《机电一体化发展研究8700字（论文）》

机电一体化的发展研究第1章绪论 11.1机电一体化的历史 21.2机电一体化技术概述 31.3机电一体化内容 4第二章机电一体化的应用现状 52.1数控机床 52.2工业机器人 52.3先进制造系统 62.4汽车机电一体化 62.5智能控制系统 7第三章机电一体化的发展趋势 93.1微型型化 93.2系统化 103.3网络一体化 103.4模块化 113.5人工智能化 123.6环保绿色化 13第四章我国发展“机电一体化”面临的形势和任务。 154.1我国“机电一体化”面临的形势 154.2我国“机电一体化”的任务 164.3我国“机电一体化”发展的对策 17结论 18致谢 19参考文献 23第1章绪论1.1机电一体化发展史机电一体化技术是随着现代微电子制造技术逐渐进入我国传统工程机械工业而逐渐发展形成的一个新技术概念。这也正是现代机械工程技术和现代微电子工程技术的完美结合。机电一体化打破了旧的模块,如机械技术、电子技术、化学技术、建筑技术、信息技术和调节技术、传统共享，形成了机械技术、微电子技术、信息技术等的新的多功能组合。目前，在中国，机电一体化的含义有着不同的概念，其出发点也有所不同，并通过生产和科技的发展，为机电一体化的意义本身提供了新的内容。目前为止，日本机器协会是一个经济研究机构。20世纪70年代初，在日本出版的一份杂志中，引入了机电一体化的概念。现在机电一体化对生活、工作、工业发展、生产和其他相关活动的影响是比较明显的。因此，机电一体化的概念已经成为一个普遍的概念，并在世界范围内得到应用和认可。目前，机电一体化的概念运用了多种技术，特别是机械技术和电子信息技术的集成，从而使机电一体化智能化。因此，为了使机械设备能够进行信息处理和电子操作，有必要将电子信息化的相关技术应用于生产过程中各个单元的信息处理、设计和控制功能，形成更加智能化和现代化的机械制造系统,这是机电一体化的定义。1.2机电一体化技术概述机电一体化技术发展是当代电子科学和信息技术产业发展中最活跃的技术领域之一。随着现代数学技术、工程力学、机械与自动力学、电子信息科学技术和现代计算机科学技术的快速进步发展,传统产品设计工程技术的内容形式得到了极大的丰富和不断发展,其固有的设计模式和表现方式也随之发生了很大变化,特别多的是产品设计技术概念的不断现代化,从一种面向一个工业化的产品设计向一个面向用户的产品设计的概念转变,大大程度扩大了产品设计者的思维想象空间,使得的产品设计更具技术创新性和更具可操作性。现阶段,全世界广泛公认的主要有两种机电产品一体化技术,主要分别表现在工业生产过程中的和机电产品这两类。这两者之间有着明显的本质区别和相互联系,机电产品的机电一体化不仅是机电一体化的重要技术领域,同时也已经是企业生产过程中机电一体化的根本技术要求。传统的机电产品通过现代技术的微机应用就可以转化为一种新型的产品，新产品的比旧产品有很多优点，具体表现在功能更强，体积更小，体重更轻，经济效益可靠等方面。机电一体化产品在生活只能怪运用到各个方面，小的方面包括玩具、家用电器、办公设备，大的方面包括CNC机械、机器人、自动化生产线和航天器。因此，可以说机电一体化技术几乎涵盖社会的所有方面。生产过程的机电一体化包括工业产品设计、加工、组装和质量检查、生产流程管理自动化和生产流程质量管理工作自动化等。1.3机电一体化的内容机电一体化是指在运用电子技术、机械设备和电子设计软件时，主要功能、功率功能、计算功能和控制功能发生改变的总称。机电一体化已经成为一门新兴的科学，它有自己的系统体系。现如今，科技的飞速发展，随着科学和技术的进步，它将被定义了全新的概念。它的基本特性可以总结为:机电一体化技术是一种结合专业技术群的一种综合技术总称。机电一体化应用技术是指结合了各种不同专业技术群体需要应用的新技术,包括电子械管理系统应用技术、微电子管理系统应用技术、自动控制管理系统应用技术、计算机通信网络应用技术和自动电子信息管理系统应用技术、传感性元器件和自动测控管理系统应用技术、电力专用电子技术,根据业务和技术组织发展目标,加上各种信息信号变换处理技术以及各种软件系统编程技术的有效综合运用,以及每个系统功能控制单元结构布局的合理相互对应,使其能够实现系统通用性、高质量、高可靠性、低能耗的核心功能和优点,让整个系统设计达到最佳和优化的系统工程设计技术。这样所产生的整套操作系统,将发展成为一个机电一体化操作系统或机电一体化产品。（2）机电一体化系统是一个有机的系统整体,由若干系列具有特殊使用功能和能够满足不同人们使用要求的传动机械和电子功能部件共同组成。机电一体化系统主要是指工业机械系统和其他微电子技术系统的相互替代和有机化的结合,为促进下一代企业产品开发提供新的技术功能和服务促进良好的企业人际关系。（3）机电一体化的两个基本概念主要内容包括"系统设计原则"和“综合集成技巧”。系统工程、网络工程和应用电子信息工程技术这些理论都已经认为是机电工业一体化的重要基础论方法论。从这个根本意义上我们讲来说,机电一体化的基本设计思想其实就是相当于"一体化"的基本设计思想。引进了许多诸如通用光电子件的集成、科学、工业和技术商业化的集成以及机器人与智能机器人的集成等前沿技术和创新产品。（4）机电一体化与机械电气化的主要技术区别。机电一体化技术不仅仅只是应用机械工程技术和应用微电子工程技术等新一代工程技术的简单相互作用结合,而是以上述两种创新技术的有机相互作用结合及其应用为主要技术基础的全面应用创新技术。这也就是机电一体化和机械电气化的一个重要本质区别。从传统手工制造技术发展到机械化和电气化,机械工程仍然主要是一种传统的工程机械,其主要技术任务仍然主要是自动更换和验证机械动力。随着机电一体化的不断发展,微电子检测设备除了具有能够完全替代某些传统机械传动部件的一些原有基本功能外,还可以提供了许多的创新功能,如自动检测、自动数据处理、自动显示和数据存储、自动调节、自动辅助诊断。这也在一方面说明了，机电产品不仅仅是人的手脚或人的感官和思维的延伸，智能功能是机电一体化和机械电气化之间的关键区别。第2章机电一体化的应用现状近年来，机电一体化研究进展迅速，在以下几个方面得到了有效的应用和快速发展。2.1计算机数控机床计算机数字控制机(CNC)是一种功能强大的自动机床，由计算机或专用电子计算器控制。它采用了最新的信息技术、自动控制、精度自动测量和工业机械设计。这是典型的机电产品,也是我国机器行业发展的一个必然趋势。自1958年数控机床开始发展至今,它先后经历了整流阀编程数控、晶体管编程数控、集成电路编程数控、计算机编程数控和自动数控微型机床计算机五代的共同发展历程。目前,数控机床已发展成为有力推动我家国经济快速发展的重要技术产品。近十年以来,随着我国微电子机床技术的不断飞速发展,具有自动化和换刀功能的高度和全自动化的大型数控机床和机床加工中心设备得到了迅速性的发展。2.2工业机器人工业机器人通常广泛应用于包括工业机械系统、操作系统、控制驱动系统、检测和控制传感器操作系统以及其他人工智能操作系统。它是一种已经能够自动模拟人手,根据事前规定好的程序，和其他需求，可实现对部件或工具的捕获和处理，这也就是一个非常典型的机电一体化产品发展前景。它不仅实现了灵活的产品自动化批量生产,替代了一些传统的人在恶劣的工作环境下辛苦工作,同时大大提高了它的产品质量。机器人制造技术的未来发展趋势需要根据机器人制造技术的实际机床应用试验效果、应用领域的不断拓展和利用虚拟机械轴承对机器的进一步应用发展。2.3先进制造系统目前，先进的制造系统包括柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、灵活的生产线和其他形式。柔性制造单元是指机器中心设备，用于自动更换部件。同时,数控系统还重新增加了流量自动检测和自动控制工作以及状态自动监控等多项功能。柔性制造系统单元组也可以被用作柔性制造系统的技术基础或独立处理柔性设备。近来用于柔性制造集成单元的技术发展更是速度惊人。柔性制造系统由多个数控工作台、物料管理输送器或无人搬运小车和自动化材料仓库可组成柔性制造单元或3-20台自动化管理系统。目前现在世界上已经有很多柔性制造系统,发展迅速,具有良好的社会经济效益和稳定的加工产品质量,一台大型单机的机械使用率从50%可以提高至达到70%-90%。1985年,北京工程院和精密铣械机床厂共同研制成功了中国第一台新型FMS(jcs-FMS-1系统)。2.4汽车的机电一体化汽车机电一体化的一个核心内容也就是通过集中的汽车自动控制系统提高工业汽车使用性能,了解汽车的实际油耗,减少民用汽车尾气中的污染,提高民用汽车的自动驾驶性和安全性、可靠性、舒适性。汽车高速行驶尾气控制的工作重心主要是汽车发动机的定时自动点火、喷油、空燃比和空燃比,以及汽车尾气的清理再循环,以此来达到充分控制燃烧、减少空气污染和有效节约能源的主要目的;自动汽车变速驱动桥和自动尾气清理净化器的控制,实现了电动汽车高速行驶的效率最大化；帮助自动汽车的防滑和防撞,以大大提高汽车驾驶员的安全性;自动关闭汽车空调和汽车尾气管理以大大提高驾驶汽车的舒适性。近几十年来,大型跨国集成汽车制造公司不断加大了集成汽车系统集成的研发投入力度,从而成功实现了集成汽车的性能高质量的大飞跃。2.5智能控制系统智能控制包括人工智能和自动控制。它旨在让计算机执行只有手动可以执行的任务。由于科学和技术的进步，人工智能通过两种不同的方式来研究计算机对人脑智能的模拟:模拟整个人脑的内部结构和基本功能;不需要考虑整个大脑的基本结构,直接通过利用各种启发式的计算法等来模拟整个人脑。智能自动控制管理系统主要包括多级自动分层控制智能控制管理系统、专家智能控制管理系统、仿人控制智能自动控制管理系统、自优化模糊智能自动控制管理系统、自动化学习智能控制管理系统。近年来,智能控制系统技术应用取得了重大突破,各种大型机电设备和工程建设项目的应用智能控制技术受到广泛用户欢迎。第三章机电一体化的发展趋势机电一体化技术是一套集成了机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多个学科功能交叉的技术集成,它的科学发展和技术进步始终依赖并直接推动着机械相关科学技术的不断发展和技术进步。因此,我个人认为现阶段推动我国机电一体化的主要产业发展战略方向应该是:3.1微型化1959年,有人首次正式明确提出了微型机械的一种统计力学理论设想。随着近年我国电子工业科学与新材料产品加工技术制造技术的不断进步快速产业发展,对加工设备的生产小型化应用提出了更高的技术要求。机电一体化技术也在这几个方面不断进行探索。如果一个系统的基本特征结构尺寸不断上升或达到十几纳米数量级,许多系统关键技术将很难深入研究,面临许多复杂问题。因此,机电一体化技术也就需要很好地广泛应用于工业机械设备的生产小型化。为了能够更好地推广应用机电一体化技术,有必要根据系统的功能特点对其进行详细的设计分析。微型化是精密加工技术的必然发展，对于提升效率来说是很必要的。微机电系统（MEMS）是能够批量生产的微器件或系统，微机械、微传感器等，集成在接口等里面。自斯坦福理工大学第一个医用微探针于1986年成功开发以来,第一台微电机于1988年在加州大学伯克利分校用MEMS等技术开发研制出来并在材料和应用微观科学研究领域取得了长足的技术进步。已经开发了各种MEMS装置和系统，它包括各种微型传感器和微型元件。3.2系统化除了提高生产效率之外，机电产品产品的开放性和通用性还可使人们的生活更加便利。单个机电产品可以满足某些方面的实际需求，而多个机电产品的系统利用率更加广泛。随着需求的多样化，机电产品的设计和制造已逐步向系统化方向发展。关注机电产品系列的研究与开发，并致力于实现各种机电产品系列之间的操作性和兼容性。因此，机电一体化技术的系统化发展是大势所趋。3.3网络一体化在20世纪90年代，网络技术在计算机领域里发展最为显眼。网络信息技术的蓬勃崛起和迅速发展,使我国工业生产、政治经济生活等,产生出了巨大变化。各种信息网络可以统一用于全球化的经济与工业生产,公司之间的市场竞争将会变得更加全球化。新的机电产品不断开发涌现出来,只要它们能够具有独特的使用功能和可靠的产品质量,它们将很快地被销往甚至世界各地。随着网络的不断推广,各种远程终端监控设备技术不断创新出现,监控设备本身也是一种机电产品。现场网络总线与局域网总线技术,这也将是未来网络的发展趋势。各种电器,使用智能网络,连接应用到以智能计算机网络为中心的智能集成设备管理系统（CIAS）,并且它们可以进行共享,各种高科技产品带来的便捷与生活乐趣。所以,机电产品毫无疑问正在快速走向网络化。3.5模块化模块化是一个重大且艰难的项目。由于机电产品和制造商的多样性，开发了具有标准机械、电气和环境接口的机电产品组件。十分复杂，不过也是十分关键的。例如，已经开发了具有集成减速、智能速度调节、电动机的动力元件，有着视觉功能、图像处理等功用的控制元件，还有能够执行常规操作的各种机械设备。通过这种方式，标准电子元件产品可广泛用于快速批量开发新产品与快速增大生产。这样就要求开发者的组件必须匹配与接口标准。因为这种利益矛盾,很难在不久的将来重新制定一个国际或国内新的标准,但我们仍然可以充分利用一些大上市公司组建法来完成。当然,电气设备技术产品质量化的标准化和电气产品功能系列化的巨大发展好处仍然是可以充分确定的。无论是作为一家部门专业研发生产各类标准机电专用电子元件的大型专业公司,或者仅只是专业生产标准机电电子元件类的一体化配套电子产品,规模大的专业公司都会带来巨大的经济效益。3.6人工智能化智能化是21世纪我国机电一体化制造产业快速发展的一个重要产业发展战略方向。在机电一体化应用领域,人工智能越来越多地应用受到高度重视,智能大型工业数控机器人和大型数控机床自动设备发展是重要的应用领域。这里使用的术语“智能”是机器行为的详细描述。它基于新的思想和方法，如生理学、模糊数学、人工智能、人类智能模拟、决策推理、逻辑思维和独立决策。事实上，机械和电气产品具有与人类相同的智能是不可能的，不必要的，然而,高性能、高速度的微处理器技术使此类机电产品能够具有低智能或人的某种程度智能特征是必要和可行的。3.7环保绿色化由于在我国工业化长期以来的发展之中，能源消耗和污染等问题给生态环境带来了严重损害，随着机电一体化技术的不断稳步发展和技术进步,在工业机械的实际应用生产中,机械一体化技术的推广应用将使社会更加充分重视应用绿色化的生产技术和应用绿色化的产品,以此有效保障我国生态环境的健康可持续发展。在现代机械工程之中,随着机械绿色机电一体化等新技术的广泛应用,将一定会能够让机械相关的行业领域朝着走向绿色环保的战略方向发展实现进一步的健康发展,进而有效的的促进当今机械企业绿色可持续发展战略目标的顺利实现。由于技术的持续进步，人们的生活经历了动荡的变化，带来了丰富的资源。但是对于环境也产生了很多负面影响。因此，人们寻求环境保护，重回大自然，保持可持续发展。这个时候产生了绿色产品的概念。绿色产品是材料消耗低、污染低、协调和可回收的产品。在设计、使用和销毁时，应满足环境与人类健康需求。机电产品的绿色化，意味着它们在运用时不会对环境产生危害，在产品寿命终结时，产品能够分解与回收。第四章我国发展“机电一体化”面临的形势和任务4.1我国“机电一体化”面临的形势(1)中国劳动力众多，地域广泛，传统产业布局难以通过微电子技术进行变革。(2)利用中国机电一体化技术加快产品更新，提高市场占有率，面临巨大的要求和压力。(3)中国采用机电一体化产品取代技术含量较低,附加价高,能耗较低,污染较大、造成干扰较大的产品。在中国的工业体系中，能源消耗严重、水资源消耗和环境破坏的企业也占很大比例。尽管近年来中国的产业结构和产品结构发生了很多变化，但适应效果并不明显，有很多问题。高层领导的部委也存在“老”问题和“老工业企业”问题，但不可否认，也存在着理想的行业优化问题和受欢迎的产品。最好的解决办法已经在这些公司面前了，就是机电一体化产品的开发和生产。机电一体化产品具有强大的功能、良好的性能、高质量、低成本和灵活性。能够满足市场和用户的需求，根据产品结构和制造过程进行调整和更新，而无需更换设备。这是有效改善各种机电产品生产问题的主要方法。同时它也为传统的机器工业注入了新的理论给机器带来了全新的领域。可以让制造业免除繁重的人工劳动，实现文明的生产。此外，从市场需求的角度来看，由于中国的机电产品开发历史较短，产品种类、数量、质量都有很大差异，因此每年的进口量都是很多的，这种背景下，发展机电一体化更为重要。4.2我国“机电一体化”的任务中国的机电一体化未来发展的任务的主要表现在两个方面:一个是广泛和全面地使用机电一体化技术来改变传统工业;另一个是大力开发机电产品，促进替代机械产品。它的目标是促进机械工业的形成，同时调整中国的工业和产品结构。简而言之，机电技术的目的不仅是刺激新鲜血液和传统机械工业的能量来源，而且也是中国机电工业控制产品和工业结构的主要因素。4.3我国“机电一体化”发展的对策（1）加强总体规划和协调发展规划。中国目前有很多单位正在进行“机电一体化”的研究、开发和生产。都有自己的发展战略。因为限制每个单位的观点和重点，每个单位的计划不可避免地只考虑当地的利益，而适当的计划和设计当局也缺乏统一的关注和外观，缺乏有价值的发展计划和战略计划。因此，我们建议所有授权单位进行全面的研究，并根据科学分析制定“机电一体化”的研究、开发和生产计划，以避免出现开发效能差的情况。(2)加强行业管理,充分发挥"协会"作用。目前,中国的"机电一体化"较为广泛流行,但根据现行的相关行业管理方法和市场管理体制,很难真正实现“多领域发展”。因此,我国政府有必要明确“机电一体化”这个行业的集体经营管理组织。根据当前我们国家深化政治体制制度改革和经济体制机构改革的精神和机电行业的发展特点,建议尽快加强北京市机电一体化企业建设,让北京成为有行业质量管理的主要职能。协会应继续扩大理事会的代表性和复盖面，并加强办公室和秘书处的建设，通过有能力的机构和经济部门组织和制定“行业”发展计划和战略计划，有效控制行业的外观，选择发展突破，并在关键项目和相关项目的竞标中做好招标准备。(3)强调重点放在发展上，同时考虑到“两个层次”。机电一体化工业的范围很广，但是我们的财政、人力和物质资源有限，因此我们不能关注机电一体化工业发展的所有方面，我们还必须阐明关键要点——大胆的选择、尝试进行产品开发。注意两个层次的工作。第一个层次是“表面”工作，即利用电子信息技术改造传统工业，在传统机械机械设备中引进或加固精密电子(计算机)设备，并将“机械”和“电子”技术结合起来。第二层是“改进”，也就是说，在新产品设计之初，“机械”和“电子”被一起考虑，因此“机械”和“电子”是不可分割和相互融合的，新产品的生产要大力发展机电一体化产品。结论机电一体化从简单的电子机械技术、精密的微电子技术、信息工程技术、材料工程技术和其他相关学科融合演变成多种科学技术的相互结合。机电一体化在众多工业领域都已经有着广泛的适用,它将有效地帮助促进机械制造产品的产业创新和技术开发,并在高科技和现代经济社会发展中继续发挥重要引导作用。机电一体化的正式出现并不是孤立的,它不仅是许多现代科学和工程技术同步发展的自然结晶。随着信息科学和工程技术的不断发展,不同技术相结合的发展趋势将逐渐变得更加清晰,机电一体化相关技术的广泛发展前景将更加广阔光明。参考文献[1] 李Lusha。酒窖控制在三宝机电化工系统中的应用[J]。河南建材，2016，(06):159-160。(2016-12-13)[2017-08-30][2] Winlong。浅谈机电设备破震技术[J]。王柏平，2017,27(01):164.[2017-08-30]。[3] Li-xia毛。机电m-化工系统中钢-壳系统的研究[J]。wang,2017,27(03):101+103。[2017-08-30][4] 李诚。墓在机电机器的背面票下面。wang,2017,27(02):143。[2017-08-30][5] 白丹。在机械和电气a^^£1程机械^学习[1]。^^1^^，2017,27(4):43+45。[2017-08-30]。[6] 李:。机电一体化技术的应用与发展[J]。工程技术研究，2016，(07):64-65。[7] 李Fengping。论机电化工加工机械的应用与发展[J]。[2]刘建华，刘建华，等。中国房地产，2017，(03):281。[8] 平，春香，石桂荣。机电工程概念设计系统的研究与应用[J]。《计量与检测技术》，2016,43(12):[9] 曲竹舟，郭比西亚。“机器人产业”机电专业人才培养研究[J]。价值工程，2017,36(03):249-251。[2017-08-30]。DOI:10.14018/j。carolcarrollnkicnl3-1085/n.2017.03.099山东工业技术，2017，(02):151-152.[2017-08-30]。DOI:10.16640/]。Cnki.37-1222/T.2017.02.135技术现状及发展趋势[J]。山东