机电一体化技术的发展历程和趋势前言

自电子技术出现以来，电子技术与机械技术的结合就开始了，但半导体集成电路，尤其是以微处理器为代表的大规模集成电路，在“机电一体化”技术之后取得了显著的进步，引起了广泛的关注。

(一)机电一体化的发展”

1.数控机床的问世，写下了“机电一体化”历史的第一页；

2.微电子技术给“机电一体化”带来巨大活力；

3.可编程控制器和“电力电子学”的发展为“机电一体化”提供了强大的基础；

4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使“机电一体化”跃上一个新台阶。

(二)机电一体化的发展趋势

1.光电集成。一般机电系统由传感系统、能量系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。因此，引入光学技术，实现光学技术的固有优势，可以有效改善机电一体化系统的传感系统、能量(动力)系统和信息处理系统。光电一体化是机电产品发展的重要趋势。

2.自律分配的系统化——柔性。未来的机电一体化产品，控制和执行系统具有足够的冗余性和很强的灵活性，可以更好地应对突发事件，被设计为“自律分配系统”。在自主分布系统中，各子系统相互独立工作，为整体系统服务，有自己的“自律”，可以根据不同的环境条件做出不同的反应。其特点是子系统可以生成自己的信息，并附加给定的信息。大前提下，具体的“动作”是可以改变的。这样，系统的适应性(灵活性)明显增加，整个系统不受一个子系统故障的影响。

3.全息系统化-智能。未来机电一体化产品的“全息”特征会越来越明显，智能化水平会越来越高。这主要得益于模糊技术和信息技术(尤其是软件和芯片技术)的发展。此外，其系统的层级结构也从简单的“自上而下”的局面转变为复杂冗余的双向连接。

4.“生物-软件”-仿生系统化。未来的机电一体化设备对信息的依赖性很强，结构上“静态”时往往不稳定，动态(工作)时则稳定。这有点类似于一个活着的生物:当控制系统(大脑)停止工作时，生物“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物却很有活力。仿生学研究领域已经发现了一些优秀的生物机构，可以为机电一体化产品提供新的躯体，但如何让这些新的躯体拥有鲜活的“生命”还有待进一步研究。这个研究领域被称为“生物-软件”或“生物-系统”，生物的特点是硬件(身体)和软件(大脑)的集成。看来机电一体化产品虽然在向生物系统化发展，但是任重道远。

5.微型计算机电化学-微型化。目前，通过在半导体器件的制造过程中使用蚀刻技术，已经在实验室中制造出亚微米机械部件。当这一成果应用于实际产品时，就不需要区分机械部分和控制器了。到时候机械和电子完全可以“一体化”，机体、执行器、传感器、CPU等等都可以集成在一起，体积很小，形成一个自律的元素。这种微观力学是机电一体化的一个重要发展方向。

二、典型的机电一体化产品

机电一体化产品分为系统(整机)、基础元件和元器件两大类。典型的机电一体化系统包括:数控机床、机器人、汽车电子产品、智能仪器、电子排版印刷系统、CAD/CAM系统等。典型的机电一体化元件和部件包括:电力电子器件和装置、可编程控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。省略了对这些典型机电一体化产品的技术现状、发展趋势和市场前景的分析。

三、我国发展“机电一体化”面临的形势和任务

机电一体化的工作主要包括两个层面:一是用微电子技术改造传统产业，目的是节约能源和材料，提高工作效率和产品质量，提高传统产业的技术进步；二是发展自动化、数字化、智能化的机电产品，促进产品升级换代。

(一)我国“机电一体化”工作面临的形势

1.在中国用微电子技术改造传统产业很难。

2.在中国，用机电一体化技术加速产品升级和增加市场份额的呼声和压力很高。

3.用机电一体化产品替代我国技术含量和附加值低，能耗、水耗、耗材高，污染扰民责任重的产品，意义重大。在中国的工业体系中，能源和水的消耗大户以及污染环境的企业仍占相当大的比重。近年来，虽然我国产业结构和产品结构进行了多次调整，但由于种种原因，效果一直不够明显。当然，这里面有很多是上级部门造成的问题，有“离乡难”、“重操旧业”等问题，但也有不优化理想行业、选择心仪产品等不可否认的问题。最好的答案早就摆在了这些企业面前，那就是发展机电一体化，研发生产相关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低、灵活性强。它们可以在不改变设备的情况下，根据市场需要和用户反映的产品结构和生产工艺进行调整和改造。这是解决机电产品多品种小批量生产的重要途径。同时可以为传统机械行业注入新鲜血液，带来新的活力，将机械生产从繁重的体力劳动中解放出来，实现文明生产。

另外，从市场需求来看，由于我国机电一体化产品的研发历史不长，缺口较大，很多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，年进口量比较大，急需发展。

(二)中国的“机电一体化”任务

我国机电一体化的任务可以概括为两句话:一是用机电一体化技术广泛而深入地改造传统产业；还有一句话就是大张旗鼓地发展机电一体化产品，推动机电产品升级换代。总体目的是促进机电一体化产业的形成，为我国产业结构和产品结构的调整做出贡献。

总之，机电一体化技术不仅是振兴传统机电行业的新鲜血液和源动力，也是打开我国机电行业产品结构和产业结构调整之门的钥匙。

四、中国发展“机电一体化”的对策

(一)加强统筹安排，协调发展计划。

目前国内从事“机电一体化”研究、开发和生产的单位很多。各有各的发展战略。由于各单位立足点和侧重点的限制，难免只考虑局部利益。各主管部门的相关规划和计划也存在统一考虑、统筹安排不够的问题，缺乏统揽全局的权威发展规划和战略规划。因此，建议主管部门责成有关单位在深入调查和科学分析的基础上，制定出“机电一体化”的总体研发和生产计划，避免开发中的重复和生产中的碰撞！

(二)加强行业管理，发挥“协会”的作用

目前国内“机电一体化”火热，但按照目前的行业划分方式和管理体制，“多策”难。因此，中国有必要为机电一体化行业定义一个统一的管理机构。根据当前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业的特点，我们建议尽快加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层次和覆盖面，加强办公室和秘书处建设；要通过其智能办公室和经济实体组织起草“行业”发展规划和战略计划；引导产业布局调整，选择发展突破口，抓好重点项目试点和相关项目招投标...

(3)优化发展环境，加大支持力度。

优化发展环境，是指通过向群众宣传，营造全社会，无论是企业内外，都关注和支持“机电一体化”发展的氛围，如为外国投资者尽快在中国投资发展“机电一体化”产业提供便利；尽可能给研发生产机电一体化产品的高科技企业开绿灯；尽力为机电一体化产品的开发和生产配置资源要素。

加大支持力度，在技术政策上，要严格限制发展高耗电、高耗材的传统产品，限制强制淘汰不采用机电一体化技术的落后产品；大力推进机电一体化技术改造传统产业，优先支持机电一体化技术改造传统产业，优先设立和支持相关技术开发应用项目，对在技术开发应用中做出贡献的单位领导和科技人员给予表彰和奖励。

(四)注重发展，兼顾“两个层次”

机电一体化行业覆盖面很广，我们的财力、人力、物力有限。因此，在把握机电一体化产业发展时，不应该面面俱到，直截了当地描述，而应该分清主次，大胆选择，有所为有所不为。我们应该注意两个层面的工作。第一个层次是“表面”工作，即用电子信息技术改造传统工业，在传统机电设备上植入或嫁接微电子(计算机)器件，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“改进”工作，即在新产品设计之初，“机械”和“电子”统一考虑，使“机械”和“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品至少是实现机电一体化的。

结论:本论文是在各位老师的悉心指导和严格要求下完成的。在学习生活中，我一直感受到导师无微不至的指导和无私的关怀，受益匪浅。向所有的老师表示深深的感谢和崇高的敬意。怎样才能行万里路而不积跬步？本次设计能够顺利完成，也归功于老师们的认真负责，让我很好的掌握和运用专业知识，并在设计中体现出来。同时也在网上搜集了很多资料，使得我的毕业论文工作顺利完成。向学院工程系的全体老师表示衷心的感谢。