2022年机电一体化技术的现状及发展趋势.pdfVIP

机电一体化技术的现状及发展趋势

机电一体化是机械、电子、光学、掌握、计算机、信息等多学科

的交叉融合,它的进展和进步依靠于也促进相关技术的进展和进步。

本文介绍了国内外机电一体化的进展现状,分析了机电一体化的进展

趋势。

机电一体化是一个新兴的边缘学科，正处于进展阶段，代表着机

械工业技术革命的进展方向[1]。一般认为，机电一体化技术是一门

跨学科的综合性高技术，是由微电子技术、计算机技术、信息技术、

机械技术及其他技术相融合而构成的一门独立的交叉学科。美国

IEEE/ASME曾于1996年给出了一个较为全面的定义:“我们对机电一

体化初步定义为‘在工业产品和过程的设计和制造中，机械工程和电

子与智能计算机掌握的协同集成’，包括以11个方面：（1）成型

和设计；（2）系统集成；（3）执行器和传感器；（4）智能掌握；（5）

机器人；（6）制造；（7）运动掌握；（8）振动和噪声掌握；（9）微器

件和光电子系统；（10）汽车系统；（11）其他应用”。目前，国际上

普遍采纳日本机械振兴协会的定义：“机电一体化是在机械的主功能、

动力功能、信息功能和掌握功能上引进微电子技术，并将机械装置与

电子装置用相关软件有机结合而构成的系统的总称[3]”，涉及机械

制造技术、电子技术、信息处理技术、测试和传感器技术、掌握技术、

接口技术、计算机技术、伺服驱动等多种技术。机电一体化技术对现

代工业的进展有巨大的推动力，因此世界各国都在大力推广机电一体

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化技术。

1国外机电一体化进展现状

机电一体化的进展大体可以分为三个阶段。第一阶段（又称初级

阶段）是20世纪60年月以前，这一时期人们不自觉地利用电子技术

并使之得到比较广泛的承认。其次阶段，机电一体化技术和产品得到

了极大进展。第三阶段，各国均开头极大关注和支持机电一体化技术

和产品。

1989年在日本东京召开的第一届国际先进机电一体化学术会议，

是机电一体化向纵深进展的标志，各国政府也开头有方案地推动和进

展机电一体化技术和产品。目前，日本和美国在机电一体化产品开发

和应用方面处于世界领先地位。美国商务部曾发表过一份关于日本机

电一体化的讨论报告，对日美两国机电一体化技术的基础讨论、超前

开发与形成产品等三方面进行了比较，结论是除机器视觉与软件外，

日本的基础讨论与美国是可以比拟的。当前，他们都将智能传感器、

计算机芯片制造技术、具有触觉和人机对话功能的人工智能工业机器

人、柔性制造系统等列为高技术领域的重大讨论课题，并投入大量资

金支持进展相关技术。

20世纪90年月后期，机电一体化进入了深化进展时期。光学、

通信技术、微细加工技术等进入了机电一体化，消失了光机电一体化

和微机电一体化的新分支。同时对机电一体化系统的建模设计、分析

和集成方法，以及学科体系和进展趋势都进行了深化讨论。人工智能

技术、神经网络技术及光纤技术也为机电一体化技术开拓了宽阔的进

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展天地。

因此，机电一体化产品得以迅猛进展，主要表现在以下4个方面:

（1）机电一体化产品几乎遍及全部制造业领域。在工业发达国家，

数控机床占机床总数的30%～40%。

工业机器人正向智能化和智能系统的方向进展，数量在将来十年将以

25%～30%的速度增长。智能机器人将逐步进入办公、管理、消遣、家

庭等各个领域。

（2）机电一体化从单机向整个制造业的集成化过渡。计算机集成制

造系统(CIMS)是当今世界制造业进展的总趋势,它打破原有部门之间

的界线以制造为基干来掌握“物流”和“信息流”,实现从经营决策、

产品开发、生产预备、生产试验到生产经营管理的有机结合。CIMS

的实现是全局动态的最优综合。

（3）激光技术进入机电一体化领域。光机电一体化是激光技术与

机械、电子技术相结合,不仅大大扩展了机电一体化的应用领域,而且

使一些行业消失重大变革，是当今信息业与制造业的最佳结合点。

（4）微细加工技术与设备进展迅猛。微电子技术及其产业的高速

进展,带动了大量高新技术的兴起,微细加工技术和装备不仅支持了

电子产业的进展,而且对微机械的诞生和进展也起了打算性的作用。

2国内机电一体化进展现状

我国从20