关键词：智能 机电一体化 绿色
1 概述
机电一体化指的是在机械的主功能、动力功能、控制功能和信息功能的基础上引进微电子技术，并且将机械设备和电子设备用软件有机结合而构成的系统的总称，因此，“机电一体化技术”是机械、微电子和信息三项技术相互融合、交叉的产物，是机械技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和系统技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。随着电子技术的迅速发展，微处理器、微型机在各个技术领域已经得到广泛应用，对各个领域的发展起了很大的推动作用，正因电子技术的快速发展，进而带动了机电一体化技术的发展，科技的进步更是依赖于其发展，因此其未来的发展对科技的进步起着至关重要的作用。
2 机电一体化技术未来的发展
2.1 全息系统化 全息系统化也即智能化，是对机器的行为描述，即在控制理论的基础上，吸收计算机 科学 、模糊数学、运筹学、混沌动力学、人工智能、心 理学 和生理学等新的学科方法、新的设计思想，从而模拟人类的思维能力，使它如同人一样具有思维、意识等能力，以便达到更高水平的控制目标。随着机电一体化技术的发展，机电一体化产品智能特征也越来越明显，智能化水平也是日趋上升，新世纪机电一体化技术中的智能化的快速发展，人工智能在机电一体化的研究中也日益得到重视，其中机器人与数控机床的智能结合就是一项重要应用。当然，要使机电一体化产品具有与人完全相同的智能永远是不可能的，也没有这个必要，但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品具有低级智能或者人的部分智能，则是完全可能而又必要的。
2.2 微型机电化 在实验室中，目前，通过半导体蚀刻技术，已经制造出亚微米级的机械元件，如果这一成果应用于实际产品时，那么就没有必要再区分什么是控制器、什么是机械部分了，这时就完全的实现机械和电子的“融合”，这样cpu、机体、传感器、执行机构就可以集成在一起，而且体积小，同时组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的一个重要的前进方向，更是机电一体化向微观领域和微型机器的发展趋势，在国外，人们称其为微电子机械系统，也指外观尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，一并向微米级、纳米级发展，正因为微机电一体化产品耗能少、体积小、运动灵活，在军事、生物医疗、信息等方面占有很高的地位和很大的优势。
2.3 光机电一体化 光机电一体化是机电产品发展的重要趋势，因为机电一体化系统是由机械系统、能源系统、传感系统和信息处理系统等部件构成的，因此，在机电一体化技术中引进光学技术，充分利用光学技术的先天优点，有效地改进机电一体化系统的能源系统、传感系统和信息处理系统。
2.4 产品 网络 全球化 计算机网络技术的兴起和飞速发展带动了科学技术的巨大发展，同时给日常生活都带来了全新的面貌，全球生产、 经济 被各种网络连成一片， 企业 间的竞争也将出现网络全球化，一旦研制出机电一体化新产品，只要其质量有保证，功能可靠，必然会畅销全球。因为有了网络的普及，那么只要是关于网络的各种远程监视和控制技术也就方兴未艾，然而远程控制的终端设备就是机电一体化产品，因此，机电一体化产品也必然会朝着网络全球化发展。
2.5 产品绿色化 随着 工业 的发达，人们的生活也发生了巨大的变化：①物质需求丰富，生活舒适;②可用资源减少，生态环境受到严重破坏。因为这些现象的出现，人们开始呼吁保护环境资源，回归 自然 ，那么此时，绿色产品的概念也就应运而生，这是一个时代的绿色化趋势，在这里，机电一体化产品的绿色化主要是指：使用时不破坏生态环境，报废后还能回收利用。因此，机电一体化绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的过程中，应完全符合生存环境和人类健康的要求，对生态环境尽可能的无害或危害极少，资源利用率要极高。由于这种客观的存在性，设计绿色的机电一体化产品所需要的技术成本很高，但其具有远大的发展空间。
2.6 “生物——软件”化 未来的机电一体化技术 发展 注重产品与人的关系，即机电一体化的人格化，其有两层含义：①机电一体化产品的使用对象是人，怎样将人的智能、情感、人性赋予机电一体化产品显得越来越重要，尤其是家用机器人，其最高境界就是人机一体化;②模仿生物机理，研制出各种机电一体化产品。随着科技的发展，机电一体化装置对信息的依赖性越来越大，很多时候类似于活的生物:当大脑停止工作时，生物便死亡，而大脑工作时，生物就充满活力，即信息决定系统的工作与否。目前，在仿生学研究领域中已经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的机体，但是如何使这些新型机体具有生命力还是研究中的一大难题，这一研究领域被称之为“生物——软件”或者说“生物系统”，而生物的特点正是“肌体(硬件)——大脑(软件)”一体，不可分割。机电一体化产品向生物系统化发展是好，但是目前的技术与理论还是有很大的差距，因此，还需要更加倍的努力。
3 结束语
通过本文的论述可见，机电一体化的出现不是随机出现的，而是一个时代的产物，文中叙述的这些发展方向是科技发展到一定阶段的必然要求，更是一个必然结果。目前，因为 科学 技术的限制，其与一些相关技术的互融程度还是不是太明显，但是随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势必将越来越明显，因为它既是多项科学技术发展的结晶，又极大地推动了不同学科的交叉与渗透，其发展前景也将越来越光明，这必然会给世界带来更大的技术力量。
参考 文献 :
[1]李建勇.机电一体化技术[m].北京.科学出版社.2004.
[2]高钟毓.机电控制工程[m].北京.清华大学出版社.2002.
摘 要：近些年来，随着计算机和微电子技术的不断发展及其在机械工业领域的广泛应用，促进了机电一体化技术的快速发展。本文从对机电一体化的相关概念的介绍谈起，然后分别就机电一体化的现状和未来发展做具体介绍。
关键词：机电技术；机电一体化；现状；未来
一、机电一体化的定义
机电一体化又称为机械电子学，英文为Mechatronics，它是由机械学英文Mechanics的前半部分与电子学英文Electronics的后半部分组合而成。对机电一体化初步定义为：在机械的主功能、动力功能、信息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的系统的总称。它涉及机械制造技术、电子技术、信息处理技术、测试和传感器技术、控制技术、接口技术、计算机技术、伺服驱动等多种技术。
二、机电一体化的发展历程与现状
世界机电一体化的发展大体可分为三个阶段。第一阶段是20世纪60年代初，随着电子技术问世，机械技术与电子技术的结合就开始了；第二阶段是20世纪70至80年代，这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的高速发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础；第三阶段在出现了半导体集成电路，尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后，机电一体化技术有了明显进展，引起了人们的广泛注意，各国均开始极大关注和支持机电一体化技术和产品。
我国从20世纪80年代初开始进行机电一体化的研究和应用，国务院成立了机电一体化领导小组并将其列为“863计划”，在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此带来的影响，结合国际机电发展方向，我国机电研究主要表现在三个方面。
1.数控技术方面。我国数控技术起步于1958年，到目前，已具有年产数控系统5000多套、主轴与进给装置10000多套的生产能力。近十年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级0.01μm。
2.工业机器人方面。我国1986年将机器人的研究开发列入国家科技计划，现已掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统和软件编程技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人的关键元器件，并进入实用化阶段，开发出弧焊、点焊、喷漆、装配、搬运、注塑、冲压及能前后行走、爬墙、水下作业的多种机器人。目前，国内相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化制造技术，解决了工业机器人控制、驱动系统的设计技术，机器人软件的设计和编程等关键技术，还掌握弧焊、点焊及大型机器人自动生产线与周边配套设备的开发和制备技术。
3.计算机集成制造系统方面。我国经过多年的理论和技术准备，CIMS已经有了较快发展。目前，已在清华大学建成国家CIMS工程研究中心，在著名高校和研究单位建立了16个CIMS单元技术实验室和12个CIMS培训中心。2010年，全国已有近30个省市、30多个行业、500多家不同规模和类型的企业通过实施CIMS应用示范工程，取得了巨大的经济效益。当前，CIMS的进一步试点推广应用已经扩展到机械、电子、航空、航天、轻工、纺织、冶金、石油化工等诸多领域，正得到各行各业越来越多的关注和投入。
三、机电一体化发展趋势
1.绿色化。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，报废后能回收利用的产品。进入21世纪，机电一体化技术要能提供一种高性能、高原料利用率、低能耗、低污染、环境舒适和可回收的智能化机械产品，即提供一种能满足可持续性发展的“绿色产品”。
2.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。引进光学技术后，实现光学技术的先天优点，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。光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。
3.柔性化。柔性化是机电一体化产品的控制和执行系统有足够的“冗余度”，产品被设计成“自律分配系统”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件。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。
4.智能化。智能化是对机器行为的描述，是机电一体化技术发展的重要方向，即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。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。
5.生物软件化。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，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。仿生学研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”还有待于深入研究。
6.模块化。机电一体化产品和技术可分为机械、电子和软件三大部分，模块化技术是这三者的共同技术。模块化技术可以减少产品的开发和生产成本，提高不同产品间的零部件通用化程度，提高产品的可装配性、可维修性和可扩展性等。融合机械、电子和软件三大部分的机电一体化模块代表了未来产品的发展方向。
7、微型化。当前，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；在技术结合上已研究出微机电系统，微机电系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术。当将这些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。
关键词 ：机电一体化技术 ；数控机床 ；工业机器人 ；分布式控制系统
中图分类号：TH-39 文献标识码： A 文章编号：
随着现代科学技术的不断发展，不同学科之间有着极大的交叉与渗透，加速了工程领域的技术革命与改造。在机械工程这一领域中，机电一体化随着微电子技术和计算机技术的迅速发展以及向机械工业的渗透开始逐渐形成并不断完善，其对机械工业的产品机构、技术结构、功能与构成、生产方式及管理体系产生了巨大的变化，我国工业生产已经迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。
一、机电一体化技术的优点
（一）安全性高
相对而言，机电一体化产品在自动监视、报警、自动诊断、自动保护等方面具有更强的功能。当遇到工作过程中的各种电力故障时，它都能自动启动相应保护措施，最大限度避免和减少人身和设备事故，使设备的使用安全性得到显著提高。
（二）使用性能高
由于数字显示和程序控制的普遍采用，机电一体化产品的手柄数量和操作按钮大大减少，简化操作，使用方便。由于预设程序开始逐步被电子控制系统操控，机电一体化产品实现了对全部动作的大量重复。此外，更高级的机电一体化产品甚至还可以实现随机自动寻找最佳的工作程序，实现了自动最优化操作。
（三）生产能力高
由于具备了较强的信息自动处理和自动控制功能，机电一体化产品在控制和检测灵敏度、精度、范围等方面都有很大程度的提高。通过自身自动控制系统，可确保机械执行机构的动作能够按已设计的要求完成，工作质量和产品的合格率也能得到最佳保证。此外，由于自动化的成功实现，机电一体化产品的生产能力也有显著的提高。
（四）适用面广
由于不受机电产品单技术、单功能的限制，机电一体化产品的复合技术和复合功能，大大提高了产品的自动化程度和功能水平。另外，机电一体化产品还因具备了自动化和智能化等多种功能而应用于各种不同的场合和不同领域，对用户需求的应变能力较强。
二、机电一体化技术主要应用领域
（一）数控机床
经过40多年的发展，数控机床及相应的数控技术在功能、结构、操作和控制精度上都有广泛的应用以及快速的提高，其结构的发展逐步趋向总线式、模块化、紧凑型，且采用多CPU、多主总线的体系。由于开放性设计能最大限度地提高用户的使用效益，硬件体系的结构和功能模块相对而言更具有层次性、兼容性、符合接口标准。为了面向车间编程技术和二、三维加工过程动态仿真的实现，系统一般会引入在线诊断、模糊控制等智能机制。此外，大量模块化软件的设计和大容量存储器的广泛应用，在丰富数控功能的同时，也使系统的控制功能有了很大加强。一台机床往往具备了同时控制多台和多种机床、同时完成多个独立加工任务的能力，实现了多过程、多通道的控制，同时，系统中也集成了包括刀具破损检测、物料搬运、机械手控制等操作。
（二）工业机器人
由于第一代机器人即示教再现机器人只能局限于根据示教内容进行简单的重复运动，面对各种不同的工作环境和作业对象，其适应性和灵活性存在明显不足；随着技术的不断改进，第二代机器人具备了各种先进的传感元件，通过对作业环境和操作对象进行简单的信息获取、计算机处理与分析，机器人能够做出一些相应的判断，并进行反馈、控制动作，其智能化程度还处比较低级阶段，并已开始走向实用化；现代智能机器人也即第三代机器人，由于具有多种感知功能，它们能够很好地处理复杂的逻辑思维、判断与决策，而且能够在各种作业环境中进行独立的行动。
（三）分布式控制系统
由一台中央计算机对若干台现场测控计算机或智能控制单元进行指挥控制，便是分布式控制系统，一般可分为两级、三级或者更多级。对于生产过程中的集中操作、监视、管理和分散控制等，计算机都能顺利完成。随着测控技术的不断发展与创新，分布式控制系统的功能也越来越强大，除了可对生产过程进行实时控制，还可以对生产过程实现实时调度、在线最优化、生产计划统计管理等功能，成为一种集测、控、管于一体的综合系统。分布式控制系统特点主要表现在控制功能多、系统可扩展、可靠性高、操作简便、维护方便等方面，其故障影响面较小。除此之外系统还具有连锁保护的功能，通过系统故障人工手动控制，较好地提高了系统的可靠性。相比较集中型控制系统，分布式控制系统功能更加强大，安全性也更高，成为当前大型机电一体化系统的主流。
三、机电一体化技术发展趋势
（一）高性能化
现实应用对机电一体化技术提出越来越高的要求，为了满足社会生产快速发展的需要，新一代机电一体化系统对速度、精度、效率以及可靠度等方面的要求更高了。所以，以高速度、高精度、高效率和高可靠度为标准的高性能化是未来机电一体化技术发展的一大趋势。
（二）微型化
所谓微型化，就是指机电一体化技术趋向微型机器或微型领域发展，它源于人们对高新技术不断微型化的追求。比较而言，微型机电一体化的产品在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优势，主要表现有产品的体积小、少耗能、运动灵活等，对常人无法想象的各种任务都能成功胜任。
（三）智能化
作为21世纪机电一体化技术发展的主要方向之一，人工智能日益引起了机电一体化建设者的研究重视，主要应用包括有机器人智能化与数控机床智能化。“智能化”是描述机器行为而言的，它在控制理论的基础上，吸收了各种新的思想和方法，通过对人类智能的模拟，使其具备了进行推理判断、逻辑思维、自主决策的能力，控制的目标也就更高。虽然我们没有必要也不可能要求机电一体化产品具有与人类完全相同的智能，但是，我们完全有可能、有必要通过高性能、高速的微处理器的使用，使机电一体化产品拥有一定的高级智能或人类部分智能。
（四）系统化
系统化主要有两大特征：特征一就是开放式和模式化总线结构的采用更进一步，系统可以进行任意的剪裁和组合，灵活组态，寻求多子系统的协调控制和综合管理；特征二就是通信功能有了很大的升级，产品与人的关系将得到未来机电一体化技术的更多关注，机电一体化产品将向更人性化的方向发展。现实中的许多机电一体化产品大都是受到动物或人类的启发而研制成功的，如何赋予机电一体化产品更多智能、情感、人性和通过生物机理的模拟，研制出各种人性化的产品是机电一体化技术未来的两个研究方向。
（五）网络化
由于网络技术的兴起和飞速发展，使得市场竞争环境有了重大的变革，这必将促使网络化与机电一体化的互相融合。随着网络的不断普及，基于网络的各种监视技术和远程控制也不断地涌现，而远程控制的终端设备就其本身而言，就是机电一体化产品。另外，大量家用电器因现场总线和局域网技术的应用也必将走向网络化，通过以计算机为中心的计算机集成家电系统，人们便能足不出户地就可以在家享受各种高技术带来的便利与快乐。所以，产品的网络化是未来机电一体化技术发展的主要趋势之一。
参考文献
[1] 李晶．机电一体化技术应用之我见[J]．价值工程，2011（，3）.
[2]谢佳．略论机电一体化技术的发展[J]．综合研究，2011（，6）.
【论文摘要】：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（12）
[2] 梁进秋. 微光机电系统国内外研究进展. 光机电信息，2000（8）
[3] 宋云夺编译. 光机电一体化业的未来. 光机电信息，2003（12）
【论文摘要摘要:先容了光机电一体化技术特征,探究了国内外技术目前状况和发展趋向,指出了未来发展远景和一些重要技术热门。
近些年来,光机电一体化技术得到迅猛发展,在民用产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产业技术发展的一个主要趋向。
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。和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,操纵更方便
光机电一体化技术使得操纵职员摆脱了以往必须按规定操纵程序或节后频繁紧张地进行单调重复操纵的工作方式,可以灵活方便地按需控制和改变生产操纵程序,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,甚至实现操纵全自动化和智能化。
1.2 功能增加,精度大幅进步
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 水平进步,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,智能化程度进步
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向向"软件化"和"智能化"。
1.4 产品可靠性得到进步,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,装置的寿命进步,故障率降低,从而进步了产品的可靠性和稳定性。
1.5 融合了多种学科新技术,衍生出很多功能更强、性能更好的新产品
光机电一体化产品的探究开发涉及到很多学科和专业知识,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、控制技术和机械技术各自的上风结合起来,衍生出很多功能更强、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进步
光机电一体化是一门学科的边沿科学技术,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,进步系统协调性。
2.探究目前状况和发展趋向
2.1探究目前状况
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进步,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、轻产业机械都是如此,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 发展趋向
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门主要包括摘要:
(1)激光技术
1)高单色性,利用激光高单色性作精密丈量时,可极大地进步丈量精度和量程。
2)高方向性,因具有很远间隔传输光能和传输控制指令的能力,从而可以进行远间隔激光通讯、激光测距、激光雷达、激光导航以及远控。
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四周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。适用于激光通讯、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,能够丈量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三维空间的基准丈量。
2)激光测距,其探测间隔远,测距精度高,抗干扰性强,体积小,重量轻,但受自然影响大。
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,极大地进步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外形记忆合金上,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。这种状态目标处于低级阶段,假如能发现具有优异光功能特性的动态物质,则可使光能驱动技术广泛应用。
3.结语
技术上的改革和和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进电子技术,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(12)
[2 梁进秋. 微光机电系统国内外探究进展. 光机电信息,2000(8)
[3 宋云夺编译. 光机电一体化业的未来. 光机电信息,2003(12)
[4 左铁钏、施定源、陈铠. 激光加工技术的上风及在产业生产中的应用. 激光杂志,1999(4)
【关键词】：机电一体化技术 行业应用 未来趋势
经过多年的发展，我国机电一体化技术实现了迅猛发展，应用在各行各业中，使其生产方式和生产效率受到了变革，并且通过与各个学科的整合，呈现出新的发展趋势。因此，我们应对其在行业中的应用进行简要分析和了解，并对其未来发展趋势进行探讨，为机电一体化技术的从业人员提供建设性思路。
一、机电一体化技术在各行各业的应用情况
1.在制造行业的应用
传统机械制造业一般是依靠重复劳动、大规模生产的方式来获取竞争力的，将传统人力生产转变为机械生产，降低了人的劳动量，提高了生产效率，用较低的成本获取较高的工作效率。而机电一体化在机械制造行业中的应用，实现了机械制造的全球化、信息化和网络化，通过对电子计算机技术的应用，实现了传统机械制造技术与创新科技的结合，产生了虚拟制造、计算机数字控制、现代集成制造系统等创新制造技术，实现了制造行业的飞速发展。
2.在钢铁企业的应用
通过机电一体化技术在钢铁企业中的应用，在钢铁企业中建立了计算机集成制造系统，实现了现场总线技术、交流传动技术等创新技术，并且在生产过程中建立了开放式控制系统，实现了对生产过程的全方面监督和控制。钢铁企业中的计算机集成制造系统，将整个生产过程联系在一起，使管理者能够从原料进厂、生产一直到产品发货的全过程中，都能够实现控制和管理。现场总线技术能够对取代传统信号传输技术，使更多的信息通过智能化仪表装置与高新控制系统相连接，实现信息的双向传递。开放式控制系统能够对不同厂家的仪器进行兼容，实现资源互享，进一步扩大了钢铁企业的信息交流速度。
3.在饮料行业的应用
机电一体化技术是当前发展最为迅速、成果最为广泛的技术之一，在饮料行业中也得到了广泛应用。当前，食品、饮料包装的设计和开发环节都应用了机电一体化技术，形成了具有连贯性的生产线，不仅使生产自动化程度得到提升，也大大提升了生产效率，降低了人为操作中存在的误操作行为，使饮料、食品的质量得到提升，使饮料企业在国内外市场中的竞争力得到提升。
二、机电一体化技术的未来发展趋势
1.网络化趋势
网络技术的快速发展使得各行各业出现了新的变革，并且网络的普及使得很多行业都实现了远程操控和监视。这种远程控制的设备就是机电一体化产品，能够将家庭中的所有设备连接在一起，实现集成电器系统，使人们在家庭中就可以享受机电一体化产品带给人们的好处。同时，这种远程机电一体化产品还能应用在工厂、办公室中，给人们的生活和生产带来便捷。
2.数字化趋势
随着计算机网络技术与机电一体化技术的融合，使机电一体化技术不断向着数字化的方向发展，出现了很多数控机床和机器人，并出现了虚拟设计等数字化设计，使机电一体化产品更加稳定、安全，并具有易操作性、便于维护、能够自我诊断等特性，并且能够实现远程操作和维护。
3.人性化趋势
机电一体化产品不仅应用在生产中，也应用在人们的日常生活中，因此机电一体化技术的人性化发展，除了使各项功能更加完善，符合人类的操作习惯，还能够使造型更加与人们的生活环境相协调，使人们在使用机电一体化产品的时候，能够更加贴近生活习惯。
4.微型化趋势
早在二十世纪八十年代，就有科学家对机电一体化提出了微型产品和微观领域的发展趋势。机电一体化的微型化发展主要包括两个方面的含义，一方面是指机电一体化产品的尺寸向着微小的方向发展，制作几何尺寸不小于一平方厘米的机电产品，并且向着微米、纳米发展，体积较小的机电产品能够在生物、医疗、军事等方面发挥不可替代的重要作用；另一方面，机电一体化的微型化是指对机电设备进行精细程度更高的的设计，例如加工生物智能计算机的芯片。在建各行各业中，精细化程度更高的机电一体化产品能提升建生产的准确性，对测量、勘察等方面的工作都提供了更高的支持和保障作用。
5.绿色环保化趋势
可持续发展一直是我国经济发展的主题，也成为当前世界各国的共同努力方向。传统的机电设备在运行的过程中会或多或少的产生一些噪音、沙尘、化学物质等，而当前机电一体化的发展方向就是尽量降低机电设备对环境的污染和对人的健康的伤害。而绿色环保技术在机电一体化产品中的应用和推广，将更好的践行了环境保护对可持续发展的重要性。尤其是在各种工厂的建设过程中，都应用了大量的机电设备，因此机电设备绿色环保化的发展也是工程建设和城市发展所需要考虑的问题。
6.模块化趋势
生产和研制机电一体化技术和设备的企业有很多，在研制和开发的过程中，很多接口的尺寸和大小并没有形成规范，使不同厂家的机电一体化技术在应用的过程中没有兼容性，影响了机电一体化技术的应用便捷性。因此，在未来的机电一体化技术和设备的研发过程汇总，模块化趋势将更加明显，厂家更加注重研制具有标准机械接口、动力接口和环境接口的机电一体化产品单元模块，这样能够快速研制出新产品，有效缩短研发时间，将创新机电一体化设备快速投放到市场中。
三、结语
随着时代的发展，机电一体化技术也得到了越来越多人的关注，并希望机电一体化技术向着现代化、智能化、信息化发展，改变人们的生活，给人们的生产带来更多的便捷。因此，我们应关注机电一体化技术在各行各业中的应用，并注重对其未来发展趋势进行思考，通过多学科的交叉和融合来创造更加新颖的产品，满足人们的生活和生产需求。
参考文献：
[1]周璇. 机电一体化技术在煤矿中的应用和发展趋势[J]. 科学之友，2013，10：15-16.
[2]杨卫平. 关于机电一体化技术的应用及其发展趋势的探讨[J]. 电子技术与软件工程，2015，12：124.
[3]郭广超. 机电一体化技术的应用及发展趋势探讨[J]. 电子世界，2014，06：196.
机械一体化的发展过程研究
首先是二十世纪六十年代及之前的初始阶段。这一阶段，机电结合技术在战时被应用于军事战争，战后逐渐转变成为民用，从某种程度上来讲，其对于战后整体的经济恢复及发展工作发挥了不可忽视的助益作用。但是，这个时期的机电结合还处于一种自发研制的状态，无法实现更深一步的发展，其已研发出的产品也未能得到大力地推广。其次是二十世纪的七十和八十年代的迅速发展阶段。这一阶段微电子技术出现，为机电一体化的发展提供了一个良好的契机。计算力技术、通信技术、控制技术以及电力技术等的发展，使得机电一体化获得了良好的发展基础。其他的大规模及超大规模的集成电路以及微型计算机的发展，则为机电一体化提供了物质基础。而且，这一时期数控机床开始问世，这使得机电一体化的整体发展跨出了非常大的一步。第三是二十世纪九十年代以后直至现在的深入发展阶段。二十世纪九十年代以来，网络信息技术、激光技术以及模糊技术等先进技术开始大力呈现，机电一体化的发展跳上了另一个台阶。首先是光学及通信技术使得微机电一体化以及光机电一体化产生出来，再者就是机电一体化学科建设的不断发展，以及人工智能技术光纤技术等的大力发展，机电一体化的前景越来越光明。
机电一体化未来的发展趋势
学科交叉的程度将会越来越深入，而计算机通信技术以及微电子技术等的发展必将推动机电一体化在未来更为迅猛的发展。就机电一体化在未来的发展趋势而言，机电一体化大致会朝向以下几个方向取得大力发展：（一）机电系统智能化21世纪各种高端科技技术迅速出现，尤其是智能化技术的不断地获得发展完善，机电工程的系统智能化转变将是一个必然的趋势。系统智能化是由专家以及智能机器人配合进行工作的人机一体系统，它可以自主地对各种问题进行分析、研究及构思、判断等，机电工程的系统实现智能化发展是当前时期研究者们非常重视的一个问题。机械在控制理论地引导下，通过各种人工智能技术地掌控，将获得类似人类的心理学、生理学、运筹学等思维，从而模拟人类进行独立的工作，这样的机电系统将会获得更高的思维以及决策能力，从而能迅速精确地达到控制目标。（二）机电控制网络化当今时代，网络信息技术正在以一种强势的姿态在人们的生产生活中进行着普及，网络逐渐将全球连接成一个有机的整体，全球的经济以及生产等的联系也不断深入，机电一体化产品的生产将迅速地通过网络得以实现。所以说，网络的应用对于未来的机电一体化发展工作而言是不可避免的。在网络普及化发展的环境中，远程控制以及监视技术都获得了极大程度的进展，而作为机电一体化产品的远程控制实现更高的程度的网络化是控制系统未来发展的必然趋势。当前时期，网络正通过更加深入地渗投进远程控制工作，对人们的工作和生活进行着联系，人们在在未来必将享受到更为完善的高科技远程控制服务。（三）机电制造绿色化未来的机电一体化在微型机电化、光机电以及机电设计的生物软件化等不断获得完善以后，定将朝向制造的绿色化方向演变。人类社会是一个与环境友好共存的社会，高科技产品生产的不完善会给环境带来极大的损害，而未来社会各种高科技生产的绿色发展是一种必然的趋势。机电一体化也一定会在环境保护以及生态维护的环境中，推动自身制造工作以及使用工作的绿色化转变。在制造绿色化的环境中，各种机电产品不仅可以在生产过程中降低污染，还能够对废弃产品进行有效的回收利用，对于环境的不良影响可以说是非常微小的。当今社会机电一体化的发展进程是不可阻挡的，而且其在未来具有非常明亮的发展前景，机电一体化的发展一定会在不远地将来为人们提供更多更为优质的服务。
作者：石岩 单位：宁夏路桥股份有限公司
［关键词］ 科幻电影；未来城市；超尺度；立体化交通；机械化
一、科幻电影的特征
（一）科幻电影的定义
科幻电影（science fiction film）是好莱坞类型片的一种。和其他类型片一样，它伴随着电影的工业化生产进程而出现。“当科学观念、艺术想象和电影手段三者结合时，科幻电影随之产生。”［1］
自1902年法国人梅里埃推出《月球旅行记》宣告了科幻电影的诞生之后，时至今日，科幻电影更加强调科学的前瞻性在影片中的体现，更多地通过哲学思考和人文关怀来塑造人物，设计场景，讲述故事，因而产生了一大批具有重要现实意义的作品。
（二）科幻电影的基本类型
科幻电影中的人物形象、叙事结构和价值观都具有一定的模式。它依据现有的科学原理和科学成果，采用推理和预言的方式对未来世界进行幻想式的描述。有7种类型：
a.科幻冒险片，如《地心游记》《侏罗纪公园》；
b.科幻动作片，如《终结者》系列、《蝙蝠侠》《蜘蛛侠》系列；
c.科幻史诗片，如《星球大战》系列、《星际迷航》系列、《黑客帝国》系列；
d.科幻灾难片，如《独立日》《后天》《2012》；
e.科幻惊悚片，如《异形》系列;
f.科幻社会片，如《ET薄贰妒惫獾沽髌呤年》；
g.科幻喜剧片，如《火星人玩转地球》。
它们的背景多样但内部逻辑严格，塑造出来的虚幻世界其内部是真实统一的，情节连贯而不矛盾。
科幻电影通过具有前瞻性的假想，将科学技术、社会伦理、进化论等要素共同作用，然后将这种作用进行视觉化与空间化的创造，最终形成影片。它与其他电影的一个重大差别在于科幻电影中人物塑造比较简单，主要的关注对象是场景的设计营造。
科幻电影极大地激发人们将幻想未来变为实现未来的决心。它在推动电影视觉化发展的进程中，起到了相当重要的作用，尤其是近几十年来，以科幻为题材的电影正在做着最大量、最具创造力的工作。科幻电影吸收了最新的视觉表现手法，引领整个电影产业发生翻天覆地的变化。在当代，基于尖端电脑科技而产生的科幻影片，在更大的范围内和更广阔的维度上激发人们对于未来城市设计和自身生存环境的思考。因此“存在于科幻电影中的场景、城市、建筑从某种程度上来说是理性而现实的，是我们都要面对而即将面对的社会现实”［2］。通过故事情节、电影技术等，将艺术与技术完美结合来展现未来城市的面貌，一直是科幻电影所热衷表现的内容之一。
（三）科幻电影对于未来城市的表现方式
科幻电影的故事发生地不能脱离城市与建筑的背景；而城市与建筑又需要通过时间才能体验。于是,一方面电影以它独特的视觉表达方式与传播手段来诠释城市与建筑的存在状态，通过电影的视觉性和公共性来试验新的建筑与城市设计理论；另一方面，未来城市与建筑作为最主要的场景元素被用于电影叙事和表达的探索。在新的技术支持下，科幻电影主要通过以下两种方式表现未来城市。
方式一：基于现实中的城市和科技手段，从空间与视觉的角度展现城市与未来建筑的关系，通过电影来表现新型城市设计理念，以起到推广与宣传的作用。
方式二：通过电影表现现实生活中无法实现的城市与建筑。随着高科技的发展，电影结合电脑特技的科幻片越来越多，以其场景的奇特和恢宏将观众从现实世界带到另一个无法想象的世界。
科幻电影通过预言的方式表述出对于未来城市的理想，存在于科幻电影中的未来城市从某种程度上来说是理性而现实的，是我们都要面对或即将面对的社会现实。
二、未来城市的构成
（一）城市的定义
美国现代哲学家路易斯•芒福德认为：“城市是一种特殊的构造，它致密而紧凑，专门用来流传人类文明的成果。”在西方很多国家的语言中 “文明”一词，都源于拉丁文“Civitas”(意指“城市”)，这充分说明城市是人类文明的结晶。
（二）未来城市的面貌
未来的城市是什么样的？联合国人居组织在1996年的《伊斯坦布尔宣言》中强调：“我们的城市必须成为人类能够过上有尊严的、健康的、安全的、幸福的和充满希望的美满生活的地方。”
现在，几乎所有的国家都在为塑造未来的理想城市而努力，从某种程度上来说，这甚至已经成为国与国之间实力的竞争。它们的最终目的是要改变现有的城市形态与生活模式所引发的空间冲突、文化摩擦、资源短缺和环境污染等问题。伴随着这些思考与实际的行动，科学家和设计师们构想出众多未来城市的蓝图，如：超级城市、高塔城市、拱形城市、海洋城市、数字城市、生态城市、太阳城市、紧凑城市、田园城市、宇宙城市、立体城市、地下城市、垂直城市等。在未来，城市依然是人类聚居生活、繁衍后代、延续文明的中心，是人类生存空间类型中最具活力和包容性的空间。
科幻电影中的未来城市，一方面通过电影人、艺术家、建筑师、设计师们的构想来体现，一方面通过视觉媒体的传播去引导大众对于未来城市的想象。影片中的未来城市与建筑充满了天马行空的想象，其光怪陆离的视觉效果不停冲击着大众想象和视觉的极限。科幻电影虽然是虚构的，但其大部分情节是基于科学（包括现有的科学和假设的科学）假想出来的，它们在今天的世界中是不可能发生的，但其幻想出来的因素必定有一个科学理性的支持。很多经典科幻电影中所描绘的设想，正逐步在现实生活中得到实现。
三、科幻电影中的未来城市类型
（一）超尺度的巨型城市
2010年3月，在联合国的一份报告中指出，未来可能出现一种“巨型城市区”，它们是由多个大城市 “合并”而形成的，其地域可以延伸数百公里，生活在其中的人口可能超过一亿。联合国人居署称，“无限扩张的城市”可能是目前人类社会最重大的发展之一。在未来的50年中，人类也许要在其中生活，经济也赖此得以发展。
科幻电影中所展现出来的巨型城市，常常具有一种乌托邦式的巨型空间体系。未来城市的“整个系统形象是一种高密度，致密编织的城市形态，形成一种连续的容纳万物的结构”［3］。
华纳兄弟公司1982年拍摄的科幻电影《银翼杀手》以未来洛杉矶城为主体，整座城市被设计成由多个巨构建筑组成，这些巨型构筑物可以反复变换着它的外表。其设计者是建筑学出身的未来派视觉艺术家米德（Mead Syd）。与所有同时代的建筑师一样，米德经历了从20世纪60年代开始的巨构概念的发展过程。对科技进步和无限能源的向往激发了建筑师们的想象力，《银翼杀手》营造出可以承载成千上万居民的单片集成城是未来城市规划的理想蓝图。
好莱坞经典系列电影《星球大战》通过强大的电脑技术向我们展现了未来的巨型城市形象――可以悬浮于太空中的一座又一座自给自足的城市。这些城市有完整的自我运作系统，保证了人们能在深邃的太空中维持生命的繁衍与生活的正常延续，这些巨型城市拥有强劲且持续不断的动力系统。《星球大战》将对于未来的想象与当时科技发展的未来推理相结合，创造出未来极为美丽的社会，到处是高科技的体现，处处都是繁华的不可能的机械体。导演乔治•卢卡斯所创造的未来世界也许就是人类明天的模型。但从这些机器的身上我们可以看到当今世界那些诸如航空母舰、核潜艇、超音速飞机的影子，现实技术的发展，影响了科幻电影中对机器造型、运动、能源使用的构想。从本质上来说，电影中的机器无非就是有了更多样的外形、更高效的能源、更智能的电子系统，它们的制造思路完全是延续了现在人们对于机械的理解与要求，这样比较容易找到技术上的理由，也能让观众更快速地接受和认同。
（二）交通立体化的城市
法国导演吕克•贝松执导的科幻影片《第五元素》就向我们揭示了这样一个一个全然立体的未来纽约城。影片中的未来纽约通过立体化交通的分割，拥有界限分明的垂直空间，在垂直空间的底层则是被重度污染的陆地。
影片中的城市遍布层层叠叠、高度惊人、直耸云端的摩天大楼，交通空间被分流在无数个水平面和垂直面上，地面的概念被彻底消解。主人公驾驶着出租车、汽车飞来飞去、交错穿插；列车在建筑的外立面上飞驰而过，各式各样的飞行器忙碌地穿梭在云端。新的交通工具重组了城市空间的层次，形成立体化的城市交通网络。城市由竖直方向上切入的无数个横切面构成，这也就使得影片中那个高悬于空中的麦当劳餐厅的存在，变得合乎情理。
《第五元素》最特别的地方体现在交通空间的多维复合结构以及对运动速度、方向和节奏的调控上。它提供了未来城市设计和规划领域中城市交通组织方式的新的可能性。影片中的城市是对真实世界的复制和转化，透露出一种源自于现实世界的亲切感以及高于现实世界的新鲜感，一种既熟悉又陌生的后现代视觉效应。
（三）高度机械化的城市
随着人类社会迈入21世纪，“机械”的定义也逐渐变得宽泛起来。它不仅仅是人为制造的用于更高效地生产产品、提高行走效率和生活质量的机器设备，人们对于机械的种类、形式、功能等各方面都进行了丰富的描述，使得“机械”的概念获得了空前的突破，“机械化”逐渐成为了人类文明赖以存在与延续的一种方式，机械以特别的方式展现着它强大的力量。科幻电影将机械在未来生活中的形式与功能进行了合理化的想象，往往将未来城市整体描绘成一座拥有复杂系统的机械。科幻电影对“机械化”的关注体现了人们对其发展趋向的极大关注。
《黑客帝国》的导演从以机器为主角的工业文明和以计算机为主角的后工业文明中提取出机械美学作为未来城市的美学标准。创造出一个令人匪夷所思的城市――机械城Zero。机械城Zero如同一台复杂的巨型机器，放眼望去城市全部以机械的齿轮零件、电子元件所构成。城市系统使用的能源均为电能，电能的来源就是机器城大规模的太阳能电池板；另一方面是在机械美学指导下，机械城Zero整体呈现出一种充满科技质感的黑色，空间氛围充满冷峻的金属质感，机械章鱼在空中高速穿行，城市各个部分均由机器操纵控制着。
四、结 语
科幻电影展现出的新奇建构和对未来城市的大胆设想，极大地启发和激励了人们对未来的预想。那些科幻电影中的建筑和城市形态魔法般地连接着未来，有些因为走得太远，过于超前而不被人们所接受，只能成为影像中的设计。
科幻电影传播的价值观暗示了未来城市设计过程的变革。科幻电影从构想到剧本再回到形象的不断推敲和修正的过程也为城市建设者们的创作与实践提供经验和启迪。
［参考文献］
［1］ 王志敏.现代电影美学基础［M］.北京：中国电影出版社,1996:309.
［2］ 周诗岩.建筑物与像――远程在场的影像逻辑［M］.南京：东南大学出版社，2007:13.
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