关于机电一体化技术创新发展的探讨

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

1机电-体化技术发展概述机电体化最早是由YASKAWA公司的Tetsuro Mori先生 于1969年首先提出。它是机械结构学或机械学的前五个字母与电子学的后 匕个字母合并组成。机电-体化，顾名思义，就是有机”又有电”。机”与电”过去分属机械与电子电机学科，各 自独立发展而无交集，南于产业的进步与需求，彼此之间的关系却变得越来越密切，而本质上就牵涉到机械、电机、电子、信息等不同领域的技术。机电-体化的演进与发展可以分为以下几个阶段。

首先，传统机电-体化阶段。1970年代的机电-体化是由机械结构学(机械学)和电子学整合而成，以应付自动门、自动售货机、自动对焦照像机或摄影机等产品的技术需求。其次，电脑控制机电-体化阶段。到了 1980年代，为了少量多样产品的需求、提升产质量量、减少生产成本及降低人力需求，产业开始积极研发机器人、自动导引车、柔性制造系统与电脑整合制造系统等自动化相关技术，此时电脑扮演更扮演控制中心的重要角色，并开始引入信息技术。第，电脑控制网络机电-体化阶段。到了 1990年代，机电-体化大量引入有线、无线通讯、卫星定位、网络传输等技术，重点在于信息系统的引进。第四，多元机电-体化阶段。：二十-世纪的机电-体化技术就属于多元化的专业技术了，主要包括有引人光电技术的机电光、著重于微携的微机电系统技术 (MEMS)、奈米机电技术(NEMS)以及与生物产业息息相关的生物机电工程等。

机电-体化是自动化产业发展上最主要的支撑技术。-般而言，机电-体化系统，可大致归纳为四部分：控制器 、感测器、致动器与机构元件。机电-体化技术的发展可说是科技进步的趋势，其影响具体体现在如下几个方面：通过机电-体化技术 ，传统机构可火幅简化；机构的运动 ，可经由电脑软件设 变成可程序化、自动化、信息化及智能化；新的动作或性能，过去传统机构无法达成，而通过机电-体化技术可有效达成，且额外的成本相当有限，但整体价值大幅提高；通过机电技术整合，可使机构、电机、电子及电脑软硬件技术均发挥最佳效果，获得更精致、功能更完整的机构(系统)。

2机电-体化技术创新发展趋势首先，未来趋势机电-·体化技术的应用将更为广泛。小至微机电系统 、数字光碟机，大至半导体制程设备、高速列车，均需通过机电-体化技术完成产品的开发。机电-体化之所以重要也正因为它是自动化：r业、航太工业、与国防丁：业的基础整合技术。这新兴技术，是先进工业国家竞相发展的领域信息产业的快速发展，也带动了PC工业控制电脑的发展，连带着以PC-Based控制器为主导的内动化产业。在这种发展变迁过程中，机电-体化的核心，也即程序控制器技术尧生着创新变化 程序控制器被广泛使用在丁业 自动控制领域，PLC已经成为工厂自动化的控制核心。然而因为-般 PLC程序撰写是采用先绘制阶梯罔再转换为 PLC指令，因此各品牌所牛产 PL c的指令不同，导致彼此之间程序转换不易。另外，由于PLC指令近似于低阶语言，程序开发不易且 分耗时。为了改善 PI c机电-体化的缺点，目前逐渐探索出以Pc个人电脑或 IPC取代 PLC，作为机电-体化机构的控制器，并使用 Visual Basic来撰写控制程序，取代PI c的机电-体化。

其次，机电光-体化的技术发展。在进入二十-世纪后，半导体微电子技术、微机电技术，以及镭射技术的突飞猛进，加上快速成长的影像显示产业与新兴生物科技产业的驱动，给予传统的光电、机械 、材料、信息、化1 等丁业-个新的蓬勃发展契机。-个以机电光- 体化为手段来开创全新领域与目标的新时代已经来临。-个典型机电光技术的涵盖范围包含：机构设计、微处理器、精密致动器 、光/机电感测器 、人机介面、程序/反镭制、信号处理与错误诊断、图形辨识、仿生人工智慧，以及制程技术等。另外，依光学/光电元件与机电元件组合特性与互动程度的不同，机电光系统也可以区分为j种类型：光机整合的机电光系统；内嵌光学/光电装置的机电系统；嵌入机电装置的光学系统。

- - 94首先是光机整合的机电光系统。在-个机电光系统中，假如光学元件或机电元件从整个系统被个别移开后，整个系统即无法运作，这代表此机电光系统内的光学元件与机电元件是具有功能性的完全整合，从i 才能表现出整个系统的性能，这种光机整合的机电光系统产品有：自动对焦相机、适应性光学反射镜 、可调频镭射、光/磁碟机读取头及光压力感测器等。其次是内嵌光学/光电装置的机电系统。这种机电光系统基本为-个由机械、电机和电子元件所组成的机电--体化系统，内嵌光学/光电装置于机电系统内部，主要在提高系统功能(如侦测与反镭制等)；由于光学，光电装置与机电系统是可分离的，所以光学/光电装置的抽离或损坏虽会影响系统功能，但机电系统仍可独立运作。这种内嵌光学装置的机电系统产品有：洗衣机、真空吸 器 、机器监控 与控制系统 、机器手臂/机器人、汽车引擎及马达等。最后是内嵌机电装置的光学系统。这种机I乜光系统基本上为-个光学系统，只是在系统内部嵌入了机械 、电子元件(机电装置)，以增加其操作方便性或 自动调整的功能(最常见的如聚焦与对位)，没有这些机电装置，该系统仍得以手动的操作方式来执行。这种内嵌机电装置的光学系统产品有：传统相机、光学投影机、检电流计 、光开关及光纤波导对位拈等。

3机电-体化技术的发展保障我国以PC-Based 控器为主导的机电-体化产业，在发展方面虽然具备了-些竞争优势，然而仍有相当多的地方需要政产学研共同努力，把握这-波自动化产业发展的契机∩从如下-些方面开展相应的机电-体化技术发展策略：有步骤的让政府决策高层体认机电-体化”技术发展的重要性；加强培育以T控电脑为基础的自动化系统整合人才；发展以自动化制造与机电系统为对象的电力电子关键技术 ，加强以电机控制为基础，以机电系统为导向的整合研究；推动学术界理论与实务并重的研究气氛；积极推动同家科技部与经济主管部门主导的产学研合作”；机电产业应更积极的走人校同延揽人才与寻求合作；建立下世纪机电产业高科技研究的产业形象。

外，m于机电光技术至今仍属于新兴整合 的研究领域，同内外目前为止仍较少专门着重于此领域的研发。人才短缺是发展机电光-体化系统”最重要的问题所在，因此，有必要在国内各高等院歇设机电光研究所或机电光学程，以推动 机电光 程教育”，从而能替我国培育更多具有机电光-体化技术的人才。机电光学程应可结合理 、： 、电学院的师资来让更多的非光电与非机电光的大学或研究所学生，接受机电光业余专长人才的相关培训，从町迅速补足上述的人力缺口需求，并让不同学科间有更为密切的交流、整合与互动。