简述机电一体化技术的概念精选(九篇)

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第1篇：简述机电一体化技术的概念范文

【关键词】机电一体化 应用 发展趋势

一、机电一体化的产生与应用

20世纪60年代以来，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能，刺激了机械产品与电子技术的结合。计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。20世纪80年代末期，各国均开始对机电一体化技术给以很大的关注。20世纪90年代后期，机电一体化技术向智能化方向迈进。目前，机电一体化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。

二、机电一体化的发展现状

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段，在这一时期，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。但当时电子技术的发展尚未达到一定水平，C械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

20世纪70年代～80年代为第二阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，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迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面，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展露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用也做了大量的工作，虽然取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

三、机电一体化的发展趋势

（一）智能化趋势。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要方向。人工智能在机电一体化建设者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、计算机科学、模糊数学、生理学和混沌动力学等新思想，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力。

（二）模块化趋势。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、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。不过这样可利用标准单元迅速开发出新产品，也可以扩大生产规模，制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。

（三）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。

（四）网络化趋势。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产等领域都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。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，因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。

（五）微型化趋势。微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微型化产品泛指几何尺寸不超过1cm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，具有不可比拟的优势。

（六）绿色化趋势。科技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、生态环境恶化的问题。绿色产品概念在这种情况下应运而生。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。

（七）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。

四、典型机电一体化产品的发展

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3000～4000r/min提高到8000～10000r/min；铣床和加工中心主轴转速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上；快速移动速度由过去的10～20m/min提高到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；

（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0.005～0.01um；最小分辨率为1nm（0.000001mm）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轴虚拟轴机床，串并联绞链机床等。

结束语：综上所述， 经过20多年的发展，机电一体化技术已经成为当今世界最热门、最重要的技术发展方向之一，并影响到几乎全部的工业行业。我国从80年代初对机电一体化技术和产品开始予以重视，先后在国家科技攻关计划、863高科技计划和国家自然科学基金中列专项对机电一体技术加以研究，并取得了一系列重大科技成果。1990年，国家将用电子技术改造传统产业列为“八五”及本世纪后十年发展全民经济的重要战略技术措施，机电一体化技术的推广应用已取得相当进展。

参考文献：

[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京：科学出版社，2004.

第2篇：简述机电一体化技术的概念范文

关键词：机电一体化 发展过程 发展趋势

一、前言

随着现代科学技术的不断发展，不同学科的交叉与渗透也越来越广泛，注定了各个领域的技术革命与发展。在机械工程领域中，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系等发生了翻天覆地的变化，从而将工业生产由"机械电气化"带入了"机电一体化"为特征的发展阶段。

二、概述

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，还将会被赋予新的内容。但是它的基本特征可概括为：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、可靠性高和低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统处于最优化的系统工程技术。由此产生的功能系统，就组成为一个机电一体化系统或者说机电一体化产品。

因此，"机电一体化"涵盖"技术"和"产品"两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及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本质区别。机械工程技术是由纯技术发展到机械电气化，仍然属于传统机械。但是发展到机电一体化阶段后，其中的微电子装置除了可以取代一些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。拥有智能化的特点是机电一体化与机械电气化在功能上的一个本质的区别。

三、机电一体化的发展过程

"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。当时即70年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将"机电一体化技术"与"机械电子学"并用，近年来"机电一体化"更流行使用。

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-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。

信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外，光学也进入了机电一体化，产生了"光机电一体化"的新领域。

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遥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结合，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。

四、机电一体化的发展趋势

机电一体化是机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科交叉综合的一门学科，各个学科互相促进、互补不足、相互发展。专家预测，未来机电一体化技术将向以下几个方向发展：

（一）智能化方向

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设的研究中得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要的应用。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，以求达到更好的控制效果。

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。这主要得益于模糊技术与信息技术（尤其是软件及芯片技术）的飞速发展。

（二）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。

（三）模块化方向

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、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂而又非常重要的事。如研制集减速、智能调速、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，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。

这需要制定各项标准，以便各个部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，短时间内很难制定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。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

（四）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（柔性），又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

（五）网络化方向

上个世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。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是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络（homenet）将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统（computerintegratedappliancesystem，CIAS），使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

（六）微型化方向

微型化兴起于上世纪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。

（七）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。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。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。

（八）绿色化方向

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；而另一方面，资源减少，生态环境受到了严重污染。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，具有远大的发展前途。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。

（九）系统化方向

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。表现之二是通信功能的大大加强，一般除RS232外，还有RS485、DCS人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义。一层是，机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理，研制各种机电一体花产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。

五、结束语

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许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。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，相信随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献

[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京：科学出版社，2004.

第3篇：简述机电一体化技术的概念范文

Abstract： Mechanical and electrical integration is the modern inevitable outcome of the development of science and technology. This paper introduced the basic situation of the electromechanical integration technology and development background， as well as the domestic present situation of the application of electromechanical integration technology， and analyzed the mechanical and electrical integration technology of the future development trend.

关键词： 机电一体化；应用现状；发展趋势

Key words： mechanical and electrical integration；application situation；development trend

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）08-0110-02

0 引言

众所周知，现代科学技术极大地推动机械工业领域的技术改造和革命。迄今为止，世界各国都在大力推广机电一体化技术。近些年来，我国的计算机技术和微电子技术得到了长足的发展。在此基础上，这些技术被广泛应用到了机械工业领域，形成了机电一体化，不仅对机械工业的产品功能、构成和技术结构产生了重要影响，而且也给机械工业的生产方式及管理体系带来了巨大变化，使工业生产从“机械电气化”时代迈入了“机电一体化”阶段。在人们生活的各个领域已得到广泛的应用，不仅深刻影响着机电一体化的发展趋势，而且深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，并以蓬勃的生机向前发展[1，2]。

1 机电一体化概述

机电一体化的概念最早是1960年代末由日本安川电气公司提出，是将机械和电子技术集成结合起来所构成的系统的总称。作为一门新型学科，机电一体化已经建立起了一套自身的体系，并且随着科技的进步不断得到充实和更新。机电一体化的基本特征表现在：它从系统的视角出发，成功将微电子技术、机械技术、自动控制技术、信息技术、计算机技术、传感测控技术及电力电子技术的应用有机结合起来。作为一种系统工程技术，机电一体化通过对各功能单元进行合理布局与配置，使这些功能的高质量、高可靠性、低能耗价值得到了充分的体现，实现了优化系统的目的。一个所谓的机电一体化产品或机电一体化系统就由此产生。所以，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面[3]。需要特别指出的是，机电一体化技术并不是微电子技术、机械技术等新技术的简单拼凑，而是将以上技术群进行有机融合的综合技术。正是这一点，使机电一体化在概念上与机械电气化相区别。从发展历程看，尽管从纯技术发展到机械电气化，但这样的机械工程技术仍属传统机械。进入到机电一体化阶段后，其中的微电子装置不仅具有了和某些机械部件一样的功能，而且还具备了诸如自动处理信息、自动检测、自动调节与控制等许多新的功能。形象地说，机电一体化产品不仅可以替代人力去完成许多机械劳动，实现人手和肢体的延伸，而且还拥有了智能化特征，实现了感官与头脑的延伸。这一点也在功能上将机电一体化与机械电气化区别开。这个定义强调它将扮演越来越重要的角色机电整合。它在复杂的非线性上下文包括电脑和数字信号处理器（dsp），它存储和处理信息、通讯和互联网，这发送信息，以及各种计算机辅助设计（CAD）软件[4]。

2 国内机电一体化技术应用现状

当前我国正处于市场经济的发展阶段，尽管较之以往我们的机电产品出口取得了显著的成绩，但是仍然不能忽视存在的问题。正确对待机遇和挑战，思考并解决当前存在的问题无疑会有助于提高我国机电技术产品的水平和性能，对于完善我们的市场经济制度也大有裨益。从促进产业结构调整，推动完整的机电一体产业形成的角度看，我们的机电一体化面临以下两点任务：其一，要进一步推动传统工业技术升级，实现节能高效，这就需要对传统产业进行微电子技术改造。其二，大张旗鼓地开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代[5，6]。

首先，在技术政策上，要对能耗高、效率低下、不符合环保标准的传统产业进行限制，加快对落后产品的淘汰。同时，要鼓励对传统产业实施机电一体化技术改造。

其次，我国机电一体化产业覆盖面广，发展迅速，而我们的财力、人力和物力是有限的，产业的规划和发展不可能面面俱到，所以我们应建立机电一体化行业“协会”性质的统管合作机构，并赋予其职能，既有利于深入的行业调查，指导行业布点布局的调整，发展重点项目，又有助于制定出纵览全局的“机电一体化”发展计划和战略规划，以避免开发上重复、生产上撞车。

再次，通过“协会”的有效组织和广泛宣传，一来可以建立行业信息平台，及时分享更多的行业内部信息，二来可以增加产业在社会上的认知，使行业内外都重视和支持“机电一体化”的发展，既可以吸引外商到我国投资发展“机电一体化”的眼球，又可以更加方便合理调配资源。同时，尽管人民币升值短期内会减缓我国机电产品出口，但对技术贸易来讲，却可以利用此时的时机，大量引进相关产业的先进技术，反哺自身加工业，提高企业的利润空间。作为世界上最大的发展中国家，大力发展机电一体化技术，用微电子技术改造传统产业，开发数字化、智能化机电产品，既是振兴我国传统机电工业的新鲜血液和源动力，也是一条促使机电行业产业、产品结构调整日益完善的捷径[7，8]。

3 机电一体化技术发展趋势

Microelectro-mechanical系统（MEMS）一直是一个近年来热门研究领域。它也是一个快速增长的行业，它们的大小已经超过100亿美元，数以百万计的MEMS一直在等产品汽车安全气囊和喷墨打印机。MEMS技术已经应用到开发微型光学开关来处理高卷数据和话音通信的通信。MEMS本身是一个机电一体化极好的例子。作为另一个措施，表示的重要性小型化、美国政府投资270美元在2000年在国家纳米技术倡议关于人口统计学的改变，ASME报告中，“人口统计学是第二强大的力量改变世界的经济和社会。在未来40年，世界人口预计将将增长50%左右。婴儿潮一代将进入高级成熟度然后年老。“然后，报告触动了几个具体的方面包括欧洲和日本人口迅速老龄化趋势。虽然报告中没有讨论ASME，这种趋势将激励机电朝着人性化方向发展，如护理机器人的研发被称为人类友好的机电一体化。美国机械工程师协会（ASME）最近发表了一份报告，题为《机械工程在21世纪的发展趋势》，其内容主要介绍了从20世纪到21世纪机电一体化的进展和今后发展的趋势。它从以下四个类别描述了工程学的变革趋势：技术变革、人口变革、经济变革和社会变革。随着科技的进步，以下八个领域将会是机电一体化发展的主要途径：信息技术、微型化、材料科学、生物工程和医药、能源、运输、环境工程和制造业等[9，10]。

4 结论

在经济全球化趋势逐渐增强，市场竞争日趋激烈的当今社会，机电一体化的发展对优化本国的产业结构和发展本国经济具有至关重要的作用。机电制造思维是基于现代工程教育而逐步兴起和发展起来的。机电一体化的出现不是孤立的，它是许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和产物。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。总而言之，机电一体化技术作为机械技术，信息技术，电子技术和计算机技术的融合、发展与延伸，在经济社会不断建设发展的过程中占据着极为关键的地位。我们需要明确机电一体化技术未来发展方向，妥善处理机电一体化技术在发展过程中面临的问题与障碍，推动机电一体化时代的全面发展。

参考文献：

[1]安红杰.机电一体化技术的现状及发展趋势[J].黑龙江科技信息，2012，（1）：37.

[2]刘莎，周泉.机电一体化的发展趋势分析[J].产业与科技论坛，2012，（3）：108-109.

[3]黄恩勇.机电一体化的核心技术与发展前景分析[J].河南科技，2012，（1）：79.

[4]刘波.机电一体化的现状和未来发展.科技传播，2012，（10）： 39-40.

[5]张洋.机电一体化技术的应用现状及发展趋势.产业与科技论坛，2012，（4）：114-115.

[6]贾启升.简述机电一体化技术发展状况及趋势.中小企业管理与科技（上旬刊），2012，（1）：195-196.

[7]刘耀海.浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势.信息系统工程，2012，（10）：89-95.

[8]闫金鹏.浅析机电一体化的应用及前景.价值工程，2012，（14）：52-53.

第4篇：简述机电一体化技术的概念范文

[关键词] 机电一体化 现状 发展趋势 经济发展

现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”的发展阶段。

一、机电一体化概要

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已成为一门自成体系的新型学科。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。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。

二、机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。

20世纪70年～90年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，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迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：

(1)meehatronies一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认。(2)机电一体化技术和产品得到了极大发展。(3)各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。

20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面光学、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；另一方面对机电一体化系统的建模设计、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。同时由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。

我国从20世纪80年代初开始了这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“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可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，取得了一定成果。

三、机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下：

1.智能化。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。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。机器人与数控机床的智能化就是重要应用。

2.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、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、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，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定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。显然从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，模块化将给机电一体化企业带来美好的前程。

3.网络化。20世纪90年代，网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。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。因此机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

4.微型化。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1立方厘米的机电一体化产品，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。

5.绿色化。工业的发达给人们生活带来了巨大变化。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，具有远大的发展前途。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。

6.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。表现之二是通信功能的大大加强。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。

四、机电一体化技术对我国经济发展的影响

1.机电一体化技术对传统国民经济的影响。机电一体化技术在传统产业中的应用将大大提高企业产品的竞争力,促进产品的更新换代,对国家经济产生巨大的推动作用。一方面传统制造业直接拉动着自动化制造装备的整体需求。另一方面,新兴技术发展刺激了新的技术装备的发展,如信息、材料、生物等。还有战略性可持续发展所迫切要求的特种高精尖自动化装备的研究发展,如海洋、空间、地下资源开发,国防工业精密加工,微机电器件制造,等领域。所以, 机电一体化技术对传统国民经济的影响是长期的、持久的,甚至是决定性的。

2.机电一体化技术与产品的应用。机电一体化在机械和电子行业的应用已相当普遍，如数控机床(ONC系统)工业机器人等，此外，机电一体化技术与产品应用于化工部门，能预先报警，减少停车事故造成的损失。减少电能和化工原料消耗，并提高产品质量：应用于电力部门，能提高发电输电稳定性，优化电力分配并避免重大事故；应用于生活方面，电子化家用器械减少了人们的家务劳动量；应用于现代管理部门，自动化办公机械大大提高了管理效率和辅助人们决策实施各种战略方案。

3.机电一体化与企业的技术进步。企业的技术进步表现在生产、管理等各个方面的现代化，由于机电一体化的出现，使得生产方式向“柔性”转化，并向综合（集成）自动化发展，使信息在生产经营管理中的地位显著增大。机电一体化产品的出现，使得工厂自动化、办公自动化和社会服务自动化成为现实。

在企业管理中，机电一体化就是将市场信息供需变化有机的结合起来，成为指导生产的依据，所以把信息的收集、分析、技术经济预测和经营决策结合起来，用于指导生产、强化销售和技术服务是保证企业常胜不衰的重要工作。

在未来的企业里，一流的机电一体化设备、机电一体化产品和机电一体化在管理中的应用，将是企业进步和发展的标志。

五、结语

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许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。当然与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

总之，机电一体化技术和产品已渗透到国民经济的各个领域，大幅提高企业的经济效益，促进经济发展，成为当今新技术发展的主流。

参考文献：

[1]刘晓英张晓霞:机电一体化技术在企业中的重要作用.现代农业,2007年11期

[2]章浩张西良周士冲:机电一体化技术的发展与应用.农机化研究, 2006,(07)

第5篇：简述机电一体化技术的概念范文

[关键词]科学技术； 控制技术； 机电一体化；

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0030-01

一、前言

机电一体化是现代科学发展的必然结果，现代的机械工程离不开机电一体化的技术，机电一体化的技能在工程机械中的使用能是工程的性能有效的发挥。

二、机电一体化的概念

所谓机电一体化，是将机械技术，电子技术，信息技术，控制技术综合运用于机械中去，使得机械设备运转效率得以提高，机械设备使用寿命得以延长，由此去实现生产质量和效益的提高。现阶段机电一体化在工程机械领域的运用，主要是以电子控制系统的方式来运行的。

三、机电一体化的技术特点

1.应用范围非常广泛，而且应用性比较强

在机电一体化技术中，它是以机械作为载体的，来对机电一体化产品进行开发，几乎不会受到行业的制约。机电一体化技术，它是利用计算机的先进技术，把信息化来作为核心，这个核心就是智能化，从而可以开发以及生产一系列的机电一体化产品，这些产品的性能比较好，功能也比较强。

2.整体达到最优化

从整个系统看出，对新的技术要充分利用，而且在新技术之间能够互相交叉，就可以让机电一体化产品的附加值比较高，效率比较高，性能比较高，材料比较节省，能源比较节省，损耗比较低，污染比较低，省时而又省力。

3.综合性比较强

机电一体化是由多个方面综合而成的，这些技术组成一个整体，在这个整体中，它们互相促进，又互相制约，共同向前发展。

4.系统化的层次比较

机电一体化是将工业产品以及过程利用各种技术综合成一个完整的系统，强调各种技术的协同和集成，强调层次化和系统化。无论从单参数、单击控制到多参数、多级控制，还是从单件单品生产工艺到柔性及自动化生产线，直到整个系统工程设计，机电一体化技术都体现在系统各个层次的开发和应用中。

5.安全性得到了很大的提高

通常来说，机电一体化系统都能够进行自我保护，可以有效的避免安全事故的发生，以及减少所受到的损害，大大提高安全性。对于某些比较先进的机电一体化的系统，也可以在恶劣以及危险的环境之中，来进行无人操作的自动工作。

6.具有柔性的特点

在机电一体化的系统中，柔性是它的特点之一。依据实际需要的改变，使用机电一体化技术，就能够不再改装任何系统，就能够极其有效的对系统的构造以及生产的过程，依据系统的功能目标以及组织结构目标优化，以智能、调整、修改，因此机电一体化技术是解决多品种、小批量生产的重要途径。

7.使用时非常简单

在对机电一体化产品进行操作时，即使对机电一体化不了解的人，也能够很熟练对机电一体化产品进行操作。在这里，它的优点是显而易见的，一是功能比较强，二是操作比较简便，三是人与机器的关系比较容易协调。

8.可靠性比较高，稳定性比较高，寿命比较长

在机电一体化的系统中，基本上是不会出现机械磨损的情况，就是因为这样，它的寿命大大提高，出故障的效率大大降低，可靠性就会大大增强，以及稳定性就会大大增强。

四、机电一体化技术的主要应用领域

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，具体表现在：

（一）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。

（二）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。

（三）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、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。

（四）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。

（五）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。

（六）系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。

（七）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

五、机电一体化的发展趋势

就目前的形势，来对机电一体化的发展趋势来进行推测。机电一体化向五个方向发展：其一是智能化方向，其二是柔性化方向，其三是微型化发展，其四是光机电一体化方向，其五是仿生物系统化方向。

机电一体化向智能化方向发展

就目前的机电一体化技术以及机电一体化的产品，来对它的发展趋势来进行判断。就机电一体化的技术来说，逐渐脱离了人工，离计算机控制越来越近，可以判定向智能化发展；就机电产品的发展脉络来说，智能化的程度越来越高，可以判定向智能化发展。

机电一体化向柔性化方向发展

就机电一体化产品的发展方向，来对未来的产品做出推测，在控制以及执行的系统中，有可以满足需要的“冗余度”，有比较强的“柔性”，这样就能够比较有利于更加好地来应付一些突然发生的事件，这样就可以进行设计，设计成为了“自律分配系统”。在这些系统之中，每个子系统都是彼此独立进行工作的，每个子系统都是为总系统提供服务的，与此同时，它还具有“自律性”，这样就可以把不一样的环境条件作为依据，从而做出不一样的反应。它的特点就是，每个子系统都可以产生一些自身的信息，而且可以附加一些信息。在这个总的前提之下，拥有的“行动”是完全可以进行改变的。就这样，一来它可以对系统的柔性进行增加，二来它不会由于某一个子系统明显地增加了系统的能力（柔性），又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

机电一体化向微型化方向发展

就目前而言，在半导体元件制作的过程中，使用蚀刻的方法，已经制作出了亚微米级别的机械器件。当这个实验的结果运用于实际的使用时，至于分辨出机械部分与控制部分之间的差别，这种行为完全没有意义了。就在那时，机械与电子可以合二为一了，可以把三个部分集合起来，体积就会变得很小，最终可以组合成为自律元件。这三个部分，其一是执行结构，其二是传感器，其三是CPU。这样就能够较好的向微型化发展。

机电一体化向光机电一体化方向发展

通常来说，机电一体化的系统，是由四个部分组成的，其一是传感系统，其二是能源系统，其三是信息处理系统，其四是机械结构。在发展的过程中，可以把光学的技术引进机电一体化中，要充分利用光学技术自身的特点，就能够非常成功的改变机电一体化中的系统，其一是传感系统，其二是能源系统，其三是信息处理系统。

机电一体化向仿生物系统化方向发展

对目前的机电一体化产品以及机电一体化技术进行探析，就可以推测出，机电一体化中的装置，依赖信息是非常大的，而且经常会在结构方面，在静态时是不够稳定的。然而，在动态时，却显得非常稳定，就这种状态而言，是与动物非常相似的。

六、结语

随着我国科技发展脚步的加快，机电一体化的应用将越来越广泛，我国机电一体化所应用的领域将越来越广泛。

参考文献

[1] 张智慧.浅谈机电一体化技术的现状及发展趋势[J].中国高新技术企业，2013，17（24）：106-107.

第6篇：简述机电一体化技术的概念范文

机电一体化包括软件和硬件两方面技术。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，必须从以下几方面着手。

（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。

（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以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。

（五）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。

（六）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。

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，具体表现在：

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成复杂加工系统的能力。

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（CIMS）

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（FMS）

柔性制造系统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。它可以随机地、实时地、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。

（四）工业机器人

第1代机器人亦称示教再现机器人，它们只能根据示教进行重复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性；第2代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，做出一定的判断，对动作进行反馈控制，表现出低级智能，已开始走向实用化；第3代机器人即智能机器人，具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断和决策，在作业环境中独立行动，与第5代计算机关系密切。

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。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。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）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、纳米级方向发展。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。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。

（六）绿色化

工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源利用率极高。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。

综上所述，机电一体化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、李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社,2003.

2、芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社,2004.

3、王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制综述[J].基础自动化,2006(6).

4、章浩,张西良,周士冲.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究,2006(7).

第7篇：简述机电一体化技术的概念范文

关键词：高职院校图书馆 生物化学工程 特色文献资源 开放获取

一、生物化学工程及发展简述

1．生物化学工程及发展简述

生物化学工程简称生化工程或生物化工，是生物化学反应的工程应用，是应用化学工程的原理和方法，将生物技术的实验室成果经过工艺及工程进行工业开发的学科。它既可视为化学工业的一个分支，又可认为是生物工程的一个组成部分。生化工程是一项重要的化学工业技术，是生物技术产业化的关键，也是化学化工技术的主要前沿领域。生物化学工程和生物医学工程是最初的生物工程学概念，基因重组、发酵工程、细胞工程、生化工程等在21世纪整合而形成了系统生物工程。发展生物经济正在成为许多国家应对金融危机的战略措施。生物技术是我国需求最迫切、技术与国外差距较小的领域之一，我国将把生物技术作为当前科技发展的重点，把生物产业作为新兴产业培育的重点，把生物经济作为引领新经济发展的重点。在我国的“十二五”科技战略规划研究中，生物技术和产业化将是“十二五”布局的重点，突出加强生物技术在农业、工业、人口与健康领域的应用，努力使我国成为生物技术强国和生物产业大国。［1］

2．食品生物技术及发展简述

食品生物技术是生物技术在食品原料生产、加工和制造中应用的一个学科。它包括食品发酵和酿造等最古老的生物技术加工过程，也包括应用现代生物技术改良食品原料加工品质的基因、生产高质量的农产品、制造食品添加剂、植物和动物细胞的培养，以及与食品加工和制造相关的其他生物技术。生物技术在食品工业中的应用以及最新的研究状况表明，食品生物技术作为一项高新技术，将为食品工业的发展起着重要的推动作用。展望21世纪基因食品的发展，未来生物技术不仅有助于实现食品的多样化，而且有助于生产特定需求的营养保健食品。［2］在与环境协调的粮食生产方式方面，生物技术将降低农用化学品的使用量，并使农作物更好地适应特定的自然地理环境。目前人们之所以对于转基因生物技术的发展存在争议（如对人类健康、环境及社会经济的影响等），主要原因在于公众对目前的基因食品管理体系不够信任，科学家与公众也缺乏必要的沟通。因此，政府应采取积极措施，随时公开基因食品的研究成果，以博取信任的方式与公众进行沟通。

3．生物制药技术及发展简述

生物制药技术是指运用微生物学、生物学、医学、生物化学等的研究成果，从生物体、生物组织、细胞、体液等综合利用微生物学、化学、生物化学、生物技术、药学等科学的原理和方法制造的一类用于预防、治疗和诊断的生物药物制品的技术。生物制药现状：生物药物的阵营很庞大，发展也很快。目前全世界的医药品已有一半是生物合成的，特别是合成分子结构复杂的药物时，它不仅比化学合成法简便，而且有更高的经济效益。我国的生物医药“十二五规划”确定了生物医药发展的重点，［3］包括基因药物、蛋白药物、单克隆抗体药物、治疗性疫苗、小分子化学药物等。同时，国家将拿出100多亿元来支持重大新药创制。将从100多个新药中遴选出10多个，作为重大新药创制重点支持对象，这些原创新药可能成为打入欧美市场的先锋。在这些新药品种中，生物药和化学药居多，其中疫苗、单克隆抗体、蛋白质药物、抗癌药物等均有。

第8篇：简述机电一体化技术的概念范文

关键词：机构学；现代数学；旋量理论；微分流形

一、微分流形与旋量理论概述

1.微分流形

微分流形，也称光滑流形，或称C∞-微分（可微）流形，是指一个被赋予了光滑结构、带有微分结构的描述自然现象的一种拓扑流形。其类型可分为可维映射，映射的微分和子流形（一般的，如果不特指，微分流形指的就是C∞类的微分流形）。

假设r是自然数，如果满足以下的条件：

（1）M豪斯多夫空间。

（2）m维坐标邻域覆盖M；【存在M的m维坐标邻域族{Uα，φα}α∈A，使得M=Uα∈AUα】。

（3）任意的α，β∈A，都满足Uα∩Uβ≠ϕ，定义坐标变换φβοφα-1:φα（Uα∩Uβ）[]φβ（Uα∩Uβ）为Cr映射（光滑映射）；则 被称为是m维Cr可微流形（光滑流形）。

常见的微分流形主要包括流形、流形上的积分、切问题、外微分形式圆与欧几里得空间等概念，欧几里得空间、李群（具有代数群结构的微分流形并且是无线可微的）等就是一种特殊的微分流形。

而要研究流形，陈省身教授指出，要研究整个流形，流形论的基础便成为必要。其研究的主要目的是经过坐标卡变换而保持不变的性质，这也是与一般数学不相同的地方。随着数学的发展和成熟，他提出，传统的实数或附属空间只是局部的情形（虽然在许多情形下它会是最重要的情形），将来数学研究的对象必然是流形。

2.旋量理论

旋量理论又叫狄拉克旋量，最早由狄拉克提出狄拉克方程引入。旋量又称为“螺旋”，是同时表示矢量的方向和位置的一组对偶矢量。它与微分几何、李群李代数纯代数有差别。旋量既可以表示运动学中角速度和线速度，又可以表示刚体力学中的力和力矩，还可以由对应的角动量来表示。具有物理意义明确、几何概念清楚、代数运算方便、理论难度也不是很高等优点。

我国研究与应用旋量理论最早的学者是黄真教授，他在专著中系统地介绍了旋量理论及它在机构学中的应用，极大程度上促进了旋量理论在机构学领域的发展。

3.旋量理论与微分流形之间的联系

根据上面我们已经明确微分流形和旋量理论的概念，知道了微分流形和旋量理论在研究对象上是相辅相成、互相映射的。

最早出现用李群李代数来系统描述刚体运动是在1978年，当时指出刚体运动的位移空间满足李群的代数结构，但是由于刚体运动具有有限运动的特性，因此随后指出位移群是在刚移层面（连续或有限运动范畴）上进行操作的，很难描述刚体运动与力之间的关系。然而值得庆幸的是，旋量（物理量）理论从速度层面（瞬间或微小运动范畴）上描述刚体运动，并与力建立了有机联系，提出了运动与力之间的议题，解决了之前仅仅从位移层面研究刚体运动碰到的难题。所以，从物理上讲，微分流形和旋量理论都是从不同层面上与数学中某种位移群的李代群联系在一起，两者之间是相互映射、互相弥补的。

二、现代数学在机构学中的典型应用

1.结构分析与综合

机构学是研究机械中机构的结构与运动等问题的学科，是机械原理的主要分支，是研究各种机械中有关机构的结构、运动和受力等共性问题的一门学科。

结构分析是很重要的，而创新是当今社会炙热话题，所以要设计出合理、新颖的机构，不仅要有丰富的实践经验，更要明确其组成原理，而结构分析的目的就是了解各种机构的组成及其对运动的影响。

结构综合是机构综合的组成部分之一，包括数综合和型综合。数综合用于研究满足一定的机构自由度前提下，机构将由几个构件和运动组成的问题。型综合用于解决在一定数目的构件和运动副的条件下可以组成多少种型式机构的问题。结构综合的最终目的是要解决机构选型问题。但迄今为止，机构选型还没有形成一种比较普遍适用和系统化的原则和方法，尚需要进一步深入研究。

2.性能分析与评价

我们知道，机构分析的目的在于掌握机构的组成原理、运动和动力性能，以便准确地使用现有机构并充分发挥其效能，抑或为验证和改进设计提供依据。

历经30年的发展，较传统机构学而言，现代机构学具有以下特点：机械产品的概念、方案和创新设计中得到广泛应用；机构输出柔化性和可控性方面得到提高，机构和机器设计理论和方法上更加智能化、系统化和适用化，更加注重考虑动态分析和设计，微机构的应用上开辟了新途径，仿生机械学的开发和应用，机电一体化技术的发展设计，新型机构的创造等应用。

总之，相比于传统的机构学，现代机构学的发展是必然的。

虽然现代数学在某些方面有广阔的前景，但是在一些方面仍有些许不足。所以，创新和完善它们的机构设计和综合方法很有必要。但是，我们也不能忽略对典型的传统机构进行深入研究，因为它不仅仅有利于推动现代机构学的发展，而且现代机构学本身就是在传统机构学的基础上发展起来。

三、现代数学对中国机构学研究的作用

1.中国机构学研究的里程碑

18世纪下半叶，第一次工业革命促进了机械工程学科的迅速发展，机构学在原来机械力学基础上发展成为一门独立的学科。18世纪末至19世纪初，罗蒙诺索夫、欧拉等几何学家和力学家的著作奠定了机构综合理论的基础。到了19世纪后半期，逐步形成了以巴默斯特尔、勒洛为代表，建立在运动几何学基础上的几何学派和以切比雪夫为代表建立在函数逼近论基础上的代数学派。到了20世纪70年代，日本提出了“机电一体化”定义出机械电子学新概念，与此同时，美国则提出是由“计算机信息网络协调与控制的”。所以“现代机械”概念的形成是机构学发展的一个新的里程碑。

2.国家自然科学基金委员会的资助分析与成效

机构学同其他基础科学一样，是一门具有较大深度和难度的探索性学科，需要较扎实的积累基础。它的研究是一个艰苦的历程，往往需要多年乃至几代人的努力才能探索出来。其研究成果贯穿着整个机械工程。据统计，国家自然科学基金委员会在1986至2011年机构学这一学科的各个项目资助约400项，其中涉及运用现代数学工具解决机构学问题的项目有50多项。在国家自然科学基金委员会的支持下，中国机构学在各个研究方向、各个阶段上所取得的成果大都与数学工具密不可分，而近几年来发表的高水平学术论文，大多数都是采用数学工具解决机构学难题。

四、结语

随着科学技术的飞速发展，历经30年的发展后，机构学已经由传统的结构学、运动学和动力学的理论，发展成现代一门研究广义机构的功能、类型、工作原理的基础技术学科。伴随着传统机构学的发展与成熟，现代机构学在很多特殊领域都发挥着重要的作用，如仿生机械的应用和发展、深海海底作业的机器人、宇宙飞船上用于收回卫星的机械臂、腹腔内进行外科手术的手术刀等。而机构学本身就是一门应用性很强的学科，我们必须认清这种发展趋势和机构学发展的重要作用，致力于现代数学对机构学的应用和发展，相信伴随着应用而产生的机构学将更加辉煌。

参考文献:

[1]邹慧君，郭为忠，田永利.加强现代机构学的研究，推动机械产品创新设计的发展[J].机械设计与研究，2001（1）:10-12.

[2]温诗铸，丁建宁.微型机械设计基础研究[J].机械工程学报，2000（7）:39-42.

[3]高峰.机构学研究现状与发展趋势的思考[J].机械工程报，2005，41（8）：3-17.

第9篇：简述机电一体化技术的概念范文

关键词：电工技师论文工艺性标准化

一、专业项目论文的工作观

技师技能考核或鉴定首先应注重的是工作者专业素质——岗位工作能力水平的评价。写作和提交论文是申报鉴定者应对技能考核鉴定的准备过程，同时是个人技能水平的展示过程。

技术工人的专业工作目的一般要求是：保证生产质量、提高生产率、降低物质消耗——有效益价值核算或向好性预期。凭借论文关于专业工作项目立论确定、技术路线解析、工艺方法选择、调试过程记录等的描述，充分显示工作者的能力水平——专业规范把握、主流技术运用、工艺方法适当、工序工步明晰。

技师论文应该强调较高级工艺性内容，应该是工作技艺和业绩展示、以专业文献范式表述的文章，并不一定要用某效益指标来显示工作价值。如工艺改进型课题论文，突出的是专业技巧水平；又如新技术应用型课题论文，突出的是对工程新技术或复杂工艺的理解和驾驭能力。

1.强调论文项目的工艺性价值。技能，应理解为专业工作的技能工艺能力。也许是简称，总易误认为技能偏指技术能力，而忽视工艺能力。技术一般是指工业过程的方法论，即一般是可行性确定后在标准化设计前提下选材、加工手段、加工流程以尽可能的高效率获得目标产品的方法。而工艺，可以理解为加工的“艺术”，强调工作过程中获得目标产品的技巧性、保障性和完美性。技术工艺能力，可以理解为技术与工艺互渗而形成的知识型、技巧型、成熟型的生产力。

较高级的专业技能型人员的工作，应能体现技术工艺引人入胜的技巧性，工作项目论文也理所当然要求显示出工艺性价值——论文应显示出写作者关于工作项目的基本技术理解能力和工艺质量层次。基本技术能力包括专业理论的引用或引证，工艺质量则涵括改进能力、工作技巧、专业理论与实际的连接和补足能力、安全防护构思能力、提高工作对象商品化的能力。工艺质量直接决定了目标产品的实用性、适用性和市场性。

2.注重专业性表述的标准化概念。技师的基本技术理论理解力是其工作的重要基础之一，但其工作的方式、目标往往约束了专业理论的扩充速度和应用空间。许多长期在特殊电气工程岗位工作、工艺经验丰富的技艺型人员理论水平并不高，但他们的本职工作很出色，工作质量的工艺价值突现。一般认为长期的专职工作经验中积累着较高的专业工艺悟性。应该看到，高专业工艺性主要表现为相对行业标准、生产规范有很强的理解力，对生产流程有很强的连接、补足、改进的能力。正是高的专业悟性使得技艺型人员与技术设计人员的工作配合相得益彰。

3.把握过程分析的理论深度。一些技师工作项目论文中，用大量篇幅阐述理论的依据——数理公式推导过程或教科书式论说，然后绘出基本原理图，最后给出相当肯定的可行性结论。必须注意，这种论文往往是有缺陷的——项目的实施有效性没有表达—作者的操作工艺技能水平得不到显示。缺少相关工程经验公式或者经验系数（理论公式受客观实际过程条件的约束），易使得项目实施性这一关键工艺环节受到鉴定评价者质疑。这类论文的缺陷在论文大辩的有限时间里难以弥补。

4.妥当运用“技术进步手段”、“技术创新理念”、“精湛工艺过程”。机电工程岗位特征——专业智能成分较多，技巧思维保持，非连续性非周期性的操作。视下述工作能力为工艺能力；把握专业标准和规范的运用方法、流畅的专业语言（术语，编程，工程图，解析图表等）表述、撰适用的工程文档、规划工作技巧和效率。

技术进步：在产业规范约束下，采用现代的、主流的专业技术成果。

技术工艺创新：在产业规范约束下的工作能够在去除隐患、操作便捷、安全可靠、形式优化、节能提效、减污去噪、降低维护成本、智能化诊断运行等某些方面有显明的特色成果。

基本完备和适配的资料：是指可以作为施工提纲或设备的档案基本资料。

二、电学原理在工程运用中的本征性理解

机电技术中的电工技术是关于电能量分配和智能控制的技术，应用电工技术的基础原理是欧姆定律和麦克斯韦电磁方程组。

1.本征性理解。客观导电材料上的电量分析应划分为以电压（电动势能信息）为主量的“信息变换及传递系统”和以电流为主量的“能量传输电路”。控制信息传递系统的第一要素是“保证信息的准确”，控制系统传递信息不一定依赖固形材料（例如可通过空间电磁场感应传递）。

使用电动机为电能耗用终端的设备继电器线路形式控制电路主要形成运动控制“逻辑、时间、顺序”机制，自保、互锁、延时、中继等都是形成控制信息的电路。

采用集成运放器为核心的信号电压调节器主要解决比例（信号放大）、微分（信号即时变化率）、积分（信号的时间积累效应），而整流、检波、限幅、隔离、跟随、调零、保护等都是附加电路。

电能量传输的第一要素是电路成为回路，依赖有形的导电材料，再者就是能量规模（大小）和传输时间可控。因此，控制电路的关键功能是信息“变换（如电压放大器）”和“调节”。

主电路的关键功能是能量的“被控”和“驱动”，而反馈电路则是对于完成基本运转功能的、由基本控制器和驱动器（主电路）组成的开环系统输出量检测并形成修正信号的“智能化”部件。

现时的机电“主流技术”指由集成PID运算器件、逻辑运算器件（CPU）及大容量数据存储器件为核心的控制器运用技术、由可高频全控大功率无触点开关元件为核心的驱动器运用技术及由新型传感器为核心的传感信号接收变换电路技术。

2.机电能量转换技术离不开磁材料技术，也离不开磁路分析技术；传统的磁路材料由于磁传导敏感于温度和介质成分，其电气特性检定比较困难。但是近些年来，新型合成磁性材料技术迅猛发展，其运用空间（特别是在机电技术领域）急速扩展。

再者，材料科学技术和信息技术是工业技术发展的双引擎，感知设备运动状态和形成系统信息的传感器技术是智能系统的前端。

从对于控制方式本质的理解判断机电控制技术的发展方向：以一个四端电路（网络）为例，若以改变激励能够实现相应响应，则控制方式可分为：a.电流控制电流（控制机制参数体现为电流放大系数），b.电压控制电流（控制机制参数体现为转移电导（跨导）），c.电压控制电压（控制机制参数体现为电压放大倍数），d.电流控制电压（控制机制参数体现为转移电阻（跨阻）），实现电能利用的机电设备的电路多以电流为被控量，所以上述a，b两种控制方式是驱动器电路，c是信息处理电路，d不是机电设备电路优选形式（能量控制信号）。

上述a、b方式分别代表着两个时代的电能传输电路（主电路、驱动器）形式。

a方式中，电流控制电流的中心技术是：实现小电流控制大电流、一路电流控制多路电流。代表性功能器件有三极管和继电器。

三极管，响应速度高，无动作触点，但控制电路与被控电路有公共支路，控制量与被控量的高次谐波相互影响或制约，而且可承受功率在瓦特级，一般不符合机电设备功率规模要求。

继电器（接触器），以电-磁-力形式驱动开关触点动作，实现电流的小控大和一控多。但触点动作时间不准、电弧现象、线圈断电反电动势高并形成高频干扰源、体积大等固有弱点，长期以来被视为“非理想器件”。

b方式是经典控制技术体系中理想的控制方式——信息控制能量。

上世纪后半期，业界使用大功率半控型电子器件晶闸管加之PWM技术的移相触发器实现有缺陷的“信息控制能量”方式于机电设备能量控制——主要是直流电动机的荷载调速。

上世纪末期大功率全控型电子器件IGBT（一种增强型绝缘栅场效应管器件）的商品化普及，机电设备用全控型的信息控制能量方式成为现实，例如在结构简单价格低廉的交流电动机实现宽范围荷载的变频调速。

3.电气主流技术发展的瞻望。机电设备机械构件的技术进步程度受制于材料技术发展及其成果的商品化程度。通用机电电工技术范畴的技术开发重点有：

电力电子技术：利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科成果。器件以半导体为基本材料，根据器件的特点和电能转换的要求，开发电能转换电路，包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围电路。

电动机技术：强磁材料与低温环境技术。

虚拟现实技术：软件型传感系统分析与仪表。

机电液智能控制技术：机械、液压、电子融合控制技术使得机器的效率、性能、品质、可靠性等大大提升，如大型工程机械设备、深海或隧道的巨力液压控制系统。

微机电系统技术：常规电气系统元器件微型化组件化甚至实现“叠层组件—集成化”，即把微型化的敏感元器件、微处理器、执行器、各种机械构件、电动机、能源、光学系统等都集成于一个极小的几何空间内，并且能像集成电路一样大批量、廉价地生产。

电致流体相变技术：电场作用下电流变液（ERF，electrorheologicalfluid）可在“固”—“液”两相之间转换，转换过程可控而且可逆，转换时间为ms级，利用其电控力学行为，可以预期得到较之传统力学元件更为理想的（机—电能量转换控制的）响应指标。

磁致流体相变技术：磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。在零磁场条件下呈现出低黏度的牛顿流体特性；而在强磁场作用下，则呈现出高黏度、低流动性。磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的，而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系。

硅胶导电与绝缘的智能化控制技术；作为可以在电磁场发挥“柔性”功能的新型器件必将影响机电设备电路构造技术。导电硅胶是具备导电性能的硅胶制品，用于一些电子硅胶产品上发挥开关接通的作用，现时应用于一些电子设备、家用设备、办公设备中，比如导电硅胶按键、电线连接管、影印机滚轴、电缆插头、连接器衬垫等。

三、要强调通用电学知识与电工新技术运用衔接的工艺能力

机电设备技术标准（国家标准、国际电工委员会文件、超级公司企业标准）的意志和执行能力。标准化是机电设备可靠性的保障。国家标准中对机床的控制方式、接地方式、抗干扰、容错、机械连锁、危险部件防护等，作了较完善规定，有效保障了机床的安全可靠运转。经验证明，符合标准的机床，故障率较低，反之故障率则高，可靠的保护措施是防止器件和装置损坏的重要方面。

当前的国家职业技能鉴定技师和高级技师考评体系强调了标准化水平是素质和技术能力的体现。如技术资料规范化编整能力、微机控制应用程序解析能力、逆向工程能力（逆向于在确定材料条件下设计制造的路径对产品拆解—解析技术工艺特征，提交改进或改性方案，以期获得结构或功能更优化的产品）、工程数学与物理运动现实的映射解释能力。

四、提高论文的精致程度和新技术含量的着眼点

维修电工岗位工作的技术工艺核心领域（空间范围，对象）。

维修电工岗位工作的主流技术、前端发展技术（如机器人，城市电动载人设备（电梯，搜索救生设备，无人驾驶运行设备，物流基地自动化设备等），注意：在机电前端技术领域；与电路系统运行规律模式相似的流体智能控制系统正在迅速地发生着微型化、精准化、多种指标信息传递同道化的技术水平提升。

机器的电气系统运用主流技术改造的工艺路线和工步流程。

一些控制系统设计方案的实用性（技术改造方案的功能指标的得失）和适用性。

专业技术文献资料的引用和“创新价值”的保障。

五、论文正文的编辑策略

通过这里的工作全过程的描述而展示个人的工作实力状况，明喻达到专业技师水平。正文应涵括以下内容：

1.详尽细致的立论表述：现实性、可行性、绩效预期等。立论的过程是运用专业范畴的概念、判断和推理等逻辑思维形式，简述预期的项目工作的流程、效益目标、专业技术层次特征和工艺精华综合；证明自己的主张。立论应具备论点、论据和论证三要素。

现实性：有重点而且简单的描述工作环境，仪器工具，基础性技术资料等工作先期条件，适配一些示意性插图、流程框图、曲线图、简表等。

可行性：有重点而且简单的描述工作团队情况，已经具备的知识基础和经验，主流技术采用的决定，需要增加的仪器工具，实施方案或技术工艺路线。

绩效预期：有重点而且简单的、与现实性情况可比较的谈说，重点是预期的技术或形式先进性、工程安全性、设备的控制或运行可靠性、节能减排等的定性谈说。

2.主流技术采用、工艺方案、实施过程等的详述。例如：可编程序控制器（PLC）技术基于用计算机软件实现继电器电路中的中继、延时、顺序、串并逻辑、传感信息处理等的硬件功能而提升了机电设备控制的可靠性。又如：基于用计算机软件对全控型大功率电力电子器件编程控制而实现交流电源变频控制，使得电动机“宽范围、恒功率或恒转矩的调速”成为普适技术。

工艺方案：展示工作者专业软实力的平台，以分类的技术工艺设计资料及对其简单注解说明文字为主项。资料文件要符合专业规范，要基本完备，要适配。例如：机床设备电气系统档案基本资料文件一般有电路原理图、电器件位置示意图、接线图、元件明细表、电气原理说明或控制流程注解、维修或改造记录等。

三项资料：工作对象技术改造之前的电路原理图及工况表述、改进工程技术路线设计（流程图与功能框图）和主要零部件明细，是工艺方案论证的骨干依据。

对于要遵循物理规律，以推演、论证、解析为主要技术路线的项目论文，建议采用机电工程手册为理论蓝本，引用工程计算方法处理数据。

调试过程：调试工作的工序、工步罗列，调试过程状况和数据的记录。

3.结果与讨论。这是全文的重心，应精心筛选技术工艺成果，把那些必要而充分的数据、现象、样品、认识等选出来，写进去，作为分析的依据。在对结果做定性和定量分析时，应说明数据的处理方法及误差分析，说明现象出现的条件及其可证性。

概括项目工作的总结：所得结果与已有结果的比较；联系实际结果，解说它的工程意义、应用价值和在实际中推广应用的可能性；在本项目实施过程中尚存在的问题，对相关进程记录资料进一步标准化编整的见解、意愿与建议。

参考文献： 

[1]王建，张文凡.电类技师论文的撰写、答辩及点评.（ISBN9787111318422）.机械工业出版社，2012.