機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展及趨勢(shì)

1、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展及趨勢(shì)專 業(yè)：機(jī)械制造及其自動(dòng)化姓 名：侯國(guó)強(qiáng)學(xué) 號(hào)：2013125026完成時(shí)間：2013-12-4機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展及趨勢(shì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透,工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化,使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入以“機(jī)電一體化 ”為特征的發(fā)展階段。1 機(jī)電一體化概述機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來(lái)所構(gòu)

2、成的系統(tǒng)的總稱。機(jī)電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)及電力電子技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值, 并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此,“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù),而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技

3、術(shù)及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機(jī)械,其主要功能依然是代替和放大的體系。但是,發(fā)展到機(jī)電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外,還被賦予許多新的功能,如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制、自動(dòng)診斷與保護(hù)等。也就是說,機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的延伸,智能化特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。機(jī)電一體化是一個(gè)綜合的概念，含蓋了產(chǎn)品兩方面的內(nèi)容。它首先是指機(jī)電一體化技術(shù)，其次是指機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)

4、是指包括技術(shù)基礎(chǔ)、技術(shù)原理在內(nèi)的、使機(jī)電一體化產(chǎn)品得以實(shí)現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指采用機(jī)電一體化技術(shù)，在機(jī)械產(chǎn)品基礎(chǔ)上創(chuàng)造出來(lái)的新一代機(jī)電產(chǎn)品。機(jī)電一體化又是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程?！跋到y(tǒng)”這個(gè)名詞，使用非常廣泛。大多定義為：由相互作用和依賴的若干組成部分按一定規(guī)律結(jié)合成的、具有特定功能的有機(jī)整體。系統(tǒng)一般具有如下特征：“集合性”，系統(tǒng)是許多元素的集合；“關(guān)聯(lián)性”，系統(tǒng)的各個(gè)組成部分之間是互相聯(lián)系和互相制約的;“目的性”，系統(tǒng)總是具有特定的功能，特別是人所創(chuàng)造或改造的系統(tǒng)，總是具有一定的目的性；“環(huán)境適應(yīng)性”，系統(tǒng)問題存在并活動(dòng)于一個(gè)特定的環(huán)境中，與環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息的交換

5、，系統(tǒng)必須適應(yīng)環(huán)境。從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，我們總可以把我們所設(shè)計(jì)的各種簡(jiǎn)單和復(fù)雜的設(shè)備或產(chǎn)品看成一個(gè)系統(tǒng)，因而可用系統(tǒng)工程的方法去分析和設(shè)計(jì)。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是應(yīng)用系統(tǒng)工程的方法設(shè)計(jì)出產(chǎn)品和設(shè)備。其突出的特點(diǎn)是，構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)的要素一般包括機(jī)、電、儀、液、氣、磁、光，通過將這些要素進(jìn)行有機(jī)地組織與結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)功能的整體最佳化。機(jī)電一體化系統(tǒng)的實(shí)體部分，主要是機(jī)械部分與電子部分，又通過信息技術(shù)把這些部分有機(jī)結(jié)合在一起，從而構(gòu)成更為先進(jìn)的產(chǎn)品。按照系統(tǒng)分析的觀點(diǎn)，機(jī)電一體化系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中，是將機(jī)械部分與電子部分整合在一起進(jìn)行通盤考慮的，哪些應(yīng)采用機(jī)械部分，哪些應(yīng)采用電子部分或其他更恰當(dāng)

6、的部分，例如液、氣、磁、光、等部分，然后通過信息傳輸與處理技術(shù)將這些部分有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。因而，可以說，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)工程學(xué)在機(jī)械電子領(lǐng)域中的具體應(yīng)用；機(jī)電一體化系統(tǒng)正是這種應(yīng)用的效果；它對(duì)改造傳統(tǒng)老產(chǎn)品有著“妙手回春”的作用，對(duì)于新產(chǎn)品的開發(fā)研制也效果顯著。2 機(jī)電一體化的發(fā)展機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段:(1)20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期,人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時(shí),

7、研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)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。(2)20世紀(jì)7080年代為第二階段,可稱為蓬勃發(fā)展階段。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)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn),為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是:mechatronics一詞首先在日本被普遍接受,大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn);機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展;各國(guó)均開始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。(3)

8、20世紀(jì)90年代后期,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)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(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;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),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。這些研究,使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),并且逐漸形成完整的學(xué)科體系。我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開始進(jìn)行這方面的研究和應(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“8

9、63計(jì)劃”中。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。但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比,仍有相當(dāng)差距。機(jī)電一體化占據(jù)主導(dǎo)地位是制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，而制造產(chǎn)業(yè)是整個(gè)科學(xué)技術(shù)和國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)，因而機(jī)電一體化在當(dāng)前激烈的國(guó)際政治、軍事、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)中有舉足輕重的作用，受到各工業(yè)國(guó)家的極大重視，并給予資金支持和必要的政策優(yōu)惠。日本將智能傳感器，計(jì)算機(jī)芯片制造技術(shù)，具有視頻、觸覺和人一機(jī)對(duì)話能力的人工智能工業(yè)機(jī)器人，發(fā)展柔性制造系統(tǒng)等，列為高技術(shù)領(lǐng)域

10、的重大研究課題。西歐提出五大關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域24個(gè)重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目作為歐洲高技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，廣泛合作研究計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)、管理的柔性系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠全面自動(dòng)化等機(jī)電一體化。美國(guó)在制造業(yè)方面，加速產(chǎn)品推廣，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，增加柔性和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)-生產(chǎn)-質(zhì)量控制-一體化技術(shù)。作為發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比工業(yè)技術(shù)水平存在一定差距，但有廣闊的機(jī)電一體化應(yīng)用空間。改革開放以來(lái)，特別是近年來(lái)，受國(guó)際金融危機(jī)影響，面臨國(guó)際市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)激烈競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)的挑戰(zhàn)，國(guó)家和企業(yè)充分認(rèn)識(shí)到機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略意義，機(jī)電一體化技術(shù)的研究、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化受到了前所未有的重視和發(fā)展。完成了我國(guó)機(jī)電一體化發(fā)展途徑與對(duì)

11、策研究，探討我國(guó)機(jī)電一體化發(fā)展戰(zhàn)略，提出了數(shù)控機(jī)床、工業(yè)自動(dòng)化控制儀表等15個(gè)機(jī)電一體化優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域和6項(xiàng)共性關(guān)鍵技術(shù)的研究方向和課題。我國(guó)已研制成功了一大批機(jī)電一體化科研成果，以數(shù)控技術(shù)為例，我國(guó)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過“六五”、“七五”、“八五”和“九五”的20年的發(fā)展，基本上掌握了關(guān)鍵技術(shù)，建立了數(shù)控開發(fā)、生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了一批數(shù)控人才，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)，到2010年我國(guó)機(jī)床的數(shù)控化率將達(dá)到16.5%19.27%。這些成果的取得為我國(guó)在制造業(yè)機(jī)電一體化的研究和應(yīng)用方面積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，必將推動(dòng)我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)取得更大的進(jìn)步和發(fā)展。3 機(jī)電一體化的核心技術(shù)機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。

12、硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分組成。因此，為加速推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：3.1 機(jī)械本體技術(shù)機(jī)械本體必須從改善性能，減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主.為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，還應(yīng)考慮利用非金屬?gòu)?fù)合材料。只有機(jī)械本體減輕了重量，才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化，進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性。減少能量消耗，提高效率。3.2 傳感技術(shù)傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢(shì)。對(duì)外部信息傳感器來(lái)說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。

13、3.3 信息處理技術(shù)機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備(特別是微型計(jì)算機(jī))的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性。包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度.并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。3.4 驅(qū)動(dòng)技術(shù)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已被廣泛采用.但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件一傳感器一電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。3.5 接口技術(shù)為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)

14、低成本、高速串行的接口，來(lái)解決信號(hào)電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。3.6 軟件技術(shù)軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。4 機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域4.1 數(shù)控機(jī)床 數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過4O年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：1)總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。2)開放性設(shè)計(jì)，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶的使用效益。3)

15、 WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實(shí)現(xiàn)二、三維加工過程的動(dòng)態(tài)仿真，并能引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。4)大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計(jì)，不僅豐富了數(shù)控功能。同時(shí)也加強(qiáng)了CNC系統(tǒng)的控制功能。5)能實(shí)現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺(tái)機(jī)床同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立加工任務(wù)或控制多臺(tái)和多種機(jī)床的能力.并將刀具破損檢測(cè)、物料搬運(yùn)、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。6)系統(tǒng)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能。加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。7)以單板、單片機(jī)作為控制機(jī)，加上專用芯片及模塊組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。4.2 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)CIMS的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡(jiǎn)單組合，而是全局動(dòng)

16、態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基于來(lái)控制物流和信息流。實(shí)現(xiàn)從經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的有機(jī)結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。4.3 柔性制造系統(tǒng)(FMS)柔性制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)，主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤、自動(dòng)搬運(yùn)小車和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等組成。它可以隨機(jī)地、實(shí)時(shí)地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件。特別適于多品種、中小批量、設(shè)計(jì)更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。4.4 工業(yè)機(jī)器人第1代機(jī)器人亦稱示教再現(xiàn)機(jī)器人，它們只能根據(jù)示教進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)工作環(huán)境和

17、作業(yè)對(duì)象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性：第2代機(jī)器人帶有各種先進(jìn)的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對(duì)象的簡(jiǎn)單信息，通過計(jì)算機(jī)處理、分析，做出一定的判斷，對(duì)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制，表現(xiàn)出低級(jí)智能，已開始走向?qū)嵱没?第3代機(jī)器人即智能機(jī)器人，具有多種感知功能，可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立行動(dòng)，與第5代計(jì)算機(jī)關(guān)系密切。5 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個(gè)方面:5.1  智能化智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研

18、究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠(chéng)然,使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能,則是完全可能而且必要的。5.2  模塊化模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。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)力接口和環(huán)境接口

19、等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元,具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。為了達(dá)到以上目的,還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便于各部件、單元的匹配。由于利益沖突,近期很難制定出國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn),但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然,從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來(lái)的好處可以肯定,無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè),還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè),模塊化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。5.3  網(wǎng)絡(luò)化20世紀(jì)90年

20、代,計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等日常生活都帶來(lái)了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái),只要其功能獨(dú)到、質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì),利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system,CIAS),能使人們呆

21、在家里就可分享各種高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂。因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。5.4 微型化微型化興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小,耗能少,運(yùn)動(dòng)靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。5.5  環(huán)?；I(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源

22、減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是,人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生,綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。5.6  系統(tǒng)化系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)。一般除RS232外,還有RS485等智能化通信接口。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,機(jī)電一體化的人格化有兩層含義:一層是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等,顯得越來(lái)越重要,特別是對(duì)家用機(jī)器人,其高層境界就是人機(jī)一體化;另一層是模仿生物機(jī)理,研制出各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。事實(shí)上,許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)而研制出來(lái)的。6 結(jié)束語(yǔ)綜上所