时间：2023-12-20 15:08:07
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关键词：机电一体化；工程机械；数控技术
伴随着机电一体化技术的快速发展，其在机械制造业中更是显现出巨大的优越性。例如数控机床就是机电一体化技术的典型产物，其通过综合运用计算机、自动控制、电气传动以及测量技术等，有效的提升了工程机械的加工精度、效率。又比如加工中心，其是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床。可以说，目前在机械制造业上，应用数控机床是不可逆转的一种潮流。
1机电一体化及工程机械性能概述
1.1机电一体化概述
伴随着机电一体化技术的产生和发展，促使工程机械技术实现了机械、液压、电子控制技术等多种技术的有效融合，从而显著提升了工程机械的使用性能和经济效益。现阶段，机电一体化技术在工程机械中的应用主要是借助于微电子处理器的重要作用，通过全面优化、处理各种系统设备，从而推动工程机械行业的全面发展。例如各种工程设备能够实现状态监管和故障自检等。此外，在科技水平的进一步推动下，机电一体化技术在工程机械上的应用范围也越来越宽泛，并推动了工程机械朝向智能化和一体化的方向发展。
1.2工程机械的基本性能
随着科技水平的逐步提高以及社会的逐渐发展，工程项目已经脱离了传统单纯以人力施工的方式，而逐渐转变为采用机械化施工的方式。机械化施工能够显著提升工程项目的施工效率，降低劳动力的使用数量，节约了大量的施工成本。随着目前工程项目数量和规模的扩大，以及各种机械设备的大量投入运用，为全面提升工程机械的使用效率，人们也在工程机械中逐步融入智能化和自动化等技术，并取得了较好的实践效果，同时也进一步奠定了机电一体化技术的发展基础。
2机电一体化技术的应用
第一，在线监控、自动报警及故障自检。对于工程机械来说，机电一体化技术的具体应用是实现对所有设备系统的全程、动态电子监控。其能够对运行中出现故障的设备系统进行监控和检测，例如机械中的电动机、传动系统、工作装置、制动系统以及液压系统等等，其不仅能够实现对上述机械设备的在线监控，还能够在机械设备出现故障的时候，自动报警并快速定位故障位置，进而全面提升机械设备的工作效率，简化设备的维护检查工作，节约设备的维修费用，延长机械设备的使用寿命。
第二，调整施工的精度，提升生产效率。机电一体化在机械加工领域中应用的典型特点就是高效和高精度。例如数控机床（含加工中心）能够充分发挥现代刀具材料的性能，不仅能够显著提升加工效率，降低加工的成本，还能够提升机械零件表面的加工质量和精度。例如目前我国普通级的数控机床的加工精度已经由之前的±10μm达到了±5μm，而精密级加工中心的加工精度已经由过去的±3-5μm达到了±1-1.5μm。可以说，目前运用数控机床来实现机械加工效率，是我国机械制造业进行技术改造以及技术更新的必由之路。
第三，节能降耗的作用。过去工程机械在实际运行中，为了确保机械设备能够处于正常的运转状态中，通常需要消耗大量的能源。主要原因在于工程机械大部分情况是处于超载或者是未达到额定功率的现象，进而做了很多无用功。而通过机电一体化技术，能够对机械设备的施工功率进行有效调节，确保机械设备在正常运转的状态下无需消耗过多的无用功，能够实现节能的作用。例如对于井下作业而言，合理运用胶带输送机、通风机以及提升机等，并采用变频起动和PLC控制系统，就能够在全面提升生产效率的同时，实现大约30%左右的节电量。
3机械制造中数控技术的具体应用
3.1机械
伴随着社会的日渐进步，机械制造行业的产品的种类也日渐繁多。例如在各种机壳的毛坯制造中更多地选用焊件，而若使用传统机械加工方式则无法实现单价下料问题。因此综合运用机电综合技术的数控技术就能有效改善这种局面，运用数控气割方式，代替传统的仿型法，并运用龙骨板程序实现对采煤机叶片以及滚筒等的下料，可以实现快速切割并确保了切割质量。同时部分零件的焊接坡口可以直接割出，有效地提升了生产效率。此外，数控气割机上配备的有能够自动调整的切缝补偿装置，其可以通过程序来控制构件的实际轮廓，例如数控机床可以对铣刀的半径进行补偿。通过切缝补偿装置就能够实现对毛坯件加工余量的精确控制。
3.2机床设备
在整个机械制造行业中，机械设备是其重中之重。尤其是伴随着现代机械制造业的快速发展，更是对机床设备提出了更高的要求。现阶段，综合融入机电一体化技术的数控机床设备是机械行业中的重要产品之一。其主要是将计算机控制装置运用在机床上，通过代码来实现对机床控制的机电一体化产品。其在控制介质上记录刀具和工件的相对位置、主轴转速、刀具选择、冷却泵的启停等操作及顺序动作数字码，进而发出相应的控制指令来要求机床的伺服系统或者其他相应的执行元件，最终实现机床制动加工零件的功能。总之，机电一体化在工程机械中的应用是科技水平发展和社会进步的必然要求，因此综合运用先进的科技技术，融合国内外先进理论思想，不断完善机电一体化技术，从而促使其和工程机械实现完美的融合是工程技术人员不懈的追求。
参考文献
[1]赵耀辉.评析机电一体化技术在工程机械中的应用[J].门窗，2014，8：114.
[2]张彬.论机电一体化技术在现代工程机械中的应用与发展[J].现代商贸工业，2012，5：180.
[3]母传荣.关于机电一体化在工程机械中的应用[J].化工管理，2015，24：53.
关键词 机电一体化 技术运用 机械制造
中图分类号：TH-39；TD63 文献标识码：A
1机电一体化概要
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电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。
2航空工业领域机电一体化的发展状况
航空工业机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：
20世纪60年代以前为探索阶段。在这一时期，各国都在积极探索航空航天技术，并将最新电子技术积极的运用于完善航空机械产品的性能方面，特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了航空工业的发展，对于先进战斗机的需求，推动了航空领域机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，进一步推动机电一体化技术的普及。但是，由于工业技术基础的限制，这一阶段总体上还处于探索阶段，对于机电一体化技术运用程度还不深，也无法进行广泛的推广；20世纪70到80年代为初步发展阶段。这一时期，由于计算机技术、控制技术、通信技术等更先进技术的出现，航空技术领域得到了蓬勃发展，规模集成电路和微型计算机等充分运用到了航空工业领域，为机电一体化与航空工业的深度融合奠定了坚实的基础；20世纪90年代为快速发展时期。这一时期，机电一体化技术世界航空工业领域得到比较广泛的承认，以机电一体化技术为基础的航空工业得到了极大发展，基本成为航空工业的支柱性技术，90年代后期，航空工业开始向智能化方向迈进，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；21世纪以来，人类进入了宇宙时代，航空工业领域对于机电一体化的运用更为精纯，大规模系统的建模设计、分析和集成方法、人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为航空领域的机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。
3航空工业领域机电一体化的发展趋势
3.1航空制造业的智能化
在现代信息技术的支持下，智能化已经成为目前航空工业领域机电一体化技术的一个重要发展方向，也是最主要的方向。人工智能的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。特别是在飞行系统的建设，自动导航、自动驾驶等以机电一体化技术为基础的航空智能化已经取代传统的飞行操控方式，成为航空领域主要的飞行控制技术。
3.2航空管理技术的网络化
航空管理技术的网络化也是机电一体化技术背景下，航空工业技术发展的必然趋势。20世纪90年代，计算机技术得到突破性发展，世界进入计算机时代。计算机技术的兴起和飞速发展给航空工业带来了巨大的变革，计算机网络将整个航空技术领域和各种设备连成一体，实现了生产和操作、空中和地面的一体化发展。而基于计算机技术的各种航空远程控制和监视技术本身就是机电一体化产品。因此，航空工业机电一体化朝着网络化方向发展成为必然趋势。
3.3航空设施设备的微型化
得益于机电一体化技术，航空设施设备还呈现出了微型化的发展趋势。微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。而航空航天工业中所需要的各种特殊材料的生产、重要零部件的制造、关键技术的革新都都离不开设施设备的微型化。机电一体化技术无疑为实现航空设施设备的微型化提供了条件。
3.4航空工业生产的绿色化
节能环保、绿色生产也是航空工业领域探索的重要方向、航空技术的发展为人类的航天事业提供了极大的便利，但是由于航空工业是一个大动力、高耗能、高投入的产业。在自然资源不断减少，生态环境受到严重污染的背景下，探索绿色航空工业技术成为航空领域的重点攻坚任务。在机电一体化技术的帮助下，绿色航空产品概念应运而生。机电一体化使航空工业在设计、制造、使用过程中，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。因此，促进航空产业的绿色发展，也是航空工业机电一体化发展的重要趋势之一。
参考文献
[1] 徐晓娜，朱柏龙.机电一体化技术的发展与思考[J].科技致富向导，2014（17）.
[2] 刘磊，涂万阳.机电一体化在数控机床中的应用[J].经营管理者，2014（04）.
1.1低耗能高效率
传统的工程机械耗能普遍较高，生产率却较为低下，此种高耗能低效率的生产模式无法继续适应时代的需要。将机电一体化技术应用到工程机械中能够使生产的耗能明显降低，在消耗较少物资的情况下创造出较高的生产成果，从而满足社会整体的需求。
1.2高精度低强度
工程机械中机电一体技术的引入能够逐渐的将工作推向高精度低强度的层次，使机器运作的效率和效果得到较大的提高。例如：在现代沥青水泥混凝土搅拌设备中应用微机控制的电子称量系统时，能够实现生产过程中的称重的全程自动化，并且在具备自动找平系统的情况下，沥青混凝土摊铺机在施工时能够实现更好的效果，其施工质量得到显著提升。若将超声波技术应用于该生产中，则能够实现供料的自动调节，使生产的效率和产品的质量都得到极大的提升。与此同时，在工程机械中应用机电一体化技术能够在提高生产效率、提高生产效果的情况下减轻工作人员的工作强度。由于大部分的工序只需要机器自动来完成，因此便可以极大的减少人力物力的投入。
1.3工作过程自动化
机电一体化情况下的工程机械在工作时一般处于自动化或半自动化的状态，此种方式能够降低生产中人力的投入，减轻操作者的工作强度。在人工控制机械的情况下，容易出现因操作者的经验不足或者疲劳工作造成的作业精度误差，而自动化生产则能够很好的规避这一问题。例如：在挖掘机上设置挖掘轨迹控制系统，能够使操作者的工作更加准确，并且其控制系统能够感受到多个方位的信号，自动控制挖掘机的运作，从而提高了挖掘的精度和速度。
2工程机械中机电一体化的应用展望
机电一体化为当代的生产起到了很大的推动作用，在发展和应用中，还正在不断朝着智能化、微型化、模块化、网络化、环保化、系统化的方向不断推进。
2.1智能化在当今的数字信息化时代，智能化是其重要的表现形式。人们将人工智能与机电一体相结合进行研究，为求研发出机器人与工程机械相结合的智能化设备。智能化可直接理解为机械行为的智能化，其中包含人工智能、计算机科学、心理学等多个学科，为生产服务的智能化只需要依据生产环节的需要进行设定，其主要目的是创造高效率、低耗能的生产效果。
2.2微型化自上世纪八十年代末开始，机电一体便朝着微型化的方向进行发展。具备微型化标准的电子机械的尺寸小于1立方厘米，并且不断朝着更小的目标发展。微机电一体具备机电一体所具有的所有功能，并且还具备体积更小、耗能更少、灵活性更高等优点，能够运用在除了机器生产以外的其他多个领域。微机电一体化产品的生产和加工取决于其加工技术，即超精密技术，该种技术能够实现产品的高效微型化。
2.3模块化就目前而言，要实现机电一体的模块化难度较大。目前的机电一体化产品的种类不仅繁多并且型号各异，因此在研制机械接口、电气接口等产品时需要考虑的因素过多，很难统一标准，因此将机电一体模块化是一项较为艰巨的工程。但对于集减速、智能调速等模块则较为便利，此类产品的模块化能够推动新产品的开发，并且推动生产规模的扩大。
2.4网络化机电一体化产品在研制出来以后也需要保证其功能的健全和质量的合格，在其产品的推广和使用过程中，可以借助网络来实现对产品的控制和监视。如今的机电一体化产品很多都实现了远程控制，现场总线和局域网技术的应用，为机械网络化提供了极大的便利。在生产和操作过程中，只需要借助远程操控则能够实现工程机械的运作。
2.5环保化工业在推动人们的生产和生活水平提高的同时，也给人们的环境生活带来了很大的影响。在资源丰富的情况下，资源的滥用和浪费终究会使得资源消耗殆尽，因此在推行机电一体化生产的今天，需要合理运用资源，加强对资源的合理分配，并且降低生产对环境的负面影响，从而实现生产的可持续发展。
【关键词】机电一体化；核心技术；优势；发展趋势
机电一体化又称机械电子工程，是机械工程与自动化的一种，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，他的发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。
一、机电一体化的优势
随着机电一体化相关技术的快速发展，机电产品的外观更加人性化、功能更加强大、体积和重量更加轻巧、可靠性更高等。与传统的机电产品相比机电一体化产品具有以下优势。
1、功能增强并且应用广泛
机电一体化产品最显著的特点就是突破了原来传统机电产品的单技术和单功能的局限性，将多种技术与功能集成于一体，使其功能更加强大。而且能适应于不同的场合和不同的领域，满足用户需求的应变能力较强。
2、精度大大提高
机电一体化技术简化了机构，减少了传动部件，从而使机械磨损、配合及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用计算机检测与控制技术补偿和校正因各种干扰造成的动态误差，从而达到单纯用机械技术所无法实现的工作精度。
3、安全性和可靠性提高
机电一体化产品一般具有自动监控、报警、自动诊断、自动保护、安全联锁控制等功能。这些功能能够避免人身伤害和设备事故的发生，提高了设备的安全性和可靠性。
4、改善操作
机电一体化产品采用计算机程序控制和数字显示，具有良好的人机界面，减少了操作按钮及手柄，改善了设备的操作性能，减少了操作人员的培训时间，从而大大简化操作。
5、提高柔性
所谓柔性，即可以利用软件来改变机器的工作程序，以满足不同的需要。例如，工业机器人具有较多的运动自由度，手爪部分可以换用不同的工具，通过改变控制程序改变运动轨迹和运动姿态，以适应不同的作业要求。
6、生产能力和工作质量提高
基于虚拟原型的机电一体化设计建模与仿真技术研究 。
二、机电一体化的核心技术？
机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术，现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。
1、机械本体技术？
机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。？
2、传感技术？
传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。？
3、信息处理技术？
机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。？
4、驱动技术？
电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。？
5、接口技术？
为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。？
6、软件技术？
软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。
三、机电一体化技术的发展前景
纵观国内机电一体化的发展现状和科学技术的提升，机电一体化将朝着以下几个方向发展：
一是智能化。智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一。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，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。其产品可以模拟人类智能，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。
二是系统化。系统化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。表现特征之二是通信功能大大加强，远程及多系统通信联网的局部网络正逐渐被采用。另外，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。
三是微型化。微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。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，其具有广阔的应用前景。
四是模块化。模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。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。
五是绿色化。绿色化是时代的趋势，机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。
六是网络化。网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。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。？
四、结束语
综上所述，机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。
参考文献：
[1] 倪勇. 机电一体化技术在工程机械中的应用研究[A]. 2014年4月建筑科技与管理学术交流会论文集[C]. 2014
[2] 田军锋. 国产主要综采机电设备存在的问题及发展方向[A]. 安全高效矿井机电装备及信息化技术――陕西省煤炭学会学术年会论文集（2011）[C]. 2011
[3] 徐晓娜，朱柏龙. 机电一体化技术的发展与思考[J]. 科技致富向导. 2014（17）
一、关于机电一体化的核心技术
机电一体化包括硬件和软件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面入手：
（一）机械本体技术
机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面设计考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还要考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，减轻重量，提高效率。
（二）传感技术
传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有设计采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。
（三）信息处理技术
机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性。进而提高处理速度，并设计解决抗干扰及标准化问题。
（四）驱动技术
电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前.正在积极发展内部装有编码器的电机（或发电机）以及控制专用组件――传感器――电机三位一体的伺服驱动单元。
二、机电一体化技术的主要应用领域
（一）数控机床
数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现为：
1.总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。
2.开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。
3.WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工制造过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。
4.大容量存储器的应用和软件的模块化设计。不仅丰富了数控功能。同时也加强了CNC系统的控制功能。
5.能实现多过程、多通道控制.即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。
6.系统的多级网络功能，加强了系统组合及构造复杂加工制造系统的能力。
7.以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。
（二）计算机集成制造系统
计算机集成制造系统（CIMS）的实现，不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”。实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。
（三）柔性制造系统
柔性制造系统（FMS），是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机、实时、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。
三、机电一体化技术的发展前景
纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，机电一体化将朝着以下几个方向发展：
（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。
（二）系统化
系统化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。系统可以灵活组合，进行任意的剪裁。同时寻求实现多个子系统协调控制和综合管理。系统化的表现特征之二就是通信功能大大加强。一般除RS232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。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（仿生学）系统化方向发展。
（三）微型化
微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术。是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级别方向发展。由于微型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。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）模块化
模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。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、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。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。
（五）网络化
网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向迅速发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术业发展很快。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。
总之，机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶和必然发展趋势，是社会生产力发展到一定阶段的必然需求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法、设计概念以及制造技术发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，也是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业（例如常规低压发电机和高压发电机）的必由之路。
参考文献
[1]张春祥.浅析机电一体化技术及设计要求[J].数字化用户，2013（15）.
[2]刘志，朱文坚.光机电一体化技术[J].现代制造工程，001年12期.
[3]徐爱亲.“机电一体化技术与系统”资源库设计与建设[J].电气电子教学学报，2013（6）.
机电一体化技术需要一个智能化的控制系统来运转，为了更好的促进制造生产工艺的创新和发展，维持企业智能制造的稳步推进，开发人员设计并研发了应对各种情况的智能化控制系统，能够对生产制造进行管理和控制，极大的提高了生产效率。下面就介绍几种常用的控制系统。人工神经网络系统是一种模仿动物的神经网络的行为特征，将各种信息处理工作才去分布于网络中，并行进行处理的控制系统，这种系统的复杂程度很高，方便利用和调整其内部存在的大量神经节点之间的相互连接的关系，以此来处理信息，而且能够适应大多数生产制造过程中遇到的情况，可以自主记忆和学习。专家控制系统主要是指一个高智能的计算机程序系统，内部包含着大量的专业知识和积累下来的宝贵经验，比如制造加工的工艺和相关技术，就可以存储在该系统之中，系统在处理生产制造某个故障和问题时，就可以将以往的知识和经验方法拿出来，迅速有效的解决问题，而且可以解决很多的高难度问题，高效迅速，节省了大量的检修时间和工作量。
2机电一体化技术在企业智能制造中的发展与应用
2．1传感技术的应用。传感技术在智能制造过程中发挥着传递与接收信息信号的重要作用，在电子设备与机械设备之间需要做出指令和信息的传递时，传感器就可以凭借其极高的敏锐度和高效的传递信息的能力，在指挥生产制造中起到重要的连接作用，目前，很多制造企业为了加强这种联系，强化信息传递的能力和水平，使生产效率进一步加快，使用了更加具备系统化和规范化的传感网络，也就是专门用于传递接收信息的处理系统，加快了信息传递的速度，并且缩短了反应时间，能够在很短的时间内完成对信息的识别和判断，经过解析后再发出有效信息，以其先进的技术和极高的效率极大地促进了智能制造的快速发展和应用。2．2数控生产中的应用。数控机床在生产制造中属于最关键的设备之一，而数字化和智能化机床的进一步研发和应用，也促进了相应的机电一体化相关技术的发展，可以说数控生产也是智能制造发展过程中的重要部分，将电子智能化产品与生产机械完美的融合在一起，这本身就是一种机电技术相结合的创举，我国的数控机床的最尖端产品已经处于世界领先地位，这就是将机电结合，生产制造智能化的重要体现，随着数控机床所利用的机电技术愈来愈多，功能更加多样实用，“中国智造”并将获得更快的发展和更大的进步。2．3自动生产线与自动机械的应用。由于智能制造的发展理念更加深入人心，企业的制造生产过程为了应对快速发展带来的挑战和机遇，自动化的生产流水线被大量装备到企业的厂房中，通过智能机械设备代替大量人工，在各个生产环节中减少误差，有助于提高产品的精密度，从而提高制造能力和工艺水平，打造智能化生产线。2．4工业智能机器人。工业智能机器人是机电一体化技术在智能制造中最先进的应用，并结合多种先进技术，是人工智能技术、仿生学还有计算机系统等众多学科相互作用的新型成果。机器人是当期科学技术的研究重点，我国在其研究上已经取得了一定的成绩，并且在生产行业中已经得到应用。工业智能机器人的出现，在提高产品质量中发挥重要作用。工业智能机器人在应用的过程中具有明显的优点:一是能够有效甄别信息资料;二是可快速地完成较为复杂的工作流程;三是生产的精准度高，可应用于军事生产制造中，受到社会各界的认可。
3机电一体化在企业的智能制造中的发展前景
智能化技术的发展从未有过像最近十年的发展速度，智能机器人的应用范围愈加宽广，中国资本一方面大力发展本国的智能技术的创新和应用，另一方面通过国家合作与资本收购其他先进智能制造产业来加快促进智能化建设，可谓双管齐下，发展速度极快。制造业的生产制造过程是核心，也是基础，而要将智能技术完美的融合进制造工艺之中，还必须有配套的技术和措施加以促进，这就是机电一体化技术，将拥有智能化的电子设备与企业的机械生产设备结合应用，就做到了制造业与智能制造的融合，机电一体化技术作为两者之间的重要联系纽带，也是目前国家制造业转型升级中的关键科学技术，其发展和技术上的突破，能够带动整个制造业的加速转型，为实现成为制造业强国的宏伟目标提供充足的动力源泉，无论是智能化的系统还是科学技术，为了增强制造加工的智能化水平，就必须借助发展机电一体化技术来促成，将每个生产设备和环节统一纳入到智能化管理和控制之中，制造企业的管理与生产将获得质的飞跃。
4结语
总而言之，机电一体化技术作为实现智能制造方式所不可获取的一种关键技术，将其与智能制造技术进行结合应用具有重要意义，必须引起我们高度的重视。此外，智能制造技术和机电一体化技术的结合还会推动二者各自拥有各大的发展空间，这对机械行业的未来发展也将产生巨大的积极作用。
作者:王哲
参考文献:
关键词：机电一体化；机械工程 ；核心技术； 运用
中图分类号：TH-39文献标识码：A文章编号：
引言：机电一体化技术定义机电一体化又称机械电子学,英语称为Mcchatronics,它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。一般来说，现代机电一体化是当今目前自动化技术发展的相对较高级的阶段。它同时也以计算机产业为基础和主要特征的自动化技术，同时也是生产实践对自动化技术进一步发展的需要。因此，根据整个行业的未来发展来看，整个工程机械的机电智能化和一体化将是今后的主要发展方向。
1.机电一体化概要
机电一体化技术的形成机电一体化技术是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化技术发展至今已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用计算机技术、机械技术、自动控制技术、传感测控技术、微电子技术、信息技术、电力电子技术、信息变换技术、接口技术、及软件编程技术等群体技术，按优化组织目标与系统功能目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。所以，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是，机电一体化技术是基于上面诉述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术和其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有着纯技术发展到机械电气化，属传统机械，它主要功能依旧是代替和放大的体力。但发展到机电一体化之后，其中的微电子装置除可以代替某些机械部件的原有功能之外，还可以赋予许多新的功能，比如自动处理信息、自动检测、自动调节、自动显示记录和控制自动诊断与保护等等。所以机电一体化产品不仅仅是人的手和肢体的延伸，并且人的感官和头脑的眼神，而具有智能化的特点是机电一体化和机械电气化在功能上的本质区别。
2.机电一体化的核心技术
2.1机械本体技术
机电一体化的基础是机械技术，在实践中如何才可以能够将机械技术与机电一体化技术进行有效的相互适应，是机械技术主要的着眼点。利用其他高新技术的更新概念，对结构、材料和性能实现有力的变更，能满足重量的减小及体积的缩小与精度的全面提高等等。在机电一体化整体系统制造的过程当中，借助计算机辅助技术才能可以有效实现经典的机械理论及工艺，同时还需有效的采用过人工智能及专家系统等，把机械制造技术在当今年社会中进行有力的更新。
机械本体必须要将性能及重量和精度等进行综合考虑，性能需进行总体的一个改善使之更加的有力，重要需进一步的给予有效减轻，精度更需全方位进行提高。现代社会中存在的机械产品，一般都是把钢材当作主要材料，那在重量方面就需进行有效的控制，想要有效的减轻钢材的质量，不仅需要在结构方面进行改进而且还要考虑利用非金属的复合材料。只有机械本身的重量可以有效的控制从而减轻，对驱动系统的小型化才能够得到有效的实现，从而在控制方面可有效的改善快速响应特性，有效的将能量消耗进行相应的减少，有效的提升了实际功效。
2.2信息处理技术
机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/ 数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。
2.3传感技术
传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器可以快速、精确地获取信息并且能够经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的一个保证。传感器的问题集中在提高灵敏度、可靠性与精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为避免电干扰，当前有采用光纤电缆传感器的趋势。而对外部信息传感器来说，现在主要发展非接触型检测技术。
2.4驱动技术
电机作为驱动结构在社会当中已广泛的被接受并且采用，但在快速响应及效率等诸多方面，仍然存在许多需要继续有效的解决的问题。当前，我国针对内部装有编译器的电机及控制专用组件和传感器，三位于一体的伺服驱动单元正在积极的发展当中。
3.机电一体化在工程机械中的应用
机电一体化技术从20世纪70年代中期开始在国外工程机械上得到应用。80年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起．推动了工程机械制造技术的迅速发展，特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在工程机械上的应用，不但提高了施工工艺，还节约了大量的人力、物力和资源，使工程机械的性能得到了前所未有的提高，无论是在动力性、安全性、节能性和操控性上都有了极大的改善，充分满足了现代社会与经济发展的需求。从根本上改变了工程机械的面貌，极大促进了产品性能的提高，使工程机械进入了一个全新的发展阶段。工程机械的机电一体化和智能化将是今后的发展方向现代工程施工中，工程机械的性能、自动化程度及其经济性等可直接影响到施工工艺的好坏：而工程机械的电气与电子控制系统部分质量与性能的优劣又直接影响到工程机械的动力性、经济性、可靠性、施工质量、生产效率及使用寿命等。电子控制系统已成为现代工程机械技术水平的一个重要依据。
4..现代机电一体化在工程机械应用中的发展趋势
4.1 高性能化的应用发展
这里面主要包含：高速的应用化模式、高精度的应用模式以及高效率的应用模式、高可靠性的应用。新一代CNC系统采用多CPU结构以多总线连接，就是以此“四高”为满足生产而诞生的。这种系统采用精简指令集机，可同时实时多任务操作系统并行处理，从而来保证该机电一体化的产品具有相对高性能。
4.2 微型化的应用发展
微型机电一体化系统是机电一体化的一个新发展方向，同时也是电子技术与机械技术在纳米尺度上相融合的产物，国外称微电子机械系统。微型机电一体化产品，泛指几何尺寸向微米、纳米级发展，其体积一般不超过1cm3的机电一体化产品，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优越性，并且其耗能小、体积小、运动灵活，是近年和将来十大关键技术之一。
4.3 机电一体化智能化的应用发展
一般来说，现代机电一体化的发展和进步都主要体现在控制理论的基础上，也就是当前机电一体化技术与传统机械自动化技术的主要区别之一就是智能化技术，而且这种在实际中的区别表现就是表现在其产品的智能上。它是吸收计算机科学、人工智能、生理学等一系列智能的新方法、新思想，模拟人类智能，这样的技术目前任然在探索和应用中，相信将来是有非常广阔的应用前景。
5.结语
随着新产品的研发及高精密等设备的发展，要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展，从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。
参考文献：
［1］孙永利.机电一体化在工程机械中的应用［J］.农机使用与维修，2009，（1）.
［2］冷俊.机电一体化在工程机械中的应用［J］.科技资讯，2011，（7）.
［3］陶尚华.机电一体化与发展及趋势[J]. 科技信息. 2008(35)
关键词：机电一体化；工程机械；智能；环保
中图分类号：F407文献标识码： A
前言：伴随科学技术的飞速发展，带动了不同学科间的相互渗透及共同发展，自从机械一体化技术出现以来，其已经有了长足的发展，并对传统的机械领域产生了翻天覆地的变化，使机械工程步入了“机电一体化”时代。机电一体化不是单纯将机械技术与计算机技术简单相加，机电一体化区别于机械电气化，有本质上的差异，机械电气化只是将电气的观念引入了机械领域，并没有给传统的机械领域带来根本性的改变，而机电一体化在将计算机技术引入机械领域之为传统机械赋予了许多新的功能，给传统机械创造创更广阔的发展空间。
一、机电一体化技术在工程机械中发挥的作用
（一）监控中的运用
工程机械中的电子监控可以对工程机械的发电机、传动系统、工作装置等的运行状态进行全面的监控，自动发现问题，给维修人员提供一定的信息，说明维修人员和机械使用员及时的发现问题和故障，并对设备进行检查和维修，保证机械的正常运行，极大地提高了工作效率，降低了维修费用，减少不必要的损失，也可以避免重大故障的发生。
（二）节能功能
在传统的工程机械使用中能量的利用率比较低，比如说液压挖掘机的能量利用率仅仅只有30%左右，工程机械中电子节能控制器的运用，大幅度提高挖掘机等大型工程机械设备的能量利用率，一定程度上发挥到了节能的作用。电子节能控制器操作比较简单，对机械的磨损也相对减少，从而提高了工作的效率。
（三）使得称量变得更加的精确
在工程机械设备中使用电子控制系统可以将称量的过程自动化，对称量系统实现微机控制，使得称量更加精确，减少了误差，提高了工作效率，同时采用自动化称量系统还节约了人力，降低了施工人员的工作强度，高效、快捷，符合现代工程施工的要求。
（四）机械操作的自动化能够降低劳动强度
在工程机械施工操作中引入机电一体化实现操作的自动化或者半自动化，这样大大降低了劳动强度，提高了工作效率，并且大大减少了因为操作者工作经验不足而造成的作业精度的影响。
二、机电一体化在现代机械制造业中的应用
（一）机电一体化技术应用于机床的创新
在机电一体化应用中，Z80-CPU各种应用软件较多，在我国机床数控方面应用比较普遍，因为它的系统开发较容易。我国的数控机床一般均采用经济型的光电隔离电路及Z80-CPU微机、微机I/O接口电路以及功率放大电路等。而且这类Z80-CPU及其配套的芯片普遍、廉价并且相对于其他的技术来说相对可靠、维修方便、通用性强。Z80系列有独特的I/O指令，而且I/O接口译码硬件也较简单，其微机运行时间也较短、重要的是其指令格式也相对较短，这样非常有利于缩短扫描现场机床工作状况的周期。
由于大部分的数控机床要求工作刀具或工作台必须精确按照沿坐标轴的运动，因此在这类机电一体化应用中，就必须要考虑采用具有插补功能的连续控制方式。滚珠丝杠摩擦损失小，副传动效率高，在整个操作中无爬行现象，运动平稳，给予适当预紧，采用氟塑贴面导轨，它具有耐磨性好，摩擦系数小，可消除低速运动的爬行现象，同时它的抗撕伤能力强、以及成本低等优点。反向时可以定位精度高、消除空间死区以及刚度好。可消除螺母和丝杠的螺纹间隙，因此一般数控机床的执行机构传动方式采用滚珠丝杠副传动。
（二）电子监控、故障自诊以及自动报警
电子监控、故障自诊以及自动报警，也就是说对于工程机械的工作装置，传动系统、发动机、液压系统以及制动系统进行全面的监控，一旦在运行的过程中发生异常情况，就会自动地找出故障的位置并自动进行报警提示。机电一体化的发展和应用，大大地改善了操作人员的现实工作条件，全面提高了机械设备的工作效率。与此同时，简化了机械设备检查和维护的工作，相应地减少了维修费用，大大降低了维修停机的时间，对于提高机械设备的使用寿命有很大的作用和意义。
（三）降低功耗，提高生产率
一般的工程机械使用时功耗较高，但是生产效率确较低，例如传统的液压挖掘机不仅功耗较高，能量利用率不到30%，而且生产率较低。但是应用了机电一体化技术的工程机械利用先进的电子控制系统使机械的功耗大大降低，生产率明显提高，例如采用了卡特电子系统的液压挖掘机，功率利用率明显提高，从而使机器的生产率大大增加。又如将机电一体化技术应用于柴油发动机，由于电子调速器等的应用，使柴油发动机可以根据不同的工况选择不同的工作模式，降低了柴油发动机的功耗，增加了柴油发动机的工作效率。
（四）提高精度，增加良品率
机电一体化技术在工程机械中的应用，通过精密的电子控制系统，大大增加了工程机械作业的精度，使得整个生产过程的良品率大大提高。传统的机床加工的产品的精度很多时候是依靠操作人员的经验和操作的熟练程度，产品的良品较低。而应用的机电一体化技术的数控加工机床或者加工中心的加工精度显著提高，其可以根据控制系统的命令自动进行作业，并根据回馈系统的信号及时调整作业，产品良品率大大提高。比如最先进的数控金切机床的加工精度已经可以达到0.001mm左右，超精密数控机床的微细切削和磨削加工精度可达到0.05μm左右。
三、机电一体化发展趋势
（一）智能化
智慧化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视,机器人与数控机床的智慧化就是重要应用之一。这里所说的智慧化是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学等新思想、新方法,使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。诚然,使机电一体化产品具有与人完全相同的智慧是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微处理使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智慧,则是完全可能而且必要的。
（二）模块化
模块化是一项重要而艰巨的工程。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、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元,是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智慧调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发新产品,同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的,还需要制定各项标准,以便于各部件、单元的匹配。由于利益冲突,近期很难制定出国际或国内这方面的标准,但可以通过组建一些大企业逐渐形成。
（三）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。机电一体化产品的绿色化主要是使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。
（四）系统化
系统化的主要表现特征就是系统体系结构进一步采用开放式与模式化的总体结构。系统能够灵活组态,并进行任意剪裁与组合,同时寻求实现多子系统协调控制及综合管理，特征之二是可以使通信功能极大增强。
参考文献
[1]岳鸣飞，马福喜.机电一体化在工程机械上的应用与发展[J].内蒙古煤炭经济，2013，（9）.
