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制造业自动化 21世纪的机械电子学 万遇良 (中盈科学院电工研究所，北京L00080) 摘要本文扼要舟绍了机械电子学的发展历程，比较详尽地讨论它的主要发展趋势：数字化、环保化、智能化和散型 化。 关t诃机械电子学数字化·智能化微机械电子学 几乎无所不在。光子技术的兴起，预示着光计算机 l引言 的出现，以光子代替电子、光互连代替导线互连， 2l世纪是知识经济时代，其核心生产要素是知 将使光计算机的计算能力远远超过目前的计算机， 识、无形资产和各种知识型劳动者。在这一世纪中， 可以设想届时光机械电系统将进入一个全新的时 以无机硅芯片为物质基础的信息技术将会空前发 代。 展，而以基因工程为核心的有机生物技术和以无机 微机械加工技术与微电子加L技术的结合．产 的复合材料为先导的纳米技术也将蓬勃壮大。于是 systems， 在这个时代里，一方面物质财富将不断持续增长， MEMS)，它的进一步发展形成微机槭电子学 另一方面非物质成分，如信息以及各种与知识打交 道的行业．在创造价值中占有越来越大的比重。物 信、医疗、生物技术、军事、工业、交通以及空间 质生产和非物质生产互相支持，共同发展，但非物 等领域得到广泛应用。 质生产的比例迅速上升。 机械电子技术与生物技术相融合，导致一IJ崭 人们看到．随着知识爆炸性的增长，不同学科 的交叉和融合越来越频繁，从而产生了许多新学科。 的兴起。所谓生物机械电子系统是指将有机的生物 与此同时技术更新的速度越来越快，几乎是一日千 部件(例如细胞或组织)或有关生物技术与机械电 里，令人目不暇接。正是在这种背景下，20世纪末 子技术集成到一起的系统。目前正在研究的有自动 诞生，既支持物质生产，又支持非物质生产的机械 供药系统、人工内脏器官以及DNA自动处理系统 电子技术，将会在2l世纪中迅速前进极大发展，是 等。生物机械电子学是处于萌芽期的一门新学科， 可咀预期的。 但可以肯定．它在2l世纪将取得巨大进展。 下图简要示出机械电子学进展的主要历程。应 2机械电子学的发展历程 该说明的是，图中展示的机械电子学、光机械电子 20世纪70年代初．在微处理器诞生的前夜， 学、微机械电子学和生物机械电子学的进展顺序， 精密机械技术与微电子技术、计算机技术、自控技 着重说明就其完整体系而言其顺序是如图排列的。 术和电工技术等有机结合产生了机械电子学 就具体产品而言，其顺序可能是交错的，例如微机 (mechatlonics，国内又译作机电一体化)。整个70械电子系统可能和光机械电子系统同时并存，并非 年代随着微型计算机技术的迅猛发展，进一步将机 只是在有了光机械电子系统之后才会出现微机械电 械电子学提高到一个崭新的高度，并不断深入在随 子系统。 后的80年代和90年代快步向全面数字化迈进。 光学技术的进展．很快出现了光机械电子学 (optomechaatroaics)，而今采用光机械电子技术的 产品比比皆是，从日常用品到航天器具、尖端武器， 制造业自动化 条件。计算机集成制造系统(CIMs)是典型实例。 CIM