1机电一体化的基本概念
机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。
2机电一体化的核心技术及现状
2.1机械本体技术
在机电一体化技术中，机械本体技术主要是从减轻质、改善性能及提高精度等层次进行考虑。现代机械生产一般多采用钢铁材料，为了能够减轻产品的质量，除开在产品结构上进行改进外，同时还需考虑是否能够使用非金属复合材料。通过减轻机械本身的重量，才能促使驱动系统的小型化，进而在控制系统方面实现快速响应，从而提高工作效率，降低能量消耗。
2.2传感技术
传感技术的核心主要集中在精确度、灵敏度及可靠性等方面。传感技术对于提高防干扰能力及可靠性具有非常重要的关系。为了能够避免出现电磁干扰，目前主要是采用光纤电缆传感器，而在外部信息传感器方面，主要发展非接触型检测技术。
2.3信息处理技术
机电一体化技术同信息处理设备普及应用和微电子学的进步是密不可分的。机电一体化技术的深入发展，必须要建立在提高信息处理设备的可靠性基础之上。通过提高数转火模转设备的可靠性以及在实施分时处理的输入或输出可靠性，从而解决抗干扰能力、提高处理速度。
2.4驱动技术
目前，广泛采用电机作为驱动动力，主要存在工作效率及响应速度等问题。通过在电机内部融入编码器及控制专用组件或电机、传感器三位一体的伺服驱动单元来改善驱动技术存在的问题。
2.5接口技术
为确保同计算机的正常通信，必须要确保传递的数据具有一定的规格和标准。接口技术通过采用同一规格标准，加快信息传递速度及可靠性，同时能够简化设计。现阶段，技术人员正通过开发低成本的高速串行接口，来改善光纤纤维及光耦器容量大的问题，解决信号光缆非接触等缺陷。
3机电一体化的发展趋势
3.1智能化趋势
智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能。
3.2模块化趋势
模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样可利用标准单元迅速开发出新产品，也可以扩大生产规模，制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
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3.3网络化趋势
计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产等领域都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐，因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。
3.4微型化趋势
微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势，国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术。
3.5绿色化趋势
工业的发达给人们生活带来了巨大变化。物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。
4机电一体化的未来应用趋势
4.1数控机床
数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在：总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。比如，现在最先进的数控机床德国著名的德马吉DMG Deckel Maho 5轴万能机床，它具有极高的机床精度，使得该系列万能铣床成为了5轴加工中心新的里程碑。通过 duoBLOCK®；方案与带一体式、直接测量系统的精确回转工作台的组合，duoBLOCK®；机床展现出更大的准确度、高动态性能以及由此带来的生产率的大幅提高。
4.2计算机集成制造系统
这个系统的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。
4.3柔性制造系统
柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。
5结语
机电一体化技术的应用成为促进社会进步和经济发展的重要因素。当前，机电一体化技术在诸多领域得到广泛应用，随着科学技术的快速发展，机电一体化技术更加深入、逐渐普及到生活周边的各个领域，为工作、生活提高便利的同时，促进整体制造水平的提高。
参考文献：
[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京：科学出版社，2004.
[2]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版社，2004.
论文作者:张杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期
论文发表时间:2017/8/8
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