畢業(yè)論文---機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨勢(shì)

1、<p>　　機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨勢(shì)</p><p><b>　　XX</b></p><p>　　摘要：機(jī)電一體化是融了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)的一門新興的交叉學(xué)科，它涉及機(jī)械工程、電子工程、化學(xué)工程、建筑工程、信息工程、控制工程等多種模塊。隨著微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)等新技術(shù)

2、的發(fā)展，以機(jī)械為主體的工業(yè)產(chǎn)品和民用產(chǎn)品不斷采用諸學(xué)科的新技術(shù)，在機(jī)械化的基礎(chǔ)上，正向自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展，以機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為主體的機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 發(fā)展趨勢(shì) 智能化</p><p><b>　　一、緒論</b></p><p>　　機(jī)電一體化是微電子技術(shù)向傳

3、統(tǒng)機(jī)械工業(yè)滲透過(guò)程中逐漸形成的一個(gè)新概念。Mechantronics(機(jī)電一體化) 一詞是取Mechanics(機(jī)械學(xué))的前半部和Electronics(電子工業(yè))的后半部拼合而成的，起源于日本，表示機(jī)械學(xué)與電子學(xué)兩種學(xué)科的綜合。日本機(jī)械振興協(xié)會(huì)經(jīng)濟(jì)研究所1981 年3月提出了對(duì)機(jī)電一體化的定義：“機(jī)電一體化是機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)了微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)融合而構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱?！保ㄟ@

4、是到目前為止，較為人們所接受的涵義）。</p><p>　　隨著機(jī)電一體化的發(fā)展，美國(guó)IEEE/ASME 于1996 年對(duì)與機(jī)電一體化又給出了一個(gè)較為全面的定義：“對(duì)機(jī)電一體化初步定義為‘在工業(yè)產(chǎn)品和過(guò)程的設(shè)計(jì)和制造中，機(jī)械工程和電子與智能計(jì)算機(jī)控制的協(xié)同集成’，包括11 個(gè)方面：成型和設(shè)計(jì)；系統(tǒng)集成；執(zhí)行器和傳感器；智能控制；機(jī)器人；制造；運(yùn)動(dòng)控制；振動(dòng)和噪聲控制；微器件和光電子系統(tǒng)；汽車系統(tǒng)；其它應(yīng)用”?？梢?/p>

5、，機(jī)電一體化是融了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)的一門新興的交叉學(xué)科，它涉及機(jī)械工程、電子工程、化學(xué)工程、建筑工程、信息工程、控制工程等多種模塊。</p><p>　　隨著微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展，以機(jī)械為主體的工業(yè)產(chǎn)品和民用產(chǎn)品不斷采用諸學(xué)科的新技術(shù)，在機(jī)械化的基礎(chǔ)上，正向自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展，以機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為

6、主體的機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。</p><p>　　二、機(jī)電一體化的發(fā)展歷程及概況</p><p>　　(—)、機(jī)電一體化的發(fā)展</p><p>　　1、世界范圍內(nèi)，機(jī)電一體化發(fā)展的三個(gè)階段</p><p>　?。?）、第一階段為20 世紀(jì)60 年代以前</p><p>　　由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)

7、到一定水平, 機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展, 已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。這一時(shí)期主要的產(chǎn)品是數(shù)控機(jī)床，由于技術(shù)上和價(jià)格上的原因，僅供給航空航天等尖端科技領(lǐng)域的使用，其加工精度也算不高（在當(dāng)時(shí)算很高了）；</p><p>　?。?）、第二階段為20 世紀(jì)70~80 年代</p><p>　　這一時(shí)期,計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展, 為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基

8、礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展, 為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。</p><p>　?。?）、第三階段為20 世紀(jì)90 年代后期</p><p>　　這個(gè)時(shí)期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段, 機(jī)電一體化呈現(xiàn)深入發(fā)展時(shí)期。一方面, 光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化, 微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳, 出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支

9、;另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法, 機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí), 由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步, 為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。</p><p>　　2、我國(guó)的機(jī)電一體化的發(fā)展</p><p>　　早在1958年我國(guó)就開始研究數(shù)控機(jī)床，于1966年研制成功晶體管數(shù)控系統(tǒng)，并生產(chǎn)出了數(shù)控切割機(jī)、數(shù)控銑床等產(chǎn)

10、品，但是受當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)條件的限制，機(jī)電一體化在國(guó)內(nèi)并沒有發(fā)展起來(lái)。</p><p>　　直到20 世紀(jì)80 年代初我國(guó)才開始系統(tǒng)的從事機(jī)電一體化的研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列入“863 計(jì)劃”。在制定“九五”規(guī)劃和2010 年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作, 取得了一定成果

11、, 但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。</p><p>　?。ǘ?、機(jī)電一體化技術(shù)與產(chǎn)品的應(yīng)用范圍</p><p>　　機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用范圍非常廣泛，涉及到工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的所有領(lǐng)域，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多，而且還在不斷地增加。</p><p><b>　　1、 數(shù)控機(jī)械類</b></p><p>　　主

12、要產(chǎn)品包括數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)以及全自動(dòng)洗衣機(jī)等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為機(jī)械裝置。</p><p><b>　　2、 電子設(shè)備類</b></p><p>　　主要產(chǎn)品包括電火花加工機(jī)床、線切割機(jī)、超聲波加工機(jī)以及激光測(cè)量?jī)x等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置。</p><p><b>　　3、 機(jī)電結(jié)合類</b

13、></p><p>　　主要產(chǎn)品包括自動(dòng)探傷機(jī)、形狀自動(dòng)識(shí)別裝置、CT掃描診斷機(jī)以及自動(dòng)售貨機(jī)等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置和機(jī)械裝置的有機(jī)結(jié)合。</p><p><b>　　4、 電液伺服類</b></p><p>　　主要產(chǎn)品為機(jī)電液一體化的伺服裝置，如電子伺服萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械裝置，控

14、制機(jī)構(gòu)是接受電信號(hào)的液壓伺服閥。</p><p><b>　　5、信息控制類</b></p><p>　　主要產(chǎn)品包括傳真機(jī)、磁盤存儲(chǔ)器、磁帶錄像機(jī)、錄音機(jī)、復(fù)印機(jī)等。這類產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作由所接收的信息類信號(hào)來(lái)控制。</p><p>　　（三）、機(jī)電一體化產(chǎn)品的主要優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　1、具有記憶、運(yùn)

15、算、控制、信息處理等功能。從而達(dá)到產(chǎn)品的高性能、多功能化和智能化。</p><p>　　2、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。使產(chǎn)品向著輕、薄、細(xì)、巧的方向迅速發(fā)展, 易采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造。</p><p>　　3、可以根據(jù)負(fù)荷及運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整與控制。具有節(jié)能的特點(diǎn)。</p><p>　　4、具有自動(dòng)監(jiān)視、診斷功能及某些智能, 使安全可靠性大幅度提高。</p&

16、gt;<p>　　三、 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向</p><p>　?。ㄒ唬⒐鈾C(jī)電一體化</p><p>　　一般的機(jī)電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等部件組成的。因此, 引進(jìn)光學(xué)技術(shù), 實(shí)現(xiàn)光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點(diǎn)能有效地改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動(dòng)力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。光機(jī)電一體化是機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢(shì)。</p><

17、p><b>　　（二）、數(shù)字化</b></p><p>　　微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。</p><p><b>　?。ㄈ?/p>

18、）、智能化</b></p><p>　　智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一。近幾年，處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動(dòng)。</p><p><b

19、>　?。ㄋ模?、綠色化</b></p><p>　　環(huán)境、資源、人口是當(dāng)今人類社會(huì)面臨的三大主題。特別是環(huán)境問(wèn)題，其惡化程度與日俱增，正在對(duì)人類社會(huì)的生存與發(fā)展造成嚴(yán)重的威脅；而資源問(wèn)題不僅僅涉及人類世界有限的資源如何利用，也是產(chǎn)生環(huán)境問(wèn)題的主要根源。于是近年來(lái)一個(gè)新的概念已經(jīng)提出：最有效地利用資源和最高限度地利用廢棄物，是當(dāng)前世界上環(huán)境問(wèn)題的治本之道。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生

20、態(tài)環(huán)境，報(bào)廢時(shí)能回收利用。工業(yè)的發(fā)展使得資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。綠色化成了時(shí)代的趨勢(shì)，產(chǎn)品的綠色化更成了適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的一大特色。</p><p><b>　　（五）、模塊化</b></p><p>　　由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的工作，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)，

21、以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。</p><p><b>　?。⑽⑿突?lt;/b></p><p>　　國(guó)外微型機(jī)電一體化系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過(guò)1cm，并正向微米、納米級(jí)方向發(fā)展。由于微機(jī)電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，可進(jìn)入一般機(jī)械無(wú)法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作，故在

22、生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國(guó)防等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p><b>　　四、 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　機(jī)電一體化是工業(yè)革命的一次大的革新，它大大提高了社會(huì)生產(chǎn)力，推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來(lái)越明顯，以機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為主體的機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。機(jī)電一體化是一

23、門應(yīng)用性很強(qiáng)的技術(shù)學(xué)科, 必將有力促進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品的創(chuàng)新和開發(fā), 在高科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起重要作用?？梢赃@樣說(shuō)，機(jī)電一體化技術(shù)將成為二十一世紀(jì)機(jī)械工業(yè)的主要生產(chǎn)力。</p><p>　　參考文獻(xiàn)： </p><p>　　楊光春， 楊景全.“機(jī)電一體化技術(shù)”的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì).攀枝花學(xué)院學(xué)報(bào)