《機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用問(wèn)題研究11000字（論文）》

機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用研究與技術(shù)趨勢(shì)TOC\o"1-2"\h\u4955一、機(jī)電一體化技術(shù)的概述 前言現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展極大地促進(jìn)了不同學(xué)科的交叉和滲透，引發(fā)了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命和變革。在機(jī)械工程領(lǐng)域，微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能控制技術(shù)的迅速發(fā)展及其與機(jī)械工業(yè)的緊密結(jié)合，徹底改變了機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品組織、功能和組成、生產(chǎn)方式和管理體系。傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品正朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、柔性化、小型化和自動(dòng)化的復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的新階段發(fā)展。自從日本學(xué)者在1971年首次提出機(jī)電一體化的概念以來(lái)，機(jī)電一體化已經(jīng)經(jīng)歷了30多年的發(fā)展。它的內(nèi)涵隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷更新和豐富。尤其是人類進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，面對(duì)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和不斷變化的消費(fèi)觀念，人們對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的輸出靈活性、工作性能和可靠性提出了越來(lái)越高的要求。然而，相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，如人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)等，為機(jī)電系統(tǒng)開(kāi)辟了更廣闊的應(yīng)用前景。機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)成為一門新興的交叉學(xué)科技術(shù)，涉及機(jī)械制造技術(shù)、信息處理技術(shù)、傳感器技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、太陽(yáng)接收技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。這些技術(shù)的更新將機(jī)電產(chǎn)品的發(fā)展推向了一個(gè)更高的水平，以滿足人們不斷豐富和發(fā)展的物質(zhì)、文化和精神需求。機(jī)電一體化技術(shù)將在21世紀(jì)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中發(fā)揮重要作用。機(jī)電設(shè)備是機(jī)電技術(shù)的載體和體現(xiàn)。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展水平是通過(guò)機(jī)電設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)和反映的。特別是21世紀(jì)以來(lái)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，對(duì)機(jī)電設(shè)備的功能要求越來(lái)越復(fù)雜。為了滿足國(guó)民生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等領(lǐng)域的需求，對(duì)現(xiàn)代復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，如創(chuàng)新設(shè)計(jì)、自主研發(fā)、精密生產(chǎn)制造、智能控制和系統(tǒng)集成，已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點(diǎn)。一、機(jī)電一體化技術(shù)的概述（一）機(jī)電一體化概念20世紀(jì)70年代初，在日本出版的一份雜志中，引入了機(jī)電一體化的概念。現(xiàn)在機(jī)電一體化對(duì)生活、工作、工業(yè)發(fā)展、生產(chǎn)和其他相關(guān)活動(dòng)的影響是比較明顯的。因此，機(jī)電一體化的概念已經(jīng)成為一個(gè)普遍的概念，并在世界范圍內(nèi)得到應(yīng)用和認(rèn)可。目前，機(jī)電一體化的概念是通過(guò)使用多種技術(shù)來(lái)操作的，特別是機(jī)械技術(shù)和電子信息技術(shù)的集成，從而使機(jī)電一體化智能化。因此，為了使機(jī)械設(shè)備能夠進(jìn)行信息處理和電子操作，有必要將電子信息化的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)單元的信息處理、設(shè)計(jì)和控制功能，從而形成更加智能化和現(xiàn)代化的機(jī)械制造系統(tǒng)。這是機(jī)電一體化的定義。機(jī)電一體化也可以稱之為機(jī)械和電子技術(shù)，從國(guó)外逐漸轉(zhuǎn)移到中國(guó)。它是機(jī)械工程和自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。因此，可以說(shuō)機(jī)電一體化技術(shù)不能脫離機(jī)械工程技術(shù)作為載體，也不能脫離自動(dòng)化技術(shù)來(lái)升華它。雖然與機(jī)電一體化技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)類型比較明確，但該技術(shù)涵蓋的領(lǐng)域非常廣泛。除了依靠機(jī)械工程技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)之外，計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子信息技術(shù)必須結(jié)合起來(lái)才能達(dá)到真正的自動(dòng)化目的。近年來(lái)，人工智能技術(shù)也在迅速興起，人工智能技術(shù)的研究成果也很多。因此，機(jī)電一體化技術(shù)的下一個(gè)發(fā)展階段必將結(jié)合人工智能技術(shù)。與機(jī)電一體化技術(shù)相關(guān)的機(jī)械設(shè)備離人們的生活不遠(yuǎn)。除了工廠和農(nóng)場(chǎng)中的機(jī)械設(shè)備，汽車中的氣囊、防滑制動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)售票機(jī)都應(yīng)用于機(jī)電一體化技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)是許多高科技技術(shù)的結(jié)合，如機(jī)械技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、接口技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等。機(jī)電一體化是一門典型的現(xiàn)代交叉學(xué)科，涉及機(jī)械、電氣等多種技術(shù)。它是一種將電子設(shè)備的信息處理和控制功能集成到機(jī)械設(shè)備中的復(fù)合技術(shù)。傳統(tǒng)上，它是一套功能性的機(jī)械制造和電子技術(shù)。就現(xiàn)代化而言，它是人工智能的主要方式之一，尤其是它的控制和執(zhí)行機(jī)制，因此它將發(fā)揮重要作用。機(jī)電一體化的基本思想是智能地集成各行業(yè)的有用功能，以滿足日益增長(zhǎng)的人工智能需求。現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人需要傳感、控制和操作技術(shù)的集成，以及高水平的機(jī)電一體化技術(shù)支持，特別是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的持續(xù)信息化。具體實(shí)現(xiàn)方法不斷更新，集成變得更加復(fù)雜和智能化。（二）機(jī)電一體化發(fā)展歷程從歷史上看，機(jī)電一體化仍處于20世紀(jì)60年代的初級(jí)階段，當(dāng)時(shí)技術(shù)人員對(duì)機(jī)電一體化的相關(guān)內(nèi)容仍知之甚少。為了在機(jī)械產(chǎn)品的制造中炫耀，他們將利用現(xiàn)有的技術(shù)條件來(lái)應(yīng)用于他們的產(chǎn)品。在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)倉(cāng)庫(kù)中的許多戰(zhàn)爭(zhēng)機(jī)器都很膚淺，電子技術(shù)也得到了改進(jìn)。直到戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后，它才慢慢滲透到生活中。戰(zhàn)后，它在世界經(jīng)濟(jì)重建中占有非常重要的地位。雖然當(dāng)時(shí)的電子信息技術(shù)還處于初級(jí)階段，但沒(méi)有高階計(jì)算能力和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，所以當(dāng)時(shí)的機(jī)電一體化無(wú)法達(dá)到完全一體化的效果。隨后，機(jī)電一體化逐漸融合了電子通信和光學(xué)技術(shù)，使機(jī)電一體化的智能化發(fā)展走上了正軌。架，也開(kāi)始使用機(jī)電一體化的分支學(xué)科。此外，在光纜技術(shù)和人工智能技術(shù)的支持下，機(jī)電一體化的發(fā)展更加明顯。與此同時(shí)，科學(xué)實(shí)用的學(xué)科體系已經(jīng)建立，成為一門獨(dú)立的學(xué)科。改革開(kāi)放后，為了研究機(jī)電一體化的技術(shù)內(nèi)容，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)成立機(jī)電一體化綜合研究小組。從這個(gè)角度來(lái)看，無(wú)論是在世界上還是在我國(guó)，機(jī)電一體化的發(fā)展都是緊隨其后的。進(jìn)步?jīng)Q定了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。除了國(guó)家研究團(tuán)隊(duì)，國(guó)內(nèi)一些相關(guān)機(jī)構(gòu)和高等院校也開(kāi)始在機(jī)電一體化研發(fā)領(lǐng)域投入大量的時(shí)間和精力。雖然取得了明顯的成就，但從技術(shù)角度來(lái)看，仍有一些進(jìn)展。與美國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，早期研究和戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇之間仍有很大差距。機(jī)電一體化始于20世紀(jì)末。當(dāng)時(shí)，隨著電子技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的不斷緊密聯(lián)系，我們開(kāi)始探索機(jī)電一體化的簡(jiǎn)單橫切技術(shù)，為機(jī)電一體化奠定基礎(chǔ)。隨后，第一屆機(jī)電一體化國(guó)際會(huì)議在日本舉行。機(jī)電一體化正式上演并正式開(kāi)放。21世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)信息和電子技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化發(fā)展迅速，已成為集光、電、計(jì)算機(jī)和通信為一體的現(xiàn)代技術(shù)。多年來(lái)，人工智能一直是每個(gè)人關(guān)注的焦點(diǎn)。機(jī)電一體化為機(jī)電智能產(chǎn)品，特別是工業(yè)機(jī)器人，以及智能電子機(jī)械和光學(xué)集成技術(shù)提供了新的機(jī)遇。他們對(duì)機(jī)電一體化提出了更多的要求，如網(wǎng)絡(luò)化、小型化和模塊化。目前，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)成為人工智能的核心技術(shù)之一，它直接決定著人工智能是否可行，并在未來(lái)發(fā)揮更重要的作用。這可以通過(guò)以下幾個(gè)階段來(lái)大致解釋。（1）模型階段在模型期間，所有系統(tǒng)組件都可以優(yōu)化。借助于仿真計(jì)算，可以測(cè)試和分析這些組件的適用性。而且可以檢測(cè)響應(yīng)頻率；并能分析模型。此外，可以生成物理/拓?fù)湎到y(tǒng)模型，包括機(jī)械、液壓和面向控制的組件。需要一個(gè)模型工具來(lái)支持機(jī)電系統(tǒng)的物理模型。換句話說(shuō)，當(dāng)有物理對(duì)象和節(jié)點(diǎn)時(shí)，這些模型可以1:1進(jìn)行測(cè)試，并且可以在原型設(shè)計(jì)研究階段的苛刻實(shí)時(shí)環(huán)境中執(zhí)行。（2）測(cè)試階段系統(tǒng)完成模型周期后，測(cè)試平臺(tái)可以驗(yàn)證生成的特定性能數(shù)據(jù)。這可以測(cè)試系統(tǒng)參數(shù)波動(dòng)的魯棒性，以及連續(xù)運(yùn)行和功率儲(chǔ)備的特性。通過(guò)這種方式，用戶可以測(cè)試或使用CAMeL-ViewTestRig來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件在環(huán)測(cè)試。要進(jìn)行硬件在環(huán)測(cè)試，需要詳細(xì)確認(rèn)相關(guān)設(shè)備的物理特性，這些特性必須基于測(cè)試平臺(tái)。確定在測(cè)試平臺(tái)上測(cè)試的組件，允許它們?cè)谀Ｐ椭斜蛔R(shí)別，并確保整個(gè)系統(tǒng)的仿真分析布局。（3）原型階段一旦測(cè)試成功，將創(chuàng)建一個(gè)原型。這里特別注意模型特征，其特征在于特別費(fèi)力的模擬情況下的特征，例如部件損耗(性能)。這些數(shù)據(jù)結(jié)果可用于模型的基本分析，也為進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)提供了知識(shí)基礎(chǔ)。（三）機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)電一體化技術(shù)包括機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)共同作用的產(chǎn)物?？刂茩C(jī)械設(shè)備需要信息技術(shù)。微電子技術(shù)是信息技術(shù)控制設(shè)備運(yùn)行的有效途徑。信息技術(shù)與機(jī)械設(shè)備的有機(jī)結(jié)合可以促進(jìn)機(jī)械本體技術(shù)、傳感技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、太陽(yáng)接收技術(shù)和軟件技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展?？萍妓降奶岣咴跈C(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展中取得了良好的成績(jī)。微電子技術(shù)也成為信息技術(shù)的主要組成部分，信息技術(shù)是機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最終方向。從20世紀(jì)60年代至今，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)從簡(jiǎn)單的應(yīng)用階段轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄茏詣?dòng)化階段。這種小規(guī)模只能實(shí)現(xiàn)人力資源的合理利用，提高其經(jīng)濟(jì)效益。在日常生產(chǎn)中，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)企業(yè)的發(fā)展起到了非常積極的作用。目前，機(jī)電領(lǐng)域正在積極研究光纖與人工智能的集成技術(shù)，這也是機(jī)電技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著科技水平的提高，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，機(jī)電一體化技術(shù)的智能化和自動(dòng)化水平也有了很大提高。在日常生活中，機(jī)電一體化的應(yīng)用也非常頻繁，包括微波爐、電視、洗衣機(jī)等。機(jī)電一體化技術(shù)在工廠和企業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)、自動(dòng)包裝機(jī)、自動(dòng)碼垛機(jī)和數(shù)控機(jī)床等方面。二、機(jī)電一體化關(guān)鍵技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造應(yīng)用中，傳統(tǒng)機(jī)械制造基于規(guī)模經(jīng)濟(jì)。它依靠公司的規(guī)模、生產(chǎn)批次、商品結(jié)構(gòu)和可重復(fù)性來(lái)獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。它強(qiáng)調(diào)以低成本有效利用和獲取資源。它的生產(chǎn)利潤(rùn)是以機(jī)器取代人類技能為基礎(chǔ)的。先進(jìn)機(jī)械制造是一種新型的信息機(jī)械制造，它采用先進(jìn)的生產(chǎn)方法、先進(jìn)的制造系統(tǒng)、先進(jìn)的制造技術(shù)和先進(jìn)的組織管理。它的特點(diǎn)是虛擬化、全球化、智能化等?，F(xiàn)代制造業(yè)是電子科學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展相結(jié)合。將制造技術(shù)推向一個(gè)新的水平。多年來(lái)，并行工程、虛擬制造、柔性制造和計(jì)算機(jī)數(shù)控等新技術(shù)出現(xiàn)在制造工程領(lǐng)域。（一）機(jī)械技術(shù)機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)。機(jī)械技術(shù)的關(guān)鍵是，如何適應(yīng)機(jī)電一體化技術(shù)。運(yùn)用其他高科技最新概念，來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、材料與性能的變化，以減輕重量、減少體積、提高準(zhǔn)確性、增加剛度并提高性能。在機(jī)電一體化系統(tǒng)的制造時(shí)期，經(jīng)典機(jī)械理論與技術(shù)，應(yīng)以計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、人工智能和專家系統(tǒng)為基礎(chǔ)，形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。（二）計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算和信息交換等技術(shù)，包含的內(nèi)容比較多，綜合性比較強(qiáng)。（三）系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)以整體方式組織與應(yīng)用各個(gè)有關(guān)技術(shù)。從整體視角與系統(tǒng)目標(biāo)來(lái)看，整個(gè)系統(tǒng)被分解成幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的功能單元。接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分連接的保證。（四）自動(dòng)控制技術(shù)在控制理論基礎(chǔ)上，實(shí)施系統(tǒng)設(shè)計(jì)，之后的系統(tǒng)仿真，當(dāng)場(chǎng)調(diào)節(jié)，控制技術(shù)，如檢索、復(fù)制、高精度定位控制、自適應(yīng)控制、速度控制等。（五）傳感檢測(cè)技術(shù)傳感器檢測(cè)技術(shù)，是系統(tǒng)的傳感機(jī)理，是自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)的重要方面。它越強(qiáng)大，系統(tǒng)就越自動(dòng)化?，F(xiàn)代工程需要傳感器，快速準(zhǔn)確地捕獲信息，并承受惡劣環(huán)境中的檢驗(yàn)，它是保持高水準(zhǔn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的保障，如圖2-2。圖2-2機(jī)電一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖傳感器是一種對(duì)于外界信息獲取與傳遞的元器件，是對(duì)事物進(jìn)行信息感應(yīng)進(jìn)而監(jiān)測(cè)，而且還能夠?qū)⒏袘?yīng)到的信息轉(zhuǎn)換成具體形態(tài)信號(hào)的一種儀器，它的應(yīng)用能夠?qū)π畔⒌膫鬟f、加工、顯示等不同程序的需求得到滿足。傳感器技術(shù)在信息時(shí)代下被列為高新技術(shù)的代表行列，它是通過(guò)測(cè)量效能在機(jī)電一體化系統(tǒng)中得以實(shí)現(xiàn)的，傳感技術(shù)是在測(cè)量模塊的基礎(chǔ)上，操作對(duì)象的位移、強(qiáng)度等一系列參數(shù)，然后通過(guò)一定的操作程序?qū)⑦@些數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理再通過(guò)機(jī)電一體化系統(tǒng)所反映出來(lái)，從而為工作人員提供數(shù)據(jù)作為參考，可以說(shuō)，傳感器及是是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心武器，是促進(jìn)機(jī)電一體化進(jìn)步的重要環(huán)節(jié)。在20世紀(jì)末，傳感器技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)上已經(jīng)被充分利用了，為工業(yè)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用如圖2-2。隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，與信息技術(shù)及現(xiàn)代通信技術(shù)進(jìn)行了有效的結(jié)合，機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)將會(huì)運(yùn)用到我國(guó)各行各業(yè)，以更好地實(shí)現(xiàn)傳感器技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。圖2-2機(jī)電一體化系統(tǒng)小車（六）伺服傳動(dòng)技術(shù)包含電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓傳動(dòng)設(shè)備在內(nèi)，伺服系統(tǒng)是一種轉(zhuǎn)換裝置和元件，實(shí)現(xiàn)機(jī)械動(dòng)作的電信號(hào)，動(dòng)態(tài)性能的控制系統(tǒng)，質(zhì)量與功能起到非常大的作用。三、機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用（一）機(jī)電一體化在節(jié)能設(shè)備中的應(yīng)用從2011年到2030年，各種建筑工地仍將增加。人與地球之間的矛盾將永遠(yuǎn)存在。我認(rèn)為要緩解和解決它，我們必須從兩個(gè)方面考慮。一是密切監(jiān)測(cè)人口規(guī)模，努力提高我國(guó)的人口素質(zhì)；在土壤資源嚴(yán)重缺乏的情況下，最直接的解決土地緊缺問(wèn)題的辦法是減少人口，以此來(lái)增加人均面積。提高人口素質(zhì)可以有效控制人口，由于城市人口素質(zhì)的提高，我國(guó)出生率普遍高于農(nóng)村。人口素質(zhì)主要由兩個(gè)因素構(gòu)成：體育素質(zhì)和教育質(zhì)量。我認(rèn)為，要緩解當(dāng)?shù)氐膲毫?，就要顯著提高人均受教育年限，提高人口素質(zhì)，增加農(nóng)村教育資源，提高農(nóng)村人口受教育水平。來(lái)源。二是提高城鎮(zhèn)土地利用率，提高耕地單產(chǎn)，集約經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)利用土地。城市土地資源管理是土地管理的重要組成部分。因此，只有加強(qiáng)節(jié)約集約用地政策，提高城市土地利用效率，才能有效解決人地矛盾。城市土地利用有兩種方式：粗放型和集約型。粗放型生產(chǎn)力低下，主要是通過(guò)增加土地?cái)?shù)量來(lái)滿足城市發(fā)展對(duì)土地的需求。它不適用于我國(guó)土地資源短缺的現(xiàn)狀。集約用地是以科技進(jìn)步為主，增加單位土地資本和勞動(dòng)力投入，滿足城市建設(shè)需要的一種土地需求。在不增加新增用地的前提下，通過(guò)城市土地整理增加城市建設(shè)用地供應(yīng)是完全可能的。城市政府應(yīng)當(dāng)組織舊城區(qū)的土地整理工作，有計(jì)劃、有步驟地實(shí)施舊城區(qū)改造，提高土地利用集約化程度，鼓勵(lì)舊城區(qū)通過(guò)稅收、信貸和其他方式進(jìn)行土地再開(kāi)發(fā)。以及其他政策傾向和利益機(jī)制，以隱含的方式激活建設(shè)用地存量。在這方面，要認(rèn)真控制建設(shè)用地增量，積極盤活存量，把儲(chǔ)蓄放在首位，著力盤活存量；新開(kāi)工項(xiàng)目必須首先利用現(xiàn)有在建土地，認(rèn)真控制占用耕地、林地、草地和濕地。三是，我國(guó)城市建設(shè)在節(jié)約土地方面具有巨大潛力。例如，正確提高工業(yè)建筑面積比；適當(dāng)提高公共建筑密度，兼顧節(jié)能和土地利用；根據(jù)居住環(huán)境合理確定居住建筑密度和面積比；而推進(jìn)建材創(chuàng)新不僅要延伸到城市發(fā)展的周邊地區(qū)；節(jié)約農(nóng)業(yè)用地也可以解決新的建筑用地。許多村鎮(zhèn)分散無(wú)序，新舊房屋都占用土地。節(jié)約土地的主要潛力在于協(xié)調(diào)城鄉(xiāng)空間布局，促進(jìn)農(nóng)村土地集約利用。從實(shí)際看，要按照生產(chǎn)好、生活好的原則，城鄉(xiāng)結(jié)合，減少自然村，建議農(nóng)民建立相對(duì)集中的住房，結(jié)合舊村改造，逐步留下一部分占用土地。在農(nóng)業(yè)面積難以擴(kuò)大的情況下，除了提高城市利用率和經(jīng)濟(jì)集約發(fā)展、土地利用率外，還應(yīng)積極提高單位耕地產(chǎn)量，提高利用率。（二）機(jī)電一體化在監(jiān)控中的應(yīng)用機(jī)械加工過(guò)程的傳感監(jiān)測(cè)技術(shù):機(jī)械在加工的過(guò)程中，需要監(jiān)測(cè)的地方有很多。在加工以前要對(duì)坯件以及加工設(shè)備等各種環(huán)節(jié)進(jìn)行全面檢查，從而使整個(gè)加工過(guò)程能夠順利進(jìn)行，比如對(duì)坯件的夾持方位進(jìn)行調(diào)整與判斷，保證夾緊力的大小要適中，在對(duì)工件加工完之后，要對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，確保工件的合格與完整，如對(duì)產(chǎn)品尺寸的大小、粗糙程度，形狀以及位置公差的測(cè)量，包括對(duì)圓度、同軸度的測(cè)量情況等。這些檢測(cè)最好實(shí)施自動(dòng)檢測(cè)程序，而且將檢測(cè)到的結(jié)果順利輸入到下一道程序供選用;在產(chǎn)品的加工過(guò)程中為了保證合格率，對(duì)加工條件的要求極為嚴(yán)格，因而，對(duì)加工過(guò)程中對(duì)諸如切削速度、切削力、溫度、壓力等參數(shù)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)與調(diào)整，從而使產(chǎn)品加工的過(guò)程處于較好狀態(tài)。為了在機(jī)械運(yùn)作出現(xiàn)的異常能夠及時(shí)得到解決，這時(shí)候就需要監(jiān)控功能起到作用，它是工程機(jī)械在實(shí)際運(yùn)作中不可或缺的重要部分之一。建立遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)施工機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。它由發(fā)電機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的許多部分組成。在機(jī)械操作過(guò)程中，如果監(jiān)測(cè)到設(shè)備的異常情況，可以進(jìn)行自診斷。當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，會(huì)向技術(shù)人員報(bào)警。技術(shù)人員接到異常報(bào)警后，對(duì)異常情況進(jìn)行檢查解決，并對(duì)異常情況進(jìn)行修復(fù)，使其能快速正常工作。機(jī)械設(shè)備經(jīng)過(guò)機(jī)電一體化和監(jiān)控的應(yīng)用，可以有效減少故障次數(shù)，降低維修機(jī)械的成本，穩(wěn)定設(shè)備運(yùn)行，減少資金投入，提高機(jī)械的整體運(yùn)行水平。（三）機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)中的應(yīng)用將機(jī)電一體化技術(shù)融入到工業(yè)機(jī)器人相關(guān)領(lǐng)域的過(guò)程當(dāng)中，主要進(jìn)行3個(gè)階段的劃分，能實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)工作環(huán)節(jié)的完善、優(yōu)化等，在該領(lǐng)域具有著非常大的應(yīng)用價(jià)值。如圖2.1機(jī)械自動(dòng)化手臂。圖3-1多自由度仿人臂機(jī)器人在初步引入技術(shù)時(shí)，需要讓機(jī)器人根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)指示來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作、操作的完成，并實(shí)現(xiàn)重復(fù)性的運(yùn)用，使其可以對(duì)周邊的工作、對(duì)象逐漸熟悉，使得其本身的靈活性、適應(yīng)性得到不斷的提升，實(shí)現(xiàn)最大化的開(kāi)發(fā)。第二，以第一階段為基礎(chǔ)，讓機(jī)器人所具有的傳感元件變得更加先進(jìn)，進(jìn)一步優(yōu)化敏感度，通過(guò)在技術(shù)上的一些簡(jiǎn)單操作，來(lái)對(duì)工作環(huán)境方面的一些信息進(jìn)行獲取，并進(jìn)一步作出相應(yīng)的整理、分析，在最終的判斷上也非常準(zhǔn)確。而在這之后，就可以進(jìn)行相應(yīng)的信息反饋，傳達(dá)到動(dòng)作上，對(duì)動(dòng)作進(jìn)行相應(yīng)的控制，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的自動(dòng)化。第三，應(yīng)該巧妙地借助該技術(shù)，推動(dòng)機(jī)器人朝著智能化的方向更好發(fā)展，不僅提升敏感程度，對(duì)于環(huán)境所具有的適應(yīng)能力也應(yīng)得到大幅度的提升，使得應(yīng)用價(jià)值得到更好的展現(xiàn)。如今，在人們生活之中，自動(dòng)化和智能化的程度越來(lái)越深，把機(jī)械的運(yùn)行變成自動(dòng)化也是當(dāng)前工程發(fā)展和發(fā)展的一個(gè)目標(biāo)。將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備中，有利于提高自動(dòng)化水平，可以實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化操作。實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，與傳統(tǒng)的手工操作相比，生產(chǎn)效率得到了提高，效果良好。它不僅降低了人力資本，而且降低了熟練工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了發(fā)生安全事故的概率。（四）在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用在現(xiàn)代機(jī)器制造應(yīng)用中，傳統(tǒng)的機(jī)器制造基于規(guī)模經(jīng)濟(jì)。它依靠公司規(guī)模、生產(chǎn)批次、商品結(jié)構(gòu)與可重復(fù)性，來(lái)取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。它強(qiáng)調(diào)以低成本有效利用資源與獲取資源。其生產(chǎn)利潤(rùn)是在機(jī)器更換人力的基礎(chǔ)上，更換人類技能獲得。超前的機(jī)械制造是一種新型的信息機(jī)械制造，利用超前的生產(chǎn)方法，超前的制造系統(tǒng)，超前的制造技術(shù)與超前的組織管理。它的特點(diǎn)是虛擬化、全球化、智能化等。現(xiàn)代制造業(yè)是電子科學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展。將制造技術(shù)推向一個(gè)新的水準(zhǔn)。多年來(lái)，在制造工程領(lǐng)域，出現(xiàn)了并行工程、虛擬制造，、柔性制造、計(jì)算機(jī)數(shù)控等新技術(shù)。（1）在機(jī)床改造中的應(yīng)用數(shù)控機(jī)床是機(jī)械工程中最關(guān)鍵的機(jī)械設(shè)備之一。它在機(jī)械工程中有非常廣泛的應(yīng)用。數(shù)控機(jī)床本身對(duì)產(chǎn)品加工精度有較高的要求。如果機(jī)床模具出現(xiàn)偏差，產(chǎn)品質(zhì)量將受到很大程度的不利影響。將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械工程中，可以顯著提高機(jī)床加工精度，同時(shí)可以進(jìn)一步提高機(jī)床加工速度，使機(jī)床朝著更加智能化的方向發(fā)展。通過(guò)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，可以改變機(jī)床的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低工作臺(tái)和機(jī)床床身上刀具運(yùn)行軌跡的偏差值，從而進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，在機(jī)床的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)數(shù)據(jù)信息也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)處理。由于計(jì)算機(jī)中有很多DPS芯片，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用可以進(jìn)一步提高機(jī)床的抗干擾性能，從而有效提高機(jī)械工程的生產(chǎn)率，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的良好發(fā)展。（2）在機(jī)械包裝中的應(yīng)用包裝機(jī)械是機(jī)械工程中常見(jiàn)的機(jī)械類型。這種機(jī)器廣泛用于包裝生產(chǎn)。包裝機(jī)械本身具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。在這些結(jié)構(gòu)中，最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)是控制連桿和凸輪結(jié)構(gòu)。因此，一旦這兩個(gè)復(fù)雜的部件出現(xiàn)故障，就很難修復(fù)它們。將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工程中的包裝機(jī)械，可以有效解決包裝機(jī)械維修難的問(wèn)題。在機(jī)電一體化的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，包裝機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)可以模塊化，同時(shí)包裝機(jī)械可以實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)到設(shè)備維護(hù)的全過(guò)程智能化操作，不僅可以進(jìn)一步優(yōu)化包裝機(jī)械的運(yùn)行，還可以顯著提高生產(chǎn)效率，進(jìn)一步降低包裝機(jī)械的維護(hù)成本。（五）在飲料行業(yè)中的應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)是世界上發(fā)展最快，最有前途的一樣技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)在食品和飲料包裝機(jī)械開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)等方面的應(yīng)用。不僅可以顯著提高機(jī)器自動(dòng)化水準(zhǔn)，還能提高整個(gè)包裝線的自動(dòng)化控制水準(zhǔn)。它比傳統(tǒng)設(shè)備的機(jī)械控制更具競(jìng)爭(zhēng)力。能夠大大提高食品和飲料包裝制造設(shè)備的質(zhì)量，增強(qiáng)其在國(guó)內(nèi)外的競(jìng)爭(zhēng)力。（六）在鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）管理鋼鐵公司的人員和生產(chǎn)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)與過(guò)程控制相結(jié)合，整合從原材料到工廠、生產(chǎn)加工、產(chǎn)品交付的整套生產(chǎn)流程的一體化控制。能夠很好的提高公司運(yùn)行的效率，并且增加產(chǎn)品的質(zhì)量等。（七）汽車領(lǐng)域應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)也普遍應(yīng)用于汽車有關(guān)領(lǐng)域，如雷達(dá)測(cè)距、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)和變速箱等。激光測(cè)距系統(tǒng)，是現(xiàn)代汽車的標(biāo)準(zhǔn)功能之一。它檢測(cè)汽車前面的障礙物，為汽車供應(yīng)安全的駕駛環(huán)境。當(dāng)車輛前面有障礙物的時(shí)候，機(jī)電式激光測(cè)距雷達(dá)，能夠分析前方物體的形狀與位置，還能動(dòng)態(tài)追蹤方位，為駕駛判斷提供依據(jù)。如果駕駛員正常操作，雷達(dá)將自動(dòng)變更物體的實(shí)時(shí)狀況。如果駕駛員響應(yīng)不當(dāng)，汽車將啟動(dòng)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，來(lái)提示駕駛員再次響應(yīng)。這個(gè)完整的系統(tǒng)，能夠很好的保障駕駛汽車的安全性。前輪上方的防抱死系統(tǒng)，可與制動(dòng)器一起使用，以限制后輪打滑，并減少駕駛風(fēng)險(xiǎn)。詳細(xì)過(guò)程是傳感器首先檢測(cè)有關(guān)信息，接著將其發(fā)送到控制端，控制器進(jìn)行計(jì)算、分析與反應(yīng)，從而有效調(diào)整功率結(jié)構(gòu)，防止鎖定。很明顯，這項(xiàng)技術(shù)能夠加強(qiáng)汽車的穩(wěn)定性與安全性。四、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)機(jī)電一體化已經(jīng)成為一種智能活動(dòng)。20世紀(jì)90年代末，主要工業(yè)化國(guó)家，采用新的機(jī)電一體化技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化。一是，光通信技術(shù)和機(jī)電一體化的結(jié)合，使得機(jī)電一體化中微處理技術(shù)的出現(xiàn)。光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新領(lǐng)域正在興起。二是，機(jī)電一體化系統(tǒng)?模型中，出現(xiàn)了一個(gè)新的機(jī)電一體化領(lǐng)域。在設(shè)計(jì)、分析和集成工具方面，機(jī)電一體化整體系統(tǒng)與發(fā)展形式都進(jìn)行了很深的研究。另外，隨著人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和光纖技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，也取得了較大的進(jìn)展，也為產(chǎn)業(yè)發(fā)展打造了深厚的基礎(chǔ)。(1)該技術(shù)在發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中會(huì)向智能化不斷靠攏，廣泛的集合心理學(xué)、人工智能，計(jì)算機(jī)相關(guān)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)等技術(shù)方法和思維方式，實(shí)現(xiàn)人工智能的模擬，在判斷能力、思維能力上得到顯著提高。(2)該技術(shù)在發(fā)展的過(guò)程中會(huì)向模塊化的方向不斷靠攏，但這是一個(gè)非常艱巨的任務(wù)。從當(dāng)前的實(shí)際情況上看，該技術(shù)己經(jīng)被廣泛性的運(yùn)用在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，各個(gè)產(chǎn)品在廠家、種類等方面也是非常繁雜的，要想實(shí)現(xiàn)技術(shù)的操作其實(shí)是有一定難度的。所以，在未來(lái)，應(yīng)該推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)朝著模塊化的方向更好的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的集中開(kāi)發(fā)、管理等，使得管理效率得到顯著提升，將該技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、價(jià)值更好地展現(xiàn)出來(lái)。伴著機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)展，將各種產(chǎn)品和設(shè)備集成到機(jī)電一體化中，能夠幫助整體優(yōu)化，增加產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率，減少新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)前期預(yù)備時(shí)間，加速科技成果商品化，對(duì)行業(yè)發(fā)展做出深刻的改變，將給國(guó)家?guī)?lái)更多的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。（一）數(shù)字化微控制器的發(fā)展，為機(jī)電產(chǎn)品的數(shù)字化創(chuàng)造基礎(chǔ)，如數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人的持續(xù)發(fā)展；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，使得數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造更加便捷，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集合制造等。數(shù)字化需要機(jī)電一體化軟件。人機(jī)界面友好、可維護(hù)性、操作簡(jiǎn)單、可靠性高。數(shù)字實(shí)施將有助于遠(yuǎn)程操作、診斷與修復(fù)。（二）智能化智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的重要方向。在機(jī)電一體化領(lǐng)域，人工智能正受到越來(lái)越多的關(guān)注。機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床智能化是重要的應(yīng)用。這里使用的術(shù)語(yǔ)“智能”是機(jī)器行為的詳細(xì)描述。它基于新的思想和方法，如生理學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、人工智能、人類智能模擬、決策推理、邏輯思維和獨(dú)立決策。事實(shí)上，機(jī)械和電氣產(chǎn)品是不可能的，不必要的，并且具有與人類相同的智能。然而，高性能和高速微處理器使機(jī)電產(chǎn)品具有低級(jí)智能或某種智能是必要和可行的。機(jī)電一體化技術(shù)與當(dāng)今先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的結(jié)合必將推動(dòng)其向更加智能化的方向發(fā)展。從控制理論的基本方向來(lái)看，機(jī)電一體化技術(shù)所體現(xiàn)的機(jī)械控制技術(shù)更加傳統(tǒng)，因此，應(yīng)該進(jìn)一步推廣。隨著當(dāng)今時(shí)代智能的發(fā)展，智能機(jī)電一體化技術(shù)正在逐步形成。與傳統(tǒng)的機(jī)電一體化技術(shù)相比，智能機(jī)電一體化技術(shù)融合了人工智能和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多種技術(shù)，顯示出極高的智能特性。（三）模塊化模塊化是一個(gè)重大且艱難的項(xiàng)目。由于機(jī)電產(chǎn)品和制造商的多樣性，開(kāi)發(fā)了具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械、電氣和環(huán)境接口的機(jī)電產(chǎn)品組件。十分復(fù)雜，不過(guò)也是十分關(guān)鍵的。例如，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了具有集成減速、智能速度調(diào)節(jié)、電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力元件，有著視覺(jué)功能、圖像處理等功用的控制元件，還有能夠執(zhí)行常規(guī)操作的各種機(jī)械設(shè)備。通過(guò)這種方式，標(biāo)準(zhǔn)元件可用于快速開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品與增大生產(chǎn)。這需要開(kāi)發(fā)組件匹配與接口標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)槔婷埽茈y在不久的將來(lái)制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，但我們可以利用一些大公司的組建完成。當(dāng)然，電氣產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的好處是可以確定的。無(wú)論是一家生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電元件的公司，或者生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的公司，規(guī)模化都將為其帶來(lái)巨大的利益。（四）網(wǎng)絡(luò)化在20世紀(jì)90年代，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域里發(fā)展最為顯眼。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的崛起和迅速發(fā)展，使工業(yè)生產(chǎn)、政治生活等，產(chǎn)生巨大變化。各種網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一全球經(jīng)濟(jì)與生產(chǎn)，公司之間的競(jìng)爭(zhēng)變得全球化。新的機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出來(lái)，只要它們具有獨(dú)特的功能和可靠的質(zhì)量，它們將很快銷往世界各地。隨著網(wǎng)絡(luò)的推廣，各種遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)不斷出現(xiàn)，終端設(shè)備本身也是機(jī)電產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)總線與局域網(wǎng)技術(shù)，是家庭網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)。各種家用電器，利用家庭網(wǎng)絡(luò)，連接到以計(jì)算機(jī)為中心的集成設(shè)備系統(tǒng)（CIAS），并且可以在家中共享，各種高科技帶來(lái)的便捷與樂(lè)趣。所以，機(jī)電產(chǎn)品毫無(wú)疑問(wèn)正在走向網(wǎng)絡(luò)化。（五）人性化機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終用途是為人服務(wù)。怎樣將人們的智慧、情感和人性融進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品，變得越來(lái)越重要。機(jī)電產(chǎn)品除了性能優(yōu)良外，還需要顏色、形狀和環(huán)境的協(xié)調(diào)。這些產(chǎn)品的使用，仍然是人們的藝術(shù)享受，如家居機(jī)器人的最高形態(tài)是人機(jī)整合。（六）微型化1959年有人提出了關(guān)于微型機(jī)械的設(shè)想，現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)越來(lái)越發(fā)達(dá)，對(duì)于設(shè)備的小型化也提出了更高的要求，機(jī)電一體化技術(shù)也朝著這一方面不斷地探索。如果系統(tǒng)的特征尺寸上升到納米級(jí)別，許多的關(guān)鍵技術(shù)研究十分困難，面臨許多的問(wèn)題。所以機(jī)電一體化技術(shù)需要很好的應(yīng)用到機(jī)械設(shè)備的小型化上，要基于系統(tǒng)的特性進(jìn)行詳細(xì)的分析，使得機(jī)電技術(shù)更好的應(yīng)用。微型化是精密加工技術(shù)的必然發(fā)展，對(duì)于提升效率來(lái)說(shuō)是很必要的。微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）是能夠批量生產(chǎn)的微器件或系統(tǒng)，微機(jī)械、微傳感器等，集成在接口等里面。自斯坦福大學(xué)第一個(gè)醫(yī)用微探針于1986年開(kāi)發(fā)以來(lái)，第一個(gè)微電機(jī)于1988年在加州大學(xué)伯克利分校開(kāi)發(fā)，MEMS工藝、材料和