摘要：機(jī)電一體化產(chǎn)品簡(jiǎn)單的理解就是機(jī)械產(chǎn)品與電子產(chǎn)品的融合，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的融合，機(jī)械零件與電子元件的融合。兩者共同完成某一機(jī)電功能。這也只能是傳統(tǒng)意義上的機(jī)電一體化產(chǎn)品的定義。文章論述了機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)構(gòu)成，從智能化、仿生物系統(tǒng)化方面論述了我國(guó)機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制技術(shù)；智能化；仿生物系統(tǒng)化；綠色壓力；機(jī)電一體化產(chǎn)品

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）04-0116-02

機(jī)電一體化產(chǎn)品簡(jiǎn)單的理解就是機(jī)械產(chǎn)品與電子產(chǎn)品的融合，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的融合，機(jī)械零件與電子元件的融合。兩者共同完成某一機(jī)電功能。這也只能是傳統(tǒng)意義上的機(jī)電一體化產(chǎn)品的定義。

現(xiàn)實(shí)生活中的機(jī)電一體化產(chǎn)品舉不勝數(shù)。我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫目照{(diào)、洗衣機(jī)、微波爐、油煙機(jī)、吸塵器、電吹風(fēng)等都是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品；在機(jī)械制造領(lǐng)域中廣泛使用的各種鑄造設(shè)備、鍛造設(shè)備及機(jī)床、數(shù)控加工中心等也是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品；在工程機(jī)械領(lǐng)域中的挖掘機(jī)、裝載機(jī)、起重機(jī)、攪拌站、樁工機(jī)械、路面機(jī)械等，都是用得較為廣泛的機(jī)電一體化產(chǎn)品；在冶金設(shè)備領(lǐng)域，高爐、轉(zhuǎn)爐、連鑄機(jī)、軋鋼機(jī)等更是高度機(jī)電一體化產(chǎn)品。

一、機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)構(gòu)成

機(jī)電一體化技術(shù)是各種高新技術(shù)的融合體，它主要包括以下幾方面技術(shù)：機(jī)械技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)等交叉融合的系統(tǒng)技術(shù)等。

（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)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)從機(jī)械原理的選擇到機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和機(jī)械零件的選材，都能達(dá)到最優(yōu)化配置；并且保證最佳的使用性能與壽命；在維修保養(yǎng)上最大限度地做到簡(jiǎn)潔、明快，甚至達(dá)到免維護(hù)。

（二）自動(dòng)控制技術(shù)

自動(dòng)控制技術(shù)是能夠在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用自動(dòng)控制裝置使生產(chǎn)過(guò)程或生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)地按照某種規(guī)律運(yùn)行，使被控對(duì)象的一個(gè)或幾個(gè)物理量（如溫度、壓力、流量、位移和轉(zhuǎn)速等）或加工工藝按照預(yù)定要求變化的技術(shù)。自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由：控制器，被控對(duì)象，執(zhí)行機(jī)構(gòu)和變送器四個(gè)環(huán)節(jié)組成。

（三）傳感檢測(cè)技術(shù)

傳感檢測(cè)技術(shù)是機(jī)電一體化產(chǎn)品的系統(tǒng)感受器官，它負(fù)責(zé)把一線的實(shí)況用各種信號(hào)傳遞給機(jī)電一體化產(chǎn)品的指揮中樞，即計(jì)算機(jī)或自動(dòng)控制單元，是將電子系統(tǒng)或光電系統(tǒng)無(wú)法處理的外界物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的關(guān)鍵技術(shù)，它包括：電阻式、電容式、電感式、壓電式、磁電式、溫度傳感器及光電式和數(shù)字式、波式和射線式傳感器，還有相應(yīng)的測(cè)試電路和信號(hào)處理技術(shù)等。

（四）伺服傳動(dòng)技術(shù)

伺服傳動(dòng)技術(shù)是指在控制指令的指揮下，控制驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)部件按照指令要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。采用不同的分類方法，可以得到不同類型的伺服系統(tǒng)。按控制原理（或方式）不同，表示的方式有開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種形式；按被控制量性質(zhì)不同有位移、速度、力和力矩等伺服系統(tǒng)形式；按驅(qū)動(dòng)方式不同有電氣、液壓和氣壓等伺服驅(qū)動(dòng)形式；按執(zhí)行元件不同分為步進(jìn)電機(jī)伺服、直流電機(jī)伺服和交流電機(jī)伺服形式。

（五）計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)

機(jī)電一體化產(chǎn)品中的信息存取、交換、運(yùn)算、判斷與決策、記錄等都屬于此類范疇，計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)在整個(gè)機(jī)電一體化產(chǎn)品中起到類似于人類大腦和中樞神經(jīng)的作用，它是指導(dǎo)其它功能部分完成各自任務(wù)的總指揮。

二、機(jī)電一體化產(chǎn)品的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

“2011 IEEE 機(jī)電一體化與自動(dòng)化國(guó)際會(huì)議”于2011年8月7日至10日于北京召開(kāi)。IEEE 機(jī)電一體化與自動(dòng)化國(guó)際會(huì)議（ICMA）是機(jī)電一體化、自動(dòng)化領(lǐng)域的權(quán)威會(huì)議，在國(guó)際機(jī)器人及自動(dòng)化等領(lǐng)域具有重要影響力。曾在中國(guó)、加拿大、中國(guó)香港、日本等國(guó)家和地區(qū)成功舉辦過(guò)7次。來(lái)自各國(guó)近440名學(xué)者參加了會(huì)議，圍繞智能機(jī)電一體化、機(jī)器人系統(tǒng)和自動(dòng)控制方面的最新研究成果及未來(lái)發(fā)展方向等問(wèn)題充分交流。從此次會(huì)議的議題不難看出機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)趨向于智能機(jī)電一體化方向。

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)電一體化產(chǎn)品目前不僅向智能化方向發(fā)展，而且還向仿生物系統(tǒng)化方向發(fā)展，應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣。

（一）智能化

隨著人類文明的進(jìn)步和科技的超越式發(fā)展，人類扮演的角色越來(lái)越趨于簡(jiǎn)單、明了化，人們追求高品質(zhì)與快節(jié)奏的生活與工作方式，那么機(jī)電一體的發(fā)展也就越來(lái)越趨于“傻瓜”式與“一鍵操作”式，這樣能把人類的活動(dòng)從復(fù)雜的按部就班的程序化中解脫出來(lái)，用更多的時(shí)間來(lái)享受生活和工作給我們帶來(lái)的諸多便捷。未來(lái)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，在開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)的時(shí)候，順其自然，第一先考慮的就是智能化。

智能化簡(jiǎn)單的說(shuō)就是具有人工智能或模擬人類智能的系統(tǒng)。目前，專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及遺傳算法，是機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)智能化的的主要核心技術(shù)。這四種技術(shù)相互關(guān)聯(lián)，密切聯(lián)系。隨著機(jī)械制造與自動(dòng)化程度的不斷提高，將會(huì)出現(xiàn)智能制造系統(tǒng)控制器來(lái)模擬人類專家的智能制造活動(dòng)，并會(huì)對(duì)制造中出現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策?？梢哉J(rèn)為把類似于人類的“大腦”（人類高度文明的匯縮體）裝在了機(jī)電一體化產(chǎn)品之上，產(chǎn)品隨時(shí)啟動(dòng)，“大腦”隨時(shí)工作，去判斷人類想要達(dá)到的各種需求，并能做出令我們滿意的行為。人類的大腦思維系統(tǒng)被模塊化的復(fù)制到機(jī)電一體化產(chǎn)品之上。

目前機(jī)電一體化產(chǎn)品的智能化應(yīng)用已成為趨勢(shì)， 例如智能機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床等。智能機(jī)器人是通過(guò)視覺(jué)、觸覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)等各類傳感器檢測(cè)工作狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際變化過(guò)程反饋信息并做出判斷與決定。數(shù)控機(jī)床的智能化體現(xiàn)在各類傳感器對(duì)切削加工前后和加工過(guò)程中的各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)做出判斷，自動(dòng)對(duì)異?，F(xiàn)象進(jìn)行調(diào)整與補(bǔ)償，以保證加工過(guò)程的順利進(jìn)行，確保加工精度和質(zhì)量要求，最后加工出合格的產(chǎn)品。

（二）仿生物系統(tǒng)化

今后的機(jī)電一體化對(duì)信息的處理會(huì)做得更加完美與準(zhǔn)確，這就依賴先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理與模塊仿真系統(tǒng)的支持。人們從動(dòng)物那里獲得了啟示，依據(jù)動(dòng)物對(duì)外界反應(yīng)的習(xí)性與規(guī)律，模擬其習(xí)慣做法，把其應(yīng)用到機(jī)電一體化方向。比如說(shuō)我們開(kāi)發(fā)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，在接受外界刺激的時(shí)候，根據(jù)動(dòng)物常規(guī)習(xí)性和一般反應(yīng)規(guī)律，機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)該做出類似于動(dòng)物的反應(yīng)動(dòng)作或程序準(zhǔn)備工作，根據(jù)目標(biāo)完成任務(wù)獨(dú)立選擇最優(yōu)的行為動(dòng)作，來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)任務(wù)的準(zhǔn)確反應(yīng)與目標(biāo)的圓滿完成。

更準(zhǔn)確地說(shuō)，仿生物系統(tǒng)化是集動(dòng)物習(xí)性、智能化于一身的技術(shù)。此類產(chǎn)品如仿生物寵物狗、動(dòng)物園里的仿生物代理虎媽媽等，這都是研究的課題?？紤]到仿生物系統(tǒng)化研究過(guò)程的復(fù)雜性，最關(guān)鍵的是被仿的生物習(xí)性與要完成的機(jī)電一體化產(chǎn)品行為之間的相似性研究與系統(tǒng)模塊的生成，仿生物系統(tǒng)化的道路還有很長(zhǎng)的路要走。

新的時(shí)代脈搏在涌動(dòng)，賦予我們?cè)谛碌念I(lǐng)域更高層次的挑戰(zhàn)，機(jī)電一體化的發(fā)展也被賦予了嶄新的使命。在發(fā)展科技不辱使命的前提下，我們更應(yīng)該注重人性化理念與倫理道德，科技和信息的快速發(fā)展帶來(lái)的綠色壓力，充分考慮科技與生存環(huán)境的關(guān)系，共同建設(shè)好一個(gè)和詣、健康、高度文明的國(guó)家。

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作者簡(jiǎn)介：胡海英（1978-），男，河北遷安人，供職于河北聯(lián)合大學(xué)遷安學(xué)院，研究方向：機(jī)電一體化產(chǎn)品。

（責(zé)任編輯：劉 艷）