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第1篇

關鍵詞：物聯網；機電一體化；核心技術；發展趨勢

Abstract: along with the development of technology, the world is entering from the Internet era the era of the Internet of things. In the era of Internet of things, electromechanical integration itself is changing. This paper from the network perspective, the core technology of mechanical and electrical integration of the overview, forecasts the development trend of electromechanical integration technology.

Keywords: Internet of things; electromechanical integration; key technology; development trend

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

一、引言

物聯網又稱傳感網，是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業浪潮[1]，是在互聯網技術基礎上的延伸和擴展的一種網絡技術。世界各國均將物聯網作為國家發展戰略，以此提升經濟發展。

機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術，使得機械設備的動力、信息處理與控制等部分的功能呈現自動化、智能化狀態[2]。

機電一體化技術是物聯網時代的支撐，伴隨著物聯網的不斷發展和推進，機電一體化的核心技術和發展趨勢也會發生相應的變化。

二、機電一體化的核心技術

1、機械技術[3]，是機電一體化的基礎。機械技術不僅要考慮如何與機電一體化技術相適應，而且要利用新材料、新技術、新工藝從改善性能、減輕質量、縮小體積和提高精度等幾方面考慮，為機電一體化提供性能優良的機械平臺。

2、信息處理技術，為進一步發展機電一體化，必須信息處理技術和機械技術相結合，使設備具備數據采集、數據存儲、數據處理、智能決策等功能。提高設備的數據處理速度、可靠性、抗干擾性及兼容性等問題就必須依賴信息處理技術。

3、傳感器技術，傳感技術也是物聯網的核心技術之一。傳感檢測技術是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。現代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的保證。

4、系統集成技術，即在系統工程科學方法的指導下，從系統和客戶的角度出發，將若干功能模塊集成到相互關聯的、統一和協調的系統之中，連接成為一個完整可靠經濟和有效的整體，使之能資源共享、協同工作，達到整體性能最優。

三、機電一體化發展趨勢

進入21世紀以來，隨著電子技術、網絡技術、微電子技術發展，社會發展日新月異，現在社會正從互聯網時代進入物聯網時代。物聯網給我們構建了一個十分美好的藍圖，正如“智慧的地球”中所描述，在未來，通過物物相聯的龐大網絡實現智能交通、智能安防、智能監控、智能物流以及家庭電器的智能化控制[4]。在物聯網時代，機電一體化也必將呈現特殊的發展趨勢。

第一，智能化。智能化就是將計算機技術有效應用到機械設備中，使機械設備可以按照程序命令進行運作。除了生產機械設備向著智能化發展，機電一體化技術應用的另一個方面---機器人，也在向著更加智能化方向發展。隨著機電一體化技術智能化的發展，機器人將會被賦予人的行為，其行動也將更為靈活，還可以有思維能力，比如邏輯判斷，自我決策能力等[5]。

第二，M2M（Machine to Machine）。伴隨著智能化，M2M是機電一體化的重要發展趨勢，它是機器和機器之間的一種智能化、交互式的通信。也就是說，設備被賦予了更多的“思想”和“智慧”，且不是獨立的個體，而是相互聯系的有機體，機器會根據既定程序主動進行通信，并根據所得到的數據智能化地做出選擇，對相關設備發出正確的指令。

第三，綠色環保。環保化的機電一體化技術主要體現在產品在設計、生產、包裝、使用，甚至銷毀過程中，都要盡量提高對資源的利用率，減少對環境的污染，保證產品的使用效率。其特點是,資源利用率最高、污染最小（或無污染）、可循環使用。綠色環保不僅是技術發展的需要，也是人類可持續發展的需要[6]。

四、結束語

本文介紹了物聯網時代下機電一體化的核心技術及發展趨勢。機電一體化是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。在信息技術快速發展的今天，機電一體化也有了新的內涵和發展趨勢。在當今世界上，機器設備的數量至少是人的數量的4倍，故機電一體化的發展會有更廣闊發展前景，而且機電一體化的發展也必然促進經濟發展和社會變革。

參考文獻：

[1]物聯網白皮書.工業和信息化部電信研究院.2011.

[2]劉慶民.機電一體化技術的現狀和發展趨勢[J].科技致富向導,2011,(12).

[3]胡家華.機電一體化技術的應用及其發展趨勢[J].中國高新技術企業,2011,(21).

[4]劉立琦.物聯網發展應用給經濟社會帶來的影響[J].物聯網技術,2011(7).

第2篇

關鍵詞：機電一體化；核心技術；機械工業；傳感器技術

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）29-0080-02

隨著我國計算機技術、網絡技術和微電子技術的快速發展，其應用越來越廣泛，尤其是在機械工業中，機電一體化技術得到了大規模使用，該技術的誕生、普及應用為機械工業的生產方式、技術架構和管理方式都帶來了重大的改變，目前，機械工業生產應用已經從原來的“機械電氣化”發展到了“機電一體化”。

1 機電一體化的核心技術

機電一體化又被稱為機械電子學，是把計算機技術、微電子技機械技術、信息技術、傳感器技術、電工電子技術等融合在一起的一種新興科學技術。通過幾十年的發展，機電一體化已經具備自身體系，并且隨著科技的不斷發展，其內容還在不斷的更新和豐富。從系統觀點出發，機電一體技術有機集成了計算機技術、信息化技術、自動化技術、微電子技術和嵌入式編程技術等諸多技術學科，其針對機械工業各個功能單元進行合理配置，以優化系統功能為基本目標，實現了高質量、低能耗和可靠性較高的機電一體化產品。

1.1 機械本體技術

對于機電一體化技術來講，其本體技術是機械技術，其核心是采用高新技術對機械技術進行概念更新，實現機電一體化技術的有機統一。機械本體技術從減輕質量、改善性能、提高精度等方面入手，有效實現材料、性能的變更，從而真正實現體積縮小、重量減輕、剛精度提高和性能完善等要求。機械本體的重量減輕是驅動系統實現小型化的基礎，為改進控制功能提供保障，不僅有效提高功率，而且幫助減少能量的消耗。

1.2 信息處理技術

機電一體化和信息處理設備的應用普及以及微電子學的發展進步密不可分。只有提高信息處理設備的可靠性、分時處理的輸出入可靠性和模/數轉換設備的可靠性，妥善解決標準化和抗干擾問題，提升處理速度，才能促進機電一體化的快速發展。

1.3 傳感技術

傳感器存在有待提高精確度、可靠性和靈敏度等方面的問題，由于提高可靠性與防干擾有著密切聯系，因此多采用光纖電纜傳感器的方法。而就外部信息感應器而言，大多使用非接觸型的檢測技術。

1.4 驅動技術

作為驅動機構，電機得到了廣泛使用，但是它在效率等方面存在一些問題，為了有效避免其缺點，控制專用組件—傳感器—電機三位一體的伺服驅動單元和內部裝有編碼器的電機正在被研發和推廣中。

1.5 軟件技術

軟硬件的協調發展，才能更好的帶動機電一體化的發展。大力推行軟件標準化、陳旭模塊化、程序標準化、軟件工程等，可以有效提高生產維修效率，減少投入成本，提升市場競爭力。

1.6 接口技術

數據傳輸格式的規范化和標準化是實現和計算機通信的基礎。接口規格的統一為信息的傳輸和維修提供了極大便利。為了有效解決光耦器信號、電纜非接觸化和光導纖維的標準化、大容量化、小型化等問題，科研人員正在努力研發高速串行、成本較低的接口。

2 機電一體化技術的發展前景

2.1 智能化

智能化是機電一體化技術發展的重要方向之一，該方向也是機電一體化和傳統機械自動化技術之間的本質區別。機電一體化技術向智能化方向發展，這樣就可以使得機械工業產品模擬人類的思維，實現邏輯判斷、推理和自主決策的系統功能。智能化是指以自動控制理論為基礎，集成計算機科學技術、人工智能理論、心理學、運籌學和模糊數學以及混沌動力學等多學科知識，能夠實現高效的機械工業控制。隨著諸多學科技術的快速發展，機械工業的大腦——自動控制微機的性能大幅度提高，處理速度高速提升，傳感器系統也更加集成化和智能化，因此，其已經為機械工業的嵌入智能控制算法編程創造力更加有力的條件，使機電一體化產品的智能化發展方向更加突出和明顯。

2.2 微型化

微型化也是機電一體化技術發展的主要方向之一。作為機電一體化的一個發展方向，微機電一體化系統有效結合了微電子技術、軟件技術和微機械技術等高新技術。微機電一體化系統具有很多優勢，比如能耗低，體積小，移動方便靈活，其可以在微型空間內進行精細化操作，目前，微機電一體化產品已經廣泛的應用于國防、航空航天、醫療器械等諸多領域，具有非常好的發展前景。隨著科學技術的不斷發展，微電子機械系統向著微米、納米的方向發展。

2.3 系統化

系統化的主要特征表現在兩個方面：一是其系統結構采用模塊化和開放式的總線結構，因此可以實現系統的各個組件之間靈活組裝，同時可以實現多個子系統之間的綜合管理和協調控制。二是系統的通信功能大幅度提高，可以實現遠程系統通信。機電一體化在未來的發展過程中，更加注重人們的使用感知度，結合人體自身需要，向智能化、情感化和人性等多元角度發展，注重生物系統化發展。

2.4 網絡化

隨著計算機技術、通信技術的高速發展，網絡技術隨之興起，目前，網絡技術已經廣泛的應用于人們的生產生活中，為人們的生產生活方式帶來了極大的變革。隨著網絡技術的發展，其已經成為機電一體化產品發展的重要方向，在各種遠程自動化控制和視頻監控系統中，可以基于網絡技術控制各種終端設備。局域網技術和現場總線技術的發展為家用電器網絡化提供了技術支持，以計算機為中心的計算機集成家電系統的實現為人們的生活帶來快樂和便利。而與此同時，質量可靠，功能齊全、獨特的機電一體化產品一經研發和銷售，便大受歡迎。由此可以看出，機電一體化產品必將向著網絡化方向發展。

2.5 模塊化

機電一體化產品的又一發展方向是模塊化，它非常復雜、重要，它有利于企業新產品的開發和生產規模的擴大。目前，機電一體化生產制造商非常多，生產的產品應用不同的標準，無法使機電一體化技術具有統一的機械電器等接口。為了保證各個單元和部件的匹配，需要制定一整套的標準，加之企業間的利益沖突，近期內很難完成標準的制定，但是可以通過組建大型企業逐漸實現機電一體化的模塊化。毫無疑問的是，機電一體化產品的模塊化、標準化、系列化所帶來的益處是顯而易見的，必將非常有利于機電一體化企業的發展。

2.6 綠色化

工業的發展給人們的生產生活帶來便利的同時，也帶來了環境污染，受此影響，綠色產品呼之欲出。產品綠色化是科學技術發展的必然趨勢，其目標是在產品的整個生命周期中，做到資源利用最大化，把對生態環境的破壞降到最低。機電一體化產品的綠色化是指生產使用時不破壞生態環境，報廢后可以回收利用。

3 結 語

總而言之，隨著我國科學技術的發展，機電一體化技術的出現并不是孤立的，而是與其他技術相互促進的。機電一體化技術是多學科發展的結晶，是人類社會科技力量高速發展的產物。在使用過程中，機電一體化技術促進了機械工業快速實現戰略性的變革，使得傳統的機械工業設計理念和方法發生了革命性的轉變，因此，大力發展機電一體化技術，促進機電一體化產品的生產，不僅可以改造傳統機械設備的需求，而且可以快速推動機械產品向新領域邁進。未來發展過程中，隨著機電一體化相關核心技術快速發展，機電一體化的發展前景必將越來越光明。

參考文獻：

[1] 左武峰.試探機電一體化技術未來的發展[J].中小企業管理與科技，2010，（2）.

第3篇

【關鍵詞】機電一體化 核心技術 應用領域

一、前言

人類進入了一個新的世紀──21世紀。回顧過去的20世紀，人類的經濟和科學技術發展成果超過了過去所有世紀的總和。傳統的學科正在脫胎換骨，新的學科不斷問世，技術的融合程度比任何一次技術革命都高。機電一體化技術產生于這一背景之下，自然符合科技發展的規律，也是機械學科發展的必然結果。“機電一體化”這一技術術語最初來源于日本學術界，他們根據英文的Mechanics（機械學）和Electronics（電子學）兩詞，組合出Mechantronics一詞，日文諧音記作“夕力卜口二少又”，其表意漢字為“機電一體化”，Mechantronics一詞從學科角度可以翻譯為“機械電子學”，我國科技界也經常直接使用“機電一體化”作為漢語的表達詞匯。機電一體化是把傳統機械的多種功能與電子技術緊密聯系，它是一門新興的綜合性科學。其實它在技術上并沒有什么新發現或新發明，而是把機械技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術等多門學科有機的聯結在一起，形成了一門有著自身體系的學科。機電一體化是以這些學科為基礎，最后形成了一門綜合性的技術，而不是各門技術簡單的拼湊，這就是機電一體化同機械自動化的最大區別。隨著電子技術的迅速發展，從而帶動了機電一體化的發展，機電一體化將在未來的發展中起著至關重要的作用。

二、核心技術

機電一體化的核心技術主要在于硬件和軟件。

（一）機械技術.機電一體化是以機械技術為基礎，機械技術側重點是怎樣與機電一體化相適應，機電一體化是取其精華去其糟粕，利用各科學發展的高、新技術來更新自身概念。機械本體應該從改善自身性能、減輕質量和提高工作精度等幾個重要方面方面考慮，以此減少工作時能量消耗，提高工作效率。為了提高機械系統的傳動精度和工作穩定性，機電一體化要具有高精度、快速響應性、良好的穩定性。

（二）信息處理技術。由于微電子學的迅速發展、信息處理技術的普及極大的促進了機電一體化的發展。信息處理技術包括信息交換、信息存取、信息運算和最終決策等，實現信息處理的工具是現在已經普及的計算機，所以計算機技術的發展與信息處理技術緊密相聯。要更好的發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性從而提高信息處理的速度同時解決信息處理的抗干擾問題。

（三）檢測技術。檢測與傳感技術指與傳感器及其信號檢測裝置相關的技術。由檢測技術自身的功能，傳感器的主要功能應提高工作可靠性、工作的靈敏度和精確度等，并且要經受各種嚴酷環境的考驗，因此必須提高其抗干擾能力。由此可見，發展檢測、傳感器技術是機電一體化發展的必然趨勢。

（四）自動控制技術。在無人直接參與下，自動控制技術能通過控制裝置讓被控對象或過程的被控量能按照人們事先預定的規律變化的技術。自動控制技術應用非常廣泛，主要由自動控制理論、機械控制系統的設計、仿生學中的系統仿真、工作時現場的調試、可靠運行等從理論到實踐的整個過程。制動控制技術的難點在于自動控制理論的工程化與實用化，這是因為被控對象與理論的控制量存在較大的差距，從而需要反復調試和修改，才能達到最佳效果。現在微型機的應用非常廣泛，自動控制系統已經成為機電一體化中十分重要的一部分。

（五）軟件技術。機電一體化的發展過程中僅僅發展硬件是不夠的，必須在發展硬件的同時發展軟件，但是軟件的更新速度太快，這樣就導致研制成本提高了，為了降低成本，應該推行軟件標準化等措施。

三、機電一體化的應用領域

（一）數控機床。經過多年的發展數控機床已經得到了廣泛的應用，數控機床又稱數字控制機床，它是一種裝有程序控制系統，通過數字化信息對機床的運動及加工過程進行控制的機床。數控機床主要由動力源、操作機構、傳感器、電子控制單元、執行器等組成。數控機床具有很高的柔性，能實現編程自動化，具有更高的可靠性以及強大的通信功能，還可以實現多種控制的功能。數控機床的發展給機械領域的提高起到了促進作用。

（二）機器人。機器人是眾所周知的一種高新技術產品，是典型的機電一體化產品。其最早是人們幻想出來可以聽從人們的命令，任勞任怨的從事各種勞動。經過幾十年的發展，機器人技術已經形成了綜合性的科學。機器人主要由：機器手、操作機構、傳感器、移動機構、控制裝置、驅動器等部分組成，通過各部分之間相互協調，相互配合，機器人已經能靈活的代替人類很多活動，在焊接、裝配、軍事、空間、水下、農業、建筑、服務、娛樂等領域都有應用。機器人應經成為人類良好的助手和親密的伙伴。

（三）現代溫室設施。現代溫室設施是實現作物優質、高效生產的重要設施，也是機電一體化設備應用較密集的地方。主要由：溫室框架結構、覆蓋材料、通風系統、灌溉施肥系統、二氧化碳施肥系統、室內噴霧/屋頂噴淋降溫系統、遮陽/保溫系統、加熱系統、防蟲系統、計算機控制系統及一些必要的生產工具等。可以通過這些設施和計算機系統有效的提供一個適宜的環境條件，為作為優產提供保障。

四、結束語

與其他科學一樣，機電一體化技術也經歷一個漫長的過程。現在機電一體化已經滲透到各個學科、領域。成為一門新興的科學，為了適應各領域的需求機電一體化的主要發展趨勢體現在智能化、模塊化、網絡化、微型化、綠色化、人性化。機電一體化對機械工業也影響很大包括提高性能、擴展功能、簡化結構、提高可靠性、節約能源、操作簡單，可以說機電一體化的發展前景在未來的幾十年里一片光芒。

參考文獻：