background image

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,为机电一体化
技术开辟了发展的广阔天地。这些研究,将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。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,不取得了一定成果,但与日本等先进
国家相比仍有相当差距。
3.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:
3.1 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。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、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。诚然,使机电一体化产品具有与人完全相
同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微处理器使机电一体化产品
赋有低级智能或人的部分智能,则是完全可能而又必要的。
3.2 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,规模化将给机电一体化企
业带来美好的前程。
3.3 网络化
20 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

(home net)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

(computer integrated appliance system, 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。
3.4 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 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