机电一体化是现代科学技术发展的必然结果简要介绍了机电一体化技术的概念和起源,总结了机电一体化技术的发展现状,并分析了其发展趋势。
一、机电一体化的概念和起源
人类已经进入了一个新的世纪──21世纪。回顾过去的20个世纪,人类经济和科技发展的成就超过了过去所有世纪的总和。传统学科正在脱胎换骨,新学科不断问世,技术融合程度高于任何一次技术革命。机电一体化技术就是在这种背景下产生的,它自然符合科技发展的规律,也是机械学科发展的必然结果。机电一体化”这个专业术语最初来自日本学术界,他们以英国力学为基础(机械学)And electronics(电子学)这两个词结合在一起形成单词Mechantronics,其表意汉字是“机电一体化”从学科的角度来看,机电一体化这个词可以翻译为“机械电子学”,中国 美国科技界经常直接使用“机电一体化”作为汉语表达词汇。
一般认为机电一体化是以力学为基础的、许多技术学科,主要是电子和信息科学,在机电产品的开发中相互交叉、相互渗透形成的一门新的前沿技术学科。这里面有三层意思:首先,机电一体化就是力学、电子学和信息科学相结合而形成的一门学科。其次,机电一体化是一个发展中的概念如其字面表达,早期的机电一体化主要强调机械与电子的结合,即电子技术“溶入”融入机械技术,形成新的技术和产品。随着机电一体化技术的发展,计算机技术得到了应用、以通信技术和控制技术为特征的信息技术“渗透”在机械技术上,它丰富了机电一体化的含义现代机电一体化不仅仅指机械、电子和信息技术的结合也包括光(光学)机电一体化、机电气(气压)一体化、机电液(液压)一体化、机电仪(仪器仪表)一体化等;最后,机电一体化表达了技术组合的学术思想,强调机电产品中各种技术的协调,以达到系统的整体优化。换句话说,机电一体化是各种技术学科有机结合的产物,而不是它们的简单叠加。
二、机电一体化的发展现状
和其他科学技术一样,机电一体化技术的发展也经历了一个漫长的过程。一些学者将这一过程分为胚胎阶段、有三个阶段快速发展阶段和智能化阶段这种划分方法真实客观地反映了机电一体化技术的发展历程。
萌芽阶段”指20世纪60年代以前的时期。在这一时期,人们总是在机械产品的设计和制造中自觉或不自觉地应用电子技术的初步成果来提高机械产品的性能,特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,出现了许多性能优异的军用机电产品。这些机电军事技术在战后转为民用,对战后经济恢复和技术进步起到了积极作用。
20世纪70年代和80年代是第二阶段,被称为“快速发展阶段”在这一时期,人们有意识地、积极利用3C技术成果,创造机电一体化新产品3C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速发展为机电一体化的发展提供了充足的物质基础。这一时期的特点是:单词 quot①机电一体化 quot最初在日本被普遍接受,并在20世纪80年代后期在世界范围内得到广泛认可;②机电一体化技术和产品有了很大发展;3各国都开始高度重视和支持机电一体化技术和产品。
第三阶段始于20世纪90年代,称为“智能化阶段”现阶段机电一体化技术正在走向智能化,其主要标志是光学、通信技术等领域进入机电一体化。这些研究将进一步建立完整的机电一体化基础,逐步形成完整的科学体系。
我国在20世纪80年代初才开始这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组,并将这项技术列为“863计划”中。在制定“九五”2010年规划和发展纲要时,充分考虑了机电一体化技术的国际发展趋势及其可能产生的影响。许多大专院校、研究机构和一些大中型企业对这项技术的开发和应用做了大量工作,取得了一些成果,但与日本等先进国家相比还有相当大的差距。
三、机电一体化的发展趋势
随着计算机技术的快速发展和广泛应用,机电一体化技术取得了前所未有的发展,成为一门综合性的计算机和信息技术、自动控制技术、传感检测技术、目前,伺服驱动技术和机械技术正在向光机电一体化技术方向发展,应用范围越来越广。
机电一体化技术具体包括以下内容:
1)机械技术。机械技术是机电一体化的基础,机械技术的重点在于如何适应机电一体化技术并利用其他高技术、更新概念和实现结构的新技术、材料上、性能的变化,以满足重量的减轻、缩小体积、提高精度、提高刚度和性能的要求。在机电一体化系统的制造过程中,经典的机械理论和技术应该利用计算机辅助技术人工智能和专家系统形成新一代的机械制造技术。
2)计算机和信息技术。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、神经网络技术属于计算机信息处理技术。
3)系统技术。系统技术是用整体的概念来组织和应用各种相关技术,从整体的角度和系统目标出发,将整体分解成若干个相互关联的功能单元接口技术是系统技术的一个重要方面,是实现系统各部分有机连接的保证。
4)自动控制技术。它的范围很广在控制理论的指导下,进行系统设计设计后的系统仿真和现场调试控制技术包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
5)传感检测技术。传感检测技术是系统的感觉器官,实现自动控制、自动调整的关键环节。其功能越强,系统的自动化程度越高。现代工程要求传感器速度快、准确获取信息,经得起恶劣环境的考验,是机电一体化系统达到高水平的保证。
6)伺服驱动技术包括电力驱动、气动、液压和其他类型的传动装置一样,伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置和元件、系统的动态性能、控制质量和功能具有决定性的影响。
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