对机电一体化的认识.docx

对机电一体化的认识 对机电一体化的认识 第 第 PAGE #页共5页 引言 现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，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、产品结构、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”迈入以“机电一体化”为特征的发 展阶段。 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，随着科学技术的不但发 展，还将被赋予新的内容。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、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、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。由此而产生的功能系 统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。 机械工业是整个国民经济的装备工业，是基础的基础。没有“精良”的机械 工业，其 它工业的“精良”就无从谈起。因此，“精益求精”地把基础搞好，对 国民经济有非常重 要的意义。机电一体化技术的构成问题就有了一个共同的思想基础。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、信息処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）机械本体技术⑵传感技 术⑶信息处理技术⑷驱动技术⑸接口技术⑹软件技术。 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。在这一时期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。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合这些 机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开 发从总体上看还处于自发状态。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。这个时期的特 点是：①mechatro nics —词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界 范围内得到比较广泛的承认；②机电一体化技术和产品得到了极大发展；③各国均开始对 机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。 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。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。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，不取得了一定成果， 但与日本等先进国家相比仍有相当差距。 从方法学的观点出发，机电一体化技术应遵循以下设计原理： 整体最优化原理 机电一体化技术要求从系统的观点出发，综合机械技术和信息技术，实现整体最优化 智能化原理 这是机电一体化技术与传统机械自动化技术的主要区别之一，也是 21世纪机 电一体化技术发展的主要方向。 ⑶仿生原理 如果说智能化是“仿人智能”，那么“仿生”便是对所有生物行为的模仿。生物世界 是亿万年生物进化的结果，是“适者生存”这条自然规律“精雕细刻”的结果，是人类的 学习宝库。现代信息技术和机械技术使这一 “模仿”比较容易，成为可能。 ⑷柔性化原理 也可称之为“软化原理”。由于使用了微电子技术，可以而且应当尽量用软件功能代 替硬件功能。因为“软化”可以使机械系统近乎完全“贴近”实际工况的需要，极大地提 高产品