機電一體化的現狀大全11篇

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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，機電一體化進入了深入發展時期。光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中展露頭腳，出現了光機電或微機電一體化等新分支。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用。取得了一定成果。機電一體化已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展，還將被賦予新的內容。

二、機電一體化發展現狀

20世紀60年代以前為第一階段，稱為初級階段。人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。在二戰期間，戰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，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械與電子兩技術的結合還不可能廣泛和深入發展。

20世紀70到80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。

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展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中展露頭腳，出現了光機電和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統的分析和集成方法、機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，更為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用并把機電一體化技術列為“863計劃”中。

三、機電一體化發展趨勢

1.智能化趨勢

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。 “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、模糊數學、心理學等新思想、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。機電一體化產品不可能具有與人完全相同的智能。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能。

2.模塊化趨勢

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，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集具有視覺、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出新產品，也可以擴大生產規模，制定各項標準，以便各部件、單元間匹配。從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，對生產標準機電一體化單元的企業規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

3.網絡化趨勢

網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產等領域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。現場總線和局域網技術使家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡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，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂，因此機電一體化產品朝著網絡化方向發展是為大勢所趨。

4.微型化趨勢

微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢，泛指幾何尺寸不超過1cm的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，具有不可比擬的優勢。微機電一體化發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。

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1.機電一體化現狀

機電一體化又稱機械電子工程，是機械工程與自動化的一種，隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展。機電一體化技術是機械技術、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、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。機電一體化產品不僅是放大了人的力量與范圍，更是代替了人的感官和頭腦，智能化是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。機電一體化的根據發展大體可以分為3個階段。

初級階段是20世紀60年代以前。這一階段，機電一體化的研制和發開還處于自發狀態，人們簡單的使用電子技術改造機械產品的性能。在第二次世界大戰期間，由于戰爭大大刺激了機械產品與電子技術的結合，戰后軍用技術轉為民用。但是受當時的電子技術的發展水平所限，機械技術與電子技術的結合和滲透都處于比較低級水平。

蓬勃發展階段為20世紀70～80年代。這一階段，機電一體化在計算機技術、控制技術、通信技術的發展的基礎上，結合大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，機電一體化技術和產品得到了極大發展，機電一體化的概念到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認，各國也更加關注和支持機電一體化的發展深入發展階段是在20世紀90年代后期，機電一體化技術開始向智能化方向邁進，光學、通信技術、微細加工技術在機電一體化中的應用，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支，機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都被深入的研究，人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域的巨大進步，為機電一體化技術開辟了更加廣闊的發展前景。這些科學技術和研究，為機電一體化逐漸形成完整的科學體系奠定了基礎[3]。

我國對機電一體化的研究和應用是從20世紀80年代初才開始的，機電一體化技術被列為“863計劃”，國務院也成立相關的小組。我國將機電一體化技術的發展方向與影響納入九五規劃和發展綱要中，在我國許多高等院校、國家企業也對機電一體化技術進行了研究與應用，當前階段的機電一體化發展有利的提升了我國的綜合國力。

2.機電一體化的發展

2.1人工智能方面的發展

21世紀機電一體化技術一個主要發展趨向就是智能化。智能化是機電一體化技術區別于傳統機械技術最根本的特征。人工智能方向的研究也越來越重視，人工智能不是要求完全達到人類的智能標準，高性能的微處理器可以使產品擁有部分低級智能，使其可以在某些技術方面得以應用。外形龐大、生產過程連續性高以及生產速度快等是當前工業產品的主要特點，以往的機械技術對于這些特點已不能很好的適應，智能化的出現很好的適應了這些方面。

2.2模塊化方面的發展

模塊化設計就是將多個要素組合在一起，構成一個子系統。多個子系統最后又組合成為一個整體，從而生成一個新的系統，產生不同的功能。機電一體化如果能夠實現模塊化設計，必然大大減少設備之間的不兼容概率。如今機電一體化產品由于生產廠家很多，對產品的規格也無法統一，產品的多樣性造成了標準電氣、機械接口研制和開發的困難。但是對產品規格又很難做出嚴格的把控，由于利益關系，對產品標準的制定和完善很難出臺。模塊化的發展可以使各部件都使用標準單元，從而為制訂統一的標準打下基礎。產品的生產者在標準化產品上進行革新從而促進產品的更新換代，擴大產品的生產規模[1]。

2.3網絡化方面發展

世界通過網絡緊密地結合在了一起，人們的生活水平因網絡而提高，人與人之間的聯系因網絡而密切。網絡的普及與發展對各個領域都起了重大的推動作用，加快了我國全球化的步伐，全球的經濟生產通過網絡變得緊密，同時企業競爭也變得全球化，機電一體化技術因為世界，國際間的交流與合作得到了更快的發展。機電一體化技術新的發展動態，新的成品都會通過網絡渠道暢銷全球，網絡的普及帶來了產品營銷方面的革命。

2.4微型化方面的發展

機電一體化發展的整體趨勢之一就是微型化。微型化起步比較晚，但其在機電一體化領域也算是小有成就。機械設備向微型化發展，甚至是向微電子系統發展是微型化的方向。微機電一體化的目前存在機電技術的瓶頸，因為機電設備構造復雜，使得機電技術還不能達到與微電子技術同步，相信隨著科技的進步，機電技術也會隨之進步。從而使機電一體化整體的微型化水平更上一個臺階。微型化的產品現在已經廣泛運用于軍事及醫療方面。其體積小、操作性強、耗能少的優點使得微型化產品擁有廣闊的前景。

2.5綠色化方面的發展

工業的發達帶來人們生活上的巨大變化。物質極大豐富，生活更加舒適；但由于人們過于追求經濟效益，而不重視環境和能源問題，導致環境問題日益突出，能源面臨枯竭。低碳環保是當代社會的理念，現代隨著人們生活水平逐漸提高，全社會都在呼吁合理利用環境資源，回歸自然。因此綠色產業就有更大的發展空間，綠色化產品也是機電一體化技術的發展趨勢。綠色產品消耗最少的資源，達到最大的經濟效益，造成最小的環境污染，在其設計、制造、使用和銷毀的整個生命過程中，始終注重環境的保護和人類的健康，對生態環境造成的危害很小，對資源利用率極高，所以機電一體化產品的綠色化此具有很大的發展前途[2]。

3.小結

機電一體化產品隨著科學技術的發展和電子技術的廣泛應用，在國民經濟建設的各個方面發揮出越來越重要的作用。機電一體化技術是機械、電子技術和計算機科學技術等多種技術發展的結合的產物。伴隨著各種技術相互融合的趨勢越來越明顯，機電一體化技術的發展也會推向一個新的高峰。

【參考文獻】

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中圖分類號：F407文獻標識碼： A

一、前言

隨著時代的進步，科技的發展，各個工業領域的技術開始融合起來，從而大大提高了技術的水平，提高了我國的工業生產能力。機電一體化就是這樣一個在科技發展的浪潮中衍生的科技發展新方向。

二十世紀九十年代后期發展至今，機電一體化技術開始逐漸地邁向了新階段[3]。以微電子技術作為核心的高科技技術逐漸被應用于工程機械制造領域中，進而改變了我國工程機械長期落后的困境，同時也促進了相關工業制成品的性能的進步，從整體上將我國的工程機械推進了一個全新的臺階。尤其是在一些樓宇建設中電子監控和自動報警的應用中，如果相關的設備和工程機械出現了故障，電子監控設備以及自動報警系統能夠及時準確地為工作人員提供相關信號，以方便工作人員及時地維護和更新。

二、機電一體化技術

機電一體化技術．顧名思義．結合應用機械技術和電子技術于一體。隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展，成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統技術，應用范圍愈來愈廣。

機電一體化技術具體包括以下內容：

1、機械技術

機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統制造過程中，經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統等，形成新一代的機械制造技術。

2、計算機與信息技術

其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。

3、自動控制技術

其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。

4、傳感檢測技術

傳感檢測技術是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。現代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的保證。

5、伺服傳動技術

包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。

三、機電一體化的發展階段

機電一體化的發展大體可以分為三個階段。上世紀60年代以前為第一階段（亦可稱為初級階段）。在這一時期，人們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期間，戰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，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。

上世紀70～80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化發展提供了充分的物質基礎。

第三階段，上世紀90年代后，機電一體化技術開始向智能化方向邁進，進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，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的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。

四、機電一體化技術的現狀

機電一體化技術與其他技術的發展狀況類似，也經歷了長期的產生發展和成熟的過程。在機電一體化概念還未出現時，世界各國的相關科技工作者就已在原有的機械設計基礎之上設計和研發出了機電一體化的產品。但隨著機電一體化產品的不斷前進和發展，20世紀70年代初，相關的科技工作者才在長期實踐過程中系統地總結和提出了機電一體化的概念，并在實踐中使其不斷發展完善。

隨著集成電路、計算機技術等的發展和普遍應用，機電一體化也得到了新的全面發展由于具備了形式靈活內容豐富應用廣泛的特點，機電一體化技術在機械行業中引發了深層的技術改革，而這種改革又反過來推動了機電一體化技術向全新的方向發展。現在，隨著技術進步時展，機電一體化技術的應用已深入到社會生活的各個領域，為人類帶來了更為高效的生產和生活方式。

五、機電一體化技術的發展趨勢

縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發展：

1.智能化

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。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、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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的。

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，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口和環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出新產品，同時也可以擴大生產規模。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。

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。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，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（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（computer 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號快樂。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。

4.微型化

微型化興起于20世紀80年代末，是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。微機電系統是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統。微機電系統產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發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。

5.綠色化

工業的發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，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，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，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前景。

六、結束語

綜上所述，機電一體化技術已經成為了當下科技發展的一個新的趨勢，它是眾多學科交叉、共生的結果，對于提高我國的科技水平和人們的生活水平具有很好的推動作用。

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現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入以“機電一體化”為特征的發展階段。

1機電一體化概述

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的總稱。

2 機電一體化的發展狀況

機電一體化的發展大體可以分為三個階段：（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期間，戰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，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發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展，已經開發的產品也無法大量推廣。（2）20世紀70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發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。（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，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。

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”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發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對這一技術的發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。

3 機電一體化的發展趨勢

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，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展。機電一體化的主要發展方向大致有以下幾個方面：

3．1 智能化

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、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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的。

3．2 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，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口和環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出新產品，同時也可以擴大生產規模。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。

3．3 網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，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(computer 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展。

3．4 環保化

工業的發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，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，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，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，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，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。

綜上所述，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發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有很多，并且隨著科學技術的發展，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展前景也將越來越光明。

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機電一體化最早出現在1971年日本雜志《機械設計》的副刊上，隨著機電一體化技術的快速發展，現在的機電一體化技術，是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術。它不是上述技術的簡單拼湊，而是從系統的觀點出發，合理配置各功能單元，使得整個系統具有高質量，高可靠性的特點。

機械工程技術由純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體力但是發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦撲許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延仲，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。現代化的自動生產設備幾乎可以說都是機電一體化的設備。

1.機電一體化的發展過程

機電一體化經歷了長期的產生于發展過程，大致分為三個階段：

萌芽階段：20世紀60年代以前為萌芽階段。由于電子技術發展迅速，人們逐步使用電子技術的初步成果完善機械產品的性能。特別是第二次世界大戰后，機械產品與電子技術的結合使得許多性能優良的產品出現，對戰后經濟的恢復和技術的進步起到了積極的作用。

蓬勃發展階段：20世紀70年代至20世紀80年代是蓬勃發展階段。在這一階段，人們主動地利用新技術的巨大成果創造新的機電一體化產品。應該特別指出的是，日本在推動機電一體化技術的發展方面起了主導作用。日本政府于1971年3月頒布了《特定電子工業與特定機械工業振興臨時措施法》，要求企業界“應特別注意促進為機械配備電子計算機和其他電子設備，從而實現控制的自動化和機械產品的其他功能”。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為基點一體化的發展奠定了技術基礎。

智能化階段：從20世紀90年代開始至今稱為智能化階段。機電一體化技術向智能化新階段邁進。人工智能技術及網絡技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的新天地。大量的智能化機械產品不斷涌現。出現了“模糊控制”和“混沌控制”等新概念。

機電一體化的目的是使系統高附加值化，即多功能化、高效率化、高可靠化、省材料省能源化，并使產品結構向輕薄短小巧化方向發展，不斷滿足人們的生活多樣化需求和生產的省力化、自動化需求。因此，機電一體化的研究方法并不是拼拼湊湊的“混合”設計法，應該從系統的角度出發，采用現代設計分析方法，充分發揮邊緣學科技術的優勢。

2.機電一體化發展的共性關鍵技術

機電一體化發展所采用微電子技術必須解決一些共性關鍵技術。這些技術包括檢測傳感技術、信息處理技術、伺服驅動技術、自動控制技術、精密機械技術及系統總體技術等。各部分所包括的內容如下：

檢測傳感技術：檢測傳感器的檢測對象有位移、壓力、溫度、速度、加速度、流量等物理量，其檢測精度的高低直接影響機電一體化產品的性能好壞。檢測傳感技術的主要難點在于提高可靠性、精度和靈敏度。

信息處理技術：信息處理技術包括信息的輸入、變換、運算、次數和輸出技術。信息處理是否及時正確，直接影響機電一體化產品的質量和效率，因而成為機電一體化產品的關鍵技術。在信息處理技術方面存在的問題有減輕重量、提高處理速度、提高可靠性和抗干擾能力以及標準化、提高操作性及便于維修保養等。

自動控制技術：自動控制技術包括高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷、校正、補償、再現、檢索等技術。其技術難點是現代控制理論的工程化與實用化，以及優化控制模型的建立等。

伺服驅動技術：伺服驅動技術主要是指執行元件中的一些技術問題。伺服驅動包括電動、氣動、液動等各種類型。希望之星元件滿足小型、重量輕和輸出功率大等三個方面的要求，以及提高對環境的適應性和可靠性。

精密機械技術：機電一體化產品對精密機械提出的新要求有：減輕重量、縮小體積、提高精度、提高剛度、改善動態性能等。

系統總體技術：系統總體技術是以中國從整體目標出發，用系統的觀點和方法，將總體分解成若干功能單元，找出能完成各個功能的技術方案，再把功能和技術方案組合成方案組進行分析、評價和優選的綜合應用技術。機電一體化產品要求系統的協調性很好，否則即使各個部分的性能、可靠性都很好，性能和產品也很難保證正常運行。

3.機電一體化發展趨勢

隨著科技的發展和經濟的進步，對機電一體化技術提出了許多新的和更高的要求，出現了新的概念。如數控技術、CNC、FMS、CIMS及機器人等都被一致認為是典型的機電一體化技術、產品及系統。機電一體化的發展趨勢有以下幾點：

高性能化：高性能化一般包含高速化、高精度、高效率和高可靠性。新一代CNC系統就是以此“四高”為滿足生產急需和人誕生的。可實現告訴數據傳遞，在相當高的分辨率情況下，系統仍有高速度，此外其效率也非常高。

智能化：人工智能的研究日益得到重視，其中機器人與數控機床的智能化就是重要應用。智能機器人通過視覺，觸覺和聽覺等各類傳感器檢測工作狀態，根據實際變化過程反饋信息并作出判斷與決定。數控機床智能化，使用各類傳感器對切削加工前后和加工過程中的各種參數進行監測，并通過計算機系統做出判斷，自動對異常現象進行調整和補償。

此外，機電一體化發展趨勢還有系統化，輕量化及微型化等

參考文獻：

[1]機電一體化技術的發展及應用，梁俊彥

篇（6）

    二、機電一體化的發展現狀

    機電一體化的發展大體可以分為3個階段。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期間,戰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,戰后轉為民用,對戰后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發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展,已經開發的產品也無法大量推廣。

    20世紀70年代~80年代為第二階段,可稱為蓬勃發展階段。這一時期,計算機技術、控制技術、通信技術的發展,為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展,為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。

    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展時期。一方面,光學、通信技術等進入了機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中展露頭腳,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的建模設計、分析和集成方法、機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時,由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步,更為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。這些研究,將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發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對這一技術的發展及應用也做了大量的工作,雖然取得了一定成果,但與日本等先進國家相比仍有相當差距。

篇（7）

隨著科技的進步，尤其是電子信息時代的來臨，將電子信息技術充分地與機電技術相整合，成就了現今的機電一體化技術。機電一體化技術的發展促進了工業生產向著機械自動化的方向邁進，同時也間接地促進了我國經濟的發展。筆者結合自身的學習體會先就機電一體化技術的現狀和發展趨勢淺談一下自己的看法與觀點：

一、簡述機電一體化技術

機電一體化技術．顧名思義．結合應用機械技術和電子技術于一體。隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展，成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統技術，應用范圍愈來愈廣。

機電一體化技術具體包括以下內容：

（1）機械技術

機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統制造過程中，經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統等，形成新一代的機械制造技術。

（2）計算機與信息技術

其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。

（3）自動控制技術

其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。

（4）傳感檢測技術

傳感檢測技術是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。現代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的保證。

（5）伺服傳動技術

包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。

二、機電一體化技術的發展趨勢

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，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。因此，機電一體化的主要發展方向如下：

1.智能化

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。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、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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。

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，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。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。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。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這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。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還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

3.網絡化

篇（8）

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

引言

眾所周知，現代科學技術極大地推動機械工業領域的技術改造和革命。迄今為止，世界各國都在大力推廣機電一體化技術。近些年來，我國的計算機技術和微電子技術得到了長足的發展。在此基礎上，這些技術被廣泛應用到了機械工業領域，形成了機電一體化，不僅對機械工業的產品功能、構成和技術結構產生了重要影響，而且也給機械工業的生產方式及管理體系帶來了巨大變化，使工業生產從“機械電氣化”時代邁入了“機電一體化”階段。在人們生活的各個領域已得到廣泛的應用，不僅深刻影響著機電一體化的發展趨勢，而且深刻地影響著全球的科技、經濟、社會和軍事的發展，并以蓬勃的生機向前發展。

1機電一體化概述

機電一體化的概念最早是1960年代末由日本安川電氣公司提出，是將機械和電子技術集成結合起來所構成的系統的總稱。作為一門新型學科，機電一體化已經建立起了一套自身的體系，并且隨著科技的進步不斷得到充實和更新。機電一體化的基本特征表現在:它從系統的視角出發，成功將微電子技術、機械技術、自動控制技術、信息技術、計算機技術、傳感測控技術及電力電子技術的應用有機結合起來。作為一種系統工程技術，機電一體化通過對各功能單元進行合理布局與配置，使這些功能的高質量、高可靠性、低能耗價值得到了充分的體現，實現了優化系統的目的。一個所謂的機電一體化產品或機電一體化系統就由此產生。所以，“機電一體化，，涵蓋“技術”和“產品”兩個方而。需要特別指出的是，機電一體化技術并不是微電子技術、機械技術等新技術的簡單拼湊，而是將以上技術群進行有機融合的綜合技術。正是這一點，使機電一體化在概念上與機械電氣化相區別。從發展歷程看，盡管從純技術發展到機械電氣化，但這樣的機械工程技術仍屬傳統機械。進入到機電一體化階段后，其中的微電子裝置不僅具有了和某些機械部件一樣的功能，而且還具備了諸如自動處理信息、自動檢測、自動調節與控制等許多新的功能。形象地說，機電一體化產品不僅可以替代人力去完成許多機械勞動，實現人手和肢體的延伸，而且還擁有了智能化特征，實現了感官與頭腦的延伸。這一點也在功能上將機電一體化與機械電氣化區別開。這個定義強調它將扮演越來越重要的角色機電整合。它在復雜的非線性上下文包括電腦和數字信號處理器(dsp)，它存儲和處理信息、通訊和互聯網，這發送信息，以及各種計算機輔助設計(CLAD)軟件。

2國內機電一體化技術應用現狀

當前我國正處于市場經濟的發展階段，盡管較之以往我們的機電產品出口取得了顯著的成績，但是仍然不能忽視存在的問題。正確對待機遇和挑戰，思考并解決當前存在的問題無疑會有助于提高我國機電技術產品的水平和性能，對于完善我們的市場經濟制度也大有裨益。從促進產業結構調整，推動完整的機電一體產業形成的角度看，我們的機電一體化而臨以下兩點任務:其一，要進一步推動傳統工業技術升級，實現節能高效，這就需要對傳統產業進行微電子技術改造。其二，大張旗鼓地開發自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。

首先，在技術政策上，要對能耗高、效率低下、不符合環保標準的傳統產業進行限制，加快對落后產品的淘汰。同時，要鼓勵對傳統產業實施機電一體化技術改造。

其次，我國機電一體化產業覆蓋而廣，發展迅速，而我們的財力、人力和物力是有限的，產業的規劃和發展不可能而而俱到，所以我們應建立機電一體化行業“協會”性質的統管合作機構，并賦予其職能，既有利于深入的行業調查，指導行業布點布局的調整，發展重點項目，又有助于制定出縱覽全局的“機電一體化”發展計劃和戰略規劃，以避免開發上重復、生產上撞車。

再次，通過“協會”的有效組織和廣泛宣傳，一來可以建立行業信息平臺，及時分享更多的行業內部信息，二來可以增加產業在社會上的認知，使行業內外都重視和支持“機電一體化”的發展，既可以吸引外商到我國投資發展“機電一體化”的眼球，又可以更加方便合理調配資源。同時，盡管人民幣升值短期內會減緩我國機電產品出口，但對技術貿易來講，卻可以利用此時的時機，大量引進相關產業的先進技術，反哺自身加工業，提高企業的利潤空間。作為世界上最大的發展中國家，大力發展機電一體化技術，用微電子技術改造傳統產業，開發數字化、智能化機電產品，既是振興我國傳統機電工業的新鮮血液和源動力，也是一條促使機電行業產業、產品結構調整日益完善的捷徑。

3機電一體化技術發展趨勢

Electrochemic-mechanical系統(MEMS)一直是一個近年來熱門研究領域。它也是一個快速增長的行業，它們的大小已經超過100億美元，數以百萬計的MEMS一直在等產品汽車安全氣囊和噴墨打印機。MEMS技術已經應用到開發微型光學開關來處理高卷數據和話音通信的通信。MEMS本身是一個機電一體化極好的例子。作為另一個措施，表示的重要性小型化、美國政府投資270美元在2000年在國家納米技術倡議關于人口統計學的改變，ASME報告中，“人口統計學是第二強大的力量改變世界的經濟和社會。在未來40年，世界人口預計將將增長50%左右。嬰兒潮一代將進入高級成熟度然后年老。“然后，報告觸動了幾個具體的方而包括歐洲和日本人口迅速老齡化趨勢。雖然報告中沒有討論ASME，這種趨勢將激勵機電朝著人性化方向發展，如護理機器人的研發被稱為人類友好的機電一體化。美國機械工程師協會(CASME)最近發表了一份報告，題為《機械工程在21世紀的發展趨勢》，其內容主要介紹了從20世紀到21世紀機電一體化的進展和今后發展的趨勢。它從以下四個類別描述了工程學的變革趨勢:技術變革、人口變革、經濟變革和社會變革。隨著科技的進步，以下八個領域將會是機電一體化發展的主要途徑:信息技術、微型化、材料科學、生物工程和醫藥、能源、運輸、環境工程和制造業等。

4結論

在經濟全球化趨勢逐漸增強，市場競爭日趨激烈的當今社會，機電一體化的發展對優化本國的產業結構和發展本國經濟具有至關重要的作用。機電制造思維是基于現代工程教育而逐步興起和發展起來的。機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發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有很多，并且隨著科學技術的發展，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展前景也將越來越光明。總而言之，機電一體化技術作為機械技術，信息技術，電子技術和計算機技術的融合、發展與延伸，在經濟社會不斷建設發展的過程中占據著極為關鍵的地位。我們需要明確機電一體化技術未來發展方向，妥善處理機電一體化技術在發展過程中而臨的問題與障礙，推動機電一體化時代的全而發展。

參考文獻:

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關鍵詞： 機電一體化 現狀 發展趨勢

一、機電一體化的產生與應用

20世紀60年代以來,人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能后,刺激了機械產品與電子技術的結合。計算機技術、控制技術、通信技術的發展,為機電一體化的發展更進一步奠定了技術基礎。20世紀80年代末期,機電一體化技術和產品得到了極大發展。各國均開始對機電一體化技術和產品給以很大的關注和支持,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,機電一體化進入了深入發展時期。光學、通信技術等進入了機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中展露頭腳,出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用。取得了一定成果,它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。機電一體化已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展,還將被賦予新的內容。

二、機電一體化的發展現狀

機電一體化的發展大體可以分為3個階段。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期間,戰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,戰后轉為民用,對戰后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發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展,已經開發的產品也無法大量推廣。

20世紀70年代~80年代為第二階段,可稱為蓬勃發展階段。這一時期,計算機技術、控制技術、通信技術的發展,為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展,為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。

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展時期。一方面,光學、通信技術等進入了機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中展露頭腳,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的建模設計、分析和集成方法、機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時,由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步,更為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。這些研究,將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發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對這一技術的發展及應用也做了大量的工作,雖然取得了一定成果,但與日本等先進國家相比仍有相當差距。

三、機電一體化的發展趨勢

(一)智能化趨勢

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視,機器人與數控機床的智能化就是重要應用。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、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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。機電一體化產品不可能具有與人完全相同的智能。但是,高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能。

(二)模塊化趨勢

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,研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。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。這樣可利用標準單元迅速開發出新產品,也可以擴大生產規模,制定各項標準,以便各部件、單元的匹配和接口。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還是對生產機電一體化產品的企業,規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

(三)網絡化趨勢

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展給科學技術、工業生產等領域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。現場總線和局域網技術使家用電器網絡化已成大勢,利用家庭網絡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,使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂,因此機電一體化產品朝著網絡化方向發展是為大勢所趨。

(四)微型化趨勢

篇（10）

一、煤礦電一體化技術的主要特征

煤礦機電一體化技術的特征主要表現為：（1）具有在線監控、自動報警及故障自診的特征。即對煤礦機械的電動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的在線運行狀態監控，出現故障能動報警并準確地指出故障的部位，從而改善操作員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設備維護檢查工作，降低應用維修費用，縮短停機維修時間，延長設備的應用壽命。（2）具有提高生產效率的特征。例如井下應用的膠帶輸送機、通風機、提升機等，應用變頻起動、PLC控制系統，節電量就為30%左右，同時生產效率也可以大大的提高（3）適用范圍大的特征。機電一體化產品具有復合技術和功能，不具有單技術、單功能的局限性，這使得機電一體化產品的功能得到很大提高，也深化了自動化的程度。機電一體化產品具有的自動和智能功能可以輕松應對用戶的需求。

二、我國煤礦機電一體化的現狀問題

隨著現代科學技術的不斷發展，各種智能技術的開發與利用，全方位的提高了機電一體化的水準，并且有效地結合了計算機技術的利用。目前我國煤礦機電一體化還存在著很明顯的不足，也與西方國家存在明顯的差距，但仍然取得了顯著進步，這在很多方面都得到了體現：先進采煤機的應用是最明顯標志，其不僅大大的提高了產量，還增加了安全性；綜合液壓支架的應用不僅僅大量減輕了重力的壓力，也提高了人身設備的安全；鋼絲繩損耗定量檢測系統，這一系統就充分利用了計算機的作用，精確的計算了鋼絲繩的損耗程度，使安全隱患消失于無形；此外，還有很多其他技術的利用也充分體現了我國煤礦機電一體化的進程，例如：提升機交流電控系統、LC煤礦提升機綜合后備保護裝置、ZDC30/30煤V用斜巷防跑車擋車裝置等等。

雖然我國在機電一體化的進程方面和西方發達國家差不多，但在具體的技術和應用上卻還是存在著很大的差距，不僅僅在整體的技術水平和利用范圍上存在著明顯差距，就算在具體的機械設備上也存在著明顯的落后趨勢，舉例來說：國外現在最流行的一種SL500系列采煤機的各種數據在我國暫時研制不出來，并且在交流變頻開采技術等方面也存在著明顯的差距，最大的差距是存在于自動化技術方面。

三、機電一體化技術在煤礦生產中的應用分析

1、機電一體化技術在采煤機中的應用分析。電牽引采煤機是機電一體化技術在采煤機的一個典型應用。與液壓牽引相比，其具有以下特征：（1）具有良好牽引特性的特征。可以在采煤機前進時提供牽引力，使其克服阻力移動，也可以在采煤機下滑時進行發電制動，向電網反饋電能。（2）可用于大傾角煤層的特征。牽引電動機軸端裝有停機時防止機器下滑的制動器，因為它的設計制動力矩為電動機額定轉矩的1.6～2.0倍，所以電牽引采煤機可用在40°～50°傾角的煤層，而不需要其它防滑裝置。（3）運行可靠且應用壽命長的特征。電牽引和液壓牽引不同，前者除電動機的電刷和整流子有磨損外，其它元件均無磨損，因此工作可靠，故障少，壽命長，維修工作量小。（4）反應靈敏且動態特性好的特征。電控系統能及時調整各種參數，防止采煤機超載運行。（5）結構簡單、效率高的特征。電牽引采煤機機械傳動結構簡單、尺寸小、重量輕，電能轉換為機械能只做一次轉換，效率可達99%，而液壓采煤機的效率只有65%-70%左右。

2、機電一體化技術在帶式輸送機中的應用分析。煤礦帶式輸送機由于長距離連續輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現自動化等特征，已成為我國煤礦井下原煤輸送系統的主要運輸設備。因此，成為近幾年來機電一體化技術的研究重點。目前主要采用機、電、液一體化的CST可控軟啟動裝置。它是一種專門為平滑起動運送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長距離皮帶運輸機而設計的軟驅動裝置。一條皮帶運輸機可以由一臺或幾臺CST驅動。由于尚未解決動態分析和在線監控技術以及啟動延遲技術，我國帶式輸送機的中間驅動點不能不知過多，一般為3點驅動，這樣就限制了輸送機的單機長度和運量。

3、機電一體化技術在提升機中的應用分析。礦井提升機是目前煤礦機電一體化、自動化水平最高的設備，全數字化交直流提升機。尤其是內裝式提升機，從結構上將滾筒和驅動合為一體，機械結構大大簡化，充分體現了機械-電力電子-計算機-自動控制的綜合體。而全數字化提升機高度可靠，采用總線方式，大大簡化了電器安裝，此外，硬件配置簡單，互相兼容。

4、礦井安全生產監控系統的應用分析。多數煤礦的監控系統應用還存在一些問題，主要問題是傳感器的不足，并且應用過程中，其穩定性相對較差，應用壽命不足，一些研究所和應用單位在這方面進行了大量的研究，對一些關鍵技術也實施多次再設計改進措施，但仍然沒有得到預期的效果，因此這些在實際現場應用率不是很高。在國外，由于計算機網絡軟硬件技術發展很快，運行速度和質量也在不斷提高，傳輸介質由同軸電纜發展到光纜，信息媒體由字符發展到聲像，煤礦的安全監控系統有了很大的發展，他們的機電一體化技術在監控系統上的應用已有了非常高的水平。

四.結語

綜上所述，機電一體化技術的應用發展是實現高效、安全、機械化采煤和煤礦機電產品更新換代的重要途徑。并且隨著微電子技術以及計算機技術的不斷發展，機電一體化技術在工程機械領域占據的優勢，受到了越來越多企業的重視，其在煤礦開采中具有重要的作用，因此必須加強對煤礦機電一體化技術的現狀問題及其應用進行了分析。

參考文獻：

篇（11）

隨著電力電子技術、計算機技術、網絡通信技術、自動控制技術等快速發展，其在煤礦機電一體化產品中的合理應用和技術升級，為煤礦數字化、智能自動化、網絡集成化的機電一體化產品的研發和應用提供了重要技術支撐，為信息智能化礦井動態安全管理奠定了良好的基礎。機電一體化水平較高的國家，其采煤系統從井下采煤工作面、掘進工作面、通風、供水、提升，到井上的視頻監控、可視化管理、集控中心等，均建立基于DSP數據處理為核心的采煤作業監控、監測、保護系統，確保煤礦機電一體化設備功能的高效、穩定、可靠發揮，工作效率得到大大提高，能耗大大降低[1]。我國在最近10多年的研發和應用過程中，煤礦機電一體化產品的性能、使用范圍均有了很大提高，基本覆蓋了整個采煤系統的全過程各環節，大大提高了采煤工作效率和安全可靠水平，但同國外發達國家相比，其機電一體化信息化自動化水平依然存在一定差距。因此，大力發展我國煤礦機電一體化、智能自動化、信息可視化水平，就顯得尤為重要。

1 發展煤礦機電一體化自動化水平的方向探討

煤礦機電一體化集成監控系統，是以運行環境數據、實時運行數據、圖像視頻等基礎數據智能自動化處理為核心，實現對煤礦機電一體化系統運行工況、周圍環境、安全隱患、人員操作、設備性能等進行在線實時檢測分析，避免機電一體化系統中由于某些自動化傳感器的局限性引起安全隱患或故障的漏報或誤報，有效彌補煤礦機電一體化監控系統在煤礦生產作業全過程中的監控盲區，降低事故發生率，確保工作人員及機電設備長期處于高效、安全的運行工況，有效提高機電一體化系統的綜合自動化、信息化水平。

1.1 建立本質安全的機電一體化無線通信系統

結合RFID無線射頻技術、WiFi無線終端通信技術、PDA手持式電話等為核心的機電一體化無線通信網絡技術，結合遠距離通信以太網、工業電視等光纖通信技術，對煤礦作業面上的機電一體化設備的運行工況、人員工作位置、作業環節等的實時數據信息進行采集，經遠距離傳輸到地面的集控中心，實現對作業面上機電一體化設備和人員的信息的動態采集、傳輸、運算分析和管理。但由于煤礦作業環境較復雜，需要監控點、面較多，這對無線通信和光纖通信網絡自身的綜合防爆性能提出了更高的要求。因此，研究監控內容豐富、系統集成化程度較高、極限功率本質安全的通信技術，是煤礦機電一體化監控系統發展的重要方向。

1.2 建立無人工作面遠程集中遙控系統

目前，煤礦井下采煤工作面已結合PLC、變頻器等機電一體化控制設備，實現了采煤工作面中有人巡視和操控條件下的順槽遙控和記憶割煤，但由于作業面工序較復雜、工藝內容較多，以及井下作業環節較復雜，還需要結合井下機械設備、電氣設備、通風系統、供水系統等，進一步提高操控系統運行的安全可靠性，實現無人工作面的地面遠程遙控，確保井下具有較高的瓦斯、供水、通風防護等系統的集成監控，提高作業環境的安全防護水平。

1.3 建立基于信息集成互享的煤礦機電一體化安全生產集成管理系統

目前，我國多數煤礦機電一體化設備和各種檢測、監測、保護子系統大多是獨立運行模式，不能實現系統間數據的相互集成共享和互操作，造成大量的機電一體化信息資源孤島產生，造成大量的數據信息資源的丟失和浪費。因此，建立具有統一通信網絡和數據處理平臺的煤礦機電一體化安全生產集成自動化管理系統，已成為煤礦機電一體化發展的重要方向。

2 基于信息交互的機電一體化集成自動化管理平臺的建立

在煤礦機電一體化信息集成自動化管理平臺系統建設中，統一數據傳輸網絡平臺和統一軟件及數據倉庫平臺，需要從系統硬件結構、軟件配置等方面確保信息化礦山中的機電一體化各檢測、監測、監控子系統模塊的集成統一。通過統一數據傳輸模式、統一數據表達形式、統一數據處理格式和統一數據管理方式等，實現數據信息的相互集成共享，避免數據孤島出現，提高數據的綜合利用效率水平。

煤礦井下中的機電設備硐室、空壓風機房、中央供水系統、水泵房、膠帶、運輸帶、工作面等作業面上的無人值守，遠程監控，自動操作，是煤礦機電設備安全穩定生產急需解決的問題。當礦井工作面有人巡視的條件下，通過順槽遙控技術已是較為成熟的技術，但是發展無限遠程遙控依然還需要進一步加深研究。通過信息集成互相平臺的建設，可以對井下作業面上的機械設備、供電設備、運輸設備、供水設備、通風設備、采掘設備、檢測保護系統等系統信息的統一采集、集成統一，并可以結合視頻技術、3D GIS技術等，實現三維可視化直觀表達和智能運算分析[2]，形成礦井全過程的動態監測、控制、管理的集成一體化管理，有效提高礦井機電一體化系統的綜合運行安全可靠水平和生產管理的效率效益水平。基于信息交互的機電一體化集成自動化管理系統，其邏輯組成結構如圖1所示。

圖1是某煤礦機電一體化集成自動化管理系統的邏輯組成結構，其包含了環境監測分站（瓦斯、粉塵等）、中央變電所、采區變電所、中央泵房（供水系統）、采煤機、給煤機、通風系統、傳輸膠帶等子系統。通過工業現場總線，將底層（機電設備）的一體自動化操控保護系統與地面上的集控中心有機互聯，便于地面作業人員進行遠程運作管理和操控。通過大屏幕，工作人員可以可視化了解井下機電設備的實時運行工況狀態，便于其根據實際情況制定高效合理的調控策略，有效提高采煤作業的工作效率和作業安全。機電信息一體集成化，是煤礦機電設備研究發展的重要方向，同時也是一個不斷提高和深化的過程，需要在工作實踐中不斷優化改進。

3 結束語

煤礦機電一體化設備種類和性能的不斷完善，尤其是具有防爆性能的礦用傳感器技術的進一步提高，能夠檢測到礦井作業面上更多機電設備的運行工況狀態和周圍環境信息，增加了煤礦機電一體化產品的信息化、智能自動化、網絡集成化功能水平。結合PLC、變頻器、RFID、3D GIS、視頻監控等技術，建立信息交互的機電一體化集成自動化管理系統，可以實現對整個礦井作業面的全面、完整地信息采集、遠程傳輸、運算分析和智能決策生產，確保煤礦機電一體化設備系統功能的高效穩定發揮，提高工作面作業效率和安全水平。