时间：2022-12-05 23:46:38
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机电一体化，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
英文名称：Mechatronics
主管单位：上海市科学技术情报研究所
主办单位：上海科技文献出版社
出版周期：月刊
出版地址：上海市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1007-080X
国内刊号：31-1714/TM
邮发代号：4-565
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1995
期刊收录：
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期刊荣誉：
联系方式
期刊简介
《机电一体化》（月刊）创刊于1995年，由上海图书馆、上海科技情报研究所主管，上海科学技术文献出版社主办，中国电工技术学会机电一体化专业委员会协办。
关键词：机电一体化；煤矿机械；应用研究
近年来煤矿工业的产业升级越来越明显，它对于高产、优质和高效的生产技术需求也有了一种新的需求。在生产力水平迫切需要提高的大背景下，机电一体化的出现给煤矿企业带来了希望，成为了当前各大煤矿企业普遍应用的生产运作模式。煤矿工业在传统工业中是一种比较传统和主打的产业，在新产业迅速崛起的今天，若要稳定巩固自身的地位，就要不断改进生产运作模式，不断引入最先进的生产技术和设备，降低工人的劳动强度，提高工作效率和生产质量，进而提高企业的经济效益。
1机电一体化的相关概述
1.1技术原理
机电一体化即通过对电力电子、信息通信、计算机控制等先进技术的整合，同时借鉴微电子技术、智能软件技术的技术精华，实现不同技术形式之间的相互渗透与结合的一种广泛运用于煤矿生产活动中的科技匹配系统。机电一体化代表着煤工业技术中先进生产要素的结晶，以其系统化、智能化、微型化和人性化的诸多优势，广泛应用于煤矿企业的生产领域，并为各大企业带来较为丰厚的效益。实现传统工业优化升级的同时，将先进的机电一体化技术应用于煤矿机械中，还能节能降耗，实现可持续发展的生产目标。
1.2发展历程
我国机电一体化起步较晚，其发展历程大致可以分为3个阶段：第一阶段，上个世纪60年代初，为满足国防建设的需求，在军工企业中科研人员开展了大量的实践研究，进而制造出一系列电子技术与机械系统相结合的技术载体，为机电一体化的研制开发奠定了稳定的基础。第二阶段，上世纪70年代开始，计算机、通信以及控制技术得到了快速发展，逐渐走向成熟，这些外部技术基础推动了机电一体化的进一步发展。第三阶段，起始于20世纪90年代，民用工业在国民经济体系中的地位逐渐增强，在众多科研院校、研究单位和企业的共同研究下，机电一体化技术得到了突飞猛进的发展，尽管与发达国家存在较大差距
1.3特色优势
随着新兴科技产业的蓬勃崛起，科学与技术之间的融合逐渐增强，传统的能源经济的生产模式越发不能满足当前国家崛起的战略需要，因而实现技术体制的改革创新，促成机电一体化体制的构建，既是一种必要性的驱使，也具有得天独厚的特色优势。
2煤矿机械中机电一体化技术的应用分析
2.1机电一体化技术在煤矿安监系统中的应用
煤矿安全生产监控系统是机电一体化技术的集中体现，但在我国起步很晚，1980年以后才逐渐开始在煤矿中得到应用，其原因主要有两个方面，一方面是因为上世纪80年代实现机电一体化的安监系统逐步成熟，开始得到应用，另一方面也是因为国外更为先进的煤矿监控技术很大程度上促进、帮助了我国安全监控技术的发展。安全监控系统的应用在很大程度上降低了煤矿事故的发生，对于煤矿企业的安全生产无疑起到了重要的作用。
2.2机电一体化技术在煤矿运输系统中的应用
随着机电一体化技术的逐步成熟，煤矿企业尝试了在井下运输系统中应用这一技术，如带式运输机。由于带式运输机运输距离长、功率大，机电一体化的应用可以在很大程度上排除安全隐患，其核心技术也在实践中得到了广泛的发展，并能够实现大倾角、长距离的安全运输，相配套的技术和关键元件也得到了产品研发与理论研究。
2.3机电一体化技术在采煤机中的应用
煤矿机械自动化不仅能够提高工作效率，也能大大降低安全隐患，为此，机电一体化的采煤机被逐步研发应用。此类型采煤机采用电牵引，相比传统的液压牵引采煤机动力更强，煤层倾角较大、顶板突然来压导致采煤机下滑时，自身也可以实现制动。同时，机电一体化的采煤机结构上更为简单，整机效率高，可靠性强，在煤矿生产中的应用也越来越广泛。
2.4提升机中的机电一体化技术应用
交直流全数字化提升机代表着煤矿机械中机电一体化技术的最高水平。在内装式提升机上，将驱动与滚筒的机械结构合二为一，总体整合了电力电子、机械、自动控制、通信等相关先进技术。采用总线方式的全数字化提升机不仅大大简化了电器安装，也使其达到了高度可靠的效果。
3机电一体化技术的应用意义
3.1实现了煤矿开采的高效生产
煤矿机械机电一体化技术的应用，在很大程度上提高了矿山开采效率，改变了以往落后的生产方式和作业模式，提升其中的技术操作便捷性和安全性，极大降低了工作人员的劳动强度，同时提升了生产效率和劳动质量，实现了产业升级。
3.2提高了矿山开采的经济效益
煤矿机械中机电一体化技术的成功应用大幅提高了煤炭产量，降低了矿山开采的生产费用，增加了煤炭企业的经济效益，并带动了相关经济产业的快速发展，推动了地方经济的蓬勃发展。
3.3提高了安全的煤矿开采工作环境
良好的开采环境是安全生产的有力保证，随着机电一体化技术的大量推广应用，煤矿机械的效率大大提高的同时，在很大程度上也减少了安全隐患的发生。传统的破、装、运、支、处等生产环节的机械被现代化的设备逐步取代，将采矿工作人员从危险的开采工作中脱出来，降低了发生危险事故的几率，使矿工的人身安全得到了保证，防止了职业病与工伤的发生。
4结语
随着经济的发展和社会的不断进步，煤矿企业在发展中对机电一体化也提出了新的要求，这在一定程度上促进了机电一体化技术的发展和完善。当前的机电一体化技术中已经融入了网络、光纤以及人工智能等新技术，在很大程度上可以提高工作效率以及作业的安全性，确保煤矿企业健康稳定的发展。
参考文献：
[1]李道敏.机电一体化技术在煤矿机械中的应用研究[J].科技创新与应用,2015(29):116-117.
[2]王国利.机电一体化在煤矿机械中的应用探讨[J].能源与节能,2014(01):26-28.
关键词：机电一体化、控制系统、设计
中图分类号：U415.521
1. 压路机机电一体化设计的国内外概述
1.1国外压路机机电一体化技术的发展
国外很多公司的自动压实控制系统的新型智能可变振幅的Variomatic振动压路机是用两个相对旋转的偏心轴来振动压实轮，双轴布置使轮子振动力的大小和方向随着被压物料上振动加速度的变化而相应的变化，用液压系统来调整两轴之间的角度，通过电子控制的方式自动地完成从垂直到水平方向的无级变化，用装在轮上的加速度表来不间断的显示物料硬度随压实进程的变化。把通过加速度表获得的数据输送到压路机上的计算机里，并保存到软、硬盘中，计算机把这些数据与预先设置在计算机内的参数进行比较。当反馈达到预定值时计算机发出指令，通过调整两根轴的相对角度来调整振动方向和有效振幅，这样可以对压实力进行优化，既减轻司机操作的工作量又改善压实均匀度。
1.2国内压路机机电一体化技术的发展现状
国内压路机厂家在机电自动调整方面取得了一定的成绩，如湖南江麓机械厂研制的W1102DZ振动压路机配备自动驾驶作业系统，很多压路机也配置了声光报警系统。虽然对关键参数实施了时时监控，并且控制方式独特、自成体系，安装与维护简单直观，抗外界干扰能力强，但由于线束复杂，各功能单元之间的父子控制难以实现，传感器资源利用率不高。
2.智能压路机发动机及其工作原理
电子智能（ EDI） 发动机主要以尖端的电子技术为特征， 其卓越机械特性表现在燃油输送特性、发动机管理功能和诊断等方面。作为高度集成化的系统与其它系统（ 如变速箱和冷却系统） 相互作用， 先进的电子系统提供了不受发动机转速影响的更大的燃油喷射率、燃油正时控制和更高的喷射压力， 同时还提高产品的性价比和环保性。电子智能发动机的核心单元是一个装在发动机上的ECM， 这个是基于微处理器为的控制系统， 它的作用是利用自能发动机上的传感器控制发动机的运行状态及监控发动机主要输入输出参数： 还用智能发动机转速、凸轮轴位置、吸管压力、油温、油压、致冷剂温度等参数。因此， 智能控制系统监控着发动机的主要工作特性并存储了相关信息， 检修时，通过一台工业标准诊断仪，工作人员就可以查看发动机的历史工作性能的， 进而对机器实施故障分析， 实现快速低成本的维修。根据ECM 电子控制模板就可以准确计算燃油喷射压力、喷射速度和喷射时间， 然后通过液压控制的电子系统控制喷射系统HEUI 进行动作。
3.液压控制系统的设计
该液压控制系统是由变量泵、安全阀、压差传感器及其电器控制部分组成。用压差传感器来检测负载压力， 用泵、阀控制器发出控制指令， 按照负载的大小调节液压泵的排量， 使泵输出压力比工作负载压力高出一不大的恒定值， 这样是保证液压泵输出功率与负载相适应， 提高效率。
2. 1 振动系统的双频双幅调节
液压控制系统的振动泵是由两个电磁阀控制的， 其中，每个电磁阀对应控制一个高压油流方向， 这两个电阀循环交替通电、断电， 就能可改变高压油流的方向。通过控制定量马达的正反转使振动轴上大小偏心块相分别实现叠加和叠减， 叠加时泵的液压油的排量小， 即出现高幅低频； 叠减时泵的液压油排量大， 即出现低幅高频。
2. 2 对协调行走马达进行功率分配。
该压路机的行走系统由一个行走泵、三个行走马达组成， 通过负荷传感系统和速度传感器完成对行走马达的功率分配。为了摆脱前轮打滑的现象， 就在前轮设置一个小排量马达，这样， 马达的扭矩只能发挥最大排量时的一半； 后轮两马达设置大排量， 其要发挥最大排量输出扭矩驱动压路机。同理，为了摆脱后轮打滑的状况，后轮马达设置小排量， 前轮马达设置为大排量。利用电子控制程序的柔性结合电液伺服技术，最终实现液压泵效率的合理分配。
2. 3 液压控制系统中位软启动功能
该压路机具有一套光电信号传感模块， 发动的机启动是靠行走手柄放在中位来实现的，。这套保护装置是防止压路机带载启动造成对电机的冲击。
2. 4 压路机的自动滑转控制系统
为满足大型工程施工的实际需求（ 要求爬坡能力超过50%） ， 压路机的自动滑转控制系统在无滑转轴和刹车闸的作用下避免单轮快速滑转， 并通过传感器检测振动轮和橡胶驱动轮之间的滑转， 通过调整液压驱动系统液压流量使牵引性能达到最佳状态， 防止振动滚轮和橡胶驱动滚轮同时滑转， 避免机器停顿或下陷。
2. 5 液压控制系统污染检测和主动维护功能
利用液压系统对传感器测出的各种信号进行处理， 用成熟的模糊逻辑原理进行合理的推理与分析，在有多个因素导致故障的情况下， 采用思维模拟技术， 确定故障诱发的因素。因为故障的复杂多样性， 利用BP 神经网络处理诊断信号。 为了设计和谐的人机对话界面， 在设计时采用大量图像分析、液晶显示识别系统来辅助。、
4.目前最迫切的工作
推广与应用机电一体化技术首先改变传统的设计观念，一味的强调低成本竞争会把企业带人死胡同。当然机械产品元件越少其可靠性会越高，但是这种可以牺牲产品多功能换来产品靠性丧失的开发不值得借鉴。国外公司正是看到了故障的存在性，才借助机电液一体化技术来减少故障、迅速发现并解决故障，也正是因为电子元件质优价廉，才使这项技术的广泛应用得到延伸与发展。
再者，要合理利用该技术则离不开同行的之间的合作、引进、吸收和开发。例如英格索兰、卡特彼勒两家公司合作，选用瑞土专业电子仪器公司开发的计算机软件和控制系统，作为连续压实控制的压实数据系统（CDS）以及处理CCC的PC软件程序。把这些压路机制造公司没有能力开发的技术要用有限的资金去引进，在学习、消化和吸收之与国内其它公司联合进行技术开发，利益共享。
小结
在科技高速发展和用户需求日趋主题化、个性化和多样化的时代背景下，产品技术含量的高低和功能的多样性与企业的利润和生存的联系越来越密切。跨国公司为了适应市场降低成本，实施制造本地化及采购全球化战略，促使制造业竞争越来越激烈。本文正是通过对压路机机电一体化设计的研究，来找到提高机械产品的智能化水平，占领市场，让用户满意的有效途径。
参考文献
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[2] 巨永锋. 振动压路机压实智能控制与故障智能诊断的研究[D]. 西安：长安大学，2006
[3] 王霁霞. 压实机械的发展与应用[J]. 科技资讯，2006（1）190-191
[4] 杨璐，冯占强. 智能压实技术发展概况[J]. 工程机械文摘，2011（1）：50-53
[5] 苏丽丹. 智能控制技术在工程机械上的应用[J]. 黑龙江交通科技，2009（3）：115
【关键词】机电一体化；核心技术；智能化；传感技术
中图分类号：TH-39 文献标识码：A
随着科技的进步与工业的发展，不同学科之间的相互联系共同发展的现象越来越普遍，这些都极大的推动了社会生产力的进步，使工程技术掀起了一场 革命，促进了机电一体化的形成与发展。所谓机电一体化，就是指一种几种学科相互交叉形成的复合技术，其是机械技术与其他高科技技术相互结合而形成的新的产物，也是现代社会发展形势下工业的必然发展方向。这对于提高机械工业的生产技术、产品结构、管理模式等都是具有很大推动作用的。目前我国的机电一体化已经取得一定的发展成果，但相较于其他发达国家来讲，还是有着一定的差距，还必须要不断的进行改革发展，提高科技水平，以促进国内机电一体化水平的提高。
一、机电一体化的核心技术
一般来讲，机电一体化主要是由两大部分组成，即软件技术与硬件技术。其中硬件的组成部分大致有机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分，因而若要进一步的提高机电一体化的发展，就必须要对这些核心技术进行不断的创新与改进。
1、机械本体技术。机械本体对于机电一体化技术的影响主要体现在其性能的高低、质量的和精度的大小等几点内容上，而当前的机械主要是以钢材为主要的原材料，因而在减轻其质量时，可以考虑从更换质轻的材料入手，用非金属的复合高性能材料作为机械的主要结构材料，以此来减少驱动系统的负荷，以提高控制系统的效率，从而实现降低能耗、提高机电效率的目的。
2、传感技术。传感器的最大作用是为了提高其通信能力，即其可靠性的大小、灵敏度与精确度的高低都是影响到机电一体化的技术水平水平的。
传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。
3、信息处理技术
机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。
4、驱动技术
电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。
5、接口技术
为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。
6、软件技术
软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。
二、机电一体化技术的主要应用领域:数控机床、计算机集成制造系统（CIMS）、柔性制造系统（FMS）、工业机器人。
2．机电一体化的发展状况
机电一体化的发展大体可以分为3个阶段：20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。20世纪70-80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。
我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，
三、机电一体化技术的发展前景
纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，机电一体化将朝着以下几个方向发展：
1、智能化
智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。
2、系统化
系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，一般除RS232等常用通信方式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，使其向着生物系统化方向发展。
3、微型化
微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。
4、模块化
模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。
5、网络化
网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。
6、绿色化
工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。
综上所述，机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。
参考文献：
1.机械技术：是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。
2.计算机与信息技术：其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
3.系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。
4.自动控制技术：其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
5.传感检测技术：是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。
6.伺服传动技术：包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
二、机电一体化的发展进程
1.数控机床问世：自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已50个年头。我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展阶段，尤其是在1999年后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。
2.微电子技术的发展：我国的集成电路产业起步于1965年，经过30多年发展，已初步形成包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。
3.可编程序控制器（PLC）的应用于工业：上世纪60年代后期，美国汽车制造业开发一种ModularDigitalController（MODICON）取代继电控制盘。MODICON是世界上第一种投入商业生产的PLC.70年代是PLC崛起，并首先在汽车工业获得大量应用。80年代是它走向成熟，全面采用微电子及微处理器技术。90年代又开始了PLC的第三个发展时期。90年代后期进入了第四阶段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向现场总线网络的体系结构，采用开放的通信接口，如以太网、高速串口；采用各种相关的国际工业标准和一系列的事实上的标准；从而使PLC和DCS这些原来处于不同硬件平台的系统，正随着计算技术、通信技术和编程技术的发展，趋向于建立同一硬件平台，运用同一个操作系统、同一个编程系统，执行不同的DCS和PLC功能。这就是真正意义上的EIC三电一体化。
4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的出现：以激光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技术，它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细加工和半导体科学技术的科研成就，成为电子技术与光子技术自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科，对于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义。
三、机电一体化向智能化迈进
20世纪90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头角，出现了光机电一体化和微机电一体化等新支；另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。未来机电一体化的主要发展方向有：
1.智能化：是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。
2.网络化：20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
3.微型化：兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。
4.绿色化：机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。
5.系统化：其表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。一是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。
结束语：
当然，机电一体化的发展不是孤立的，与机电一体化相关的技术还有很多，并随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。
参考文献：
[1]王静。浅析机电一体化技术的现状和发展趋势[J].同煤科技。2006.（4）
[2]石美峰。机电一体化技术的发展与思考[J].山西焦煤科技。2007.（3）
关键词：智能 网络 环保
众所周知，基于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，带来了机械工业在技术、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系的变化，使工业生产进入了以机电一体化为主要特点的阶段。
一、什么是机电一体化
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
二、目前机电一体化技术的基本状况
回顾机电一体化发展历史，可以把机电一体化的发展概括为三个阶段：20世纪60年代以前为第一阶段，即初级阶段，在此阶段，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能；20世纪70-80年代为第二阶段，即兴旺发育阶段，在此阶段，由于计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化发展奠定了技术基础，大规模超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了物质基础；20世纪90年代后期为第三阶段也称为高级阶段，即机电一体化技术开始向智能化方向迈进的新阶段，此为深入发展时期。
中国是从20世纪80年代初开始机电一体化技术的研究和应用，列入“863”计划中，许多大专院校、研究机构及一些大中型企业做了大量工作，取得一定成果。但与先进国家相比仍有很大差距。
三、机电一体化的优势方向探讨
据科学估测，机电一体化的主要发展方向大致有智能化、网络化、环保化等几个方面，这也是机电一体化的技术优势所在。
（一）关于智能化
这是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。这里所说的智能化是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。
（二）关于网络化
这是20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到、质量可靠，很快就会畅销全球。机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
（三）关于微型化
实际上，微型化兴起于20世纪80年代末，主要说的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。在西方发达国家称为微电子机械系统，泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，这些产品在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优势。其瓶颈在于微机械技术。
（四）关于环保化
工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前景。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。
（五）关于系统化
本文所述之系统化，其表现特征是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。再一个特质是通信功能的大大加强。一般除rs232外，还有rs485等智能化通信接口。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义：一层是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性等等，显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化；另一层是模仿生物机理，研制出各种机电一体化产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发而研制出来的。
四、结论
根据以上的叙述可以结论，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求和产物。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展前景也将日益获得人类的关注并为人类创造更大的社会效益与经济效益。
（作者单位：青海盐湖工业股份有限公司钾肥分公司）
参考文献：
关键词：机电一体化；科学技术；机械
Abstract: electromechanical integration technology is the crystallization of many science and technology development, is the inevitable requirement of the development of social productivity. It is the machinery industry has a strategic change, make the mechanical design method and the traditional design concepts have a revolutionary change. To develop a new generation of electromechanical integration products, is not only the transformation of traditional mechanical equipment requirements, but also promote the upgrading of mechanical products and open up the route one must take the development of new areas, and the revitalization of machinery industry.
Keywords: mechatronics; science and technology; machinery
中图分类号：TH-39文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
引言
现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
1.机电一体化的核心技术
机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手。
1.1机械本体技术机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。
1.2传感技术传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。
1.3信息处理技术机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。
1.4驱动技术电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。
1.5接口技术为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。
1.6软件技术软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。
2.机电一体化的发展趋势
机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下:
2.1智能化
智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设的研究日益获得重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。
2.2模块化
模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
2.3网络化
20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育、日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。
2.4微型化
微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS)，泛指几何尺寸不超过ICm的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
2.5绿色化
工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适;另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。
2.6系统化
系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，一般除RS232外，还有RS485、DCS人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义。一层是，机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理，研制各种机电一体花产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。
3.结语
机电一体化技术是现代制造业的核心技术。目前我国正处在从“制造大国”向“制造强国”的转变，制造业的现代化水平得到了提升，最显着的标志是采用大量的自动化生产制造系统取代了传统的、自动化程度较低的生产方式。现代机电一体化技术是机械、电子、信息和管理等学科有机结合的高新技术，广泛应用于机械、电子、汽车、食品、医药等行业。可以说，任何产品只要投人工业生产，就必须采用自动化生产制造技术以提高产品质量和生产效率，否则将没有市场竞争力，而自动化生产制造的核心技术就是机电一体化技术。
参考文献：
[1]梁俊彦,李玉翔.机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯,2007(9).
关键词：机电一体化；接口；分析
中图分类号：F407文献标识码： A
一、机电一体化系统组成
单纯的机械技术只能形成纯机械产品，机械技术与信息技术、微电子技术结合后就能够生产出具有机电一体化特征的多功能机电一体化产品。机电一体化系统由五部分组成，分别是动力源、控制系统、传感器、驱动系统、和执行机构。机电一体化的组成部分都有各自的分层，例如动力源和驱动系统以及传感器组成的驱动反馈层，有控制系统控制整个系统的控制措施，而执行机构则为直行车。机电一体化的系统运行是按照控制层获得命令将信息放大驱动反馈给执行层，执行层执行命令动作后将结果经过驱动层反馈给控制层。机电一体化系统内部之间的信息和能力的交互和传递是通过各种机电接口来实现的，不同的机电接口有不同的用处。接口可以起到连接作用，能够将每个子系统的特性和优点有机地结合起来，达到系统最优化，激发出系统最大潜力，子系统之间的机电接口决定着整个机电一体化系统的性能。因此，机电接口技术在机电一体化中占有举足轻重的地位，需要进行深入的探讨和研究。
二、机电一体化中的接口问题探讨
机电一体化系统可分为机械和微电子系统两大部分，各部分连接须具备一定条件，这个联系条件通常称为接口。各分系统又由各要素（子系统）组成。本文以机电一体化控制系统（微电子系统）为例，将接口分为人机与机电接口两大类。
1 机电接口
由于机械系统与微电子系统在性质上有很大差别，两者间的联系须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲，因此机电接口起着非常重要的作用：
（1）行电平转换和功率放大。一般微机的 I/O 芯片都是 TTL 电平，而控制设备则不一定，因此必须进行电平转换；另外，在大负载时还需要进行功率放大；
（2）抗干扰隔离。为防止干扰信号的串入，可以使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器等把微机系统和控制设备在电器上加以隔离；
（3）进行 A/D 或 D/A 转换。当被控对象的检测和控制信号为模拟量时，必须在微机系统和被控对象之间设置 A/D 和 D/A 转换电路，以保证微机所处理的数字量与被控的模拟量之间的匹配。
1.1 模拟信号输入接口
在机电一体化系统中，反映被控对象运行状态信号是传感器或变送器的输出信号，通常这些输出信号是模拟电压或电流信号（如位置检测用的差动变压器、温度检测用的热偶电阻、温敏电阻、转速检测用的测速发电机等）计算机要对被控对象进行控制，必须获得反映系统运行的状态信号，而计算机只能接受数字信号，要达到获取信息的目的，就应将模拟电信号转换为数字信号的接口--模拟信号输入接口。
1.2 模拟信号输出接口
在机电一体化系统中，控制生产过程执行器的信号通常是模拟电压或电流信号，如交流电动机变频调速、直流电动机调速器、滑差电动机调速器等。而计算机只能输出数字信号，并通过运算产生控制信号，达到控制生产过程的目的，应有将数字信号转换成模拟电信号的接口--模拟信号输出接口。任务是把计算机输出的数字信号转换为模拟电压或电流信号，以便驱动相应的执行器，达到控制对象的目的。模拟信号输出接口一般由控制接口、数字模拟信号转换器、多路模拟开关和功率放大器几部分构成。
1.3 开关信号通道接口
机电一体化系统的控制系统中，需要经常处理一类最基本的输入/输出信号，即数字量（开关量）信号包括：开关的闭合与断开；指示灯的亮与灭；继电器或接触器的吸合与释放；电动机的启动与停止；阀门的打开与关闭等。这些信号的共同特征是以二进制的逻辑“1”和“0”出现的。在机电一体化控制系统中，对应二进制数码的每一位都可以代表生产过程中的一个状态，此状态作为控制依据。
（1）输入通道接口。开关信号输入通道接口的任务是将来自控制过程的开关信号、逻辑电平信号以及一些系统设置开关信号传送给计算机。这些信号实质是一种电平各异的数字信号，所以开关信号输入通道又称为数字输入通道（DI）。由于开关信号只有两种逻辑状态“ON”和“OFF”或数字信号“1”和“0”，但是其电平一般与计算机的数字电平不相同，与计算机连接的接口只需考虑逻辑电平的变换以及过程噪声隔离等设计问题，它主要由输入缓冲器、电平隔离与转换电路和地址译码电路等组成。
（2）输出通道接口。开关信号输出通道的作用是将计算机通过逻辑运算处理后的开关信号传递给开关执行器（如继电器或报警指示器）。它实质是逻辑数字的输出通道，又称为数字输出通道（DO）。DO 通道接口设计主要考虑的是内部与外部公共地隔离和驱动开关执行器的功率。开关量输出通道接口主要由输出锁存器、驱动器和输出口地址译码电路等组成。
2、人机接口
人机接口是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口。按照信息的传递方向，可以分为输入与输出接口两大类。机电系统通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息；另一方面，操作者通过输入接口向机电系统输入各种控制命令，干预系统的运行状态，以实现所要求的功能。
2.1 输入接口
（1）拨盘输入接口。拨盘是机电一体化系统中常见的一种输入设备，若系统需要输入少量的参数，如修正系数、控制目标等，采用拨盘较为方便，这种方式具有保持性。拨盘的种类很多，作为人机接口使用最方便的是十进制输入、BCD 码输出的 BCD 码拨盘。BCD 码拨盘可直接与控制微机的并行口或扩展口相连，以 BCD 码形式输入信息。
（2）键盘输入接口。键盘是一组按键集合，向计算机提供被按键的代码。常用的键盘有：
a. 编码键盘，自动提供被按键的编码（如 ASCII 码或二进制码）；
b. 非编码键盘，仅仅简单地提供按键的通或断（“0”或“1”电位），而按键的扫描和识别，则由设计的键盘程序来实现。前者使用方便，但结构复杂，成本高；后者电路简单，便于设计。
2.2 输出接口
在机电一体化系统中，发光二极管显示器（LED）是典型的输出设备，由于 LED 显示器结构简单、体积小、可靠性高、寿命长、价格便宜，因此使用广泛。常用的 LED 显示器有 7 段发光二极管和点阵式 LED 显示器。7 段 LED 显示器原理很简单，是同名管脚上所加电平高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同字形的。点阵式 LED显示器一般用来显示复杂符号、字母及表格等，在大屏幕显示及智能化仪器中有广泛应用。
三、结语
接口技术是研究机电一体化系统中的接口问题，使系统中信息和能量的传递和转换更加顺畅，使系统各部分有机地结合在一起，形成完整的系统。接口技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的，随着机电一体化技术的发展而变得越来越重要；同时接口技术的研究也必然促进机电一体化的发展。从某种意义上讲，机电一体化系统的设计，就是根据功能要求选择了各部分后所进行的接口设计。接口的好与坏直接影响到机电一体化系统的控制性能，以及系统运行的稳定性和可靠性，因此接口技术是机电一体化系统的关键环节。
参考文献
[1]费仁元，张慧慧，郑刚.机电接口技术的内涵和发展[J].北京工业大学学报，2003（4）.
[2]佘明辉.基于机电一体化系统接口技术的研究[J].江西电力职业技术学院学报，2006（4）.
关键词：机电一体化；柔性制造机制；机器人；交流传动技术
1机电一体化的主要技术
常规的机电一体化涵盖了软件与硬件2类基础技术。硬件即由机械自身、传感设备、参数处理模块及驱动模块等所构建。为了与计算机进行有效传输，我们就要使相关参数传输达到标准化和规格化。接口择取相同指标、规格，不仅可以方便信息的传递和维修，同时还可以方便设计。现阶段，相关技术工作者正侧重于开发低投资、高速串行的接口，进而规避光导纤维、信号电缆非接触化与光藕设备的大容量化等问题。而软件和硬件一定要相互制衡，统一发展。为了降低软件的研制投资，深化生产维修的有效性，我们要试着将软件予以指标化处理，将内置程序指标化、软件程序固化、程序模块化，以及大范围应用软件工程等。现阶段，机械设备大多是以钢铁材料为基本结构的，为了可以有效减轻质量，我们要对产品的基本结构予以简配举措，因此可以利用非金属合成耗材。只有在减轻机械质量的前提下，才可以使驱动系统趋于微型化，进而提高其速率，这样可以最大化地降低能耗，提高作业的有效性。以传感设备为基点，从提高精确度、灵敏度等方面入手，在此基础上要确保其具有较强的抗干扰性。机电一体化，即在主功能、信息处理功能和控制功能上渗透进电子技术，把机械设备和电子化设计与软件有机地结合在一起，所组建的系统的统称。从宏观上分析，机电一体化包括技术和产品2个基本点，是依附于群体技术有机融合的一种拓展性技术，并非单纯的机械技术或微电子技术的结合。机电一体化技术的核心功能即替代体力劳动。
2机电一体化技术的应用范围
计算机集成制造系统的实现并非现有各分散模式的随机排列，而是全局动态的一种配置手段。其挣脱常规系统间的束缚，以构建核心的基础去控制物流和信息流，达到从经营决策直至产品开发管理的全套组合。企业集成水平的提高能够使相关生产要素间的配置得到全面深化，相关生产要素的潜能能够被全面挖掘。而柔性制造机制即为计算机化的制造模式，其通过计算机、数控机床、机器人及自动运行车等构建。柔性制造机制能够随心所欲地根据装配系统的需要，生产柔性制造机制范围内的一切工件，尤其适用于类型繁杂和中小批量生产的离散零件。同时，机电一体化技术也被机器人研发领域所应用。我们都知道，第1代机器人即示教再现机器人，其仅可依附于示教予以重复运动，对工作条件与作业目的的改变不具备适应性和应变能力；第2代机器人则装置了一系列前沿的传感元件，可以搜集作业条件与操作目标的基本信息，经计算机运算及分析，作出相应的判断，同时对动作予以反馈，其倾向于低级智能，已被一些基础行业所应用；而第3代机器人则为智能化机器人，其具有一系列感知功能，能够予以烦琐的逻辑思维，在此基础上评定并作出相应的举措。电力电子技术和微电子技术的持续发展，交流传动技术也得到了全面的应用。由于交流传动的优势，交流传动技术慢慢取代了电气传动技术，进而实现数字化目标，同时达到了矢量控制的目的，提升了系统功能的有效性。对于开放式控制系统来说，其基本是对一类指标信息交换规程进行支持，达成共识，能够对相关指标予以设计的系统，可以对各厂家产品进行兼容，具有优异的资源共享。开放式控制系统主要就是利用工业通信网络实现各控制设备、管理计算机互联的集成，通过控制室控制设备和现场总线仪表的互联，实现控制与测量的一体化。对于分布式控制系统而言，其主要就是利用一台中央计算机指挥若干台面进行现场测控与智能控制。在实际工作中，分布式控制系统主要就是依附于计算机对生产过程予以集中监视及管理，进而确保生产环节的顺利完成，达到预期的生产目标。与集中式控制系统相比，分布式控制系统的功能更强大，且具有较高的稳定性，是未来大型机电一体化系统的主要发展内容。在钢铁行业中，机电一体化要依附于微处理机，将微机、工控设备及参数传输等技术进行有效配置，择取组装合并的举措，为深化系统的一体化奠定良好的基础，提高系统控制的有效性和稳定性。近年来，机电一体化技术已被应用于煤炭企业，其对煤矿设备的电动机、传动机制、工作设备及制动系统等的在线运行情况予以实时监控，发生故障后可以自动报警，同时精准地指出故障区域。因此，应用机电一体化技术可以改善操作人员的工作环境，提高设备的工作有效性，降低相关装置的维护检查工作量，减少维修耗资，延长装置的使用周期。很多引进的机械工程均择取了电子控制的自动变速技术，此技术可以依附于外负荷的改变状态自行调节传动系的传动参数，这不仅使发动机功率最大限度地被利用，提高了燃油的利用率，同时还方便了操作程序，降低了工作者的劳动强度。为从根本避免翻车及断臂事故的发生，从实质上提升作业的稳定性，目前一些前沿的起重设备都被安装了电子控制的力矩限制装置。为实现无人驾驶，铺平了道路，使工程设备能够在危险区域工作。而电子系统的稳定性即为工程机械十分重要的一项性能标准。因为工程机械通常处于露天工作的状态，经常会遭受暴晒、雨淋，而且在作业过程中还存在振动及外在的电磁干扰，工作条件可想而知，所以对电子控制系统的基本要求为：可以在－40～80℃的条件下稳定工作，同时要具备较强的抗老化性和抗干扰性。
3总结
总的来说，机电一体化技术的侧重点即替代体力劳动。不过发展至机电一体化机制后，微电子设备不仅能够替代个别机械部件发挥功能，同时还能够加设相对前沿的功能，其中包括自动检测、自动处理参数和自动调节等。机电一体化从根本推动了机械工业的变革，让常规的机械设计举措和设计理念发生了翻天覆地的变化。全面研究前沿的机电一体化产品，不仅是优化常规机械装置的先决条件，还是促进机械产品更新换代及推动机械工业全面发展的有效举措。
参考文献：
［1］罗凤曼，谢志萍，郑向华.高职高专机电一体化专业课程体系的构建［J］.成都电子机械高等专科学校学报，2011（02）.
关键词：机电一体化 应用 发展
0 引言
机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着相关技术的不断发展，其内容将不断更新。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、光学技术、电力电子技术、接口技术等群体技术，合理配置各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术，它使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
1 机电一体化技术的应用
1.1 在现代机械制造业中的应用 传统机械制造业是建立在规模经济的基础上，靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的，它强调资源的有效利用，以低成本获得高质量和高效率，其生产盈利是靠机器取代人力，靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。先进的机械制造业是以信息为主导，采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业，其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展，充分利用电子计算机技术，使制造技术提高到新的高度。近年来，制造工程领域的新技术相继诞生，如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。
1.2 在饮料行业中的应用 机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用。不仅使单机的自动化程度大大提高，而且使整条包装生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提高，使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。可以大大改善食品饮料包装生产设备产品的质量，提高其国内、国际竞争能力。
1.3 在钢铁企业中的应用
1.3.1 计算机集成制造系统(CIMS) 钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。
1.3.2 现场总线技术(FBT) 现场总线技术是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。
1.3.3 交流传动技术 随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。
1.3.4 开放式控制系统 “开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。
1.3.5 分布式控制系统(DCS) 分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。
2 机电一体化技术的发展趋势
2.1 智能化 智能化即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊数学、神经网络、灰色理论、心理学、生理学和混沌动力学等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。
2.2 数字化 微控制器和接口技术的发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、通用性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程控制操作、诊断和修复。
2.3 模块化 是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。从而避免利益的冲突，并能使之标准化、系列化。
2.4 网络化 网络技术的兴起和飞速发展给社会各个领域带来了巨大变革。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。
2.5 自源化 自源化是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。
2.6 人性化 人性化是各类产品的必然发展方向。机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说更自然，更接近生活习惯。
2.7 微型化 微型化是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微机电系统是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件和系统。微机电系统产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、信息等方面具有不可比拟的优势。
2.8 绿色化 工业发达给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果，所以绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。
3 结束语
随着机电一体化技术的发展，各种产品与装置实现了机电一体化，有利实现整体优化，提高产品质量和生产效率，缩短开发新产品的生产准备周期，加速科技成果向商品转化，有利推动传统产业发生深刻变革，同时，随着新产品的研发及高精密等设备的发展，要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展，从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。
参考文献
[1]袁中凡.机电一体化技术[M].北京:电子工业出版社.2006.
【关键词】机电一体化 技术 应用
1．机电一体化技术发展趋势。机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展趋势有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。
1．1 数字化。微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。
1．2 智能化。即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。
1．3 模块化。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。
1．4 网络化。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能。利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。
1．5 人性化。机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要。机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。
1．6 集成化。集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。
2．机电一体化技术在钢铁企业中的应用。在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：
2．1 智能化控制技术（IC）。由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢――连铸――轧钢综合调度系统、冷连轧等。
2．2 分布式控制系统（DCS）。分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。
【关键词】地质勘探；机电一体化；计算机控制技术
地质勘探工作是在抵制测绘的基础上开展的，通过各种勘查手段和方法，获得地层构造以及矿体分布情况，并确定矿体开采相关数据，是我国采矿事业的基础保证，同时在矿体开采过程中开采技术、开采方法方面起到指导性作用。随着我国社会经济的发展和科学技术水平的提高，机电一体化技术在地质勘探过程中的应用在提高地质勘探设备使用性能的同时，也一定程度的保证了地质勘探工作的经济效益和社会效益，机电一体化技术在地质勘探中的广泛应用有力的推进了我国地质勘探事业的进步的发展。
1 地质勘探机电一体化技术概述
将电子技术应用在机械设备各组成部分例如动力、传动、控制、信息处理等，建立由机械设备和电子设备组成的系统，我们称之为机电一体化。科学技术的进步推进了机电一体化技术的创新与进步，微电子技术、传感测控技术、信息交换与处理技术、计算机技术以及相关软件的综合应用实现了设备的多功能化、高精度、高效率、高稳定，对于实现设备或机构的预期功能，实现设备价值具有重要意义。
地质勘探机电一体化技术是指将微电子技术和计算机控制技术应用在地质勘探设备的动力、控制以及信息收集和处理等工作中，实现勘探设备机械化与自动化的有机结合，提高勘探设备自动化程度与使用性能，从而确保地质勘探工作的顺利进行。
2 机电一体化技术的应用对地质勘探工作的重要意义
机电一体化技术对与提高地质勘探工作水平、保证勘探质量具有重要意义，机电一体化技术在地质勘探工作中的应用意义主要体现为：（1）实现地质勘探设备多功能化。微电子技术和计算机技术在地质勘探设备中的综合使用增加了地质勘探设备功能种类，实现地质勘探设备多功能化，有效的提高了地质勘探工作的效率。（2）提高地质勘探设备工作精度。机电一体化技术采用的微电子技术以及计算机技术可以对设备工作过程进行实时监控，及时调整设备误差，实现了地质勘探设备高精度、高效率运行，保证了地质勘探工作质量。（3）优化设备结构，提高设备可操作性。传统的地质勘探设备采用机械传动装置以及控制装置，微处理器和集成电路先进技术的应用在减小设备体积、降低设备重量的同时，也实现了设备结构的合理优化，提高设备运行性能和自动化程度，增强了设备的可操作性。（4）提高设备稳定性。机电一体化技术在地质勘探设备中的应用提高了设备综合使用性能，此外，机电一体化材料不断创新与改革提高了设备的稳定性，在地质勘探较为恶劣的环境中，有效的保证了设备的正常稳定运行。
3 地质勘探中机电一体化技术要点
3.1 系统整体技术
系统整体技术是指在设备功能和运行目的的基础上，从系统整体出发，利用系统的观点和方法对系统整体进行分析，确定系统各组成部分的功能并进行合理的调整，优化系统结构，保证系统各组成部分合理配合，共同发挥系统整体功能。提高系统整体性能。
3.2 机械技术
机械设备与技术是机电一体化系统发挥自身功能的基础保证，为保证机电一体化设备高效率、高质量的运行，必须积极引进先进机械技术，机械技术与机电一体化技术相配合，优化系统结构，提高系统综合性能和稳定性，减小系统体积与质量，提高系统精度和运行质量，保证机电一体化满足地质勘探工作的需求。
3.3 信息处理技术
信息处理技术是指机电一体化系统运行信息的采集、传递以及计算，并根据计算结果了解系统运行情况，输出相应的指令，保证设备的正常运行。机电一体化设备的运行是直接受控于系统命令信息的，因此，信息处理技术是设备运行的关键，提高信息处理技术水平，保证信息准确、及时、全面的处理，是设备正常运行的保证。
3.4 自动控制技术
自动控制技术是指对设备各部分进行控制，保证系统各部分有规律运行，确保系统不同组成部分预期功能的实现。自动控制技术涉及到设备运行的多个部分，例如设备运行速度控制、最优控制、模糊控制以及位置控制等，为确保控制系统实现对设备系统整体的控制作用，在完成系统设计后应进行系统仿真，确保设备安装方案的准确性；在设备完成安装后，设备运行前应进行现场调试，及时调整控制系统出现的问题，避免系统运行失误。
4 机电一体化技术在地质勘探中的应用
机电一体化技术在地质勘探中的应用具体体现为利用电路集成技术以及微处理器，将地质勘探设备的中需要用到的传感器、信号传输系统、控制系统以及仪表等连接在一起，提高地质勘探设备的整体性能，保证地质勘探工作质量。地质勘探过程中，常用的机电一体化设备包括瞬变电磁仪和全液压岩芯钻机。
4.1 瞬变电磁仪
瞬变电磁仪是基于电磁法以及电法的原理，具有应用范围广、测量精度高的优点，普遍应用于矿体勘探、石油勘探、地热能勘探、地下水勘探等地质勘探工作中。今年来，随着科学技术水平的提高，瞬变电磁仪也不断进行创新与改革，新型瞬变电磁仪的性能有了很大的提高，通过硬件与软件的结合，实现瞬变电磁仪低噪音、高分辨率、宽频带、低能耗、功能强大，有效的提高了瞬变电磁仪的综合性能与地质勘探工作的水平与质量。
4.2 全液压岩芯钻机
全液压岩芯钻机是全液压驱动，设备结构紧凑合理，钢履带行走方式以及集中控制系统提高了设备的操作灵活性，是多功能化、应用范围广的设备，适用于山区、平原、丘陵等多种地形且温度变化的影响小，广泛应用于地质勘探、煤炭、冶金等多个行业。
全液压岩芯钻机液压系统采用先导控制方式，实现了设备负载以及电液比例的集中控制，提高了设备的控制精度和准确度。动力系统中，进给系统采用的油缸链条倍速结构有效满足了设备运行所需的进给力和提升力，双马达驱动的主轴回转系统为设备运行提供了高转速、大扭矩的动力。此外，在桅杆前端设置夹持卸扣器减轻了地质勘探过程中工作人员的工作强度，提高了地质勘探工作效率和工作质量。全液压岩芯钻机各部分配置参数符合地质勘探工作特点，对提高地质勘探工作效率、缩短工作时间、确保地质勘探工作安全进行具有重要意义。
5 总结
机电一体化技术是将多个领域的知识集中在同一设备中，将不同技术或设备进行合理的设置，确保设备最大限度的发挥功能并提高设备的社会效益与经济效益，是我国自动化控制建设的重要发展方向。随着我国地质勘探业的发展与进步，机电一体化技术在地质勘探领域中应用范围的逐步扩大，发展方向也逐步向智能化、微型化、系统化、模块化发展，这是实现地质勘探机电一体化建设，提高地质勘探水平与工作质量的重要保证。
【参考文献】
[1]石宣华.论地质勘探机电一体化探究[OL/J].城市建设理论研究：电子版，2012（36）：31-32.
