简议机电一体化技术的分类及组成

简议机电一体化技术的分类及组成（精选4篇）

篇1：简议机电一体化技术的分类及组成

简议机电一体化技术的分类及组成

摘要 机电一体化技术是从系统工程出发，应用机械电子信息等有关技术，对它们进行有机地组织与综合，以实现整体最佳化。

关键词 机电一体化机械电子 系统软件应用软件

在科学技术迅速发展的今天，任何一项新技术的产生都是各种技术互相渗透的结果。机电一体化是一种复合化技术，它是机械技术、微电子技术与信息技术互相渗透的产物，是机电工业发展的必然趋势。信息技术的引入使古老的机械工业焕发青春，使传统的机械电器产品在功能上、性能上及制造技术上都提高到一个崭新的水平，它所带来的经济效益和社会效益是十分巨大的。

一、机电一体化的概念

机电一体化的英文名字是Mechantronics，起源于日本，是日本人创造的名词，它取英语Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分拼合而成，表示机械学与电子学两种学科的综合，我国通常译为机电一体化或机械电子学。

机电一体化这门科学至少应当包括机电一体化技术与机电一体化产品这两个组成部分。由于计算机技术与通信技术的蓬勃发展，它还应该包括信息化的内容。因为，在机电一体化产品中往往会引入仪器仪表技术，所以，有时称为“机、电．仪一体化”。机电一体化这种复合技术，其定义可概述为：是从系统工程出发，应用机械电子信息等有关技术，对它们进行有机地组织与综合，以实现整体最佳化。机电一体化不是机械与电子的简单叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术。机电一体化的实体部分是机械技术和电子技术，再通过信息技术把两者有机结合在一起，从而构成功能更为先进的技术产品。按照系统分析的观点，机电一体化就是把机械部分和电子部分各作为一个环节，统一在一个系统之中，为了使该系统的运行达到最优化，应该对构成系统的所有硬件采取最佳组合方式。为了强化机电一体化产品的功能，从系统化观点出发，应把机械部分和电子部分融合在一起进行整体考虑。因此，从某种意义上说，机电一体化技术是系统工程学在机械电子领域中的应用，而机电一体化产品则显示出它的应用效果。

二、机电一体化的分类

随着微电子技术的蓬勃发展，机电一体化不断涌现出来，大致可归纳为两种类型： 1．第一类属于机械电子产品。这类产品是机电一体化应用的初级形式，即原有的机械产品采用了微电子技术之后，其性能和功能有了提高，甚至在结构上也发生了变化。这类产品为数不少，它们又可划分为：(1)机械本身的主要功能被电子取代，如采用微机与激光连续加工代替了传统方式的电加工的线切割机床，电子照相机的电子快门自动曝光、自动对焦代替传统的机械式照相机等。(2)机械组成的信息处理机构被电子元件代替，如电子钟表、电子计算器、电子交换机、电子秤等。(3)机械式控制机构被电子式代替，如缝纫机的凸轮被微机控制系统代替，在燃料喷射装置中，加热炉采用微机程序控制等。(4)采用微电子技术后增加了控制功能等，如数控机床、汽车防滑制动装置、微机控制的电机调速装置、微机控制的播种机、微机控制的联合收割机、微机控制的孵化器等。

2．第二类属于机械与电子融合的产品。这类产品属于机电一体化的高级形式，如工业机器人、传真复印机、声音合成装置、中子式自动信贷机、计算机断层摄影装置、液晶式打字机、彩色复印机、自动探伤仪、形状识别装置、字词处理机、磁式无胶片照相机、分时计价电度表等。这些产品单靠机械或电子都是无法实现的，而必须利用机械与电子进行有机地结合才能实现。

三、机电一体化的组成

机电一体化是门新兴的学科，支撑这门学科的有机械学、控制论、电子学、计算机科学。这四大基础学科中又可细分为九大组成部分。其中，机械设计、动态系统分析、电机、电器及电力电子学是传统机械学和电工学的学科范围，其他则是适应机电一体化的需要而开拓的部分。在控制论学科中，从经典的反馈控制，经过数字控制，发展为以状态量为基础的多变量，自适应控制、模式识别、系统仿真、人工智能等新技术所形成的现代控制。在电子学学科中，包括了传统的强电与弱电两个领域，也包括了电子学学科中的新发展，如微处理机等。在计算机学科中，软件工程包括系统软件与应用软件两个方面。系统软件是计算机本身的操作系统、编译系统等的总称。应用软件则是CNC、DNC、CAD、CAM、CAT、FMS以及计算机辅助管理等方面的技术基础。

四、结束语

随着科学技术的发展，以及电子技术、测试技术、激光技术等相互渗透，机械学科及电工学科已慢慢向多学科的综合方向发展。单纯的机械产品或电器产品将会越来越少，今后机电结合的技术将在机械行业和电工行业中占据主导地位。

篇2：机电一体化技术的发展及应用

机电一体化包括了技术和产品两个方面的内容, 是一种综合性技术。机械工程技术是从纯技术发展到机械电气化, 但是仍然属于传统的机械, 主要功能是代替和放大的体力, 机电一体化中的锾电子装置除可取代某学机械部件的原有功能, 并赋予其新的功能, 实现自动检测和自动信息处理、记录和调节控制等。

1 机电一体化的发展分析

二十世纪六十年代是机电一体化发展的初级阶段, 人力利用电子技术的初步成果完善机械产品的特性, 特别在第二次世界大战期间, 机械产品与电子技术结合的军用技术逐渐转为民用, 但是由于当时电子技术的发展尚未到达一定的水平, 机械技术和电子技术的结合还不够深入, 因而产品也无法推广。

二十世纪七八十年代机电一体化发展的繁荣阶段, 计数机技术和控制技术、通信技术的运用, 为机电一体化奠定了坚实的基础, 大规模的集成电路和微型计算机的发展, 也机电一体化的发展提供了比较坚实的物质基础。

二十世纪九十年代后期, 机电一体化技术的发展有了更高层次的发展。光学、通信技术和微细加工技术进入了机电一体化, 实现了光机电一体化和微机电一体化。另外, 集体一体化的学科体系和发展趋势具有更深的研究, 人工智能技术和神经网络技术的促进作用, 使机电一体化技术具有更加广阔的发展空间。

2 机电一体化技术应用分析

从总体上来说, 我国机电一体化的发展还有更大的空间, 随着科学技术的相互渗透, 机电一体化技术和产品在各行业的运用越来越广泛, 机械制造业的数控机床, 工业机器人的运用、办公机械和轻纺工业等都利用了机电一体化的产品。而自动化主题仓库是机电一体化技术运用的典型, 而Li/Mn0.扣式电池生产线是机电一体化在制作业运用中的典型。

Li/Mn0.扣式电池生产线的工艺路线主要包括上负极片、洼电解维、加隔膜纸, 上正槛片和上正极壳、封口等工序。在系统中, 主要采用PLC进行控制, 触摸系统中利用传感器, 检测生产线的工作状态。机电一体化系统具有控制系统故障诊断、故障报警、自动检测和次品检测等功能, 在系统控制中, 主要的检测原件有射光电开关、漫反射光电开关、接近开关、磁性开关.压力传感器和行程开关等;而执行的部件则有电机、气缸、振动料斗和声光报警器等, 软件设计部分主要运用OMRON编程软件Cx—Programmer进行编程, 对促进Li/Mn0, 扣式电池生产线的发展具有重大贡献。

3 机电一体化的未来发展分析

机电一体化是集合机械、电子和光学、计算机等多学科的综合, 随着信息技术的不断发展, 集体一体化逐渐呈现出智能化、数字化和网络化的特点。

随着现代科学技术的不断发展, 智能化已经成为机电一体化发展的必然, 而人工智能在机电一体化建设者中的研究也越来越多, 数控机床的智能化就是典型案例, 在控制理论的基础上, 运用人工只能、运筹学和计算机科学等有机结合, 模拟人类的智慧, 具有一定的判断推理的能力, 从而获取更高的控制目标。

微控制器的发展促进了机电一体化的数字化, 计算机网络的迅速发展和数字化设计促进了计算机集成制造的数字化, 使得产品具有更高的可靠性和可操作性, 更易于远程操作和诊断修复。

网络信息技术的星期和发展给科学技术及人类生活带来了巨变, 企业生产发展的联系逐渐加强, 企业间的竞争呈现垒球化的趋势, 机电一体化的发展, 具备独到的功能, 可靠的质量。网络的普及, 各种远程控制和监控技术等发展更加迅速, 现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势, 机电一体化产品的网络化方向更加明显。

4 结束语

篇3：机电一体化技术的应用及发展

关键词：机电一体化；应用；发展

一、引言

随着科学技术的迅猛发展，在当今的工业科技中机电一体化技术已成为其重要组成部分。在很多高校，机电一体化专业是重点建设专业，当然如今的机械工业行业对这方面的人才技术都是非常看中的，所以发展机电一体化无论是对整个机械工程行业还是对国家的发展都是极其重要的。

那么，什么是机电一体化技术呢？从字面上我们可以很容易明白，机电一体化是几门学科或技术综合运用的产物。从系统的观点出发，机电一体化综合运用了机械、微电子、传感测控、电力电子、接串口、信息变换及软件编程等群体技术。它是一门多学科技术综合运用的学科，而非简单的组合、拼凑，这是机电一体化与机械电气化的根本区别。机电一体化包含两个方面的内容：技术与产品。一方面，机电一体化技术是指其技术原理和使机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术，它是集机械技术、传感测控技术、计算机技术等一体的综合技术；另一方面，机电一体化产品并非传统纯机械式的产品，如果把传统机械产品比做成人的各个器官，那么机电一体化产品就是融合这些器官同时拥有感官、大脑的智能产品。传统机械制造业在以往的生产中依靠的是企业规模大小，生产批量和产品结构等因素来获得竞争优势的，集机电一体化技术的现代机械制造业则是通过先进的生产技术、生产模式、生产系统和管理系统来获得高速发展的。近些年来，制造工程领域中一大批新兴技术相继诞生，如计算机数字控制、柔性制造技术、虚拟制造、逆向工程、现代集成制造系统等等，这些都为机电一体化发展提供夯实的基础。

二、机电一体化技术的基本构成和意义

（一）机械本体单元。任何机械，要想其能够完成预定功能动作就少不了机械本体单元，它犹如人的躯干，是系统所有功能单元的机械支持结构，大体包括机身、机架、连接等部分。

（二）动力单元。任何机械，要使其完成相应动作就必须要有动力单元。机器常用的原动部件有电机、液压系统以及人工手动等方式，所以动力单元是为系统提供动力和能量，使系统能够正常运行的重要保证。

（三）传感单元。与传统的机械相比，机电一体化产品具有传感单元。传统的机械往往缺少这一部分，那么在动作执行完成后缺少反馈调节机制。传感单元犹如人的眼、鼻、耳等器官，它能够将系统运行所需要的本身及外部环境的各种参数及工作状态进行检测，然后经过处理产生可识别的信号，最后通过相应的分析处理得到可控制的信息，传感部分大多通过传感器，监控器，仪表仪盘来完成。

（四）驱动单元。驱动单元是机器完成预定动作的中间传递部分，犹如人体的四肢，在控制信息及控制系统的作用下，完成相应的动作与功能。

（五）执行单元。执行部分与上着相比就是完成最终动作的末端执行的部分，通过控制信息与指令完成简单或复杂的功能动作。在当前企业使用较多的机械手的末端执行器就属于该部分，执行单元一般是运动件，如机械、电液与电磁等机构。

（六）信息处理及控制单元。传统机械大多都不含此部分，在机电一体化产品中，本部分是很重要的一个部分。现代制造系统采用的都是生产半自动或全自动化的模式，那么这就必须要有对传感器所采集到的信息进行集中、存储、分析、加工并处理，然后根据编制完成的指定程序来使整个系统稳定运行。本部分采用的技术与计算机技术有很大相关，如采用数控装置、逻辑转换、I/O接口与计算机外部设备等部分组成。

机电一体化技术在现代化生产中有及其极其重要的意义。首先，在完成指定动作的角度上来说，机电一体化产品是多功能复合的产品，它超越传统机械只能完成某一单一动作的局限。例如，加工中心集车、铣、钻、磨等多功能于一体，将多台机床的多道工序通过编程控制在一次装夹中完成。这样既提高了生产效率又提高了产品的质量。其次，机电一体化产品的结构趋于简化，由于采用了微处理器，大规模集成电路与电子电路元器件，机电一体化产品的体积，数量都变小。所以结构简化后的产品的实用性更强。再者，机电一体化产品的可靠性有了显著的提高，高集成的电路，高性能的材料，搭载安全联锁控制、过载失控保护等技术都进一步提高了其产品的安全可靠性能。最后，机电一体化产品改善了操作的繁琐性，提高了柔性。基于计算机技术的机电一体化产品的控制平台是计算机，代替按键操纵杆，构件了良好的人际界面。当需要修改及其工作的状态时只需修改相应的指令程序即可，所以这大大提高了柔性。简言之，极限一体化产品的意义在于使生产更加简便、高效、高质与安全。

三、机电一体化技术的应用

（一）数控机床。数控机床的发展历史有40余年，从开始发展到现在，数控机床及数控技术在功能、结构、操作、控制上都在迅猛发展，具体表现为其结构的发展逐步向总线式、模块化、紧凑型、多CPU、多主总线体系的方向发展。WOP技术和智能化，系统根据实际生产要求提供相应的编程技术，实现二维、三维加工动态仿真。由于其设计采用的是开放性设计，所以它能够最大限度的提高使用效益，硬件体系结构，功能模块兼容性更强，接口符合一定的标准。计算机技术的融入大大提高了数控机床的操作性，丰富了其功能。同时还能实现多过程、多通道的控制，例如将刀具的破损检测，产品质量的检测，物料的运输等环节都融入到系统中去。系统的多级网络控制，增强了系统组合，构成复杂加工系统的能力。以大规模集成电路，单板或单片机作为控制机，使数控装置结构更加紧凑。近些年，我国数控机床技术取得了很大进步与一些不错的成绩，但与欧美一些国家相比，还存在一定的差距。

（二）工业机器人。机器人技术代表了机电一体化技术的最高研究成果，涉及机械工程、电子技术、计算机技术、自动控制理论及人工智能等多门学科，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。机器人的研究、制造和应用程度是一个国家和公司科技水平和经济实力的象征。目前，国际上许多大公司都竞相研制各类先进机器人，向人们展示其科技实力。从机器人技术发展至今一共经历了三代。第一代机器人指局限于示教内容进行简单的重复动作，其适应性灵活性不能应对多变的工作环境和对象；第二代机器人拥有能够反馈的传感元件，它们能够获取信息，通过计算机处理分析信息进行反馈，然后做出相应的应随措施。这一代机器人已基本上走上实用化的道路；第三代机器人也即现代智能化机器人，这代机器人拥有多重感知能力，它们能够处理复杂的逻辑运算，做出判断和决策，并且能够在各种不同的环境中独立作业。因此，机器人技术能够很好的阐述什么是机电一体化的相关应用。

（三）计算机集成制造系统。计算机集成制造系统（Com

puter Integrated Manufacturing System 简称CIMS）是随着计算机辅助设计与制造的发展而产生的。通过将计算机技术运用到产品的设计制造过程中，使机械生产与计算机技术相结合，实现整体效益的智能化和集成化制造系统。企业集成度的提高可以使生产要素发挥到最大极限，大大提高生产效益。

（四）柔性制造系统。柔性制造系统是信息控制、物料运输、数字控制加工与一体的系统，能够适应加工对象的变化。

除以上列举的应用领域，还有诸如自动机与自动生产线、微型机电化与汽车电子化产品的应用。所以机电一体化在现在生产领域中是处处可见的，可以这样说，没有机电一体化技术，很多先进产品或技术无法制造或实现运用。

四、机电一体化技术的发展趋势与前景

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的开发动向，机电一体化技术将朝着一下几个方向发展。

（一）智能化。智能化发展是当今机械领域发展的一个必然趋势，机电一体化技术要想获得更快的发展，在这方面必须予以足够的重视。随着处理器运行速度的提高、微机存储能力和性能的提升、传感系统的集成化，智能化发展也更加迅猛。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，其拥有独立运算，决策和控制的能力，可以逐步取代工程中人的脑力劳动。

（二）微型化。随着微型机械技术、微型电子技术和软件技术的开发，微型化是机电一体化技术发展的一个大的趋势。与传统机械比较，微型机电一体化产品在生物医疗、军事、信息等方面都具有相当大的优势，主要在于其体积小、运动灵活、耗能低等特点。

（三）系统化。系统化特征之一为采用开放式和模式化总线结构并行；系统化特征之二为升级了通讯系统。机电一体化产品往往是根据现实生活中动物或人来设计，所以系统化的产品更能够满足要求。

（四）柔性化。在上述机电一体化技术的应用中已提及到柔性制造系统，在该技术发展的趋势中柔性化仍然是其发展的一个必然趋势。柔性化也即自律分配系统化的特点是能够生成自身信息和附加信息，根据生产需求自动改变动作，因此这样会极大提高系统的灵活性、适应性。

除上述的几个机电一体化技术发展的趋势之外，还有光机电一体化、区域模块化、网络化、环保绿色化等方向。机电一体化技术的发展不仅仅只是朝着某一单一方向发展，它的发展方向将该技术编制成一个网络，犹如高速公路网络，在各个方向领域都能够互通。

五、结束语

机电一体化技术是多学科交叉发展的一个综合学科，它集多学科的优点于一体。因此机电一体化产品具有其他产品所无法比拟的优势。机电一体化技术促使着机械工业发生战略性的变革，它超越了传统设计与制造理念的局限。大力开发新兴机电一体化产品，是推动机械产品更新换代的重要因素，同时它还是开辟新领域、发展与振兴机械工业的必经之路，在各个方面它将带来显著的经济效益和社会效益，同时它自身也具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1] 章浩，张西良，周士冲. 机电一体化技术的发展与应用 [J].农机化研究，2006（7）.

篇4：机电一体化技术的发展及应用

1机电产品的构成及特点

1.1机械本体

机械本体是机械整体的一种功能支撑。关于机械本体,应从性能、质量、精度等几个方面考虑,侧重于改善和提高。这是因为现代机械产品的材质主要是钢材料,与非金属复合材料相比,存在一定的重量弊端。采用现代非金属复合材料是为了减轻质量除了在结构上加以改进。在机械本体方面,需要进一步减重,方可实现驱动系统的小型化,从而能够使电气自动化控制方面的性能更上一层楼。

1.2动力驱动部分

此部分涉及到系统的能量供给,从而获得动力加以驱动,因此称之为动力驱动。该部分离不开系统控制的具体要求,常见的驱动以电机为主,但还是会存在一定的问题,如效率有限,响应速度有时候不够等等。根据目前的研究进展来看,内部装有编码器的电机以及控制专用组件一传感器一电机三位一体的伺服驱动单元成为目前人们正在积极研发的动力驱动部分。

1.3测试传感部分

测试传感部分的主要作用是对系统运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测,通过检测所生成的信号能够以最迅速的方式进行响应和控制。传感器常见的问题主要体现在工作是否安全可靠,反应是否灵敏,工作是否精确,并且与提高可靠性与防干扰有着直接的关系。在抗干扰问题上,尤其是电干扰方面,可采用先进的光纤电缆传感器。

1.4机电一体化控制及信息处理部分

该控制部分主要是指将传感部分的信息通过一定方式的加工和分析后再转换成相应的指令。该指令与信息处理的结果等因素有关。机电一体化控制及信息处理部分主要是为了保证系统更加稳妥地运行。由机电一体化技术控制和信息处理的部分与微电子学、信息处理设备密切相关。而且,为了使机电一体化技术更加成熟,就需要从信息处理的环节中入手,使系统的安全性得到最大程度的保证。

1.5执行机构根据控制及信息处理部分

发出的指令,完成规定的动作和功能。执行机构是运动部件,一股采用机械、电液等机构。比如搬运站模型组合的形式:它由无杆气缸、椭圆形活塞气缸和气动夹爪等部件组成,通过水平移动、上下伸缩、抓取等动作,将前一站上的工件抓起并输送到下一工作站。机电一体化搬运站模型配件:1.底车2.铝合金底板3.I/O接线端子盒4.过滤调压组件5.电磁阀6.控制面板7.带PLC的电气控制挂板8.磁偶式无杆气缸9.椭圆型活塞气缸10.气动手指11.支架组件、PLC主机:三菱FX2N系列等组成。

2机电一体化的发展状况

第一,初级阶段。时间集中在20世纪60年代以前。在初级阶段,人们对于机电一体化技术更多的是处于初步探索的阶段。具体体现在,人们对于电子技术十分感兴趣,并自觉利用这种技术来不断完善机械产品,改善性能。对于处于初级阶段的机电一体化技术而言,这一阶段十分原始,同时也为更多人打开了机械产品与电子技术相结合的思维大门。在第二次世界大战期间,机电一体化的发展得到了进一步延续,尤其是利用机电结合的军用技术更是大大刺激机电产品的诞生。由于当时的电子技术仅处于初级阶段,因此所谓的机电一体化还仅仅是一个雏形,尚未达到机电一体化技术的精髓所在。

第二阶段是机电一体化技术的发展阶段,主要在20世纪70-80年代期间。受到计算机等高端技术的影响,机电一体化技术的发展开始在这一阶段趋于旺盛。必须要承认,机电一体化技术在此基础上得到了迅速发展。

第三阶段是机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,主要是在20世纪90年代后期。机电一体化技术全面发展,从光学、通信技术到微细加工技术,这些都开始进入了机电一体化。对在机电一体化的建模设计、分析和集成上也有颇多研究。得益于人工智能等技术,机电一体化技术得到了更加广泛的发展空间。

3机电一体化技术的主要应用

近几年来,从性能和结构等角度来讲,数控机床技术等技术的确是是有了显著的提高。第一,由于数控机床相应的技术都有了提高,并且采取了多种多样的结构,这样就会使得相关数控技术的先进程度得到了进一步体现。第二,开放性设计主要是指硬件体系结构和功能模块的设计。通过最大限度地体现使用价值,使硬件体系结构和功能模块符合标准。第三,WOP技术和智能化。系统通过全面引用各种智能机制,实现动态仿真。第四,通过软件模块化设计和大容量存储器的应用进一步达到增强技术的目的。第五,最大程度体现一台机床的复合智能,提高工作效率,减少繁冗的流程。第六,多级网络功能使得数控系统功能更加完善,虽然日益复杂,却加强了这一技术的加工能力。第七,使用单板和单片机,使数控装置的解构更加紧凑,芯片更加专业。另一个就是计算机的集成制造系统。这一系统的优势十分明显,既可以打破部门与部门之间的界限,又可以实现相关功能的实现,通过一系列的控制和信息传递,实现各部门的配置优化。还可以最大程度地挖掘生产要素的潜力。

结束语

综上所述,通过分析机电一体化技术的发展和应用,我们不难发现,近几年来,机电一体化技术不仅越发受到重视,发展迅速,而且在许多领域中展现出卓越的优势,相关产品也备受人们欢迎。通过机电一体化实现整体优化,提高生产效率,推动行业的改革,帮助产品迈向智能化、系统化,为企业和社会带来更好的经济效益。

摘要：随着机电一体化的迅速发展,机电一体化技术得到了越来越广泛的应用。主要介绍了机电产品的构成及特点,进一步介绍了机电一体化的发展状况和机电一体化技术的主要应用。

关键词：机电一体化,发展,应用

参考文献

[1]梁俊彦,李玉翔,林树忠.机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯,2007,25:53-54.

[2]姜新嘉.浅析机电一体化技术的应用及发展趋势[J].电子制作,2013,8:231.

[3]曲文君.机电一体化技术的发展趋势及应用研究[J].机械制造与自动化,2009,4:166-169.

[4]赵伟.浅谈机电一体化技术的发展及在煤矿的应用[J].煤,2010,7:93-94,118.