机电一体化的发展历程

机电一体化在什么背景下产生和发展起来的？？？

一、机电一体化在工程机械中应用机电一体化是当今自动化技术发展的最高阶段。早期的自动化技术主要是借助凸轮、机械机构等实现的，这一时期的自动化实际上是机械自动化；随着电子技术的发展，凸轮、机械机构逐渐被继电器、接触器、电磁开关等机构所取代，实现了电气自动化，机械机构大大简化，自动化水平大为提高；机电一体化则是生产实践对自动化技术进一步发展的需要，也是微电子技术、计算机技术、信息技术、控制技术和精密机械技术等发展的必然产物，是以计算机为主要特征的自动化技术。

如果说机械系统处理的对象是运动、力、物质和能量，电子系统处理的对象是信息和知识，则机电一体化系统不仅有处理能量和物质的功能，而且还有处理信息和知识的能力。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，其发展历程可分为4个阶段：

①数控机床的问世是机电一体化发展的开始；

②微电子技术为机电一体化带来勃勃生机；

③可编程序控制器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、信息技术使机电一体化跃上新台阶。机电一体化技术的发展初期，人们的目的是利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能，那时研制和开发还处于萌芽状态，而且由于当时电子技术水平不高，机械技术与电子技术的结合还不广泛和深入。其后计算机技术、控制技术、通信技术、大规模集成电路的发展，为机电一体化的发展奠定了技术和物质基础。

二、机电一体化的发展趋势

1、个性化。在知识经济时代，求新、求异、追求个性是消费需求的一个特征，而柔性化为产品个性化创造了技术条件。所以，在信息时代，机电一体化产品将呈现个性化趋势。与此相适应，机电一体化产品的生产模式及观念也在发生改变。因此精益生产、敏捷制造、智能制造、虚拟制造等得以相继出现。2、高性能化。高性能化一般包含高速、高精度、高效率、高可靠性。新一代CNC系统就是以此“四高”为满足生产而诞生的。它采用多CPU结构，畅多总线连接，进行高速数据传递；采用精简指令集机，实时多任务操作系统并行处理；设置多重缓冲器，故障诊断、自动检错、纠错、系统自动恢复等技术保证该机电一体化产品具有高性能。

3、智能化。人工智能可使机器具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，虽然机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能，但依赖高性能、高速的微处理器可使其具有低级智能或人的部分智能，从而达到更精确的控制目标。机电一体化的发展和进步体现在其产品的智能上，智能化是机电一体化技术与传统机械自动化技术的主要区别之一。它是在控制理论的基础上，吸收人工智能、心理学、生理学、运筹学、计算机科学等新思想、新方法，模拟人类智能，对诊断过程、人-机接口、自动编程和加工过程等问题进行分析、判断、推理、构思和决策，以取代或延伸制造工程中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承和发展，以求得到更高的控制目标。

4、微型化。微型机电一体化系统是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物，是机电一体化的一个新发展方向，微型机电一体化产品，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，其体积小、耗能小、运动灵活，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，目前已可运用蚀刻技术在实验室制造出亚微米级的机械元件，当将这一成果真正应用到实际产品时，其机械部分和电子元件即可完全集成在一起，组成一种体积很小的自律元件。在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优越性，是近年和将来十大关键技术之一。

5、绿色化。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时......余下全文>>

机电一体化未来的发展趋势是什么样的？

机电一体化技术发展历程及其趋势

自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是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"技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意.

(一)机电一体化"的发展历程

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''带来勃勃生机;

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.

(二)机电一体化"发展趋势

1.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势.

2.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。

3.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。

4.“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。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物——系统”，而生物的特点是硬件(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。

5.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。

二、典型的机电一体化产品

机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。

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机电一体化专业的发展阶段

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，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。中国是从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，已经取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

机电一体化技术专业的发展阶段

模型阶段，所有的系统组件都能够被最优化在仿真计算的帮助下，可以测试和分析这些组件的适用性；监测响应频率对模型进行分析。此外，还能够生成一个物理/拓扑系统模型，包括机械、液压和控制导向组件。有必要有一个模型工具，这个工具支持机电一体化系统的物理模型，即当有实物和节点时，这些模型能够以1：1来测试，并且原型设计研究阶段可以在严酷的实时条件下进行。计算机与信息技术其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。 1．思想道德修养与法律基础本课程是以马列主义、毛泽东思想、邓小平理论为指导，理论联系实际地研究大学生成长过程中思想道德修养的客观规律的一门思想、政治和品德教育的课程。它根据我国社会主义现代化建设对大学生的政治、思想、品德方面的要求，以及大学生在政治观、人生观、道德观方面形成发展的规律和特色，教育大学生加强自身的思想道德修养，努力成为社会主义的建设者和接班人。讲授内容：大学生的历史使命，基本国情和基本路线教育，人生观教育，道德教育，社会主义民主法制教育。2．毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想本课程通过简明扼要地讲授马克思主义的基本观点，进行马列主义、毛泽东思想、邓小平理论、“三个代表”重要思想和科学发展观教育，使学生明确改革是在新形式下，马克思主义的基本原理与我国客观实际的紧密结合，充分发挥马克思主义教育主阵地主渠道作用，帮助学生树立正确的世界观、人生观和价值观，达到培养“四有”人才的目的。3．大学英语培养学生英语听、说、读、写能力，并能在实践中以英语为工具获取本专业所需的信息，为进一步提高英语水平打下较为坚实的基础。主要内容：语音、语法、笔译。着重矫正语音、语调，扩大词汇量，加深基本语法，借助词典翻译一般短文，加强阅读和笔译技能的训练。4．计算机文化基础通过本课程的学习，让学生掌握计算机基础知识，Windows2000、Office软件、数据库以及Internet网络基础，其中Office主要介绍Word2000、Excel2000、Powerpoint2000的使用。5．高等数学通过学习培养学生用数学分析的方法解决工程问题的能力，为以后学习专业基础课和专业课以及将来从事工程设计打下良好的基础。主要内容：函数、极限与连续、导数和微分、积分及其应用、多元函数的微分、二重积分、三重积分、级数等。6．普通物理学通过本课程的教学，使学生掌握物理学的基础知识，了解物理学的研究方法，初步获得物理实验能力，为运用物理知识和数学工具分析和解决实际问题打下基础。主要内容：质点力学，刚体转动，机械振动和机械波，气体分子运动论，热力学基础，真空中静电场，直流电路，电流的磁场，电磁感应，光学，原子物理学基础。7．体育目的要求：进行体育基本知识的教学和基本技能训练。使学生掌握正确的运动技能和科学的锻炼方法，养成体育锻炼习惯，提高身体素质，达到《国家体育锻炼标准》，具有从事本专业或其他行业所需要的良好身体素质。8．形势教育本课程是在马克思主义指导下，分析特定时期社会政治、经济、思想文化发展趋势，揭示党和国家在不同时期的方针政策的基本内容和基本精神的思想政治教育课程。主要目的是帮助学生全面正确地认识国际国内形势；认识党和国家面临的形势和任务；拥护党的路线、方针和政策，增强实现改革开放和社会主义现代化建设宏伟目标的信心和社会责任感。 1．机械制图本课程是本专业一门重要的专业基础课。目的要求：通过课程的学习，使学生在机械电子工程制图的投影理论、作图技巧、方法以及读图能力方面得到提高......余下全文>>

机电一体化专业的发展现状

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，研制各种机电一体化产品。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。⑴培养目标本专业培养具有机械、电子、液（气）压一体化技术基本理论，掌握机电一体化设备的操作、维护、调试和维修，掌握应用机电一体化设备加工的工艺设计和加工工艺的基本方法和基本技能的中级工程技术人才。⑵主干课程电工技术、电子技术、机械设计基础、机械加工机床、数控加工工艺、互换性与测量技术、液压与气动技术、检测技术、数控技术、数控编程、电气控制技术、机电传动控制、单片机原理与应用、电器控制及PLC、计算机绘图（cad）、工程力学等。⑶主要内容⒈就业岗位群：机电一体化技术专业应用领域广泛。毕业生主要可从事数控设备的维护、调试、操作、制造、安装和营销等技术与管理工作，就业岗位群大。主要可适应的岗位与就业方向为：1）从事数控设备的安装、调试、生产运行、维护等方面的技术工作；2）从事数控设备（数控车床、数控铣床、加工中心和其它数控设备）的编程、操作工作；3）从事数控设备的技术改造、技术革新、电气维修、销售和售后服务等工作。⒉ 专业核心能力：a、掌握典型数控设备的维护能力；b、掌握典型数控设备的操作的能力。⒊ 本专业的核心课程有：液压与气动技术、机械制造工艺与工装、数控原理与系统、数控加工工艺与编程模块、数控机床机械结构、数控机床电气控制、数控机床故障诊断与维修模块、CAD/CAM应用技术、Solidworks以及电力拖动，电动机原理结构⑷知识、能力、素质要求⒈知识要求⑴掌握马克思主义基础原理和必要的科技文化知识；⑵ 掌握必需的数学和英语基础知识；⑶ 掌握机械制造知识；⑷ 掌握必需的电工、电子技术知识；⑸ 掌握微机与应用知识；⑹ 掌握数控原理、数控机床和数控加工编程知识；⑺ 数控机床的故障诊断与维修的知识。

我国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2 模块化3 网络化4 微型化 5绿色化 6系统化智能化是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。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。 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。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。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

机电一体化专业的发展有那些趋势有哪些？

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。机电一体化的主要发展趋势大致有以下几个方面：

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之一。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，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。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/0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。随着模糊数控、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。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。

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。为了达到以上目的，还需要制定各项标准，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。

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(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)，能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。

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25px3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。机电一体化产品，除了机械主体部分，其它部分涉及电子技术、随着片式元器件（SMD）的发展，表面组装技术（SMT）正在逐渐取代传统的通孔插装技术（THT）成为电子组装的重要手段，电子设备正朝着小型化、轻型化、多功能、高可靠方向发展。80年代以来，国外SMT发展异常迅速，1993年电子设备平均60......余下全文>>

机电一体化以后的发展趋势是什么?

机电一体化技术培养目标：培养适应现代化建设需要德、智、体、美全面发展，有健康的心理素质，能掌握机电一体化设备的机械、电气系统和数控系统的故障诊断、调试维修技术的高级技术应用型人才。主要课程：机械制图及CAD、机械制造技术、电工电子技术、液压与气动技术、机械设计基础、金属切削机床、机电设备控制技术、微机原理及应用、可编程控制器、数控加工工艺与编程、测试技术，数控机床故障诊断与维护、专业英语等。就业方向：各大中型企业从事机械制造工艺设计与实施、工装设计与实施、机电一体化设备的管理和维护，数控机床的编程和操作，生产管理等工作。