机电一体化特点精选(九篇)

第1篇：机电一体化特点范文

关键词：机电一体化 技术产品 制造技术 发展趋势

中图分类号：TP271 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（b）-00144-02

1.机电一体化的基本概念

根据系统功能目标和优化组织目标。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，随着科学技术的不断发展。由此而产生的功能系统

机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。机电一体化是从系统的观点出发，合理配置与布局各功能单元，还将被赋予新的内容。并使整个系统最优化的系统工程技术，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，是综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，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。具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，还能赋予许多新的功能。其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，但是发展到机电一体化后。“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面，其主要功能依然是代替和放大的体力，机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑，这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。因此，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术。

2.机电一体化的优越性

（1）显著提高设备的使用安全性。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，使用安全性和可靠性提高，机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。避免和减少人身和设备事故。能自动采取保护措施。（2）保证最佳的工作质量和产品的合格率。通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响。生产能力和工作质量提高，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，使得生产能力大大提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，同时。生产效率比普通机床提高5～6倍。（3）机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示。使得操作大大简化并且方便、简单，操作按钮和手柄数量显著减少。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，使用性能改善。系统可重复实现全部动作，高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序。实现自动最优化操作。（4）机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能。使其应用范围大为扩大，具有复合技术和复合功能，例如。满足用户需求的应变能力较强，能应用于不同的场合和不同领域，。机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。具有复合功能并且适用面广。（5）机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件或零件。即可按指定的预定程序进行自动工作，使工作恢复正常，对于具有存储功能的机电一体化产品，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，然后根据不同的工作对象。调整和维护方便，机电一体化产品在安装调试时。只需给定一个代码信号输入，可以事先存入若干套不同的执行程序，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。

3.机电一体化产品的构成及特点

（1）机械系统。这部分是实现产品功能的基础，需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求，机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。因此对机械结构提出了更高的要求。（2）动力系统。驱动执行机构工作以完成预定的主功能，机电一体化产品以电能利用为主。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能。动力系统包括电、液、气等动力源，包括电源、电动机及驱动电路等。（3）传感与检测系统。为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。（4）信息处理及控制系统。信息处理及控制系统接收传感与检测系统反馈的信息，机电一体化产品中。并对其进行相应的处理、运算和决策，信息处理及控制系统主要是由计算机的软件和硬件以及相应的接口所组成，根据机电一体化产品的功能和性能要求，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制功能。（5）执行机构。执行机构因机电一体化产品的种类和作业对象不同而有较大的差异。机电一体化产品的执行机构一般是运动部件，常采用机械、电液、气动等机构，其性能好坏决定着整个产品的性能。因而是机电一体化产品中最重要的组成部分，机电一体化产品的五个组成部分在工作时相互协调。在结构上，各组成部分通过各种接口及其相应的软件有机地结合在一起，执行机构是实现产品目的功能的直接执行者。共同完成所规定的目的功能。实现产品的主功能，。执行机构在控制信息的作用下完成要求的动作，构成一个内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品。

4.机电一体化的发展趋势

（1）智能化。使机电一体化产品具有与人完全相同的智能。机器人与数控机床的智能化就是重要应用，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，诚然。则是完全可能而又必要的，以求得到更高的控制目标，这里所说的”智能化”是对机器行为的描述。是不可能的，也是不必要的，模拟人类智能，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，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，人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视。使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力。（2）模块化。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，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，这样。这需要制定各项标准，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。由于利益冲突，显然，模块化是一项重要而艰巨的工程。以及各种能完成典型操作的机械装置，以便各部件、单元的匹配和接口。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，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定。（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、教育义举人么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。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络（home net）将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统（computer integrated appliance system，CIAS），使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。（4）微型化。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），并向微米、纳米级发展，即超精密技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，微型化兴起于20世纪80年代末。它包括光刻技术和蚀刻技术两类，泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。（5）绿色化。人们呼吁保护环境资源。资源利用率极高，另一方面，于是。工业的发达给人们生活带来了巨大变化，设计绿色的机电一体化产品。生态环境受到严重污染，绿色化是时代的趋势，具有远大的发展前途，对生态环境无害或危害极少。机电一体化产品的绿色化主要是指，符合特定的环境保护和人类健康的要求。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，资源减少。报废后能回收利用，生活舒适，回归自然；一方面，物质丰富，使用时不污染生态环境。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中。（6）系统化。许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的，表现是通信功能的大大加强。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化产品的最终使用对象是人。另一层是模仿生物机理，一层是，赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，系统可以灵活组态，特别是对家用机器人。其高层境界就是人机一体化，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。研制各种机电一体花产品，事实上，一般除RS232外。还有RS485、DCS人格化，进行任意剪裁和组合，系统化的表现特征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。

第2篇：机电一体化特点范文

关键词：机电一体化设备；故障维修；特点；可靠性；

所谓机电一体化，就是将电子技术引入设备的动力、控制和信息处理等功能中，将电子技术、机械装置和软件等有效结合在一起构成的系统。对机电一体化设备进行故障诊断，不仅可以实现对机电一体化设备运行状态的动态监测，也可以及时发现机电一体化设备在运行过程中存在的各种问题，并及时找出设备故障发生的具置。因此在机电一体化设备中运用故障诊断技术，可以帮助技术

人员发现设备潜在的安全隐患，避免设备在运行过程中出现各种安全事故，也为工作人员构建了相对安全的工作环境。

一、机电一体化设备的主要故障特点

1.机械设备故障特点。一般而言，引发机械故障的原因非常多，有的是经过一个原因所导致的故障，有的是在多个原因的因素下所形成的。因此，在进行诊断的时候需要小心谨慎。众所周知，机械是不同转动的，在不同时间内所形成的数据是不同的，从本质上而言，机械设备具有特殊性，在对运转过程进行诊断的时候，并不能够对其中的某一点进行单纯的判断。因此，在进行诊断的时候，需要结合多种情况进行整合。

2.电子设备故障特点。通常情况下，机电一体化设备的主要组成部分分为机械与电子两种内容，在对机械方面故障特点进行分析的时候，需要对电子设备方面的故障特点进行考虑与分析。一般而言，电子设备的故障具有一定的突发性与隐蔽性，由于受到外界环境的影响，导致机电一体化设备的故障特点在机械设备间距以及电子设备之余，还具备其它特点。

二、机电一体化设备故障维修的方法

1.设备故障维修技术

（1）振动故障维修技术。通过设置相关检测设备的振动参数，并根据检测设备的信息特点对机电设备进行故障诊断的技术就是振动故障诊断技术。这种技术主要应用于机械设备的故障检测，由于机械设备在运行过程中会有剧烈的震动，使用振动检测设备可以检测到振动数据，这些数据包括加速度和速度等。在检测过程中要想获取充足的检测数据，并对机械设备的运作状况进行准确判断，就需要对测量点的位置进行正确选择。这种故障诊断技术操作较为简单，检测得出的设备运行状况报告清晰明了，也增加了检测和诊断故障的准确率。

（2）油液磨屑分析故障维修技术。对设备运行过程中的油液磨屑进行识别分析，通过了解油液的成分以及油液磨屑颗粒的形态来对设备的运行状况进行判断，这种检测技术一般用于机械系统和液压系统中。该故障维修技术可以根据油液颗粒的尺寸对机械设备的磨损情况进行判断，而磨损的类型可以根据油液颗粒的形状进行判断，也可以根据微粒的成分来判断机械磨损发生的具置。

2.机电设备维护保养

（1）设备的检查。这里是指对设备的运行情况、工作精度及磨损程度的检查和校验。按时间间隔划分可分为“日常检查”和“定期检查”。按技术功能划分可分为“机能检查”和“功能检查”。第一，机能检查主要是查漏、防尘和耐高温、高速、高压的情况检测。第二，精度检查主要是对设计精度和实际加工精度进行对比检查和测定，为维修提供依据。可用设备能力系数和设备精度系数来衡量设备的综合精度，其计算公式为：能力系数Cm=T/86m，T为在设备上加工的代表零件的公差带6m为设备的标准公差，Cm≥1代表设备能满足生产工艺要求，Cm

（2）设备维修。设备磨损程度可以参考下列公式计算：ap=R/K1式中ap为设备有形磨损程度，R为修复全部磨损所需维修费，K1为设备重新购置价格，从经济角度分析ap不应大于1。

三、机电一体化设备可靠性分析及提高

可靠性设计是近年来得到发展的和广泛应用的一种现代设计方法，它把概率论和数理统计应用于工程设计。不仅解决了传统设计不能处理的一些问题，而且能有效的提高产品设计水平和质量并降低了成本。影响机电一体化设备可靠性的因素：一台设备，从数控柜到伺服电机，电子和电力元器件五花八门，要对影响整机可靠性的因素作全面评价是十分困难的，只能从一些具体问题入手来提高整机的可靠性，影响可靠性的因素有：

1.元器件失效。元器件是构成整个数控设备的基本单元，单个元器件的可靠性是整机可靠性的基础。按照概率运算法则，整机的失效率等于各组成部分的失效率之和。因此，应该严格挑选失效率低的产品用于实际系统。

2.元器件的联接与组装。机电一体化设各控制系统复杂，电气元器件之间纵横交错，要保证整机的可靠性，就必须解决好联接与组装的可靠性，而插接件的接触不良会造成信号传送失灵，是产生系统故障的原因之一。此外，由于温度湿度变化较大，油污粉尘对元器件的污染以及机械振动的影响都会影响系统的可靠性。

3.电磁干扰。机电一体化设备是利用电能进行加工的电气控制设备，在运行中必然伴随着电磁能量的转换，往往一方面对周围环境发生影响，同时，另一方面本身也会受到所处环境电磁干扰的影响。作为机电一体化的产物，数控机床和加工中心是机械、电子、电力、强电、弱电、硬件、软件等紧密结合的自动化系统，电磁环境和电磁干扰问题是一个极为复杂的问题，一般，电磁干扰源引入数控系统的主要途径有：第一，交流供电系统受邻近大功率用电设备启动（如使用电焊机）、制动影响（有大功率用于制动的电机），造成电源电压波动，以及电器开关接通断电时由电火花产生的高频电磁干扰。第二，直流电源负载能力不足，缺乏足够稳定的功率储备，造成直流电源电压随负载变化而波动。第三，电源与地线的线径太细或布局不合理，电子元器件相互之间通过公共的导线阻抗，发生信号畸变或交叉干扰。第四，控制信号引线过长又没有采取必要的屏蔽隔离措施，或与强电电线一起走线，而没有分开走线，信号线易受电磁噪声的干扰产生错误信号，尤其对于高频脉冲信号，若处理不当极易发生信号畸变。

随着科学技术的迅猛发展，机电产品日益先进，对实际中的应用及效果越来越重视。一套好的理论方法固然重要，但是只有对理论和实际及其相互联系有深刻的理解，并能将理论准确地、充分地运用到实践中，才能有效地提高故障诊断的效率与精度，对提高设备的可靠性，才能称得上是成功。

参考文献：

[1]潘丽霞.论机电一体化技术的现状及发展趋势[J].山西科技，2010（04）.

第3篇：机电一体化特点范文

【关键词】机电一体化技术；煤矿应用；发展趋势

0.概述

机电一体化是机械、电子、计算机和信息技术有机结合的一门复合技术。机电一体化是以机械的主功能，动力功能上引进计算机和电子技术，将机械装置和电子设备以及软件等有机结合所构成系统的总称。它标志着机械和电子两个系统的相互渗透，相互融合。机械与电子结合的本质，不仅单纯地利用电子技术来简化或替代机械，更重要的是从系统工程学的观点出发，由机械系统、微电子和计算机技术、信息技术组成了最佳系统。其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性、微型化、集成化、带源化和绿色化。

煤矿机电一体化技术是矿山综合自动化的基础，是煤矿企业信息化的重要支撑技术，在煤矿采掘、运装备的应用和推广，大力地提升了我国煤矿生产的综合实力，为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了坚实的基础。

1.我国煤矿机电一体化技术的发展现状

从1970年我国自行设计制造和装备的第一套综合机械化采煤工作面在大同矿务局试验起，我国的机电一体化技术开始萌芽。到上世纪80年代后期，我国综合机械化采煤取得了空前的发展，大大推动了我国的煤矿机电一体化技术的进程，采煤机已由液压牵引向电牵引发展。到了上个世纪90年代中期，在原有的研究成果上，又开展了采运支机械微机监控、故障诊断的研究和支架电液微机技术应用的研究，并研发了大功率电牵引采煤机。而进入21世纪后，我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破，在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。然而，与国外的先进采煤国家相比，我国的煤矿机电一体化技术发展尚有一定差距，并且煤炭工业相对机械、电子、航天、轻纺、化工、铁道、冶金等行业起步晚基础薄弱，在开发水平、应用范围、投资规模、技术人才和管理水平方面均有较大差距。

2.煤炭机电一体化技术研究的意义

2.1提高了劳动效率

机电一体化改变了过去手工作业落后的生产方式，大量新型机电设备的产生彻底转变了煤矿的作业模式，工人的劳动强度明显降低，劳动生产率大幅提升，极大地提高了劳动生产率。

2.2提高了劳动安全保障

煤矿传统的工作环境使得矿工在潮湿、充满煤尘的环境中长时间、高负荷地工作，这严重影响到矿工的身体健康和生活质量，在异常清况下，会危及到他们的生命。机电一体化采用机电设备进行煤炭的采掘、运输、提升等，能够使矿工从繁重的体力劳动中解脱出来，并把在危险有害和困难条件下工作的工人解放出来，防止工伤和职业病的危害，确保了矿工的生产安全。

2.3增加了劳动收入

煤电一体化技术的运用极大地提高煤矿的劳动效率，大幅度地提高了煤炭的产量，提升了企业的经济效益，矿工的经济收入有所提高，生活水平有所改善。煤矿企业的快速发展带动了其它相关行业的快速发展，对促进地方经济的快速发展起到积极的作用。

3.机电一体化在煤矿生产中的应用

3.1矿井综合采煤方面的应用

电牵引采煤矿机是机电一体化技术在煤矿生产中的一个典型应用。与液压牵引相比，它具有良好的牵引特性，可用于大倾角煤层、运行可靠、使用寿命长，反映灵敏、动态特性好，结构简单、效率高等特点。

3.2矿井运输提升设备

（1）带式输送机：带式输送机具有长距离连续输送、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等特点，已成为我国煤矿井下原煤矿输送系统的主要运输设备。

（2）矿井提升机：矿井提升机实现全数字化交直流提升，特别是内装式提升机，从结构上将滚筒和驱动合营企业一个整体，大大简化了机械结构，是典型的机电一体化设备。

3.3其它煤矿机电一体化装置

其它机电一体化设备主要指煤矿矿供电设备。煤矿供电的特点是要可靠、质量高，能满足大功率设备的要求，因此采用集中补偿和就地补偿相结合的办法提高功率因数，减少供电系统无功电流，减少无功功率损耗。目前高低开关普遍采用“微机保护”，具备网络功能，可以实现远程遥控、遥测、遥信和遥调。

3.4在煤矿安全生产方面的应用

矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一，也是保证煤矿安全生产的有效措施，为煤矿安全生产和管理起到了积极的作用。其主要特点是：测控分站的智能化水平进一步提高，具有网络连接功能，系统软件采用了Windows操作系统。同时，在“以风定产，先抽后采，监测监控”12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下，规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。

4.煤矿机电一体化技术应用的发展趋势

我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点，以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。这些设备在煤炭生产中的广泛应用，不仅减轻了操作人员的劳动强度，而且极大地提高了煤矿的生产水平和能力，创造了巨大的经济效益和社会效益。但是，我国的煤矿机电一体化技术与发达国家相比，还有一定的差距，因此还有很多的工作需要继续研究，其未来的发展趋势是：①开发有自主知识产权的以煤矿开采技术及配套装备为主导的核心技术，研究具有自主知识产权的核心装置；②增加产品的通信功能，以适应综合自动化的需要；③开发以微处理器和微机为基础的矿井设备工况和健康监测以及微处理器、计算机和专家系统的应用等；④煤矿机器人仍然是煤矿机电一体化技术今后研究的重点之一。

5.结语

先进的煤矿机电一体化设备的高智能化、程序化、信息化的特点及体积小、操作维护方便、保护齐全、性能可靠等，使得这些机电设备在煤矿生产中得到广泛应用。它不但可以提高工作效率、减轻了操作人员的劳动负担，提高了劳动安全保障，同时也增加了矿山企业的市场竟争力，增加了矿工的经济收入，带动了相关企业的经济发展。总之，随着科学技术的快速发展，以及煤矿机电一体化的产品大量使用，其所创造的价值及效益将是以往不可想象的。同时各种新型机电一体化产品的大量使用也促进了机电一体化产品的技术、性能的不断提高及完善。　[科]

【参考文献】

［1］机电一体化实用手册[M].北京：科学出版社，2007.

［2］谭得健，徐希康.自动化技术、信息技术在我国煤矿企业的应用[J].工况自动化，2003.

第4篇：机电一体化特点范文

[论文摘要]机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。 

 

一、机电一体化的基本概念 

 

机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。 

（一）使用安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。 

（二）生产能力和工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5 ～6 倍。 

（三）使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。 

（四） 具有复合功能并且适用面广。机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和不同领域，满足用户需求的应变能力较强。例如，电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能，使其应用范围大为扩大。 

（五）调整和维护方便。机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件或零件。对于具有存储功能的机电一体化产品， 可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。

机电一体化技术和产品的应用范围非常广泛，涉及到工业生产过程的所有领域，因此，机电一体化产品的种类很多，而且还在不断地增加。按照机电一体化产品的功能，可以将其分成下述几类。 

①数控机械类。主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。这类产品的特点是执行机构为机械装置。 

②电子设备类。主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等。这类产品的特点是执行机构为电子装置。 

③机电结合类。主要产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、ct 扫描诊断机以及自动售货机等。这类产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置的有机结合。 

④电液伺服类。主要产品为机电液一体化的伺服装置， 如电子伺服万能材料试验机。这类产品的特点是执行机构为液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。 

⑤信息控制类。主要产品包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机、复印机等。这类产品的主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来控制。除此之外，机电一体化产品还可根据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。 

 

二、机电一体化产品的构成及特点 

 

机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。从其结构来看，机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特性，而实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能和执行功能，而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品的总体或系统。 

（一）机械系统。机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。这部分是实现产品功能的基础， 因此对机械结构提出了更高的要求， 需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求。 

（二）动力系统。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。机电一体化产品以电能利用为主，包括电源、电动机及驱动电路等。 

（三）传感与检测系统。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。 

第5篇：机电一体化特点范文

机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。

（一）使用安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。

（二）生产能力和工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5～6倍。

（三）使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。

（四）具有复合功能并且适用面广。机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和不同领域，满足用户需求的应变能力较强。例如，电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能，使其应用范围大为扩大。

（五）调整和维护方便。机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件或零件。对于具有存储功能的机电一体化产品，可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。

机电一体化技术和产品的应用范围非常广泛，涉及到工业生产过程的所有领域，因此，机电一体化产品的种类很多，而且还在不断地增加。按照机电一体化产品的功能，可以将其分成下述几类。

①数控机械类。主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。这类产品的特点是执行机构为机械装置。

②电子设备类。主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等。这类产品的特点是执行机构为电子装置。

③机电结合类。主要产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT扫描诊断机以及自动售货机等。这类产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置的有机结合。

④电液伺服类。主要产品为机电液一体化的伺服装置，如电子伺服万能材料试验机。这类产品的特点是执行机构为液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。

⑤信息控制类。主要产品包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机、复印机等。这类产品的主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来控制。除此之外，机电一体化产品还可根据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。

二、机电一体化产品的构成及特点

机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。从其结构来看，机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特性，而实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能和执行功能，而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品的总体或系统。

（一）机械系统。机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。这部分是实现产品功能的基础，因此对机械结构提出了更高的要求，需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求。

（二）动力系统。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。机电一体化产品以电能利用为主，包括电源、电动机及驱动电路等。

（三）传感与检测系统。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。

（四）信息处理及控制系统。根据机电一体化产品的功能和性能要求，信息处理及控制系统接收传感与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制功能。机电一体化产品中，信息处理及控制系统主要是由计算机的软件和硬件以及相应的接口所组成。

（五）执行机构。执行机构在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。机电一体化产品的执行机构一般是运动部件，常采用机械、电液、气动等机构。执行机构因机电一体化产品的种类和作业对象不同而有较大的差异。执行机构是实现产品目的功能的直接执行者，其性能好坏决定着整个产品的性能，因而是机电一体化产品中最重要的组成部分。机电一体化产品的五个组成部分在工作时相互协调，共同完成所规定的目的功能。在结构上，各组成部分通过各种接口及其相应的软件有机地结合在一起，构成一个内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品。

第6篇：机电一体化特点范文

【关键词】机电一体化；应用分析；未来展望

目前，经过很多年的发展，机电一体化已经成为一门拥有完善体系的学科，并且随着时代的发展和技术的革新，机电一体化学科还会不断的更新内容。可以将机电一体化的基本特征进行概括，指的是将系统的观点作为出发点，将一系列先进的技术进行综合的运用，比如机械技术、微电子技术、自动控制技术、光学技术、电力电子技术、接口技术、计算机技术等等，对各个功能单元进行合理的配置，在将特定功能价值实现的基础上，保证具有较多的功能、较高的质量、可靠安全性更好以及耗能更低等特点，优化整个系统。通过应用机电一体化技术，让原来机械电气化的工业生产迈向了机电一体化的阶段。

1.机电一体化技术的应用

在现代机械制造业中的应用：传统的机械制造行业要想在激烈的市场竞争中获得优势，主要是依据一定的规模和经济基础，加大企业的规模，进行重复性和批量的生产来获得的，它强调最大限度的利用资源，在获得高质量和高效率的基础上，降低成产成本；从实质上来讲，传统的机械制造行业就是将原来的人力替换成机械，将人的技能替换成复杂的机械加工。而先进的机械制造业则将主导设置为信息，对生产模式进行创新和发展，采用具有技术较高的制造系统，对组织管理模式进行创新和发展，从而发展为全新的机械制造业，它有着很多的特征，比如网络化、虚拟化、智能化以及全球化等等。现代制造业充分的应用先进的科学技术，比如电子计算机技术等等，从而促进制造技术的不断发展；近些年来，随着科技的日新月异，又出现了更多的新兴技术，比如敏捷制造、柔性制造、并行工程和计算机数字控制技术等等。

在饮料行业中的应用：目前，应用最快、发展最快以及有着最大发展前景中，很重要的一项技术就是机电一体化。在饮料食品行业也逐渐的开始广泛应用机电一体化，比如包装机械开发、设计、以及制造等等。通过应用机电一体化技术，大大的提高了单机的自动化程度，并且可以自动化的控制整条包装生产线，生产能力的提高也代表着企业在激烈的市场竞争中获得了很大的优势。

在钢铁企业的应用：在计算机集成制造系统方面，钢铁企业的计算机集成制造系统主要是有效的连接人、生产经营、生产管理以及过程控制等等各个方面，保证可以一体化控制生产过程全局，包括原料进厂、生产加工以及产品发货等等。

在现场总线技术方面：现场总线技术实质上来讲，是一种数字式、双向以及多站通信链路，它可以有效的连接设置在现场的仪表和设置在控制室内的控制设备。将现行的信号传输技术替换成现场总线技术，可以在共同的通信媒体上让智能化现场仪表装置和更高一级的控制系统之间的控制系统双向传送更多的信息。

在交流传动技术方面：交流传动技术具有很多的优点，特别是随着数字技术的发展，已经实现了矢量控制技术的实用化，那么在未来，直流传动势必会被交流传动所替代。

2.机电一体化技术的发展趋势

目前，各个学科领域中都已经应用了光机电一体化技术，它作为一种新兴的学科，经过近些年的发展，已经逐渐成为了一种产业，并且人们也对此越来越重视。光机电一体化技术的未来发展趋势可以分为这些方面：

激光技术：激光技术具有较高的单色性，在精密测量的时候如果合理的应用高激光单色性，那么测量的精度和量程就会得到很大程度的提高；激光技术具有很高的方向性，这是因为激光技术在传输光能和传输控制指令的时候可以进行很长的距离，从而在激光通信、激光测距以及激光雷达和激光导航以及遥控方面实现更远的距离。激光技术具有很高的亮度性，如果将激光的高亮度特性充分的利用起来，那么中等亮度激光束的焦点附近就会有很高的温度，甚至会达到几千度和几万度，这样就可以充分的熔化和汽化照射点的物体；依据这一特性，在加工各种各样材料和产品的时候就可以有效的利用激光技术。激光技术还具有相干性，因为激光技术有着单一的频率，并且有着相同的相位方向，那么在激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制等方面就可以有效的应用，在实际的运用中，如果要想对激光辐射的特性进行改变，那么就可以有效的利用一些激光技术，因此，就有着更加广泛的应用范围。

传感检测技术：传感检测技术具有激光准直功能，因此它可以对平直度、平面度、平行度和垂直度等进行测量，在测量三维空间的基准时也可以有效的应用。传感检测技术有着激光测距功能，它有着很多的优点，比如有着较远的探测距离、较高的测距精度以及较强的抗干扰性，并且有着较小的体积和较轻的重量，但是，在一系列优点的背后，还存在着很多的问题，比如会在很大程度上受到天然因素的影响。在光纤探测器方面，可以将其应用在有着较小目标、间隔有限或者是比较危险的环境中。此外，还有着其他的一些技术，比如激光打孔、光化学沉积等技术。

激光快速成型技术：激光快速成型技术指的是对计算机技术进行充分应用，将复杂的三维物体转化为简单的二维层，然后将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，那么零件的面层就有点和线来构造，最后逐层就成型了。采用激光快速成型技术可以缩短产品投放市场的时间，在汽车生产企业中如果合理的应用，那么就可以实现对市场适应能力提高的目的，在提高产品竞争能力方面也有着很大的作用。

光能驱动技术：如果对光致变性材料可以有效的组合和应用，那么就可以制作光致动器或者光机器人。目前，我国已经研制成功了光致动器，它主要是在形状记忆合金上照射光，然后不断的伸缩材料，将感温磁性体的温度特性给充分的发挥出来，从而有效的在衬底上吸附材料末端；再加上材料本身的伸缩特性和端部的吸附特性，然后不断的对光进行通断，就可以让动作符合相关的要求。

3.结语

随着时代的发展和社会经济的进步，特别是市场经济体制的确立和完善，市场竞争越来越激烈，各行各业要想在激烈的市场竞争中获得优势，就需要对传统的技术进行革新；机电一体化技术已经被广泛的应用于很多的行业中，并且经过实践证明，机电一体化技术对于提高产品的质量和工作的效率很有帮助，因此，就需要大力进行推广和发展。本文简要分析了机电一体化的应用，然后分析了机电一体化技术的发展趋势，希望可以提供一些有价值的参考意见。

【参考文献】

[1]孙素闪，李云涛，徐士峰.机电一体化技术的应用和未来发展[J].科技向导，2011，2（30）：123-125.

第7篇：机电一体化特点范文

关键词：机电一体化；机械系统；设计

中图分类号：TH-39文献标识码：A文章编号：

引言：

随着科技的发展,尤其是:电子技术、信息技术的发展,使得传统的机械系统的设计受到了极大的冲击。现在,越来越多的机电‘一体化产品在机械系统中发挥着重要的作用。面对信息时代冲击,客观要求工程技术人员改变传统的设计思维理念,在传统的机械系统设计的基础上,结合电子技术、信息技术,设计出更多更好的机电一体化产品。

1.机电一体化机械系统的设计特点

传统的机械系统和机电一体化机械系统的主要功能都是完成一系列的机械运动,但由于它们的组成不同,导致它们实现运动的方式也不同。传统机械系统一般是由动力件、传动件、执行件3部分加上电器、液压和机械控制等部分组成,而机电一体化中的机械系统应该是“由计算机信息网络协调与控制的,用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和(或)机电部件相互联系的系统”。其核心是由计算机控制的,包括机、电、液、光、磁等技术的伺服系统。由此可见,机电一体化中的机械系统,已经成为机电一体化伺服系统中的一个重要组成部分,它不再仅仅是转速和转矩的变换器,还需使伺服电机和负载之间的转速与转矩得到匹配,也就是在满足伺服系统高精度、高响应速度、良好稳定性的前提下,还应该具有较大的刚度、较高的可靠性和重量轻、体积小、寿命长等特点。

机电一体化机械系统设计与传统的机械系统设计一样有传动设计和结构设计部分,只是由于机电一体化的特征决定了在机械系统设计过程中有它自身的特点,下面就从传动设计和结构设计两方面进行叙述。

1.1机械传动设计的特点

机械传动设计的任务是把动力机产生的机械能传递到执行机械上去,机电一体化系统中机械传动系统的设计就是面向机电伺服系统的伺服机械传动系统设计。根据机电有机结合的原则,机电一体化系统中采用了调速范围大、可无级调速的控制电机,从而节省了大量用于进行变速和换向的齿轮、轴承和轴类零件,减少了产生误差的环节,提高了传动效率,因此使机械传动设计也得到了很大的简化,其机械传动方式也由传统的串联或串并联方式演变为并联的传动方式,即每一个机械运动都由单独的控制电机、传动机构和执行机构组成的子系统来完成,各个运动之间的传动关系则由计算机来统一协调和控制。因此机电一体化机械传动系统具有传动链短、转动惯量小、尽可能采用线性传递、无间隙传递等设计特点。

1.2机械结构设计的特点

机电一体化的机械结构仍属于传统机械技术的范畴,在满足伺服系统对其稳、准、快要求的前提下,从整体上说应逐步向精密化、高速化、小型化和轻量化的方向发展。因此在进行结构设计时就应综合考虑到各个零部件的制造、安装精度,结构刚度,稳定性以及动作的灵敏性和易控性。对具体的零部件的设计提出了更高、更严的要求,例如:采用合理的截面形状和尺寸、采用新材料和钢板焊接结构来提高支承件的静刚度;采用高传动效率和无间隙的传动装置和元件,如滚动丝杠,消除间隙的齿轮副、齿轮齿条副、蜗轮蜗杆副来提高运动的灵敏性和定位的准确性;采用低摩擦系数的导轨提高运动的平稳性。近几年在结构上也出现了并联形式,如并联机器人、并联机床等,极大地简化了机械结构,提高了产品的刚度重量比及精度。

2.机电一体化机械系统的设计思路

机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节:静态设计和动态设计。

2.1 静态设计

静态设计是指依据系统的功能要求,通过研究制定出机械系统的初步设计方案。该方案只是一个初步的轮廓,包括系统主要零、部件的种类,各部件之间的联接方式,系统的控制方式,所需能源方式等。有了初步设计方案后,开始着手按技术要求设计系统的各组成部件的结构、运动关系及参数；零件的材料、结构、制造精度确定；执行元件(如电机)的参数、功率及过载能力的验算；相关元、部件的选择；系统的阻尼配置等。以上称为稳态设计。稳态设计保证了系统的静态特性要求。

2.2 动态设计

动态设计是研究系统在频率域的特性,是借助静态设计的系统结构,通过建立系统组成各环节的数学模型和推导出系统整体的传递函数,利用自动控制理论的方法求得该系统的频率特性(幅频特性和相频特性)。系统的频率特性体现了系统对不同频率信号的反应,决定了系统的稳定性、最大工作频率和抗干扰能力。

2.3 静态设计的优势

静态设计是忽略了系统自身运动因素和干扰因素的影响状态下进行的产品设计,对于伺服精度和响应速度要求不高的机电一体化系统,静态设计就能够满足设计要求。对于精密和高速智能化机电一体化系统,环境干扰和系统自身的结构及运动因素对系统产生的影响会很大,因此必须通过调节各个环节的相关参数,改变系统的动态特性以保证系统的功能要求。动态分析与设计过程往往会改变前期的部分设计方案,有时甚至会整个方案,要求重新进行静态设计。

3.机电一体化机械系统的设计

机电一体化机械系统的设计和传统的机械系统的设计有很大的不同之处。传统机械系统一般是由动力元件、传动元件、执行元件3个部分加上电磁、液压和机械控制部分,而机电一体化中的机械系统应该是“由计算机信息网络协调与控制的,用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和机电部件相互联系的系统。”其核心是由计算机控制的,包括机、电、液、光、磁等技术的伺服系统。由于机电一体化机械系统有别于传统的机械系统,所以在机电一体化机械系统的设计过程中要从以下两个方面加以重视。

3.1机械传动设计

机械传动设计的任务是把动力机产生的机械能传递到执行机械上去,机电一体化系统中机械传动系统的设计就是面向机电伺服系统的机械传动系统设计。根据机电有机结合的原则,机电一体化系统中采用了调速范围大、可无级调速的控制电机,从而节省了大量用于进行变速和换向的齿轮、轴承和轴类零件,减少了产生误差的环节,提高了传动效率,因此使机械传动设计也得到了很大的简化,其机械传动方式也由传统的串联或串并方式演变为并联的传动方式,即每一个机械运动都由单独的控制电机、传动机构和执行机构组成的子系统来完成,各个运动之间的传动关系则由计算机来统一协调和控制。因此机电一体化机械传动系统具有传动链短、转动惯量小、尽可能采用线性传递、无间隙传递等设计特点。

3.2机械结构设计

从结构设计来讲,应从整体上向精密化、高速化、小型化和轻量化的方向发展。因此在结构设计时应综合考虑到各个零部件的制造、安装精度,结构刚度,稳定性以及动作的灵敏性和易控性。对具体的零部件的设计提出了更高、更严的要求,如采用合理的截面形状和尺寸、采用新材料和钢板焊接结构来提高支承件的刚度;采用低摩擦系数的导轨提高运动的平稳性。除了以上两个方面以外,机电一体化机械系统设计还需工程技术人员在设计方法上大胆创新,充分利用已有的模块,,并且在设计之初,就考虑到产品在制造、使用过程中对生态环境的影响。

4.结语

机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力,又是开启机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。设计好机电一体化机械系统是“机电一体化”产品的前提。面对日益发展信息时代,掌握机电‘一体化机械系:统设计的思路,是开发机电一体化产品的关键所在。必须结合各自的实际,开发实事求是的机电一体化机械系统,实现效益的提升。

参考文献：

[1]汪丁丁.机电一体化机械系统设计.济南:山东出版社,2003

[2]杨光化.机电一体化与微电子技术的整合.计算机教育,2004(5)

第8篇：机电一体化特点范文

本小节主要从机电一体化的相关基本概念、机电一体化技术的基本特征、机电一体化的最新发展趋势等三个方面对机电一体化技术做较为全面的介绍，接下来详细介绍。

1.1机电一体化的基本概念

机电一体化技术从大的领域来说属于机械领域，其定义版本较多，其中一种较为权威的定义表述如下：机电一体化一般是指在机械的设计与功能扩展中，应用机械特有的主要功能、信息处理、功能控制等，把机械系统的控制中心进行集成化，并且与安装在计算上的上位机软件实现双向通信，一般来说，机电一体化技术也是一门交叉学科技术，涉及到的主要技术有通信技术，机械技术，微电子技术，电力电子技术等，机电一体化技术的核心功能就是把以上技术结合起来，形成一个整体并内嵌入机械系统中。

1.2机电一体化技术的基本特征

机电一体化技术作为一门应用广泛的技术，有其自身的特点，通过实际调查总结和查阅相关资料，本文总结出了机电一体化技术的3个主要特点，接下来详细说明如下。（1）应用的广泛性：机电一体化技术由于涉及的技术较多，是一门涉及多学科的交叉技术，正是由于这一特点，使得机电一体化技术应用十分广泛，已经远远超出了机械工程的应用范畴，当然，本文的研究重点还是放在机电一体化技术在机械工程上的应用及发展趋势。（2）具有很强的逻辑性：由于机电一体化的核心任务就是把各种技术合理融合，应用到机械领域中，把系统的机械机构和上位机软件控制合为一体，也就是形成一个统一的整体，从这个层面来说，机电一体化技术具有很强的逻辑性，或者说拥有很强的系统性。（3）机电一体化具有很强的最优化建模理论：机电一体化技术经过多年的发展，已经形成完整的最优化理论体系，相关算法可以参阅相关文献，限于论文篇幅，在这里不再累述。

1.3机电一体化技术的最新发展趋势

经过多年的发展，机电一体化技术已经形成了自己的理论体系，随着我国高新技术不断发展，越来越多的新技术被应用到机电一体化技术上，机电一体化的最新的发展趋势是控制智能化、精确化、零延迟化、结合计算机处理技术和信号传输技术，机电一体化技术也朝着无线控制、高速控制、精确控制的方向发展。

2机电一体化技术在机械工程上的应用以及发展趋势分析

本小节在上文介绍机电一体化技术相关知识的基础上探讨机电一体化技术在机械工程领域的当前应用以及未来的发展趋势，结合实际，本文从机电一体化技术应用于机械工程领域的历程分析、机电一体化在现代机床控制上的应用、机电一体化技术在全自动包装机领域的应用等三方面简单论述机电一体化技术在机械工程上的应用以及发展趋势，下面详细讨论。

2.1机电一体化技术应用于机械工程领域的历程分析

在国外，机电一体化技术应用到机械工程领域较早，通过查阅资料得知，美国在上世纪90年代就把自动控制设备应用与机械制造领域，我国相对起步晚，但是起点较高，20世纪60年代，我国通过引进苏联控制设备，逐渐把机电一体化技术应用到机械领域，并在20世纪80年代，实现机电控制设备国产化，随着科技不断进步，以计算机处理技术和无线通信技术为代表的新技术不断应用与机电一体化技术，这使得机电一体化技术焕发出勃勃生机，应用领域进一步扩大。

2.2机电一体化在现代机床控制上的应用

机电一体化在机械工程领域很重要的一个应用领域就是应用在现代机床控制上，现代机床控制要求精度高、速度快、智能化高，这就要求现代机床的控制系统具有很强的抗干扰性，机电一体化技术由于采用计算机处理技术，处理速度快，精度高、内置多块DSP芯片，抗干扰能力强。

2.3机电一体化技术在全自动包装机领域的应用

机电一体化技术除了应用与纯机械工程领域，还大量应用于相关机械与电子相结合的控制领域，通过实际调查得知，我国全自动包装机已经全部采用机电一体化技术，由于包装机械不但设计机械工程知识，还涉及机电控制技术，微机处理技术等，所以一般的控制系统很难胜任，机电一体化技术由于是一门交叉学科，所以具有很强的灵活性，所以机电一体化技术较好的解决了这个问题，机电一体化把软件控制和机械控制结合起来，融为一体，通过上位机软件来控制包装机的运行状态。

3机电一体化技术在机械领域的发展前景

通过对机电一体化当前发展趋势的调查研究，本文认为，机电一体化技术在机械领域的发展前景包括以下几点：（1）专用化趋势不断加强：随着机电一体化应用到机械领域的不断深化，机电一体化技术表现出明显的专用化趋势。（2）智能化不断加强：近年来，随着人工智能等新技术不断应用到机电一体化领域，机电一体化技术也呈现了智能化趋势。（3）能耗低：节约资源，保护环境成为全社会的共识，在这种背景下，机电一体化技术积极加强自身改革，不断研发新技术，把能耗进一步降低。

4结论

第9篇：机电一体化特点范文

关键词：机电一体化 发展过程 发展趋势

一、前言

随着现代科学技术的不断发展，不同学科的交叉与渗透也越来越广泛，注定了各个领域的技术革命与发展。在机械工程领域中，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等发生了翻天覆地的变化，从而将工业生产由"机械电气化"带入了"机电一体化"为特征的发展阶段。

二、概述

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。

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，随着科学技术的不断发展，还将会被赋予新的内容。但是它的基本特征可概括为：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、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、可靠性高和低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统处于最优化的系统工程技术。由此产生的功能系统，就组成为一个机电一体化系统或者说机电一体化产品。

因此，"机电一体化"涵盖"技术"和"产品"两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的本质区别。机械工程技术是由纯技术发展到机械电气化，仍然属于传统机械。但是发展到机电一体化阶段后，其中的微电子装置除了可以取代一些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。拥有智能化的特点是机电一体化与机械电气化在功能上的一个本质的区别。

三、机电一体化的发展过程

"机电一体化"这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时即70年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将"机电一体化技术"与"机械电子学"并用，近年来"机电一体化"更流行使用。

80年代，信息技术崭露头角。微处理机的性能提高，为更高级的机电一体化产品所采用，典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后，使机械-电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。

信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外，光学也进入了机电一体化，产生了"光机电一体化"的新领域。

进入90年代，通信技术进入了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执行器技术的发展，和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合，开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支"微机电一体化"。虽然微加工方法尚未成熟，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了21世纪。

四、机电一体化的发展趋势

机电一体化是机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科交叉综合的一门学科，各个学科互相促进、互补不足、相互发展。专家预测，未来机电一体化技术将向以下几个方向发展：

（一）智能化方向

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中得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要的应用。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、逻辑思维、自主决策等能力，以求达到更好的控制效果。

今后的机电一体化产品"全息"特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术（尤其是软件及芯片技术）的飞速发展。

（二）光机电一体化方向

一般机电一体化系统是由传感系统、能源、（动力）系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术，利用光学技术的先天特点，就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

（三）模块化方向

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而又非常重要的事。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，以便各个部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，短时间内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。

（四）柔性化方向

未来机电一体化产品，控制和执行系统有足够的"冗余度"，有较强的"柔性"，能较好地应付突发事件，被设计成"自律分配系统"。在这系统中，各子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的"自律性"，可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具有"行动"是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的能力（柔性），又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

（五）网络化方向

上个世纪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、教育义举人么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。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络（homenet）将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统（computerintegratedappliancesystem，CIAS），使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

（六）微型化方向

微型化兴起于上世纪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1cm3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。

（七）仿生物系统化方向

今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上处于"静态"时不稳定，但在动态（工作）时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统（大脑）停止工作时，生物便"死亡"，而当控制系统（大脑）工作时，生物就很有活力。就目前情况看，机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势，但还有一段很漫长的道路要走。

（八）绿色化方向

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；而另一方面，资源减少，生态环境受到了严重污染。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。

（九）系统化方向

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。

五、结束语

综上所述，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。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，相信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，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献

[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京：科学出版社，2004.