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關鍵詞：機電一體化特征發展趨勢

隨著日新月異的技術更新，機電一體化發展對不同學科交叉滲透也有著推動。機械工程當中的微電子技術以及計算機技術發展，為機電一體化發展目標實現奠定了基礎，能夠實現技術結構的優化目標，在機電一體化的技術應用下，就能提高生產力水平。從理論上對機電一體化技術發展研究分析，就能從理論層面提供支持依據。

一、機電―體化技術發展歷程和主要的內容分析

1.機電一體化技術發展歷程分析

機電一體化主要是電子技術和機械設備的有機結合，從而將機械設備的動力以及電子技術的信息處理功能充分發揮，實現自動化的工作目標。機電一體化是建立在綜合應用技術基礎上發展的，在當前已經成為獨立的學科，從技術層面來說，主要體現在對機電一體化的產品有效實現和使用發展。而從產品的基礎層面來說，就是機械系統和微電子系統結合構成的新系統，這就成為了有著新功能的產品。機電一體化的進一步發展過程中，在功能系統的作用發揮上比較突出。機電一體化實際是綜合技術的融合，并非是簡單化的拼湊，而是將各個領域的優勢相結合，實現概念上以及技術上的融合。

我國的機電一體化發展經歷了幾個重要階段。上世紀80年代，學術界對機電一體化進行了研究，經過了幾十年的努力，在理論上以及技術層面上都實現了長足發展，在數控技術方面的市場占有率也逐年提高，機械生產能力也有了大幅度提高。工業機器人的實際生產應用，對控制系統以及軟件編程技術的應用等，都從很大程度上促進了生產效率的提高。在計算機集成制造系統的優化發展上也取得了矚目成績，已經在多個制造生產領域的發展中得到了廣泛應用，發揮著重要作用。

2.國外機電一體化技術發展現狀

國外的機電一體化技術發展可以分為三個階段：第一階段又稱之為初級階段，出現在20世紀60年代以前，這一時期是機電一體化技術的雛形，是人們不自覺地利用電子技術并且傳承下來；第二階段稱之為發展階段，出現在20世紀80年代末期，機電一體化技術的各項產品都有著很大的發展；第三階段是深入發展階段，出現在20世紀90年代后期，世界各國都開始研發和關注機電一體化的技術和新產品。

日本東京在1989年召開的第一屆國際先進機電一體化學術會議，可以稱為機電一體化技術發展階段的標志，世界各國也從此大力推動和發展機電一體化的技術和產品的研發。在深入發展時期，機電一體化技術進入了向智能化方向的新階段，一方面出現了光學、通信技術、微細加工技術等新的機電一體化技術和產品，另一方面對機電一體化技術的學科體系和研究方法也進行了深入的探討。在目前，機電一體化產品開發和應用方面處于世界領先地位是日本和美國。

3.國內機電一體化技術發展現狀

我國的機電一體化技術與日本、歐美等先進國家相比仍有一定差距，如當前國內外在開發煤礦機電大功率厚煤層電牽引采煤機的機電一體化新技術方面。主要表現在以下幾個方面：一是總體技術上，國外Eickhoff公司開發的SL500系列采煤機，截高范圍2.0m～6.0m，可達截割功率2×825kW，而國內引進6LS3，6LS5和7LS5型6臺，SL500型3臺，EL3000型1臺，最大裝機總功率1860kW，最大截高才5.5m，差距主要在可靠性和使用壽命方面；二是工況檢測、故障診斷技術上，目前國外使用微機控制、傳感器多、信息量大、顯示屏大、顯示點多等特點，而國內卻達不到這一水平；三是自動調高技術上，基于位置傳感器和計算機的記憶截割技術在國外比較容易實現，而國內在研采煤機仍未實現記憶截割。

4.機電一體化技術主要內容分析

機電一體化技術涉及的內容比較豐富。機電一體化技術方面主要從系統工程角度分析。在對電子以及機械技術的應用下，能將兩者得以有機結合，就能充分發揮綜合技術的應用優勢。因此，機電一體化技術涵蓋技術以及產品兩個層面的內容。機電一體化系統，也就是產品方面，是通過多個特定功能機械以及電子技術要素構成的整體，使人們的實際生產制造的需求得到滿足。機電一體化系統所涵蓋的裝置要素比較多，其中的執行裝置以及傳感器等都是比較重要的裝置要素。

除此之外，機電一體化內容中的系統設計思想也比較重要。這就涵蓋了控制論以及系統工程方法論等內容。機電一體化的思想也簡稱為一體化思想。這一思想的應用對人機一體化以及機電液一體化等發展目標都能有效實現。機電一體化工程作為電子和機械工程集合，通過機電一體化技術設計制造體系應用，在實際應用中的作用發揮也比較顯著。

二、機電一體化產品特征類別和核心技術分析

1.機電一體化產品特征類別分析

機電一體化的產品特征也比較鮮明。機電一體化產品的結構比較簡單，產品的輕細巧等特征比較突出，并且比較容易實現標準化、模塊化的設計制造。機電一體化的產品記憶以及信息處理功能比較突出，能夠將產品的高效性以及智能化的優勢充分發揮，并能起到自動監視的功能和診斷功能等，在產品的安全可靠性上也能有效提高，可通過負荷以及運行情況加以有效調整控制。

另外，機電一體化的a品類型也比較多。機械產品當中一部分控制功能及機構用電子裝置替代，其中比較常見的有機電一體化照相機以及打印機等產品。此外，比較典型性的產品有著較為完整性的結構，其中比較常見的就是工業機器人以及自動繪圖機等。簡單地依靠機械以及電子無法制造這些產品，兩者結合，就能夠大大提高可運行效率。還是一種類型是通過微電子裝置替代原設備的信息處理機構，比較常見的產品有全電子式電話交換機以及電機調速裝置等內容。

2.機電一體化核心技術分析

機電一體化的核心技術比較多。計算機和信息技術是比較重要的應用技術，能夠發揮信息交換以及存取和運算等作用。計算機以及信息技術當中的專家系統技術以及人工智能技術也是比較常用的。機電一體化核心技術中的系統技術，是通過整體概念對多種相關技術進行組織應用的，其中接口技術就是比較常用的。為保障計算機的通信，要對數據傳遞格式進行規格化以及標準化呈現。目前這一應用技術中的開發成本比較低，在高速串行接口的應用方面比較突出。

機電一體化核心技術當中的機械本體技術是比較重要的應用技術。這一技術主要應用于對性能的改善以及質量的減輕等層面。當前的機械產品通常是將鋼材作為主要材料。為減輕產品質量，要在結構上加以優化，并加強非金屬材料的應用。這一技術的應用響應速率得到了很大提高，在整體的效率上也得到了有效提高。

C電一體化核心技術當中的信息處理技術以及傳感技術也是比較常見的應用技術。信息處理技術的應用中，將微型計算機在實際工作中加以科學應用，就能從整體上提高信息處理的效率，在信息的安全可靠性方面也能有效保障，提高了抗干擾能力。而傳感核心技術的應用有著高靈敏度以及抗干擾能力，在當前的技術進一步升級下，對光纖電纜傳感器的應用比較重要。

另外，機電一體化核心技術當中的軟件技術以及驅動技術也是較為常用的技術。軟件技術應用是和硬件協調應用的。在軟件研制成本降低的前提下提高生產維修效率，以及軟件的標準化應用是發展的重要課題。在驅動技術的應用下，在響應速度上也能有效提高，對控制專用組件以及傳感器和電機三位一體的作用發揮也比較重視。

三、機電一體化技術應用領域和發展趨勢探究

1.機電一體化技術應用領域分析

機電一體化技術的廣泛應用對我國的經濟水平提高起到了積極促進作用。機電一體化技術的應用在當前社會發展中的作用也愈來愈突出。通過多年的發展以及技術優化，機電一體化技術在數控機床的應用使之結構、功能和控制精度等都得到了有效提高，在總線式以及緊湊型的結構應用下，使得數控機床的結構得到了優化。應用CPU以及多主總線體系結構，進行開放性設計等，能提高接口的標準化，實現使用效益最大化呈現。通過智能化以及WOP的實現，機電一體化數控機床系統就能實現二維以及三維的動態加工仿真。信息存儲大容量的模塊化設計使得控制功能也得到了有效提高，可有效實現多過程以及多通道控制。

例如：當前市場上的CK0632數控機床就是采用機電一體化設計的數控機床，外型大氣美觀，用途廣泛，操作方便。機床主軸采用高度精密滾動軸承之承，回轉精度高。機訂導軌采用耐磨鑄鐵，經過超音頻淬火能夠長期穩定地保證機床加工精度。CK0632數控機床機床也可實現自動控制，完成車削多種零件的內外圓、端面、切槽、任意錐面、球面、及各種公英制圓、圓錐螺紋等工序。此外，CK0632數控機床還有配有完備的S.T.M.功能，可以發出和接收多種信號控制自如的加工過程。目前，CK0632數控機床廣泛應用于電器、儀表儀器工業、汽車、摩托車配件、軸承照相器材、電影機械、五金工具及其他高精度復雜零件的加工制造。

機電一體化在工業機器人領域當中的應用也比較突出，第二代機器人的設計中，對各種傳感元件進行了科學應用，這樣在作業的信息獲得以及操作對象的信息獲得都比較方便。計算機技術的應用能準確判斷分析對操作信息的處理，并進行反饋控制。在第三代的機器人設計中，就通過多感知功能的應用，有效實現復雜化的邏輯思維以及判斷和決策等，在作業的獨立性層面有著充分體現。

2.機電一體化技術發展趨勢

隨著時展以及技術進步，機電一體化技術也會向著智能化方向邁進。這也是當前的機電一體化和傳統機械自動化的重要不同。近些年，我國在處理器技術上的進步以及傳感器系統的集成化目標實現，對機電一體化的智能化發展目標實現提供了有力支持。智能化機電一體化目標實現和實際的應用，對人的操作和工作量的減少能發揮積極作用，可有效減少人的腦力勞動。

機電一體化技術的網絡化發展將實現。網絡技術在當前的發展比較迅速。進入新的時代，在網絡技術的支持下，機電一體化的網絡化目標將得到實現，在遠程控制技術的應用作用上將更加突出，同時會提高機電一體化的功能性以及安全性。

機電一體化技術的系統化趨勢比較突出，也就是在系統結構上的模式化以及開放式的總線結構應用，對系統的靈活性組態就有著鮮明呈現。在系統化的發展中，能加強通信功能，可實現遠程以及多系統的通信。

不僅如此，機電一體化的發展也會向著微型化方向邁進。這主要體現在電子部件的微型化，在產品的體積層面不斷縮小等。這樣就會促進機電一體化的設備運行效率提高，靈活性更加突出。

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關鍵詞機電一體化技術應用

1機電一體化技術發展

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

1.1數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。

1.2智能化

即要求機電產品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

1.3模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。

1.4網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。

1.5人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

1.6微型化

微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(MicroElectronicMechanicalSystems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發出各種MEMS器件和系統，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

1.7集成化

集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。

1.8帶源化

是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。

1.9綠色化

科學技術的發展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環境，回歸自然，實現可持續發展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。

2機電一體化技術在鋼鐵企業中應用

在鋼鐵企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：

2.1智能化控制技術(IC)

由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。

2.2分布式控制系統(DCS)

分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當前大型機電一體化系統的主要潮流。

2.3開放式控制系統(OCS)

開放控制系統(OpenControlSystem)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。

2.4計算機集成制造系統(CIMS)

鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業已基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業在20世紀80年代已廣泛實現CIMS化。

2.5現場總線技術(FBT)

現場總線技術(FiedBusTechnology)是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表、現場總線化PLC(ProgrammableLogicController)和現場就地控制站等的發展。

2.6交流傳動技術

傳動技術在鋼鐵工業中起作至關重要的作用。隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。現在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

參考文獻

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關鍵詞：機電一體化 概要 趨勢

隨著科學技術日新月異的發展，不同學科的知識相互滲透交融，促進了工程領域內的技術的革新，特別是機電一體化技術的發展，確立了機械工業未來的發展方向。本文主要對機電一體化技術進行了基本的概述，同時簡述了國內外機電一體化技術的發展概況，進一步分析了機電一體化技術的發展趨勢。

一、機電一體化概要

機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。因此，“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于上述群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后，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，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。

二、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并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:

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的研究日益獲得重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，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。

2 模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

3 網絡化

20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育、日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。

4 微型精密化

隨著納米技術的不斷深入發展，機電一體化技術也將面向微型精密化的方向發展。一般來說，機電一體化產品的微型精密化可以使機電一體化產品的應用范圍更加的廣泛，微機電一體化產品具有體積小，耗能低，應用廣泛等諸多優點，因此微機電一體化技術具有比較廣闊的發展前景。但是微機電一體化技術的發展需要精密的加工工藝以及先進的設備作為其強大的后盾。

5 環保綠色化

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摘 要：科學技術與信息化技術日新月異的變化，在其推動下，工程領域也得到了迅猛的發展。機械領域的管理體系、生產方式以及產品結構等都發生了翻天覆地的變化，工業生產正式步入到機械電氣化朝著機電一體化的過度階段。本文主要針對機電一體化技術的發展現狀與發展趨勢進行了詳盡的探討，僅供參考與借鑒。

關鍵詞 ：機電一體化 現狀 發展趨勢

改革開放三十多年來，我國的國民經濟與科學技術水平都得到了顯著的提升，處在這樣的背景下，機電一體化越來越受到重視，逐漸開始在社會當中各個領域進行滲透，有效推動了各個學科的相互交叉，同時促進了各個學科的有效滲透，對國民經濟的建設與發展發揮著巨大的促進作用[1]。但是相較于發達國家來說，我國當前的機電一體化水平仍然存在較大的差距，所以針對機電一體化的發展現狀與發展趨勢進行探討具有一定的現實意義。

一、機電一體化技術的發展現狀

關于機電一體化的發展大致可以分為三個部分。上個世紀六十年代為第一個部分，在這個階段，人們開始嘗試應用電子技術的初步成果來完善機械產品性能。因為第二次世界大戰的刺激，促使電子技術與機械產品進行結合，戰爭時期的軍用技術最終轉化為民用技術，該時期的研究基本上處在自發的狀態。因為該時期電子技術的發展水平較低，機電一體化無法實現更為深入的發展，其所開發的產品也不能進行有效的推廣使用。

上個世紀70-80年代是機電一體化的第二部分。處在這個時期，通信技術、信息化技術以及控制技術都獲得了巨大的突破，為機電一體化的發展打下了堅實的基礎。Mechatronics最早在日本被人們所接受，直到80年代其才在世界范圍內得到廣泛的認可，各個國家都開始重視機電一體化技術。

上個世紀90年代末期為機電一體化發展的第三部分。機電一體化技術正式進入了深入發展的階段。其一，通信技術與光學技術等進入了機電一體化，微細加工技術也開始逐漸推廣，開始出現微機電一體化、光機電一體化等相關的分支領域；其二，針對機電一體化系統的分析、集成方法以及建模設計，眾多專家與學者開始針對機電一體化的發展趨勢與學科體系都進行了深入的研究分析。與此同時，在光釬技術、人工智能技術以及神經網絡技術等相關領域的突破，使得機電一體化技術具有極為廣闊的發展空間。

我國在機電一體化技術領域的起步較晚，但國家在80年代末期，出臺了一系列促進機電一體化技術發展的政策，提出了在汽車電子、數控機床以及工業機器人等6項共性關鍵技術與15個優先發展領域的研究課題與方向[2]。通過多年的發展，我國在機電一體化技術已經獲得了許多突破性的發展，正朝著國際先進水平努力。

二、機電一體化技術的發展趨勢

（一）光機電一體化

所謂光機電一體化技術，指的是機械技術、光學技術、控制技術、信息化技術以及微電子技術的有效整合與交叉，是現階段眾多高興技術設施與高興技術產業的基礎。其主要包含技術與產品兩個層面：光機電一體化產品整合了通信技術、自動控制技術、微電子技術、機械技術以及光學技術等新興技術，具有極高的附加值與功能；相關產品具有操作便捷、壽命長、適應性強、重量輕以及體積小的優勢。通過合理應用光機電一體化技術，可以產生極高的附加價值與功能水平，能夠為廣大用戶與生產商帶來良好的經濟利潤。未來，光機電一體化技術的熱點包含光能驅動技術、傳感檢測技術、激光快速成型技術以及激光技術等。

（二）智能化

智能化是現階段機電一體化技術重要的發展方向，針對人工智能在機電一體化中的應用研究越來越多，當中數控機床與機器人的智能化就是非常重要的應用。該“智能化”是針對機器行為，主要是在控制理論的體系上，充分吸收混沌動力學、生理學、心理學、模糊數學、計算機科學、運籌學以及人工智能等，使其具有自主決策、判斷推理以及邏輯思維等基本能力，以此來獲取更高的控制目標。雖然使機電一體化產品獲取與人基本相當的智能是不大現實的，同時也是沒有必要的，然而，高速、高性能的微處理器給予機電一體化產品低級智能則是非常必要的。

（三）綠色化

上個世紀是機械工業迅猛發展的一個世紀，然而當時的發展基本都是建立在耗費巨大能源與資源的基礎上。然而許多能源與資源是不可再生的，隨著人們對物質生活的要求及人口數量的不斷增長，傳統的高投入、高輸出模式顯然已經不能適應當前的社會形式，機電一體化技術的發展自然也不例外。未來，機電一體化技術的發展要避免傳統粗放型的模式，必然朝著能源、資源高效利用的集約型模式，綠色化的發展才是機電一體化技術真正實現可持續發展的目標。

（四）網絡化

當前這個時代是信息化技術高度發展的時代，在互聯網技術的不斷普及與發展過程中，市場競爭環境正在發生巨大的變革。網絡化在各行各業中的應用越來越廣泛，不但企業內部生產管理要進行網絡化控制，并且技術服務在鮮花、消費行為網絡化、產品銷售網絡化以及產品設計虛擬化等都會成為未來市場發展競爭的必然趨勢。而機電一體化的新產品一經開發，在短時間內就能夠暢銷全世界。當前基于網絡的監視技術與遠程控制技術方興未艾，遠程控制的終端設施本身就屬于機電一體化產品。此外，局域網技術與現場總線技術的普及使得家用電器正在朝著網絡化的趨勢進行發展，應用家庭網絡把各類家用電器連接成以計算機為核心的計算機集成家電系統，使得人們能夠足不出戶就能夠享受到各種新興技術所帶來的快樂與便利[3]。所以，機電一體化技術未來必然會朝著網絡化的趨勢發展。

三、結語

總而言之，機電一體化的不斷發展并非孤立的，其是眾多科學技術共同發展的結晶，同時也是社會生產力發展到某個階段的必然要求與趨勢。在科學技術持續發展的推動下，各個技術進行整合的趨勢必然會越來越多，機電一體化技術未來必然擁有極為廣闊的發展空間。

參考文獻

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[2]賈啟升.簡述機電一體化技術發展狀況及趨勢[J]. 中小企業管理與科技(上旬刊)，2012，01:195-196.

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關鍵詞：機電一體化技術；現狀；發展趨勢

中圖分類號：TN810文獻標識碼： A

一、機電一體化概述分析

針對當前機電一體化技術的相關要點和關鍵點進行分析，是全面的研究技術重難點的一項重要的工作。機電一體化主要是通過將電子電工技術、機械化技術、微電子技術、接口技術、信息數據傳感技術、信號技術等進行全面的融合，并且將融合之后的工藝應用到實踐的生產之中。總的來講，機電一體化技術是基于上述技術群體而產生的一種新型的、綜合性極強的技術，不僅僅是將微電子技術以及機械技術等進行簡單的組合，更是對相關技術的發展和改良。所以，這也是機電一體化技術與機械電氣技術的一種本質上的區別。而從實踐的應用角度著手，機電一體化技術還可以分為產品以及技術等兩個層面，相關的產品可以將人的感官、肢體的動作以及思想等進行延伸，同時機電一體化的技術產品還具有高度的智能化，可以增強當前工業生產與制造工作的制動化程度，在今后也必將為產業的革新帶來巨大的貢獻。總的來講，現代化的生產設備之中，機電一體化設備占到了半壁江山，對于行業的影響是非常深遠的。

二、機電一體化技術的現狀

（一）國內機電一體化技術的現狀。大體上機電一體化技術共有三個發展階段，20世紀60年代之前屬于初級階段，即第一階段，該階段人們更為廣泛的承認電子技術，并不自覺的加以利用；第二階段，許多國家對機電一體化技術給予關注，并支持其產品。1989年第一屆國際先進機電一體化學術會議在東京召開，這也標志著機電一體化的縱深發展。機電一體化在20世紀90年代后期處于深入發展時期，融入了微細加工技術、通信技術和光學等，形成了微機電一體化與光機電一體化的新分支，深入研究了機電一體化系統分析、建模與集成方法及其發展趨勢。其發展現狀有以下幾點表現：①全部制造業領域基本都應用了機電一體化產品。在工業發達國家30%-40%的機床都是數控機床，工業機器人也趨向系統化與智能化，并以25%-30%的速度在未來幾年內呈增長趨勢，今后在家庭、娛樂、管理和辦公等多個領域都會逐漸應用智能機器人。②單機的機電一體化逐漸過渡到全部制造業的集成化。如今制造業在全球發展的總趨勢就是計算機集成制造系統，它將原有部門間的接線打破，將基礎定為制造對信息流與物流進行控制，從而有機結合決策經營、開發產品、生產準備、實際生產與管理等環節，綜合全局動態。③機電一體化領域引入了激光技術，它結合了電子、機械技術，將機電一體化的應用領域進行擴展，更好的結合了制造業和信息業。④微細加工設備和技術飛速發展，也使許多高新技術的興起得到帶動，對電子產業的發展給予支持，也在一定程度上促進了微機械的產生與發展。

（二）國外機電一體化技術的現狀。從20世紀80年代初期我國開始研究并應用機電一體化，國務院在“863”計劃中列入了成立的機電一體化領導小組，許多有關機構和院校也對此進行研究。目前在機電一體化技術的發展發面，我國雖落后于歐美等先進國家，但伴隨技術革命的開展，我國也進行了更深入的研究，作為我國高技術研究領域的重點，優先支持其發展，也獲得了很大進步，主要體現在以下幾個方面。①計算機集成制造系統方面。通過十幾年的理論與技術準備，計算機集成制造系統在我國取得了一定的進展，清華大學目前已經建成了該工程的研究中心，其他的著名高校也建立了相關的培訓中心與實驗室。我國有許多行業和省市以及類型、規模不同的企業都在研究計算機集成制造系統，并獲得了理想的經濟效益，如今該技術已經被引入到了石油化工、冶金、紡織、輕工、航天、電子、機械等各個領域，許多行業也逐漸對其進行關注與投入。②工業機器人方面。機器人的開發研究于1986年被列入我國的國家科技計劃，現對其操作機的設計制造、軟件編程、控制系統、軌跡規劃以及運動學等多種技術均已掌握，生產并應用了一些機器人的關鍵元器件，開發出了多種機器人，可以水下作業、爬墻或前后行走等。我國與工業機器人操作機有關的企業及科研機構目前已經掌握其優化制造技術、設計與編程機器人軟件、設計驅動系統的技術、控制工業機器人的技術等，并可以自動生成點焊、弧焊與大型機器人，開發并制備其周邊配套設備。③數控技術方面。該技術于1958年起步，在其50多年的發展過程中，先后經歷了我國制定的幾個“五年計劃”，整體來說取得了較為理想的進步。我國的生產能力早在幾年前就達到了年產3000多套數控系統、5000多套進給裝置和主軸。加工普通級數控機床的精度在近十幾年已經從10μm變為5μm，以前3-5μm精密加工中心也達到了1-1.5μm，同時達到了納米級（0.01μm）的超精密加工精度。

三、機電一體化技術發展趨勢

(一)智能化。智能化是對機器行為的描述,是綜合現代通信與信息技術、計算機網絡技術、行業技術、智能控制技術在某一方面的應用,是21世紀機電一體化技術發展的重要方向。它使機器能夠具備人的思維、推理判斷,并具有自主決策能力,達到更高的控制目標,可取代生產過程中人的部分腦力勞動。目前的機電一體化產品機器人、數控機床是智能化的體現,當然現在其技術還不完善,隨著智能化所起的作用越來越明顯,工程師對機電一體化技術的研究也越來越重視,隨著各項技術的迅速發展,機電一體化技術的智能化將會越來越完善。

(二)標準化。機電一體化產品種類和生產廠家繁多,機械接口、電力接口、動力接口、環境接口等只有具有了一定的標準,才便于各部件、各單元的匹配。由于各生產商為了維護自己的利益,目前無論是國際還是國內都沒有一個標準。隨著經濟全球化的發展,經營理念的進步,資源的共享,技術的進步,機電一體化技術的標準化已成為未來的一個發展趨勢。機電一體化技術上的標準化有利于新技術、新產片的開發,有利于產品的規模化生產,同時反過來促進機電一體化企業的發展。

(三)網絡化。自上世紀末,網絡迅速發展,其應用滲透到各個行業,生產方式發生了巨大的變化,機電一體化技術也是如此。計算機網絡技術的發展促進了機電一體化技術的進步,而機電一體化技術也促進了網絡的發展,例如:網絡的各種遠程控制的終端設備就是機電一體化的產品。現場總線和局域網技術的應用逐漸出現了集成家電系統、企業內部局域網,人們的生活、工作方式,及企業的生產方式逐漸向網絡化發展。為了服務于客戶,機電一體化技術必須順應時代的發展向著網絡化方向發展。

(四)精密化。微型機電一體化是機電一體化的一個新的發展方向,它是微機械技術、微電子技術和軟件技術的融合,使微型機電一體化產品體積更小、耗能更少、運動更加靈活。微型機電一體化技術在醫學、軍事、航空、信息領域具有較高的應用價值,發展前景廣闊,它還將向微米、納米級方向發展,在更多的領域發揮更加積極的作用。

(五)綠色環保。資源循環利用,綠色生產、不污染自然生態環境,已成為各行各業繼續發展的必然趨勢。機電一體化行業也是如此。綠色環保需要做到產品的設計、生產、運輸、使用、維修、銷毀等環節,不會對自然環境和人類健康造成威脅,在各環節對資源的利用率達到最高,不浪費資源,并且產品停止使用后可回收利用。機電一體化技術及其產品,應當朝著綠色環保的方向發展,走可持續發展的道路。

四、結語

機電一體化是在生產力發展、科學技術進步的基礎上發展起來的新型學科,自機電一體化技術產生以來,對工業生產方式,企業管理方法,人們的生活工作方式,軍事、醫學、信息技術等各行的技術改革都產生了巨大影響。隨著時代的變化,機電一體化的核心技術會不斷完善,就目前來看,智能化、標準化、網絡化、精密化、綠色環保是機電一體化技術的發展趨勢,隨著科學技術的發展、各項科學技術的親密融合,機電一體化技術將會越來越完善、在各行業發揮越來越重要的作用。

參考文獻：

[1]雷耀軍. 機電一體化技術的發展與思考探析[J]. 科技創業家,2012,20:87.

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關鍵詞：機電一體化； 優越性； 發展趨勢

機電一體化是將多種技術有機融合的一種綜合技術，發展至今已獨立門戶，成為有自身體系的新型學科，隨著時代進步和技術的發展，還將被賦予新的內涵。機電一體化產品的功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。從其功能性結構來看，機電一體化產品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現這種多功能一般需要其具備五種內部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執行功能，而實現這些功能的各個組成部分及其技術就構成了機電一體化產品的總體或系統。機電一體化產品應用范圍非常廣泛，可以延伸至生產中的各個領域，其相對于傳統的機電產品，具有更高的可靠性與安全性，更佳的性能以及強大的復合能力與適應能力。

一、機電一體化的優越性

1.使用安全性和可靠性提高。機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。

2.生產能力和工作質量提高。機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。

3.使用性能改善。機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，系統可重復實現全部動作。

4.具有復合功能并且適用面廣。機電一體化產品跳出了機電產品的單技術和單功能限制，具有復合技術和復合功能，使產品的功能水平和自動化程度大大提高。

5.調整和維護方便。機電一體化產品在安裝調試時，可通過改變控制程序來實現工作方式的改變，以適應不同用戶對象的需要以及現場參數變化的需要。機電一體化產品的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施，使工作恢復正常。

二、機電一體化產品的構成及特點

1.機械系統。機電一體化產品的機械系統包括機身、框架、機械傳動和連接等機械部分。這部分是實現產品功能的基礎， 因此對機械結構提出了更高的要求，需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產品高效、多功能、可靠、節能和小型輕量等要求。

2.動力系統。動力系統為機電一體化產品提供能量和動力功能，去驅動執行機構工作以完成預定的主功能。動力系統包括電、液、氣等動力源。機電一體化產品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅動電路等。

3.傳感與檢測系統。傳感器的作用是將機電一體化產品在運行過程中所需要的自身和外界環境的各種參數轉換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統的功能對這些物理量進行測定，為機電一體化產品提供運行控制所需的各種信息。

4.信息處理及控制系統。根據機電一體化產品的功能和性能要求，信息處理及控制系統接收傳感與檢測系統反饋的信息，并對其進行相應的處理、運算和決策，以對產品的運行施以按照要求的控制，實現控制功能。機電一體化產品中，信息處理及控制系統主要是由計算機的軟件和硬件以及相應的接口所組成。

5.執行機構。執行機構在控制信息的作用下完成要求的動作，實現產品的主功能。機電一體化產品的執行機構一般是運動部件，常采用機械、電液、氣動等機構。

三、機電一體化的發展趨勢

1.智能化趨勢。智能化是機電一體化技術發展的一個重要發展方向，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。具體而言，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角，出現了光機電一體化和微機電一體化等新支。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，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。

2. 模塊化趨勢。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圈像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

3. 網絡化趨勢。20 世紀 90 年代，計算機技術的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到、質量可靠，很快就會暢銷全球。而且由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術的應用使家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統，能使人們呆在家里就可分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。

4. 環保趨勢。工業的發達給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適； 另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，這是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前景。

結語：機電一體化的發展推動了我國制造技術的迅速更新換代，使冰冷冷的機器有了人性化并且更加智能，機電一體化的出現不是偶然的，是社會進步的體現，是生產力發展到一定階段的必然要求，是科學技術的結晶。隨著我國數字化的信息技術革命以及多元信息化步伐的加快，機電一體化技術必將朝著智能化、網絡化、綠色化等方向邁進，創造更大的經濟效益與社會效益，給我們的生活帶來巨大的變革。

參考資料

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關鍵詞：機電；一體化；技術提高；應用

1.機電一體化的基本結構

1.1機械本身

它是機電一體化要素中最基本的部分，相當于人體的身軀骨架。它是系統所有功能元素的機械支持，結構包括機身框架、機械連接等。

1.2動力設備

是機電一體化結構中重要的組成部分。動力部分相當于人體內臟，來產生能量為系統提供能量和動力，是功能驅動執行的機構，可以使系統按照控制要求正常運行。

1.3傳感部分

傳感部分相當于人的眼鼻耳口等感覺器官，將系統運行中所需要的本身和外界環境的各種參數及狀態進行檢測，變成可識別的信號，然后傳輸到信息處理單元。經過分析處理后產生相應的控制信息。其功能一般由專門的傳感器和儀器儀表來配合完成。

1.4驅動部分

驅動部分相當于人體的肌肉，接受大腦指揮驅動四肢運動，在控制信息作用下驅動執行機構完成各種動作和功能。

1.5執行部分

執行部分相當于人的四肢，由大腦支配完成各項工作任務，根據控制信息和指令完成各種動作和功能，執行機構是運動部件，一般由機械、電磁電液等機構構成。

1.6控制及信息處理

控制及信息處理部分猶如人的大腦，來指揮、控制全身運動并將信息集中存儲分析加工，根據信息處理的結果發出相應的指令，控制整個系統有目的的運行。它一般由計算機可編程序控制器、數控裝置以及邏輯電路A/D與D/A轉換I/O輸入輸出接口和計算機外部設備等組成。

2.機電一體化的現狀與應用

2.1重工業領域

機電一體化技術目前越來越廣泛被采用，其中包括了鋼鐵、電力、石油化工、采礦冶金、汽車、造船、航空工程等多種行業，相對來說，主要是應用于重工業領域。

2.2數控機床

數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，能最大限度地提高用戶的使用效益。WOP技術和智能化、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，既豐富了數控功能，也加強了控制功能。

2.3計算機集成制造系統

CIMS的實現是全局動態最優綜合。它實現了從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。使各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。

2.4柔性制造系統

柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

2.5工業機器人

機電一體化是社會生產力發展到一定階段的必然要求。改造傳統機械設備的要求，開辟新領域，發展與振興機械工業，需要大力發展新一代機電一體化產品。

3.機電一體化的發展趨勢

機電一體化是近幾年才出現的一門新科學、新技術，但它必將是當前世界技術發展的趨勢，隨著科學技術的不斷發展.高新技術的發展越來越受國家、社會和企業的關注與重視。

3.1數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，計算機網絡為數字化設計與制造提供了有力保障，數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面，將便于遠程操作、診斷和修復。

3.2智能化

智能化是未來機電一體化技術發展的一個重要發展方向。要求機電產品具有一定程度的智能，從而使它具有類似人的判斷推理、邏輯思考、自主決策等能力。這樣會給使用、操作和維護帶來極大的方便。

3.3模塊化

機電一體化產品和技術可分為機械、電子和軟件三個主要部分。模塊化技術是這三者共同使用的技術。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發各種機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。模塊化技術降低了產品研發成本，提高了不同產品間零部件通用化程度，提高了產品的可裝配性、可維修性和可擴展性等。

3.4網絡化

電子技術日新月異的發展引起了巨大的變革，網絡逐漸普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術也得到了發展。而遠程控制的終端設備就是機電一體化的相關產品，機電一體化設備產品無疑應朝網絡化方向發展。科學技術、工業生產、政治、軍事、教育及日常生活都能得到長足發展。

3.5人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，給機電一體化產品賦予人的智能和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

3.6微型化

微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在很多方面具有不可比擬的優勢。微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統（Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS）是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源匯于一體的微型器件或系統，將是未來很重要的發展方向。

3.7集成化

集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。要使系統具有更廣泛的柔性，可將系統分解為若干層次，使各部分協調而又安全地運轉，將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。

3.8綠色化

機電一體化產品的綠色化主要是指不污染生態環境并能回收利用。工業的發展使得物質豐富，生活舒適的同時也導致資源減少，生態環境受到嚴重污染。綠色產品符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率和回收率高，是時代的要求與趨勢。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。

3.9光機電一體化

引進光學技術，在機電一體化技術的基礎上，促進光電及一體化技術的發展，利用光學技術的優勢改進機電一體化系統的信息處理系統等方面。光機電一體化是機電產品和市場發展的必要趨勢。

參考文獻：

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關鍵詞：煤礦；機電一體化；發展

機電一體化技術是以機械技術為基礎，實現對現代自動控制技術和計算機信息技術充分整合利用的發展技術。機電一體化技術可以提高煤礦企業的總體經濟效益，可以促進煤礦企業的快速發展，實現優化煤礦生產等目標。

1煤礦機電一體化技術簡要分析

1.1煤礦機電一體化概念。煤礦機電一體化技術主要通過電氣工程和機械工程有機結合，利用計算機設備把信息技術融入到煤礦生產的全過程，從而通過煤礦機械和電力設備的自動化控制，全面提高煤礦生產的效率。煤礦機電一體化技術經歷了計算機軟件系統發展，微電子設備的成熟，數字信息化時代到來，以及智能化設備的突破等多個準備期，目前已經可以廣泛的使用一體化技術對煤礦機電設備進行操作。煤礦機電一體化技術可以充分的運用計算機技術的運算優勢，實現對機電設備運行數據信息的全面存儲和有效分析，實現信息自動控制目標。機電一體化技術還可以對機電設備的運行情況進行數據分析，在計算機系統上科學的判斷機電設備的運行情況和分析潛在的風險。通過機電一體化技術還可以提高生產過程的安全性，可以對生產的細節進行有效的控制。目前機電一體化技術的操作向著簡單化的方向發展，有助于提高標準化的機電操作技術的普及，在全面減輕采煤作業負擔前提下，極大的提高采煤作業的效率。

1.2煤礦機電一體化特點。現代煤礦機電一體化技術是建立在多種技術綜合運用基礎上的一體化。現代信息技術已經成為煤礦機電一體化技術的支撐，通過必要的信息數據的收集與判斷，可以全面提高煤礦生產過程的控制水平和效率，從而開發出有效的煤礦生產控制系統，解決好煤礦生產管理中的實際問題。首先，清晰的信息化界面支持采煤管理。采煤圖形顯示系統是當前煤礦機電一體化技術發展的主要特點，通過多個信息頁面的顯示系統，可以全面準確對采煤段進行監測，可以在操作系統中綜合的分析采煤層的作業情況，并且使用相應的管理措施，通過管理技術人員落實好采煤策略，全面提高采煤的效率。其次，智能化的控制系統提高管理效率。通過信息化的采煤控制系統可以對機電一體產品進行有效的運用，可以實現對現有機電設備的自動化控制，從而優化提高機電設備的工作效率。第三，強大的實時通訊功能，機電設備一體化技術是建立在良好的通訊基礎上的管理技術，注重通過光纖實現井上井下相聯，建立起信息系統與機電設備的數據交換機制，可以實現信息的互換，這樣既有利于對機電設備的保護，同時可以實現機電設備的全面控制。

1.3煤礦機電一體化現狀。目前煤礦企業已經廣泛在推廣實施機電一體化技術，著力運用機電一體化的裝備設施降低煤礦生產成本，提高煤礦生產效率，解決煤礦生產過程中的實際問題。特別是隨著計算機技術的快速發展，煤礦機電一體化已經廣泛開展研究信息化技術的普及應用模式，對煤礦運行過程中的數據收集意識日漸提高，注重通過必要的注重信息來支持煤礦機電一體化技術的使用。目前我國煤礦機電一體化設備的使用情況已經較為廣泛，但是機電一體化設備的質量相對較低，還存在著機電設備一體化整體配置不足，機電一體化設備配置不均衡，機電一體化技術使用效率低等實際問題。煤礦領域機電一體化技術的推廣還需要發展的過程，還需要解決當前煤礦企業盲目跟風投資問題，需要煤礦企業根據自身規模的實際需求，深層次研究機電一體化設備，并且注重引進專業的機電一體化管理人才，實現現有設備的高度利用，這樣才能提高煤礦企業機電一體設備的利用效率，發揮出機電一體化技術的作用，為煤礦企業的機電一體化發展打下堅實的基礎。機電一體化還應當向著煤礦企業的核心生產環節發展，還需要解決好開采、井下供電和運輸等實際問題，從而為提高煤礦開采效率和質量提供更有力的技術支持與幫助。

2煤礦機電一體化的技術應用

2.1在采煤設備中的運用。機電一體化技術可以廣泛應用于采備設備當中，在很大程度上降低了人力資源對設備的操作量，極大的減少了人力作業的危險，并且把人為不安全因素降到了更低的程度。通過機電一體化的控制方法，可以把采煤設備的作用充分的發揮出來，可以實現在更惡劣環境下的無人工作業，這對于提高采煤的效率，減少外在環境對采煤操作的影響，同時提高不間斷操作的效率，進而降低設備的故障率都有重要的意義。通過一體化技術的廣泛使用，還可以減少維修費用，可以使采用設備高效運轉。2.2對采煤過程的全監控。通過機電一體化技術可以廣泛的收集采煤作業的信息，可以實現對采煤全過程的有效監控，機電一體化技術不僅有效完善的信息收集系統，還可以通過預定的程序對采煤數據信息進行研判，這對于提高對采煤過程中潛在風險的預判有重要的意義。通過一體化的監控管理系統可以及時的發現采煤過程中的問題，并且實現機器設備與人的有效協調，從而提高采煤安全的保障性，同時實現了機電設備硬件與軟件的有效協調。

2.3在運輸設備中的應用。機電一體化技術還可以廣泛的應用于煤炭的運輸過程，實現了科學的調配運輸資源，對于煤礦運輸設備的自動化控制，有效的分配煤礦現有的運載能力有重要的意義。通過一體化技術可以準確的分析每天的采煤量，可以根據采煤量實現現有運輸和存儲資源的調配，在發揮現有設備作用的基礎上，解決好慣性載荷的問題。同時還可以對運載力的故障進行及時的判斷修復，這對于不斷完善煤礦運輸水平，提高煤礦運輸的安全性和可靠性有重要的意義，是現代煤礦運輸效率的重要保證。

3煤礦機電一體化的管理措施

3.1注重引進先進的管理技術。煤礦機電一體化技術的核心是引進計算機技術，注重通過計算機來引導煤礦機電設備的智能化發展。只有注重引進以計算機為主的先進的機電設備技術，才能不斷對機電一體化進行全面更新，從而提高機電一體化與網絡的有效結合，借助現代通訊技術提高通訊的可靠性和穩定性，從而達到機電一體化的控制目標。目前我們可以運用機電一體化技術主要用于對開采設備的管理方面，需要通過有效的培訓專業技術人來實現煤礦的順利開采，從而實現對煤礦開采的有效保障和科學管理。

3.2設立專門的機電管理機構。提高煤礦企業機電一體的管理水平，發揮出機電一體化技術在機電管理中的實際作用，必須注重發揮機電技術管理機構的作用，形成完善的機電機構管理體系，注重通過貫徹落實明確的機電管理制度標準，全面提高機電管理工作的積極性，解決當前機電管理工作人員積極性不高的問題，從而保證機電設備的順利運行，實現提高機電設備管理積極性的目的。也只有通過建立起完善的機電一體化技術的管理機構，才能有效的在煤礦企業內部推廣相關管理規定，不斷提高機電管理人員的工作能力水平，把先進的設施和技術在煤礦企業內部進行有效的推廣。

4煤礦機電一體化的發展方向

4.1智能化。智能化是機電一體化技術發展的主要方向，只有注重推動智能化系統的建設，才能把各種機械電力技術綜合應用到煤礦企業發展的全過程，從而增加煤礦機電功能的推廣與應用。為了提高機電設備的智能化水平，還應當通過智能化設備加強對井下環境及信息的收集，通過智能化設備實現對機器設備運轉情況，井下開采環境數據信息的全面收集和智能判斷，在此基礎上提高設備操作的有效性，全面降低機電設備運行過程中的風險。

4.2微型化。微型化機電設備管理的重要內容，微型化的機電設備不僅可以提高操作的靈便性，而且可以有效的降低機電設備的維修難度，使機電設備可以深入到煤礦企業環境的各個角落，從而有效的減少因為環境問題阻礙機電設備推廣的困難，通過機電一體化技術的微型化的不斷發展，可以極大的普及機電一體化技術，從而推動煤礦企業技術革新的深入進行。

4.3系統化。隨著煤礦開采企業規模的不斷擴大，煤礦開采中應用機電一體化技術的日漸成熟，只有注重實現系統化的技術發展，從體系上關注煤礦企業設備的運行情況，才能在機電管理中把關注的重點轉移到實際應用層面，最大限度的避免在運用過程中出現的實際問題，并且發展出效率較高、較為可靠和耐用性好的機電一體化實現，實現軟硬件水平的升級。

4.4綠色化。綠色是當前對能源型企業提出的基本要求，只有注重提高機電設備的綠色化水平，才能把機電技術廣泛的使用于各個領域，從而不斷獲得煤礦企業相關方的支持，通過綠色化技術的廣泛應用，可以充分的發揮出技術方面的優勢，可以把機電一體化技術以最大效率應用于煤礦開發的始終。

參考文獻

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關鍵詞：機電一體化；技術；應用；發展

中圖分類號：B819文獻標識碼： A

一、機電一體化要點概念

針對機電一體化當中有關的重要概念和根本的含義進行分析，是展開一系列后續作業的要害點地點。首要，機電一體化技能發展到今日，已經是逐漸的構成了一套帶有本身特征和特征的科學技能系統。機電一體化系統從系統作業的視點和觀念動身，綜合性的運用到微電子技能、計算機技能、機械技能、主動操控技能以及接口技能等，對系統內部的信息進行改換；而且保證程序編制的完整性和高質量，根據系統運用和操作的根本性需求，對內部的規劃進行合理化的裝備；同時，在系統的功用、質量以及能耗等多個重要環節進行優化和改善，保證機電一體化運用的是最新的技能手段，終究構成一個全體化的系統商品。因而，在機電一體化當中首要包含的是技能和商品等兩個重要環節。機電一體化并不是一個單純性的技能手段，而是將多種技能進行從頭的組合和交融，構成一個全新的技能系統。機電一體化的功用性較強，且當機電一體化技能發展到必定的期間以后，一些微電子的設備還可以對內部的許多零件和元件進行替代，具有愈加新穎的功用。多見的有：主動的信息數據處理、主動的操控調理、主動的記載顯現、主動的功用性監測以及主動功用確診維護等，以保證機電一體化可以時間處于最好的運轉狀況，而且提高系統作業之時的效率。

二、機電一體化技術的應用領域

（一） 數控機床領域

數控機床及相應的數控技術已經有 40 年的發展歷程，技術難度有顯著提高，無論在結構、功能、操作還是控制精度上。其中總線式、模塊化、緊湊型的結構最具有代表性，這種結構應用多個CPU、多個主總線，結構復雜。此外還有開放性設計，這種設計使硬件體系和功能模塊具有層次性和兼容性，可以大大提高用戶的使用效益。

WOP技術和智能化。根據車間實際作業狀況，可以通過系統完成編程。同時可以仿真加工過程，并實現在線診斷控制、模糊診斷等智能系統。隨著一體化技術的成熟，如大容量存儲器的出現和軟件的模塊化設置，使數控功能極大豐富，同時使得 +0+ 系統的控制功能也加強了。

全方位滿足技術要求，比如只有一臺機床的情況下，也可以順利完成多個加工要求，并實現刀具使用檢測、物料流通、機械手等的集成，統一到系統中。在系統中，分出多級網絡，這樣實現了構成復雜加工系統的作業能力。這種數控裝置以單板、單片機作為控制中心，并由專用芯片及模板組成。

（二）計算機集成制造系統（CIMS）領域

CIMS 的組成并非分散的子系統組合，而是由全局的經過實踐積累的最優系統綜合。加強了原有的各部門溝通，圍繞制造，控制“物流”和“信息流”，將經營策劃、產品研發、制造準備、實驗測試、經營管理進行更好的結合。當集成度越高，就越能夠使各個生產要素間的配置更加合理，使得生產要素的潛力得到更大程度地體現。

（三） 柔性制造系統（FMS）領域

計算機化的制造系統被稱作柔性制造系統，包括計算機、數控機床、機械手、料盤、搬運車輛和自動化倉庫等。可以依照生產要求，及時、準確地進行生產，這種靈活的生產方式可應用于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

（五）鋼鐵領域

在鋼鐵企業中，機電一體化體系是以微處理機為中間，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、外表等技能有機的結合起來，選用拼裝合并方法，為完成工程大體系的歸納一體化創造有力條件，增強體系操控精度、質量和可靠性。

因為鋼鐵工業具有大型化、高速化和接連化的特色，傳統的操控技能遇到了難以克服的艱難，因而十分有必要選用比如機電一體化的智能操控技能。機電一體化的智能操控技能首要包括專家體系、含糊操控和神經網絡等，其廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、操控、設備與產品質量確診等各個方面，如高爐操控體系，電爐和連鑄車間，軋鋼體系，煉鋼―――連鑄―――軋鋼歸納調度體系，冷連軋等。目前，攀鋼在智能化操控技能方面首要依托攀鋼研究院和攀鋼技能中間為根底，正在進行“三期”工程建造，并在熱、冷軋薄板、板形在線測探和人工智能操控技能，保護、確診（AI）體系，辦理、操控體系等范疇獲得可喜成績

三、 機電一體化技術的前景展望

根據國內外高新技術分析，機電一體化技術的發展尤為迅速，一下幾個方面將作為其未來的發展方向。

（一）智能化

機電一體化與傳統的機械自動化的主要區別就在于智能化方面，智能更加代表機電一體化的未來方向。隨著中央處理器運作速度的提高和計算機的高性能化，使得嵌入智能控制算法成為了可能，從此機電一體化技術產品向著智能化方向發展。這種智能機電一體化產品擁有模擬人類智能的功能，可以做出一些判斷推理以及功能決策，以取代制造作業中部分人的腦力勞動為目的。

（二） 系統化

系統具有任何組態的功能，隨時分解、組合是系統的特征，系統也正致力實現多子系統互相調和及整合管理。系統的具有較強的通信功能，除了通用的通信方式外，遠程通訊及多系統通信聯網正在興起，以及其需要的局部網絡正慢慢的被采用。未來，機電一體化產品會越來越考慮人的因素，令機電一體化產品模擬人的智能、甚至情感。或者也可以根據某種生物的良好結構，模擬出生物機體，生物系統化越來越成為其發展的方向之一。

（三）微型化

微型系統是機電一體化發展的一個新方向。其高度融入微機械技術、微電子技術和軟件技術。有國外專家稱，微型電子機械的物理體積一般要小于 1 立方厘米，但這并非最終尺寸，正向微米、納米級方向進軍。微機電一體化系統集合占地小、耗能少、運用靈活等特點于一身，更容易進入狹小空間，同時便于精細操作。由此，其在生物、醫學、航空、工農業及國防領域，有著廣闊的使用前景。據目前掌握的技術，可根據半導體器件生產過程中的蝕刻方法，在實驗室中完成亞微米級機械零件的制造。

（四） 模塊化

有人說機電一體化產品的模塊化是一項緊迫而艱難的任務。市場上，機電一體化產品的生產廠家很多，統一開發具有標準機械、電氣、動力、信息接口的機電一體化產品并非易事。制訂統一的標準是前提，這樣才能使各部件、單元匹配成功。機電一體化產品的生產商可以依照標準化產品進行創新，更新換代，為自己的不斷擴大再生產奠定基礎。

（五）網絡化

像所有產業一樣，網絡的出現及發展對機電一體化技術有著十分重要的影響，使其越來越向著網絡化方向發展。市場上出現很多種類的機電一體化產品，其面向網絡的方式也不一樣。隨著網絡技術的普及，遠程控制和監視技術發展前景廣闊，其實遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品的一種。

（六） 綠色化

隨著社會的發展，人民生活水平的不斷提高，“綠色”產品已成為各產業所追求的至高目標。這是社會發展的趨勢，并要求產品的全生命周期，包括設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個過程都要綠色環保。機電一體化產品的綠色化要求產品的制造過程無污染、無浪費，結束產品生命時可回收利用。

四、 我國發展“機電一體化”所遇形勢及任務

機電一體化的核心工作有兩方面，其一是改變傳統產業，應用微電子技術使其達到節能、低耗，高質、高效的目標，從而引領傳統工業進一步大發展；另一方面是促進機電一體化產品的及時更新換代，未來的機電產品將集自動化、數字化、智能化為一身。

結語

綜上所述，目前我國機電一體化已經形成了系統化的技術，其在不同領域的應用也相對比較廣泛，因此，相關的建設單位要加強對于機電一體化技術的研究，將其發展成集網絡化，智能化，微型化以及綠色化等集一身的技術。促進我國經濟的發展。

參考文獻

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[4]黃恩勇.淺談機電一體化技術的應用與發展趨勢[J].信息系統工程，2012,(4).

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關鍵字：機電一體化工業石油

機電一體化發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容，其基本特征可概括為機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術微電子、技術自動控制技術、計算機技術信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術。根據系統功能目標和優化組織結構目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。

一、機電一體化基本結構要素

1.機械本體部分

機械本體就像人體的身軀骨架，它是系統所有功能元素的機械支持結構，包括機身框架機械連接等。它是機電一體化要素中最基本的部分。

2.動力部分

動力部分與人體內臟產生能量去維持生命運動是一樣的道理，它是為系統提供能量和動力功能驅動執行的機構，使系統按照控制要求得以正常運行，是機帶你一體化結構中不可或缺的部分。

3.傳感部分

傳感部分就像人的眼鼻耳口等感覺器官，將系統運行中所需要的本身和外界環境的各種參數及狀態進行檢測變成可識別的信號，然后傳輸到信息處理單元，經過分析處理后產生相應的控制信息，其功能一般由專門的傳感器和儀器儀表來共同完成。

4.驅動部分

驅動部分就像人體的肌肋腱一樣，要接受大腦指揮，驅動四肢運動，在控制信息作用下驅動執行機構完成各種動作和功能。

5.執行部分

執行部分如同人的四肢，由大腦支配完成各項工作任務一樣，根據控制信息和指令完成各種動作和功能，執行機構是運動部件，一般采用機械電磁電液等構成。

6.控制及信息處理部分

控制及信息處理部分，猶如人的大腦，指揮和控制全身運動，并能記憶思考和判斷問題一樣，將來自各傳感器的檢測信息集中存儲分析加工，并根據信息處理的結果按照一定的程序和節奏發出相應的指令，控制整個系統有目的的運行，它一般由計算機可編程序控制器數控裝置以及邏輯電路A/D與D/A轉換I/O輸入輸出接口和計算機外部設備等組成。

二、機電一體化的發展趨勢

機電一體化是近幾年才出現的一門新科學、新技術，但它卻必將是當前世界技術發展的必然趨勢。因為在當今社會，隨著科學技術的不斷發展，高新技術的發展越來越受國家、社會和企業的關注與重視，機電一體化程度的高低，一定程度上代表的是一個國家科技實力的水平，一個企業機電一體化的運用程度，也從一個側面反映了該企業自主創新能力的高低，該技術的使用，不僅能夠提高企業的經濟效益，而且能夠增強企業的核心競爭力，讓企業在激烈的市場競爭中立于不敗之地，眾所周知，當今社會國際競爭的實質，是以經濟和科技為核心的綜合國力的較量，所有，提高國家綜合國力，發展科技，是每個國家義不容辭的，在這樣的情況下，一定程度上代表著技術發展水平的機電一體化技術，將會越來越受到國家和社會的青睞，所以，機電一體化技術的未來市場將呈現一片欣欣向榮的景象。

三、機電一體化技術的優點

1.安全性高

機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。

2.生產能力高

機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時，由于機電一體化產品實現了工作的自動化，使得生產能力大大提高。

3.使用性能高

機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實現自動最優化操作。

4.適用面廣

機電一體化產品跳出了機電產品的單一技術和單一功能限制，具有復合技術和復合功能，使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節、自動保護和智能化等多種功能，能應用于不同的場合和不同領域，滿足用戶需求的應變能力較強。

四、機電一體化的應用領域

1.重工業領域

在目前，機電一體化技術目前越來越廣泛被采用于鋼鐵、電力、石油化工、采礦冶金、汽車、造船、航空工程等行業中，相對來說，主要是應用于重工業領域，無論是國有企業，還是私營企業，在生產過程中都會采用機電一體化來提高企業的經濟效益。

2.數控機床

數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在：總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。WOP技術和智能化。

系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能。能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中。

參考文獻：