淺談機電一體化技術進展及發展趨勢研究

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淺談機電一體化技術進展及發展趨勢研究

1機電一體化概要
  “機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。只是機電一體化技術是基於上述羣體技術有機融合的一種綜合技術,而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術有純技術發展到機械電氣化,仍屬傳統機械,其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發展到機電一體化後,其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外,還能賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等.即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸.還是人的感官與頭腦的眼神,具有智能化的特徵是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。
  2機電一體化的發展狀況
  機電一體化的發展大體可以分爲3個階段.20世紀60年代以前爲第一階段,這一階段稱爲初級階段。在這一時期,人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間,戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合,這些機電結合的軍用技術,戰後轉爲民用.對戰後經濟的恢復起了積極的作用。那時研製和開發從總體上看還處於自發狀態。由於當時電子技術的發展尚未達到一定水平,機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展.已經開發的產品也無法大量推廣.20世紀70~80年代爲第二階段,可稱爲蓬勃發展階段。這一時期,計算機技術、控制技術、通信技術的發展.爲機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展,爲機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是:①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受,大約到20世紀80年代末期在世界範圍內得到比較廣泛的承認;②機電一體化技術和產品得到了極大發展③各國均開始對機電一體化技術和產品給以很大的關注和支持。
  20世紀90年代後期,開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段,機電一體化進入深入發展時期.一方面,光學、通信技術等進入了機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳,出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支,另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法,機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時,由於人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步,爲機電一體化技術開闢了發展的廣闊天地。這些研究,將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。
  我國是從20世紀80年代初纔開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組並將該技術列爲“863計劃”中.在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關於機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作,不取得了一定成果,但與日本等先進國家相比仍有相當差距。
  3機電一體化的發展趨勢
  機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合,它的發展和進步依賴並促進相關技術的發展和進步。因此,機電一體化的主要發展方向如下:
  3.1智能化
  智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視,機器人與數控機牀的智能化就是重要應用。這裏所說的“智能化”是對機器行爲的描述,是在控制理論的基礎上,吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法.模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標.誠然,使機電一體化產品具有與人完全相同的智能,是不可能的.,也是不必要的。但是.高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
  3.2模塊化