某某省机电一体化产业发展趋势[推荐]

第一篇：某某省机电一体化产业发展趋势[推荐]

某某省机电一体化产业发展趋势

一.机电一体化的含义

机电一体化(mechatronics)一词是英语外来术语,原见于日本的科技书刊。从词义上看即 机械与电子的结合,所以有的学术刊物翻译为机械电子学。但机电一体化并非由机械与电 子技术的简单叠加或一般的结合,而是有机的融合。它的一般含义包括技术和产品两方面。机电一体化技术是机械工程和电子工程,机械技术和电子技术合成的产物。国外较权威 的解释是:“机电一体化是指在机构的主功能,动力功能,信息处理功能和控制功能上引入 电子技术,并将机械装置和电子设备以及软件等有机结合起来构成的产品或系统”。机电 一体化产品一般是在机械产品的基础上采用电子技术、控制技术和计算机技术等通过相 互渗透和融合所产生出来的新一代产品和系统。机电一体化的主要研究范围是工厂自动 化、办公自动化及家庭自动化。

二．机械工业和机电一体化的发展状况

机械工业在社会发展历史中起着巨大的推进作用,提高着生产社会化的程度,由于发电机 和电动机的出现,以机电一体化为中心的改造传统工业的新科技革命自本世纪70年代以来 ,首先在美日西欧等国蓬勃兴起,并迅速波及到世界其他主要国家和地区,直接为第一,二 ,三产业的技术进步提供了大量适用的技术装备,并满足了各方面的设备更新及各类生产 技术更新的要求,大大推动了国民经济的发展,使其产生质的飞跃,机电一体化的发展不仅 是科技革命的内容,关系到国民经济的发展方向。在新科技革命飞速发展的形势下,重视 发展科技,并把发展科技置于国家发展战略的的突出位置,所以,要大力提高机械工业的现 代化水平就应加强对机电一体化项目的支持。长期以来, 机械工业最充分体现了技术进 步,它不仅大量吸收科技领域的各项成果,提高本身的科技水平,同时以其创造的先进技术 武装了国民经济各部门,加速了社会生产的电气化,科学化,机械化和自动化,加速了国民 经济现代化,并有助于减少资源的消耗,提高社会劳动生产率,从经济发展来说,机电一体 化是生产力但其本身绝不是简单就科技谈科技,而是同经济,军事力量的进步的社会的发 展有着密切的关系,机械工业的规模和水平是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标 志。机械工业是技术密集型加工工业,与一般加工工业相比,它具有如下特点(1)科技经费 比重高(2)科技人员比重大(3)产品更新快(4)技术贸易额度高(5)机械工业多数部门属于 高技术部门。同时机械工业又是高附加值和高出口创汇产业,其附加值率普遍高于其他工 业创汇也高,所以各国都优先发展,同时机械工业属于高就业产业,有较大就业容量。且与 钢铁,橡胶,化工,等多种行业有关,有助于解决劳动的就业问题。机械工业在我国实现工 业化和现代化的过程中,属于举足轻重的地位。

机电一体化产业是机械工业中的高科技产业，融合了机械和电子技术，近年来计算机控 制也渗透于其中。机电一体化产业的发展主要包括机电一体化研究、机电一体化商业化 开发和机电一体化应用扩散三个基本层次。机电一体化的发展过程实质上是一个不断地 技术创新过程。

并不是全新的技术才可以创造更高的效益，才算是技术创新。事实说明，有些技术在一 定范围内已经比较充分地得到利用，但在其他领域的应用潜力却还很大。在学科和产业 间进行较大跨度的转移，可能找到许多可以发挥作用的领域，因此可以说，一项新技术 的发明和首次创新的成功，只是走过了其生命期的一小段历程。对于大多数缺少资金、技术和人才的发展中国家来说，注重融合型的技术创新，是一个值得注意的问题。创新 的概念一般包括五个方面的内容：（1）制造新的产品（2）采用新的生产方法（3）开辟 新的市场（4）获得新的供应源（5）形成新的组织形式。围绕这五个方面展开的创新活 动有一个共同的特征，即强烈的利润动机和潜在的盈利前景。把竞争机制升华为创新机 制，从而使人们更为准确地把握现代经济发展的脉搏。目前，国外已形成了8种有代表性 的理论。（1）模仿论（2）市场结构论（3）企业规模论（4）经济增长论（5）线型序列 论（6）扩散模式论（7）源泉论（8）方法论。在机电一体化产业的发展过程中，我们更 需要创新意识，更好地应用创新理论指导产业发展方向。

三．我国机电一体化发展状况

中国机电工业在我国实现工业化和现代化的过程中,已经形成了具有一定实力的比较 完整的生产体系,从六五以来,机电产业结构已大大优化,为国民经济发展作出了巨大贡献。

我国是发展中国家,经济发展水平还相当低,工业化只是初步实现,机电企业产值低 ,效益差,产品质量不高,技术含量低,科技附加值在出口创汇中竞争力不强,开发能力低, 产品层次低,生产不集中,规模经济效益差,要迎头赶上世界经济发达国家,发展机电一体 化,是刻不容缓的要求

1995年我国机电产品对外贸易蓬勃发展,进出口总额过千亿,达1030.4亿美元,占全国外贸 总值的36.7%,比上一年增长15.6%,其中出口438.6亿,增长37.1%。机电产品出口第一次跃 居出口商品首位,1995年以438.6亿,增长37.1%。1995年以438.6亿美元的的出口成绩超过 了329亿美元的纺织服装出口值。所占比重由上午的26.4%提高到29.6%。

一般贸易出口机电产品124.5亿美元，增长41%，占机电产品出口的28.4%。加工贸易出口 机电产品306.4亿美元，占机电产品出口的70%。以下是我国近6年机电产品出口情况。

年份 机电产品出口创汇总额（亿美元）占总出口额百分比 1990

110．9

17．9 1991

1991

1992

1993

141．3

141．3

195．5

221．0

19．6 19．6 23．0 24．7 1994

320．0

26．4 1995

438．6

29．6 技术及资本密集型的机电仪表产品出口比重进一步增大，1995年全国共出口技术技术及 资本密集型的机电仪表产品386.5亿美元，增长38.2%，占机电出口总额的88.1%。以数控 机床为例：95年出口980万台，金额达1164万美元。到1997年，机电产业日益成为中国扩大对外出口的支柱产业。1997年机电工业增长速度主要是靠出口增速。

同时出口市场进一步集中于亚洲，欧洲不变，美洲份额下降，同时国有企业仍是出口主 力。各地发展不平衡,如95年广州省出口达241.21亿美元,而某某出口仅有2.81亿美元占 全国第12位。

到1997年，机械工业全行业共有企业115334个，产值144929。5亿元，工业增加值3831。03亿元，产品销售收入13651。21亿元，利税总额878。86亿元，利润总额257。66亿元。其中机电一体化产业（包括电气机械及器材制造业、仪器仪表及文化办公机械制造业）企业有22966个，产值4085亿元，占28。18%，工业增加值968。23亿元占25。27%，产品销售收入3617。63亿元，占26。5%，利税227。56亿元，占25。89%，利润82。59亿元，占73。42%。总体表现为企业数减少，职工人数减少，工业总产值取得较高的增长幅度，工业增加值增加，利税增加。

企业经济类型日趋多元化，1997年机械工业中，国有经济企业16739个，占全行业企业数 的14.51%;集体经济企业81980个，占71.08%;三资企业8907个，占7.72%。从几项主要效 益指标对比，集体经济企业各项指标较好，三资除劳动生产率、工业成本费用利润率较 高外，其余方面不占优势。但总的来说，公有经济是主要的。

1998年机电产业经济及技术条件，无论是从本行业还是从当代国际水平来看，明显偏低。技术进步对产值增长速度的贡献率只有34%，西方国家一般都在60%以上，新产品产值 率不到30%，西方国家在50%以上，机床产值数控化率，我国只有25%左右，日本早达70%。技术开发经费1。78%，技术开发人员占职工比重3。73%，都明显偏低。所以经济及技术水平低，结构调整任务重。

四．我省的机电一体化产业情况

某某省机电一体化研究起步较早，研究范围也十分广泛，据商品是市场经济的重要 组成部分，在市场经济条件下，省区经济要求持续稳定地发展，关键是组织好具有鲜明 地方特色和优势的各种产品,机电一体化产品是传统加工工业和现代高科技结合的产物, 也是省区经济实力的一个重要标志。某某省作为华中地区重要省区之一,其机电一体化的 发展,和机电一体化产品销售也应立足本省实际情况,制订科学的长远规划。某某机电产品国内市场占有率分析。

机电一体化的代表产品数控机床近年产量如下： 年份 1993 1994 1995 1996 1997 1998 产量(台)269 131 48 36 116 69 但考虑到数控机床属大型机电一体化产品，销售市场容易出现饱和，前一年度销售大幅 增长可能导致后一年度销售不畅。从表中数据我们看出在1993年达到销售高峰后，连续 3年产品呈下滑态势。1997年有所回升，1998年又下降。而且缺乏与同期全国其它省市同 期水平比较。所以选用多产品品种行业进行整体趋势分析较为科学。以电气机械及器材 制造为例，其全国市场占有率如下: 年份

1985 1990 1991 1992 1993 年份

1985 1990 1991 1992 1993 全国市场占有率(%)3.70 2.75 2.68 2.40 2.25

由数据可以看出从1985-1993年机电产品在全国市场上的占有率普遍逐年下降，全省 经济指标在全国的地位也逐年下滑，进入90年代以来，某某机电一体化产品呈调出外省 市场少，调入外省市产品增加的趋势。看出某某机电一体化的产品市场呈萎缩状态。

而1993年部分省市电气机械及器材制造产品国内市场占有率如下： 省份 上海 江苏 浙江 广东 山东 辽宁

四川 某某

占有率(%)10.5 14.6 8.7 19.8 5.9 0.4 3.6 2.3 到了1997年,从省市看,总产值江苏省局第一,利税总额上海市居第一。总产值1997年国内 占有率在10%以上的3省市分别是江苏（16.21），广东（12.65%）和上海（10.83%）。1994-1997年年均发展速度在15%以上的省市如下：

省份 海南 安徽 广东 山东 上海 某某 福建 河北

发展速度 25．2% 20．3% 19．3% 19.1% 18．2% 16．7% 16．5% 15．5% 全国近55%的工业品市场被前七省占领，某某产品只有江浙上海的1/4--1/5，广东的1/8 悬殊很大。而且某某省机电产品发展速度仍落后于大部分沿海省份。

某某的商品的出口额自1985年以来逐渐增长，机电产品的占全省出口总额的比重也迅 速上升，出口的机电产品中，技术密集并能发挥机电一体化优势的商品比例上升，占机 电产品出口总额的40%以上，目前已经同140多个国家和地区建立了贸易关系。以下是部分产品的出口数据

我省机械设备出口公司出口额: 年份 1994 1995 1996 1997 出口额(万元)1942 2733 6004 18000

其中,1995年电机车及设备零件，音像设备及其零件 5432 万元，医疗用仪器及设备

其中,1995年电机车及设备零件，音像设备及其零件 5432 万元，医疗用仪器及设备，精密仪器及设备82万元

但和江浙广东等机电强省相比，某某机电一体化产品出口的增长率要低得多。

到1997年,全省工业机械系统归口企业453个。按企业规模划分,特大企业1个,大一型企业 8个,大二型企业30个,中一型企业22个,中二型企业85个,小型企业307个。全系统完成工 业总产值329亿元,比1996年增长29.6%。主要经济指标见下表。

1997年某某机械工业系统概况

行业 企业数 全部职工平均人数 工业总产值 工业增加值 产品销售收入 利润总额 合计 453 421202 3294151 700130 3141000.5-91696.6 农业 74 41676 163283 45767.9 139109.8-7259 仪器仪表 18 13919 110165 21575.4 70559.7-1558.1 工程机械 8 3276 12754 3206 12217.2 58.5 石化 33 20271 78013 22023.2 59185.9-748.5 重型矿山 19 12514 41582 12054.1 31288.1-1332.6 机床工具 35 31077 51152 10246 49956.7-6388 电工电器 56 44605 261053 72785.2 247677.7 9059.6 机械基础件 27 24008 84345 29720.1 81845 1700.8 食品包装 1 247 1801 1086.6 1307.5 1.2 汽车 149 2446958 2446958 468535.1 2409818-84667.3 其他 33 43045 43045 13130.4 38034.8-563.2 全省工业企业经济运行的主要特点:(1)生产步入正轨,呈平稳过渡态势(2)产销衔接逐月趋好,库存有所下降(2)产销衔接逐月趋好,库存有所下降

(3)大中型企业两极分化(4)经济效益滑坡有所抑制

从上表中可以看出属于机电一体化产业的电工电器成为某某省利润快速增长的新兴行 业。

进入1998年,在机电一体化产业部分工业制造业与1997年比较如下(单位:亿元)产业分组 企业单位数 工业总产值 利润总额 利税总额

1997 1998 1997 1998 1997 1998 1997 1998 专用设备制造业 629 322 86.71 89.41 0.11-1.49 1.59 0.85 电气机械及器材制造业 409 107 73.89 70.78-0.19-0.26 0.71 0.43 仪器仪表及文化办公用机械制造业 109 66 11.00 13.01-0.59-0.71-0.30-0.39

从上表我们可以看出,某某机电一体化产业呈萎缩态势,利润利税大幅度下滑,形势十分 严峻。这一方面是由于国内需求不大，经济有待拉动，另一方面也说明某某省机电一体 化产业结构不佳，缺乏内在推动力。作为工业强省的某某,如果无法把机电一体化作为支 柱产业扶持,则会出现工业水平下滑,竞争力逐年丧失,产业结构劣化等恶果。

1998年工业企业效益低下的状况并未改变,1-11月全省综合工业指数下降1.14个百分 点,国有工业效益下降更为显著。国有大中型企业效益下滑尤其严重。产业分组 企业单位数 工业总产值 利润总额 利税总额

1997 1998 1997 1998 1997 1998 1997 1998 专用设备制造业 629 322 86.71 89.41 0.11-1.49 1.59 0.85 电气机械及器材制造业 409 107 73.89 70.78-0.19-0.26 0.71 0.43 仪器仪表及文化办公用机械制造业 109 66 11.00 13.01-0.59-0.71-0.30-0.39

从上表我们可以看出,某某机电一体化产业呈萎缩态势,利润利税大幅度下滑,形势十分 严峻。这一方面是由于国内需求不大，经济有待拉动，另一方面也说明某某省机电一体 化产业结构不佳，缺乏内在推动力。作为工业强省的某某,如果无法把机电一体化作为支 柱产业扶持,则会出现工业水平下滑,竞争力逐年丧失,产业结构劣化等恶果。

1998年工业企业效益低下的状况并未改变,1-11月全省综合工业指数下降1.14个百分 点,国有工业效益下降更为显著。国有大中型企业效益下滑尤其严重。

五．某某省机电一体化产业发展缺陷。

某某省机电一体化的发展及其产业化并不尽人意，存在着许多急待解决的问题。

(1)全省没有一个全面统一的协调与管理机构,在机电一体化的发展上缺乏统一规划和有 效指导,妨碍了机电一体化产业的合理布局和健康发展。(2)各种因素制约了某某机电产品竞争力

一般来说，产品竞争力的大小总是受制于产品的质量（包括产品的档次，规格），价格，和销售手段（包括销售方式和售后服务等）这三大要素，而某某发展机电一体化 产业，提高市场占有率和出口创汇，并创造效益也要从这几方面入手。

技术装备陈旧，制造工艺落后，生产手段测试条件与发展明显不适应。

这是某某机电一体化产业发展的老大难问题，从“七五”以来，一直制约着某某机电一体 化竞争力的重大因素，因为在商品市场上质量与价格（受制于人工。原材料，和能源消 耗水平）的竞争背后是生产技术水平的竞争。

某某省机电工业固定资产数量很大，但普遍存在自动化技术程度低，成套生产线少，先进的专用及通用设备和加工中心少，与先进国家和地区的水平相比，设备和技术手 段都很落后。加上企业质量意识不强，质量保证体系不完善，造成机电一体化产品质量 差，次品率高，除机器设备陈旧，制造工艺落后，不能保证成品精度外，更多的是产品 质量和质量管理问题，工艺纪律松懈，规章制度未切实执行。

第二篇：机电一体化发展趋势

机电一体化的发展历程和发展趋向系别：

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日期：2012年6月2日

1.机电一体化技术发展历程

1数控机床的问世,写下了“机电一体化”历史的第一页。

2微电子技术为“机电一体化”带来勃勃生气。

3可编程序控制器、“电力电子”等的发展为“机电一体化”提供了坚强基础。4激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使“机电一体化”跃上新台阶。

2.机电一体化发展趋向

1.数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

2.智能化

即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

3.模块化

由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。

4.网络化

由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控

制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。

5.人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。

6.微型化

微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。

7.集成化

集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。

8.带源化

是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。

9.绿色化

科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。

10.光机电一体化

一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋向.11.自律分配系统化——柔性化

未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特征是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

12.全息系统化——智能化

今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。

13.“生物一软件”化—仿生物系统化

今后的机电一体化装置对信息的依靠性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物摘要：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学探究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产

品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入探究。这一探究领域称为“生物——软件”或“生物系统”，而生物的特征是硬 件(肌体)——软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。

14.微型机电化——微型化

目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

在机电一体化控制中，该执行机构集微机技术和执行器技术于一体，是一种新型的终端控制单元，其电机是通过内部集成的一体化变频器来控制，因此，同一台智能执行机构可以在一定范围内具有不同的运行速度和关断力矩。该智能执行机构采用了液晶显示技术，它利用内置的液晶显示板，不仅可以显示阀门的开、关状态和正常运行时阀门的开度，还可以通过菜单选择运行参数设定，当系统出现故障时，能显示出故障信息。总之，该执行机构集测量、决断、执行3种功能于一体，顺应了电动执行机构的发展趋势，它的研制成功给电动执行机构的研究开发提供了新的思路。建国以来，我国电力系统继电保护技术经历了4个时代。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化，这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。

第三篇：机电一体化的发展趋势

机电一体化技术的发展趋势

20世纪90年代后期，各发达国家开始了向智能化方向发展机电一体化技术这方面迈进。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化行业，微细加工技术也在其中有了更深层次的发展，于是出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，对机电一体化系统的分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。从现在来看未来的机电一体化技术的发展方向大致有以下几个方面：

一、智能化

智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一, 也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。目前, 专家系统、模糊系统、神经网络以及遗传算法, 是机电一体化产品（系统）实现智能化的4种主要技术，它们各自独立发展又彼此相互渗透。随着制造自动化程度的不断提高, 将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动, 并会对制造中出现的问题进行分析、判断、推理、构思和决策。例如，在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊数学、神经网络、灰色理论、心理学、生理学和混沌动力学等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

二、集成模块化

集成模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势, 也是一项重要而又艰巨的任务。简单的来说就是将各种接口或单元标准化，有点像机械咀的标准件，由于机电一体化产品种类和生产厂家都比较多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。从而避免利益的冲突，并能使之标准化、系列化。机电一体化产品生产企业可利

用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模，这样更利于制定标准，以便各部件、单元的匹配和接口。

三、微型化

微型化是指机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。它是一个新兴的、多学科交叉的高科技领域，面临许多课题，涉及许多关键技术。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。微型机械加工技术作为微型机械的最关键技术，也必将有一个大的发展。硅加工、LIGA加工和准LIGA加工正向着更复杂、更高深度适合各种要求的材料特性和表面特性的微结构以及制作不同材料特别是功能材料微结构，更易于与电路集成的方向发展，多种加工技术结合也是其重要方向。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。

四、系统化

系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。它的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除R S232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要以及模仿生物机理等方面的产品。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。

五、自源化

自源化是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。

六、环保化

工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前景。

机电一体化的发展前景

以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。专家预测，机电一体化技术将向以下几个方向发展：

1、光机电一体化方向

一般机电一体化系统是由传感系统、能源（动力）系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术，利用光学技术的先天特点，就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

2、柔性化方向

未来机电一体化产品，控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在这系统中，各子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具有“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的能力，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

3、仿生物系统化方向

今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上处于“静态”时不稳定，但在动态时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统工作时，生物就很有活力。就目前情况看，机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势，但还有一段很漫长的道路要走。

第四篇：探析机电一体化的未来发展趋势

探析机电一体化的未来发展趋势

摘要：介绍了光机电一体化技术特征，研究了国内外技术现状和发展趋势，指出了未来发展前景和一些重要技术热点。

近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。

1.光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。

1.1 体积小，重量轻，适应性强，操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。

1.2 功能增加，精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制 水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机

械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

1.3 部分硬件实现软件化，智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向“软件化”和“智能化”。

1.4 产品可靠性得到提高，使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

1.5 融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品

光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学

等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。

1.6 产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。

2.研究现状和发展趋势

2.1研究现状

自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

2.2 发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。

从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：

（1）激光技术

1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。

2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。

4）相干性，由于激光速频率单

一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。

（2）传感检测技术

1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。

2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积

小，重量轻，但受天然影响大。

3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

（3）激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

（4）光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。

3.结语

技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰

当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。

参考文献

[1] 刘志，朱文坚.光机电一体化技术，现代制造工程，2001

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[2] 梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息，2000

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[3] 宋云夺编译.光机电一体化业的未来.光机电信息，2003

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[4] 左铁钏、施定源、陈铠.激光加工技术的优势及在工业生产中的应用.激光杂志，1999（4）

[5] 王家淳.激光焊接技术的发展与展望.激光技术，2001（2）

第五篇：浅谈机电一体化技术的发展趋势

浅谈机电一体化技术的发展趋势

机电一体化技术是面向应用的跨学科的技术,它是机械技术、微电子技术、信息技术和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速,机电一体化产品更新日新月异。

一、机电一体化技术的发展历程

“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。直到70年代,人们一直把机电一体化看做是机械与电子的结合。

80年代,信息技术崭露头角。微处理机的性能提高,为更高级的机电一体化产品所采用,典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后,使机械一电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。

进入90年代,通信技术进入了机电一体化,机器可像机器人系统那样避控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用,有的在性能上更是多用途的,尤其是微传感器和执行器技术的发展,和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的纬合,开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”虽然微加工方法尚未成熟,但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后,机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展,稳步进入了21世纪。

二,典型机电一体化产品的发展趋势

(一)数控机床。目前我国是全世界机床拥有量最多的国家(近320万台),但数控机床只占约5%且大多数是普通数控(发达国家数控机床占10%)。近些年来数控机床为适应加工技术的发展,在以下几个技术领域都有巨大进步。

1.高速化。由于高速加工技术普及,机床普遍提高了各方面的速度。车床主轴转速有3 000~4 000r/min提高到8 000~10 000r/min快速移动速度由过去的10~20m/min提高到48m/min,60m/min,80m/rain,120m/min:在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度,由过去一般机床的0.5G(重力加速度)提高到1.5G~2G,最高可达15G:直线电机在机床上开始使用,主轴上大量采用内装式主轴电机。

2.高精度化。数控机床的定位精度已由一般的0.01~0.02mm提高到0.008左右;亚微米级机床达到0.0005mm左右:纳米级机床达到0.005~O.Olum最小分辨率为1nm(O.000001mm)的数控系统和机床已问世。

3.复合加工,新结构机床大量出现。如5轴5面体复合加工机床,5轴5联动加工各类异形零件。同时派生出各种新颖的机床结构,包括6轴虚拟机床,串并联绞链机床等,采用特殊机械结构,数控的特殊运算方式,特殊编程要求。

4.使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎天翼”。如内冷转头由于使高压冷却液直接冷却转头切削刃和排除切屑,在转深孔时大大提高效率。加工刚件切削速度能达1 000m/min,加工铝件能达5 000m/min。

因此,计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、并行工程等等各和新技术都在数控机床基础上发展起来,这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。

(二)自动机与自动生产线。在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动机械、自动生产线及各种自动化设备,是当前机电一体化技术应用的又一具体体现。如:各种高速香烟生产线;易拉罐自动生产线:FEBOPP型三层共挤双向拉伸聚丙烯薄膜生产线等等,这些自动机或生产线中广泛应用了现代电子技术与传感技术。使用这些自动机和生产线的企业越来越多,对维护和管理这些设备的相关人员的需求也越来越多。

三、机电一体化技术的发展趋势

以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命,不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展,而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。专家预测,机电一体化技术将向以下几个方向发展:

(一)光机电一体化方向。一般机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术,利用光学技术的先天特点,就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

(二)柔性化方向。未来机电一体化产品,控制和执行系统育足够的“冗余度”,有较强的“柔性”,能较好地应付突发事件,被设计成“自律分配系统”。在这系统中,各子系统是相互独立工作的,子系统为总系统服务,同时具有本身的“自律性”,可根据不同环境条件做出不同反应。

(三)智能化方向。今后的机电一体化化产品“全息”特征越来越明显,智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。

四、仿生物系统化方向

今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大,并且往往在结构上处于“静态”时不稳定,但在动态(工作)时却是稳定的。就目前情况看,机电一体化产品虽然有仿生物系统化七方向发展的趋势,但还有―段很漫长的道路要走。

五、微型化方向

目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当这一成果用于实际产品时,就没有必要再区分机械部分和控制器部分了。那时,机械和电子完全可以“融合”机体,执行结构、传感器、CPU等可集成在一起,体积很小,并组成一种自律元件。这种微型化是机电一体化的重要发展方向。□

(编辑/丹桔)