摘要：随着诸多领域技术的发展，对于工业生产多样化和高效率的要求，机电一体化技术在这种背景下应运而生，近年来发展较为迅速。伴随着计算机网络、微电子技术的迅速发展以及工业机械发展过程中对于这些新兴科技的利用，机电一体化技术也在不断的发展和进步。本文对机电一体化技术的现状及应用进行简单介绍，探讨未来发展趋势。
关键词：机电一体化；应用领域；发展趋势
“机电一体化是指在机械的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进微电子技术。并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。”“机电一体化”是将机械自动化技术、电子技术、信息技术等多门技术科学在系统工程的基础上相互渗透、有机结合而形成和发展起来的一门新的边缘技术科学[1]。其产品的显著特点是多功能、高效率、高智能、高可靠性，同时又具有轻、薄、细、小、巧的优点，其目的是不断满足人们生产生活的多样性和省时、省力、方便的需求。
一、机电一体化系统的组成
机电一体化主要由机械本体部分、传感检测部分、执行机构部分、控制及信息处理单元、动力系统等五部分组成，各部分之间通过接口相联系。
1、机械本体部分
作为机电一体化的的基础，机械本体起到支撑和连接系统中各部分功能单元并传递运动和动力的作用。主要由机架、机械连接、传动装置组成。经过几十年的发展，机电一体化系统的技术性能、功能得到增强和完善，这与机械本体的材质、构造、工艺、精度等因素的加强密不可分。
2、传感检测部分
传感检测部分包括各种传感器及信号检测电路，它需要对运行中的系统进行自身检测和外界环境相关变化的各种参数及状态，然后将检测到的信息传给检测电路变成可识别信号，电子控制及信息单元分析、处理来自检测电路发出的信号后对相应执行器发出控制信息。对于这部分的技术要求为精确、灵敏、可靠等方面[2]。
3、执行机构部分
当控制单元发出控制信息时，执行机构的运动部件在指令的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。执行机构通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式。
4、电子控制及信息单元
电子控制及信息单元又称ECU，作为机电一体化系统的核心部分，它相当于人的大脑。电子控制及信息单元将集中处理来自传感检测产生的信号和外部输入的指令，将这些信号和指令存储、运算和分析决策，并把处理结果形成相应的动作指令，使整个系统有目的的运行。控制及信息单元的可靠性、抗干扰能力、处理速度是机电一体化技术深入发展的必要条件。
5、动力系统及驱动单元
动力部分为机电一体化系统提供动力和能量，其作用是去驱动执行机构工作来完成预定的动作。目前，电机作为广泛应用的驱动机构。通过在电机内部加入单片机、编码器或者电机、控制组件、传感器三位一体的伺服驱动单元。提供能量的方式包括电能、气能和液压能，以电能为主。
6、接口技术
控制信号需要通过接口来输入、输出，将连接机械部分和电子部分连接并为确保它们之间正常通信就要用到接口。接口分为人机接口和机电接口，要保证两者之间传递的数据具有相同的规格和标准。接口技术将相联系的部分采用相同的标准，不仅可以加快信息传递的速度、提升可靠性和准确率，同时能够简化设计。
二、目前机电一体化技术应用的领域
1.数控机床中的机电一体化技术应用
20世纪60年代开始单纯的机械产品已经无法满足工业的发展和对工业制品的要求，于是人们引入电子技术的成果来完提高机械产品的性能。诞生了数控机床及相应的数控技术。经过40余年的发展，数控机床在机械结构、实现的功能、操作简便性和控制精度上都有大幅度提升，具体表现在：（1）结构上向着模块化、集成化的方向发展，即采用多CPU、多主总线的体系结构，不仅提高了设备可靠性，而且具有体积小、维护方便等优点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（2）设计方面对外开放性程度很高，硬件体系结构具有层次性、兼容性，接口标准统一等特点，同时软件功能也采用模块化设计，加强了系统的控制能力，最大限度地提高用户的使用效率。（3）智能化。加工过程中系统应用计算机软件编程对产品进行二、三维的动态模拟仿真，并具有智能分析诊断、模糊控制等机制。（4）大容量存储单元的应用实现了多程序、复杂程序存储，丰富了数控功能，也加强系统的控制功能。（5）多进程、多通道控制，强大的运算、控制能力可以使一台数控机床能够同时完成多个独立加工任务，并对刀具等机床重要部件状态进行实时检测，通过控制机械手对物料进行搬运等功能都集成到系统中。
2.计算机集成制造系统中机电一体化的应用
计算机集成制造系统是通过计算机软件将工厂中生产所需的分散的自动化、机械、信息系统有机的组合起来，实现多品种、批量生产的高效率、高效益的制造系统。它打破各个系统之间的界线，以制造为基干来实现对各个系统的控制，将企业生产全部过程中有关的人、技术与经营决策、产品开发、生产准备、生产实验、生产经营有机结合起来。系统集成度的提高可以更好的优化各种生产要素之间的配置，最大程度发挥系统作用。
3.柔性制造系统中机电一体化的应用
柔性制造系统是由计算机控制系统、数控加工设备、物料储运装置组成的自动化制造系统。由于在柔性制造系统中使用到计算机控制系统，所以它能够根据生产的实际情况自动调整并实现多种工件的成批高效生产（即具有“柔性”）。包括毛坯制造、机械加工、装配和质量检验等。这种应用的优点体现在设备利用率大幅度提高、生产的产品质量高、生产方式运用灵活、产品应变能力强。特别适于品种多样、需要频繁更改设计、中小批量零件的生产。在80年代的汽车工业中开始使用并不断发展。
三、机电一体化技术的发展趋势
1.更加高端智能
高端智能机电一体化系统可以说是21世纪机电一体化技术发展的一个重要方向，可以理解为智能机械和专家共同组成的人机一体化智能系统。随着处理器运算速度的不断提高，智能控制的嵌入应用，智能系统可以像人一样分析、推理、判断、决策，将机电一体化推向高层次的智能化方向发展。智能机电一体化将能够替代制造业中一部分脑力劳动。
2.更加微型化
微型化在20世纪80年代末开始提出，目前正向微米、纳米级方向发展，未来机电一体化新的发展方向是微型机械应用于微观领域。现已经在实验室研究出亚微米级的机械元件，届时机械和电子就可以完全“融合”，微机电一体化产品将在生物医疗、信息技术、国防军事等领域具有不可比拟的优势。
3.产品绿色化
相对于目前工业带来的高能耗和高污染，在未来工业制造过程中提出绿色的概念，包括绿色设计、绿色材料、绿色工业、绿色包装、绿色管理。绿色化是时代的趋势，绿色机电一体化产品的制造和使用具有远大的发展前途。最大限度额降低能源消耗，提高工作效率，对工业废弃物的回收和再利用，具有深远意义。
4.虚拟化
机电一体化的虚拟技术是指面向生产加工过程中的模拟和检验，模拟产品的构造、功能性，检验产品的可行性、设计的合理性、工艺的可靠性，虚拟生产过程、组织管理、物料运输并及早的发现设计中产生的问题，这样做可以降低生产成本，及时优化及纠正设计中的缺陷，确保产品的成功生产。
四、结束语
传统科学脱胎换骨，新的学科不断问世，机电一体化技术的发展是各个学科相互融合的结果，是生产力发展到一定阶段的必然要求。机电一体化技术的发展成为促进技术革新、社会进步和经济发展的重要因素，以后在人们日常的生产和生活中将处处可见机电一体化技术，能够提高工作效率，给生活提供便利[2]。
参考文献：
[1]陈贤鑫.机电一体化技术及其应用探析[J].机电一体化.2014（1）：140-140
[2]林云峰.论检测传感技术在机电一体化中现状、应用及其发展[J].制造业自动化. 2011，32（3）：207-208
[3]王瑞勇. 我国煤矿机电一体化技术的应用及管理研究[J]. 山东工业技术，2016（20）：64-64.
论文作者:王雄光
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
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