè)，還是對生產機電一體化產品的企業(yè)，模塊化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。4．3 網絡化20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發(fā)展給科學技術、工業(yè)生產、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到、質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現(xiàn)場總線和局域網技術的應用使家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡(home net)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)(puter integrated appliance system，CIAS)，能使人們呆在家里就可分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發(fā)展。賀州學院畢業(yè)論文（設計）4．4 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的機電一體化產品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產品體積小，耗能少，運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術。微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。4．5 環(huán)保化工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質豐富，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。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、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。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發(fā)展前景。機電一體化產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。4．6 系統(tǒng)化系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。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)調控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強。一般除RS232外，還有RS485等智能化通信接口。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義：一層是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性等等，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，研制出各種機電一體化產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發(fā)而研制出來的。綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學技術發(fā)展的結晶，是社會生產力發(fā)展到一定階段的必然要求和產物。當然，與機電一體化相關的技術還覃家源機電一體化技術的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢有很多，并且隨著科學技術的發(fā)展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發(fā)展前景也將越來越光明。結論機電一體化是許多科學技術發(fā)展的結晶,是社會生產力發(fā)展到一定階段的必然要求。21世紀,機電一體化技術將成為機械工業(yè)的主角，在各方面均可帶來顯著的經濟效益和社會效益。機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的,它是許多科學技術發(fā)展的結晶,是社會生產力發(fā)展到一定階段的必然要求。隨著科學技術的發(fā)展,各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，機電一體化技術的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明?？茖W技術的進步為機電一體化的產生和發(fā)展創(chuàng)造了條件，社會之需求則提供動力。反過來機電一體化的發(fā)展不斷促進科學技術的進步和社會的需求，機電一體化已顯示出了強大的生命力，并以空前的速度和力度沖擊著傳統(tǒng)的技術思想、生產方式和方法即傳統(tǒng)的機電產品和產業(yè)結構，國名經濟的各個領域都將因此而發(fā)生深刻的變革。參考文獻：［1］李建勇．機電一體化技術［M］．北京：科學出版社，2004.［2］李運華．機電控制［M］．北京：北京航空航天大學出版社，2003.