机电一体化的基本概念和发展趋势

阿依古力·尤努斯阿依古力·尤努斯

关键词：机电一体化；技术；发展趋势

1机电一体化的基本概念

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上能引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今已成为一门有着自身体系的新型学科。随着科学技术的不断发展还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机电技术、微电子技术，自动控制技术，计算机技术，信息技术，传染测控技术及电力电子技术，同服驱动技术一级系统总体技术基础之上的一种高新技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各种功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低消耗的意义上实现特定功能价值。并使整个系统最优化的工程技术。机电一体化是众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，他促进机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化，大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面，机电一体化是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其他技术的简单组合、拼凑，这是机电一体化与机械加电气所形成机械电气化在概念上地根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电器化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体系。但是，发展到机械一体化后，其中的微电子装置可取代某些机械部件的原有功能外，还被赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录，自动调节可控制，自动诊断和保护等，也就是说，机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2“机电一体化”发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉结合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展趋势如下

2.1光机电一体化

一般的机电一体化系统是由传染系统、能源系统、信息处理系统，机械结构等部件组成的。因此，引进光学技术，实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传染系统，能源（动力）系统和信息处理系统，光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。

2.2自律分配系统化——柔性化

未来的机电一体化产品，控制和执行系统有足够的“冗余度”有较强的“柔性”，能较好的应付突发事件，被设计成“自律分配系统”在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同的反应，其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体行动是可以改变的，这样，既明显地增加了系统的适应能力（柔性）又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

2.3信息系统化——智能化

今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高，这主要受益于模糊技术、信息技术（尤其是软件和芯片技术）的发展，除此之外，其系统的层次结构，也由简单的“从上到下”的形式变为复杂的、有较多的冗余度的双向联系。

2.4“生物—软件”化——仿生物系统化

今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态（工作）时却是稳定的，这点有点类似于活的生物，当控制系统（大脑）停止工作时，生物便“死亡”而当控制系统（大脑）工作时生物就很有活力，仿生物研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究，这一研究领域称为“生物—软件”或“生物系统”，而生物的特点是硬件（肌体）—软件（大脑）一体，不可分割。看来机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋势。但有一段漫长的道路要走。

2.5微型机电化——微型化

目前，利用半导体器件制造过程中的技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一结果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传染器、cpu等可靠集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

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]殷际英.光机电一体化实用技术[M].北京：化学工业出版社，2003.