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2022年10月6日

机电一体化技术（振兴机电工业的必由之路）

机电一体化技术（振兴机电工业的必由之路）

机电一体化技术是机械、电子、信息科学三者有机结合形成的机械—微电子复合技术，是在工业产品和过程设计与制造中，机械工程和电子与智能计算机的协同集成。采用这种技术开发机电一体化产品，已成为当今机电领域的新潮流和振兴机电工业的必由之路。推广电子技术对传统产业进行改造，是提高生产和管理技术、促进机电一体化产品的开发、加快产品结构调整的重要措施。
机电一体化技术未来的发展趋势
进入21世纪,在机电─体化技术的发展方向中,最主要的是:绿色化、网络化、微型化、智能化、多样化，下文对此略加探讨:
(1)绿色化如果我们把机械产品和制造机械产品的机械装置统称为机械屑乎寒系统.则机电—体化技术的功能可归结成以下6条，即:
①提高机械系统的性能，完成传统机械永享系统不能完成的功能;
②提高机械系统的智能化程度,使人在更舒适的环境中工作;
③提高机械系统的可回收性;
④降低机械系统的原材料消耗;
⑤降低机械系统的能耗;
⑥降低机械系统对环境的污染。
可以看出，上述6条中至少有4条是和环境保护有关的。因而，进入21世纪,机电一体化技术的使命是要能提供—种高性能、高原料利用率、低能耗、低污染、环境舒精炼翻适和可回收的智能化机械产品，即提供—种能满足可持白拜章屑续性发展的绿色产品。
(2)网络化2o世纪末，网络技术的迅速发展给世界带来了巨大变革，同样也给机电—体化技术以重大影响，例如通过网络对机电一体化设备进行远程控制。机电─体化的产品种类很多，面向网络的方式也有差别,现仍以数控机床为例加以说明。
当代数控机床配装的CNC系统不少具有以太网接口，可以直接连入企业内部的局域网，实现制造过程的集成,当然进—步还要通过企业的主干通信网实现制造环境与企业级的ERP等系统的集成。在此基础上，再通过因特网就可以实现企业间的网络化了。此外，基于PC的CNC系统连接调制解调器和通信软件，还能借助因特网进行远程诊断。
(3)微型化近十余年来,微机电系统(MicroElectroMechanicSystem，MEMS)，作为机电—体化技术的新尖端分支而倍受重视。其几何尺寸一般不超过1cm'，并正向微米、纳米级方向发展。MEMS高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,其发展难点在于微机械并不是简单地将大尺寸的机械按比例缩小，由于其结构的微型化,在材料、机构设计、摩擦特性.加工方法、测试与定位及驱动方式等方面都产生了一些特殊问题。
由于微机电─体化系统体积微小，能耗少,可进入—般机械无法进入的空间,并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天.信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。应捆祖骗尽管目前技术上还存在一定困难，但预计取得重大技术突破已为期不远。当前重点发展的微机电一体化系统有:专用集成微型仪器、微型惯性仪表.微型机器人以及小型、微型和纳米卫星等。
(4)智能化近几年，处理器速度的飞篮挨兰速提高和微机的高性能化，为嵌入智能控制算法(专家系统.模糊逻辑、神经网络、遗传算法及其混合技术等)创造了条件，再加上传感器系统的集成化与智能化,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展,使其具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力。智能化发展的结果出现了智能机器人、智能医用器械、智能探测仪等等。智能机器人可以获取.处理和识别多种信号,自主地完成较为复杂的操作任务，比一般工业机器人具有更大的灵活性.机动性和更广泛的用途。在本世纪,具有像人的四肢、灵巧的双手.双目视觉、力觉及触觉感知功能的仿人型智能堡尝燥机器人必将被研制出来。　(5)多样化未来的机电—体化装置将会越来越强化其与生命机体的相似性，它高度依赖于信息，具有相当高的智能，能够学习和积累经验,有灵活适应环境的能力，并能根据需要和具体条件进行决策、指挥并完成某些任务。这些在技术上虽然难度较大,但其部分功能已经得以实现。人们正在采用机电—体化技术制造取代人体的大部分器官,例如，人造假肢过去只是外表与真肢相似的纯机械装置。目前,已研制出可以接通装假肢者神经系统的装置,这种假臂上的手非常灵巧，甚至可以操纵萨克斯管的乐键。世界各地都在研究用以取代人体差不多所有器官(骨骼、关节以及内脏器官等)的代替物,由工厂大量制造仿生器官的想法正在逐渐变成现实。除此之外,机电一体化技术还能应用于电能储存,将可以储存大容量的电能,从而解决电工技术中的难题。总之,在新的世纪里,机电一体化技术的应用范围必会向多样性的方向扩展。