摘要：本文对机电一体化技术的发展背景和基本概要作了简单介绍，并重点分析了机电一体化的关键几乎，指出了该技术在未来的发展方向，以供相关人士参考。
关键词：机电一体化；重要技术；应用；发展方向
一、机电一体化技术的概要
机电一体化是一种结合电子化设计、机械装置及软件的技术，包括“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术，不是简单地将微电子技术和机械技术及其他新型技术相互组合而成的技术，而是一种综合技术，由此产生了一些典型的机电一体化设备，例如工业机器人、计算机集成制造系统、可编程控制机器等。这些机电一体化产品在使用时还具有高安全性和高可靠性。如果在工作中遇到故障，其产品能及时自动采取安全措施，大大降低了工人受到人身伤害的几率。
二、机电一体化的关键技术
1、传感检测技术
在机电一体化产品中，工作过程的各种参数、工作状态以及与工作过程有关的相应信息都要通过传感器进行接收，并通过相应的信号检测装置进行测量，然后送人信息处理装置以及反馈给控制装置，以实现产品工作过程的自动控制。机电一体化产品要求传感器能快速和准确地获取信息并且不受外部工作条件和环境的影响，同时检测装置能不失真地对信息信号进行放大、输送和转换。按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。电阻应变式传感器。传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。压阻式传感器。压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。用作压阻式传感器的基片（或称膜片）材料主要为硅片和锗片，硅片为敏感材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。
热电阻传感器。热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。
传感器技术自身就是一门多学科、知识密集的应用技术。传感原理、传感材料及加工制造装配技术是传感器开发的3个重要方面。作为一个独立器件，传感器的发展正进入集成化、智能化研究阶段。把传感器件与信号处理电路集成在一个芯片上，就形成了信息型传感器;若再把微处理器集成到信息型传感器的芯片上，就是所谓的智能型传感器。与计算机发展相比，传感器的发展显得缓慢滞后，难以满足技术发展的要求。许多机电一体化装置(如类人机器人)不能达到满意的效果或无法实现设计的关键原因，在于没有合适的传感器，因此大力开展传感器研究，对于机电一体化技术的发展具有十分重要的意义。
2、自动控制技术
应用在一体化设备上的控制技术主要包含速度控制、高精度定位控制、校正、补偿及自适应控制等等。设备控制功能的不断扩展，使得设备的工作效率与精确度都在持续提升。而且通过自动的控制，机电一体化设备在运作过程当中也能够更加快速及时的发现设备内的故障，并及时的进行预警，进而有效减少了故障造成的停机时长，让设备的利用率有了很大的提升。由于计算机技术的广泛普及，自动控制技术也逐渐与计算机控制技术融合在了一起，并且成为了支撑机电一体化设备的核心技术。但这项技术的难点在于对干扰的预防、对控制模型的优化、对控制边界条件的确认以及控制理论的实用化与工程化等方面。3、机械技术
机械技术是支撑机电一体化技术的基础力量。机电一体化设备的主要功能及辅助功能多数都是借助机械技术来实现的。在机械控制、传动功能与电子技术互相融合的过程中，设备对机械技术的要求也在不断提升。例如对传动精确性的要求较比以往就有了很大的提升。现今机械技术的发展过程中，新工艺、新材料、新结构及新原理都在不断的被发掘与应用，满足了设备对重量、体积、刚度及性能等方面的需求。
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4、信息处理技术
信息处理技术主要是指在机电一体化设备的运作过程中，与设备状态、参数及功能控制相关的信息的运算、判断、存储及分析等等。在机电一体化设备中，实现信息处理功能的主要载具是计算机。计算机的技术主要包含通信技术与网络技术、数据库技术及数据处理技术、软件技术与硬件技术等等。而且计算机处理装置是机电一体化设备的核心，其对整个设备的运行有着指挥与控制的作用。所以计算机的信息处理技术应用是机电一体化技术中最关键的因素。具体技术分支包含专家系统技术、神经网络技术以及人工智能技术等等。
三、机电一体化的未来的发展趋势
1、智能化
21世纪是一个智能化的时代，人工智能也逐渐运用于机电一体化技术中。机电一体化的智能化除了一些控制理论外，还吸收了多方面的新方法、新思维。例如，人工智能、计算机科学、生理学、心理学、模糊数学等等。尽管机电一体化产品是不可能和人类拥有相同智能的，但是，其高性能的微处理器却完全有可能使产品具有低级智能。
2、信息化
伴随着知识经济的发展，电子信息技术突飞猛进，并且应用到众多的行业中，在其中发挥着重要的作用。人们的生活也发生着改变，电子信息技术正在悄然改变着人们的生活，给人们的生活带来了便捷。而机电一体化的应用也离不开电子信息技术的推广，从先进技术的引进以及机械产品的质量检验等多个层面都需要依靠电子信息技术。针对电子信息发展的大背景，机电一体化的发展也是大势所趋，具有深远的现实指导意义。
3、微型化
微型化的概念是在二十世纪八十年代提出的，主要指一体化设备向更加轻便小型的方向发展。国外的微型一体化系统称作微机电一体化系统或微电子机械系统，泛指几何尺寸小于1cm的一体化设备，而且现今正在逐渐向纳米、微米的方向发展。微机电一体化设备具有耗能少、使用灵活、体积小等优势。其主要的发展难点在于微机械的技术，微机电一体化设备的制造主要采取超精密技术，即精细加工技术，这项技术在我国的发展还处于初级阶段，但预测会在国家电子技术的不断发展中快速的得到改善与进步。
4、人性化
随着人们生活水平的提高，更加注重对所使用的机械设备舒适度的体验，这就要求机机电一体化在推广使用时要更加注重人性化。无论是工业生产还是生活实践等，都需要考虑到能否最大程度的满足人们的需求，解放不必要的人力、物力投入。例如智能机器人的使用，要应用到医学、工业生产等行业，帮助完成复杂的机械操作。
5、数字化
数字化为人们的生活提供了便捷，为电子产品、工业机械生产等研发出与此相关的产品。最值得一提的是数控机床的发展更是与数字化的应用分不开，反过来数字化的推广使用也为数控机床的制造和生产提供了方便。总而言之，数字化在机电一体化中的应用，可以使其具有更好的可操作性。
6、柔性化
考虑到机电一体化发展的不确定性，所以要求机电一体化具有足够的柔韧性，可以及时应对复杂变化的各种突发状况。但是要注意的是，不管外部环境如何变化，整个机电一体化系统都是一个统一的整体，其中所有的子系统都是为整体系统服务的。但是可以根据不同的外部条件变化而及时调整，避免某一子系统发生变化而造成整个机电一体化系统的崩溃。
结束语
综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。机电一体化通过机电设备、微机软硬件相结合，工业生产结构借助机电一体化技术实现了劳动密集型向智力密集型的转化。新时期不断研发的新产品和高精密设备的较大发展对机电一体化技术提出了更高的要求，机电一体化技术也将会向着高性能、高智能、系统化等方向发展，将为国家经济效益和社会效益的提高做出更大贡献。
参考文献
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[2]刘恩研,王新,范崇慧.浅谈机电一体化技术的发展趋势[J].黑龙江科技信息,2013.
[3]葛文艺.机电一体化技术的发展及应用探讨[J].煤炭技术,2008(6).
论文作者:郑树强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/16
标签：机电一体化论文; 技术论文; 传感器论文; 设备论文; 电阻论文; 机械论文; 应变论文; 《基层建设》2018年第17期论文;