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[關(guān)鍵詞]機電一體化 概念設(shè)計 理論研究
中圖分類號：T9 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）10-0047-01
機電一體化技術(shù)是以其產(chǎn)品為載體而體現(xiàn)出來，是機電一體化技術(shù)發(fā)展至今的技術(shù)水平體現(xiàn)。機電一體化產(chǎn)品設(shè)計人員，要使產(chǎn)品設(shè)計符合機電一體化技術(shù)要求，并富于時代感，就要對于產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)以掌握，并具備多種技術(shù)融合的技術(shù)能力。面對機電一體化產(chǎn)品的技術(shù)先進性和復(fù)雜性，就要將符合當(dāng)代機電一體化技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)品設(shè)計理論建立起來。
一、機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計理論構(gòu)建的意義
在機電一體化產(chǎn)品設(shè)計中，概念設(shè)計對于產(chǎn)品質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。作為產(chǎn)品設(shè)計中的重要階段，對于產(chǎn)品質(zhì)量的決定程度可以達到70%以上。要獲得性能優(yōu)異的機電一體化產(chǎn)品，就要將機電一體化產(chǎn)品概念確定下來，制定出相應(yīng)的設(shè)計方案和設(shè)計技術(shù)方法。概念設(shè)計理論首先是基于概念設(shè)計思想而建立起來的，在其基礎(chǔ)上還先后出現(xiàn)了多種階段性設(shè)計理論，如TRIZ設(shè)計、公理化設(shè)計QFD設(shè)計理論等等，對于機電一體化技術(shù)發(fā)展進程中所獲得的創(chuàng)新設(shè)計成果發(fā)揮了重要的推動作用。
在機械工程研究領(lǐng)域中，這些理論被運用于其中，進行組合設(shè)計而形成了技術(shù)綜合性較強的設(shè)計產(chǎn)品，由此而促進了機電一體化系統(tǒng)的多種學(xué)科交叉。系統(tǒng)的繼承性決定了其設(shè)計的復(fù)雜性，多門科學(xué)技術(shù)的融合，使得原有的單一化設(shè)計理論不再適應(yīng)目前的科技發(fā)展需求。那么，在機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計理論研究中，就要從機電一體化系統(tǒng)自身的性能出發(fā)，結(jié)合設(shè)計目標(biāo)而建立起完整的概念設(shè)計理論，以對創(chuàng)新設(shè)計的機電一體化產(chǎn)品以指導(dǎo)。與此同時，還要在機電一體化產(chǎn)品設(shè)計概念理論建立起來之后，結(jié)合相關(guān)學(xué)科，以使理論研究逐漸擴展。
二、機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計理論研究現(xiàn)狀
按照現(xiàn)代機構(gòu)角度對機電一體化系統(tǒng)進行分類，可以劃分為三個子系統(tǒng)，即廣義執(zhí)行機構(gòu)、信息處理及控制系統(tǒng)和傳感檢測系統(tǒng)。將三個子系統(tǒng)相銜接，建立起框架體系，不僅有效實現(xiàn)機電一體化運動功能，而且還促進了產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計。在機電一體化產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)中，廣義執(zhí)行機構(gòu)子系統(tǒng)是核心部分，其概念設(shè)計理論研究關(guān)乎到機構(gòu)運動的總功能。特別是在基本工藝動作設(shè)計過程中，要基于廣義執(zhí)行機構(gòu)的概念設(shè)計理論對基本的工藝動作進行構(gòu)思，以使其具有動作的獨立執(zhí)行能力。當(dāng)執(zhí)行動作的創(chuàng)新技術(shù)確定下來之后，就可以結(jié)合機構(gòu)系統(tǒng)建立框架模型，以使系統(tǒng)設(shè)計更具有可操作性，而且采用這種方式更能夠結(jié)合計算機輔助進行產(chǎn)概念設(shè)計。
對于機電一體化產(chǎn)品的框架模型而言，仿真問題是最為重要的。作為設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)，機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)動態(tài)性能的同時，更要注重系統(tǒng)仿真性嫩的驗證。那么，在機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計階段，就要確立功能實現(xiàn)的約束條件，將各種相關(guān)的仿真軟件技術(shù)納入到框架模型當(dāng)中，運用各種通用建模技術(shù)，使用仿真軟件將諸如原理圖、鍵合圖、信號流圖以及方框圖等等參數(shù)化。運用Simulink仿真軟件將系統(tǒng)仿真平臺建立起來，以為機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。
三、機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計理論的發(fā)展展望
對于機電一體化產(chǎn)品設(shè)計人員而言，產(chǎn)品概念設(shè)計理論具有重要的指導(dǎo)作用。國外研究機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計理論所獲得的成果，是建立在研究電子控制理論的基礎(chǔ)上的。國內(nèi)的研究學(xué)者則著重于機電一體化產(chǎn)品的運動結(jié)構(gòu)研究。機電一體化系統(tǒng)是基于多種學(xué)科而建立起來的，這就需要產(chǎn)品設(shè)計者對于產(chǎn)品從多種學(xué)科角度進行研究，并趨向于產(chǎn)品概念理論的使用操作性。雖然國內(nèi)外對于機電一體化產(chǎn)品設(shè)計理論的研究方向有所不同，但研究目標(biāo)是相同的，且對于新技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。
關(guān)于機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計理論，從研究趨勢上來看，還要面臨諸多問題有待解決。比如，在進行機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計理論時，還要將推理方法建立起來；對于機電一體化產(chǎn)品的運動機構(gòu)進行分類，為了對驅(qū)動元件以及傳動機構(gòu)等等進行選擇，還要將驅(qū)動元件庫以及機構(gòu)執(zhí)行庫建立起來；對于傳感器的選擇，有賴于測物理量的參數(shù)定量化，以確定傳感器類型。此外，還要將信息處理、控制方法庫建立起來，以提高系統(tǒng)軟件和硬件的可控性。機電一體化產(chǎn)品在不同的設(shè)計階段，都會產(chǎn)生不同的概念設(shè)計理論，將產(chǎn)品概念設(shè)計評價體系建立起來，以利于產(chǎn)品不同階段設(shè)計有效銜接。
總結(jié)
綜上所述，對于機電一體化產(chǎn)品設(shè)計人員而言，概念理論設(shè)計所發(fā)揮的指導(dǎo)作用是不容忽視的。中國目前對于機電一體化產(chǎn)品設(shè)計的研究主要是基于運動功能為主產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計。作為多種學(xué)科集合的機電一體化技術(shù)，其復(fù)雜性決定了機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計理論的重要性。
參考文獻
【關(guān)鍵詞】企業(yè)；技術(shù)改造；經(jīng)濟分析
機電的一體化系統(tǒng)并未形成具體的標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的定義，從機械的角度上認(rèn)為機電一體化系統(tǒng)的本質(zhì)特征就是機械，是在機械的系統(tǒng)的主功能和相應(yīng)的信息以及控制功能的實現(xiàn)上引進了相應(yīng)的電子技術(shù)，使相應(yīng)的機電系統(tǒng)實現(xiàn)與軟件的有機結(jié)合，是一種特殊的機械系統(tǒng)。從機電系統(tǒng)的設(shè)計功能上考慮，完成了機械類、運動和信息等多任務(wù)的機械和相應(yīng)部件聯(lián)系起來，形成了機電系統(tǒng)的一體化模式以及形成了完整的機電系統(tǒng)，強調(diào)各種技術(shù)和功能的協(xié)調(diào)和良好結(jié)合，從而形成相應(yīng)的機電的自動化系統(tǒng)。
一、機電系統(tǒng)的概念設(shè)計中的信息一體化
隨著經(jīng)濟的發(fā)展和相應(yīng)的技術(shù)革命，各學(xué)科的基礎(chǔ)理論由于研究基礎(chǔ)的發(fā)展和技術(shù)的相互滲透實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計的不斷發(fā)展和完善，相應(yīng)的機械設(shè)計逐步走向自動化和智能化的發(fā)展趨勢從而實現(xiàn)機械設(shè)計指導(dǎo)的自動化和科學(xué)化、知識化。通過相應(yīng)的計算公式和模型設(shè)計和比對實現(xiàn)了最優(yōu)化的方案設(shè)計模式，機械概念設(shè)計的發(fā)展也逐步向現(xiàn)代化的設(shè)計模式靠近。通過計算設(shè)計的分析和綜合，實現(xiàn)了更大范圍內(nèi)的機電系統(tǒng)的信息流動和管理控制，從而使相應(yīng)的信息流更好地為機電系統(tǒng)的一體化設(shè)計服務(wù)。計算機與機電系統(tǒng)設(shè)計的相結(jié)合實現(xiàn)了信息載體的轉(zhuǎn)換，通過更為新穎和快捷的設(shè)計方式和信息交流實現(xiàn)了信息的極大交流，從而使相應(yīng)的機電系統(tǒng)設(shè)計方案的設(shè)計和選擇達到最優(yōu)狀態(tài)。
二、機電系統(tǒng)概念設(shè)計中的功能結(jié)構(gòu)一體化
功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計是機電系統(tǒng)設(shè)計的重點和關(guān)鍵，一般說來機電系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計分為功能設(shè)計和功能映射兩個模塊，然而這樣分塊的設(shè)計模式使機電系統(tǒng)的設(shè)計過程建立在抽象的概念基礎(chǔ)之上，難以實現(xiàn)形象化和具體化的特點，設(shè)計過程中易出現(xiàn)信息的模糊和殘缺，致使這樣的設(shè)計模式難以形成形象而直觀的感受，并從相應(yīng)的機械制造的理論層面進行推理控制，這樣的設(shè)計方式不利于機電系統(tǒng)概念設(shè)計的一體化模式的形成和協(xié)調(diào)。在相應(yīng)的機電系統(tǒng)概念設(shè)計過程中應(yīng)在建立了信息交流模式的基礎(chǔ)之上增強概念系統(tǒng)設(shè)計的可行性和可操作性。在建立相應(yīng)的信息交流模式基礎(chǔ)之上實現(xiàn)機電系統(tǒng)的一體化優(yōu)化設(shè)計。
三、機電系統(tǒng)概念設(shè)計的機電技術(shù)一體化
傳統(tǒng)的機電系統(tǒng)的概念設(shè)計將機械與電子技術(shù)結(jié)合起來，從而通過機械、電子技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)合實現(xiàn)相應(yīng)的機械系統(tǒng)的功能特點，同時改變了人工的操作和判斷，形成機電系統(tǒng)的自動化模式，并通過相應(yīng)的程序協(xié)調(diào)機電系統(tǒng)的任務(wù)模式。然而傳統(tǒng)的機電系統(tǒng)的設(shè)計難以滿足現(xiàn)代機電系統(tǒng)設(shè)計的創(chuàng)新性要求，從而要實現(xiàn)一體化和自動化、智能化的發(fā)展模式。實現(xiàn)機械系統(tǒng)和電子技術(shù)的良好結(jié)合，從整體的系統(tǒng)功能上進行協(xié)調(diào)，從而實現(xiàn)機械技術(shù)和電子技術(shù)的協(xié)調(diào)組合，共同構(gòu)成機電系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)。
四、機電系統(tǒng)概念設(shè)計的人機交互系統(tǒng)一體化
機電系統(tǒng)的一體化和信息化設(shè)計的最終目的是形成人機一體化的交互模式，形成智能化和科學(xué)化的機電系統(tǒng)的設(shè)計方式，隨著計算機技術(shù)和相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，機械設(shè)計和應(yīng)用的智能化模式逐步成為機械設(shè)計和應(yīng)用的發(fā)展模式，人機交互系統(tǒng)的設(shè)計實際上實現(xiàn)了更為方便快捷的系統(tǒng)操作和應(yīng)用模式，同時也提高了相應(yīng)的生產(chǎn)的效率，提高了設(shè)計的科學(xué)化程度。在機電系統(tǒng)概念設(shè)計過程中，應(yīng)以人為本建立機電系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展決策，從而使相應(yīng)的機電系統(tǒng)充分使用于相應(yīng)的設(shè)計人員。
參考文獻
關(guān)鍵詞：機電一體化 發(fā)展過程 前景展望
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得單純的單一學(xué)科應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足人類社會的生產(chǎn)生活需要。各學(xué)科相互滲透，相互促進，為新的技術(shù)改革，知識創(chuàng)新提供契機。機電一體化技術(shù)就是在這樣的背景下發(fā)展而成的。
一、機電一體化技術(shù)簡介
機電一體化又稱機械電子學(xué)，英語稱為Mechatronics，它是由英文機械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成的。最早提出這一概念的是1971年日本雜志《機械設(shè)計》一書的副刊。時至今日，機電一體化這一概念已經(jīng)廣泛的被接受和應(yīng)用。
機電一體化技術(shù)并不是單純的機械學(xué)與電氣或電子學(xué)的結(jié)合，而是在上述兩種技術(shù)的基礎(chǔ)上融合了信息技術(shù)，傳感器技術(shù)，自動控制技術(shù)，計算機技術(shù)，接口技術(shù)，信號變換技術(shù)以及軟件工程技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)，并不斷發(fā)展，廣泛應(yīng)用的一門新興科學(xué)技術(shù)。
二、機電一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
（一）、世界范圍內(nèi)的發(fā)展
20世紀(jì)60年代以前為初級階段。這一時期，人們在生產(chǎn)生活中并沒有刻意的將機械學(xué)與電子學(xué)技術(shù)結(jié)合起來，而是不知不覺的利用電子技術(shù)的成果來完善機械產(chǎn)品的性能，這便出現(xiàn)了最早期的機電一體化技術(shù)。期間發(fā)生的第二次世界大戰(zhàn)，促使了機械技術(shù)與其他技術(shù)的融合。戰(zhàn)后，這些技術(shù)由軍用逐漸應(yīng)用至民用范圍，但并沒有提出機電一體化這一概念，沒有將多技術(shù)的結(jié)合推廣。
20世紀(jì)70到80年代是這一技術(shù)蓬勃發(fā)展的時期。由于計算機技術(shù)的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，大規(guī)模的集成電路和微型計算機開始出現(xiàn)，這位機電一體化技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。正是在這一階段，Mechatronics一詞被提出并逐漸被認(rèn)可，機電產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，世界各國逐漸對這項技術(shù)給予大力支持。
20世紀(jì)90年代開始，機電一體化技術(shù)進入新的階段。這一時期，通信技術(shù)、光學(xué)技術(shù)以及微細(xì)加工技術(shù)與機電一體化技術(shù)逐漸結(jié)合，出現(xiàn)了微機電一體化和光機電一體化的分支。同時，機電一體化技術(shù)本身的研究日益成熟，對機電一體化技術(shù)的建模研究、分析和集成方法以及機電一體化的整個科學(xué)體系的研究，使機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)更加完整，理論體系更加完善。
（二）我國機電一體化技術(shù)的發(fā)展
[1]我國是從20世紀(jì)80年代初才開始這方面技術(shù)的研究。國務(wù)院成立了由杰出科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)的機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組，并將這項技術(shù)列入“863”計劃中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的諸多影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，雖然都取得了一定成果，但與日本、歐美等先進國家相比仍有相當(dāng)大的差距。
三、機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
在半個世紀(jì)左右的發(fā)展中，人類生產(chǎn)生活對機電一體化技術(shù)不斷提出更高的要求，推動機電一體化技術(shù)產(chǎn)品的智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、綠色化和微型化程度快速發(fā)展。其中智能化和自動化更是機電一體化技術(shù)的重中之重。
智能化是目前形勢下大部分技術(shù)所共有的發(fā)展方向，也是機電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)機械技術(shù)的重要區(qū)別之一。隨著智能控制技術(shù)的進一步發(fā)展和人工智能技術(shù)在生產(chǎn)設(shè)計活動中被越來越重視，機電一體化技術(shù)的智能化發(fā)展迅速。在更高速的微處理器出現(xiàn)以及運籌學(xué)、仿生學(xué)等技術(shù)的輔助下，機電一體化產(chǎn)品更好的擁有人類的部分智能。
機電一體化技術(shù)的發(fā)展必須標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。必須制定出一系列標(biāo)準(zhǔn)，將各個單元、接口統(tǒng)一化，以便擴大規(guī)模生產(chǎn)。但由于這項技術(shù)剛剛興起，做到標(biāo)準(zhǔn)化系列化還很難。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展，為機電一體化技術(shù)帶來了新的影響。網(wǎng)絡(luò)的普及使得基于網(wǎng)絡(luò)的各種機電產(chǎn)品遠(yuǎn)程控制得到很大發(fā)展。而總線技術(shù)和局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，帶動了家用機電產(chǎn)品系統(tǒng)化，集成化的發(fā)展。
[2]系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。另一個表現(xiàn)是通信功能的增強。機電產(chǎn)品的發(fā)展趨勢是更加注重人格化，機電一體化的人格化有兩層定義，首先，就是模仿生物生理機能，設(shè)計各種機電產(chǎn)品。另外，機電一體化產(chǎn)品歸根到底是人在使用，賦予機電產(chǎn)品人的智能、情感、個性愈發(fā)重要，其總重目的便是人機一體。
在生態(tài)環(huán)境問題愈發(fā)重要的今天，機電一體化技術(shù)的綠色化成為一個新的重要課題。綠色機電產(chǎn)品是指產(chǎn)品在設(shè)計、試驗、生產(chǎn)以及回收銷毀等方面對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率高。設(shè)計、使用綠色機電產(chǎn)品，是機電一體化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。
機電一體化技術(shù)的微型化指的是機電產(chǎn)品向微型機械及微觀領(lǐng)域發(fā)展。這一概念興起于20世紀(jì)80年代末，國外稱其為微電子技術(shù)。微電子產(chǎn)品體積小、耗能低、靈活性高，可廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)療、軍事等方面。而機電一體化技術(shù)微型化的一個挑戰(zhàn)就是必須采用超精加工技術(shù)進行生產(chǎn)制造，如果在這一方面有了較大的發(fā)展，那么機電一體化技術(shù)的微型化將有質(zhì)的飛躍。
綜上所述，機電一體化技術(shù)是社會勞動力發(fā)展的產(chǎn)物，也是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要組成部分。機電一體化技術(shù)融合多學(xué)科種類，使傳統(tǒng)的機械預(yù)設(shè)方法和預(yù)設(shè)概念發(fā)生著革命性的變化。伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將愈發(fā)光明。大力發(fā)展這一先進技術(shù)，不僅是人類文明發(fā)展的要求，也是創(chuàng)新理念，振興工業(yè)的必經(jīng)之路。
參考文獻：
[關(guān)鍵詞]機電一體化；發(fā)展趨勢；現(xiàn)狀
中圖分類號：X734 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）17-0238-02
0 引言
新型技術(shù)和新型工藝的不斷涌現(xiàn)促進了機械工業(yè)的發(fā)展和進步。機電一體化技術(shù)的應(yīng)用深刻地影響著人們的生產(chǎn)和生活。同時，作為衡量一個國家綜合國力的指標(biāo)，機電一體化技術(shù)和各國的通信事業(yè)、交通事業(yè)以及航天事業(yè)等息息相關(guān)。因此，機電一體化技術(shù)作為一種必然的發(fā)展趨勢，已經(jīng)引起了各國的關(guān)注。
1 機電一體化的相關(guān)概念
相比于西方發(fā)達國家，我國的機電一體化技術(shù)的發(fā)展步伐相對緩慢[1]。機電一體化起源于20世紀(jì)70年代的日本雜志――《機械設(shè)計》，是集機械和微電子技術(shù)于一體的一門集合技術(shù)。機電一體化技術(shù)主要是通過將微電子技術(shù)、信息技術(shù)以及信號接收技術(shù)等多種綜合技術(shù)進行有效地整合，從而應(yīng)用于實際的混合技術(shù)中。
作為一門自成一體的新型技術(shù)學(xué)科，機電一體化所涵蓋的技術(shù)和產(chǎn)品具有多功能、安全性高以及消耗少等優(yōu)勢。我國的機電一體化技術(shù)由于受傳統(tǒng)工業(yè)的影響較大，同時受經(jīng)濟和技術(shù)等條件的束縛，還需要進行不斷地完善和改進。
機電一體化的相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)主要可以分為三個部分，其分別為電子、相關(guān)軟件以及機械三大模塊[2]。作為多種新興技術(shù)形結(jié)合的產(chǎn)物，機電一體化技術(shù)可以充分地利用不同模塊的特點和優(yōu)勢，設(shè)計和制造出更多全新的產(chǎn)品，以更好地服務(wù)于人類。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進步，與機電一體化相關(guān)的各項技術(shù)開始出現(xiàn)相互融合的趨勢，機電一體化技術(shù)的應(yīng)用前景也十分良好。
2 機電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析
我國的機電一體化技術(shù)大致始于20世紀(jì)80年代初期，由于受國際關(guān)系的影響，機電一體化技術(shù)被列入為“九五”特別發(fā)展規(guī)劃中。國家相關(guān)部分組織機電一體化研究領(lǐng)導(dǎo)小組開展相關(guān)會議，對機電一體化的相關(guān)技術(shù)進行綜合性研究。同時，北京大學(xué)、清華大學(xué)等國內(nèi)知名院校和國家研究機構(gòu)開始逐漸地加大對機電一體化技術(shù)的重視。尤其是一些大專院校開始擴大相關(guān)專業(yè)的招生比例，以培養(yǎng)更多的相關(guān)技術(shù)性人才和應(yīng)用人才。盡管如此，我國與西方發(fā)達國家的機電一體化水平相比還存在一些差距。
二十世紀(jì)九十年代后期發(fā)展至今，機電一體化技術(shù)開始逐漸地邁向了新階段[3]。以微電子技術(shù)作為核心的高科技技術(shù)逐漸被應(yīng)用于工程機械制造領(lǐng)域中，進而改變了我國工程機械長期落后的困境，同時也促進了相關(guān)工業(yè)制成品的性能的進步，從整體上將我國的工程機械推進了一個全新的臺階。尤其是在一些樓宇建設(shè)中電子監(jiān)控和自動報警的應(yīng)用中，如果相關(guān)的設(shè)備和工程機械出現(xiàn)了故障，電子監(jiān)控設(shè)備以及自動報警系統(tǒng)能夠及時準(zhǔn)確地為工作人員提供相關(guān)信號，以方便工作人員及時地維護和更新。這些設(shè)備的應(yīng)用不僅能夠簡化工作人員的設(shè)備維護工作，而且還能夠極大地提高相關(guān)人員的工作效率，同時也保障了機械正常運行的安全性。因此，作為現(xiàn)代工程機械發(fā)展的一項重要技術(shù)，機電一體化技術(shù)還需要進一步完善，才能夠更好地為國民經(jīng)濟發(fā)展而服務(wù)。
世界上機電一體化技術(shù)相對比較成熟的地區(qū)主要是分布在歐洲、美國以及亞洲的日本等。這些地區(qū)和國家由于具有雄厚的經(jīng)濟實力和堅實的工業(yè)基礎(chǔ)，在機電一體化產(chǎn)品的研發(fā)方面取得了重大的成就。例如我們較為常見的辦公設(shè)備――復(fù)印機，則是美國的一項重大發(fā)明。目前，這些國家和地區(qū)在機電一體化技術(shù)領(lǐng)域不僅擁有高素質(zhì)的技術(shù)人員，而且還具有靈活的經(jīng)營理念，從而給自身的發(fā)展提供了良好的機遇。機電一體化產(chǎn)品已經(jīng)開始滲透各個生產(chǎn)領(lǐng)域，同時也開始向集成化方向轉(zhuǎn)變。
3 機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢探討
機電一體化技術(shù)的發(fā)展離不開相關(guān)技術(shù)的支持。作為一門新興的邊緣性學(xué)科，處于發(fā)展的良好階段。機電一體化作為一項核心技術(shù)，開始逐漸朝著以下三個方向發(fā)展：
3.1 生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的統(tǒng)籌兼顧
眾所周知，工業(yè)革命和科技革命的到來雖然給人類創(chuàng)造了大量的物質(zhì)財富，同時也給環(huán)境造成了巨大的壓力。日益嚴(yán)重的工業(yè)污染給人們的生活帶來了極大的不便。因此，隨著人類進程的發(fā)展，越來越多的企業(yè)開始追求生態(tài)環(huán)保的產(chǎn)品。環(huán)保型產(chǎn)品的研發(fā)與設(shè)計要求其在使用的過程中能夠最大程度地減少對環(huán)境的危害，同時又能夠最大程度地利用有效資源創(chuàng)造更多的物質(zhì)財富。
機電一體化技術(shù)將要求企業(yè)能夠從生態(tài)效益的角度出發(fā)，研發(fā)和生產(chǎn)更多的環(huán)保型產(chǎn)品，從而促進企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。從未來的發(fā)展格局來分析，機電一體化信息技術(shù)將為生態(tài)環(huán)保型產(chǎn)品的應(yīng)用提供堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。機電一體化技術(shù)不僅能夠提高機械的整體功能，而且還能夠地有效克服傳統(tǒng)機械系統(tǒng)的缺陷。尤其是類似傳統(tǒng)造紙工業(yè)的發(fā)展，不僅會造成嚴(yán)重的資源浪費，而且還容易導(dǎo)致水土流失非常嚴(yán)重。相反，機電一體化產(chǎn)品的出現(xiàn)將會有效地統(tǒng)籌兼顧生態(tài)效益和環(huán)境效益，最終促進企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。企業(yè)在獲得經(jīng)濟效益的同時，又兼顧了環(huán)境生態(tài)效益。機電一體化在這方面顯示出了無可比擬的優(yōu)越性。機電一體化技術(shù)以最大限度地利用現(xiàn)有的能源工藝系統(tǒng)，采用最先進的生態(tài)生產(chǎn)技術(shù)，創(chuàng)造出無污染、無公害產(chǎn)品。
3.2 現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)化格局的優(yōu)化整合
現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展為機電一體化技術(shù)的改進提供了良好的平臺。由于機電一體化技術(shù)是多種信息技術(shù)的綜合體，因此未來的機電一體化產(chǎn)品將逐漸朝著網(wǎng)絡(luò)化格局方向發(fā)展。例如，我國在十九世紀(jì)八十年代中期將工業(yè)機器人的相關(guān)研究和開發(fā)列入為重點發(fā)展項目。同時，部分工業(yè)企業(yè)已經(jīng)開始將工業(yè)機器人應(yīng)用于實際生產(chǎn)領(lǐng)域，比如相關(guān)的水下作業(yè)、智能搬運和裝配等。智能化的發(fā)展成為了機電一體化技術(shù)發(fā)展的重要特點。目前，我國的珠江三角洲地區(qū)已經(jīng)有大約100多家企業(yè)開始從事工業(yè)機器人的研發(fā)工作，同時也取得了較為理想的成就。
隨著二十一世紀(jì)的到來，各個國家相互之間聯(lián)系也開始不斷加強。機電一體化技術(shù)的發(fā)展也將會對各個國家的工業(yè)生產(chǎn)、政治聯(lián)系以及教育教學(xué)等方面帶來極大便利?；ヂ?lián)網(wǎng)的應(yīng)用和普及對遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展提供了有利條件。比如河南省鄭州市某單位在通信工程的建設(shè)中，相關(guān)的施工人員可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控控制終端的應(yīng)用，對各個路段的電纜鋪設(shè)進行及時地跟蹤，同時對每一個電纜鋪設(shè)的地理環(huán)境進行自動檢測，以便于施工人員操作和控制。不僅如此，在通信設(shè)備的運行過程中，網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制人員還可以通過相關(guān)設(shè)備對各個線路系統(tǒng)進行檢測，通過系統(tǒng)的提示從而發(fā)現(xiàn)潛在的隱患，并且做出及時的決策，提高通信設(shè)備管理人員的工作效率。
因此，機電一體化技術(shù)在未來的發(fā)展過程中將會利用現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢，構(gòu)建一個完整的網(wǎng)絡(luò)化格局，通過對各個模塊的不斷開發(fā)，從而提高產(chǎn)品的整體性能。機電一體化產(chǎn)品將會充分地利用不同模塊的特點迅速地產(chǎn)生更多的衍生產(chǎn)品，從而方便各大行業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)工作。
3.3 微型機械產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用范圍擴大
網(wǎng)絡(luò)化時代的到來，給人們的生產(chǎn)生活帶來了全新的面貌，同時也為機電一體化技術(shù)的應(yīng)用提供了契機。越來越多的微型機械產(chǎn)品開始投入應(yīng)用，進而提高了相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域的工作效率。由于微型機械產(chǎn)品在材料的選擇、結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及定位等方面都具有極大的優(yōu)勢，從而得到了廣泛的應(yīng)用。
例如，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的腹腔鏡手術(shù)、胸腔鏡手術(shù)等，就是利用微創(chuàng)手術(shù)創(chuàng)口小，疼痛輕以及出血少等優(yōu)點，為患者帶來了福音。同時，超精密加工技術(shù)作為機電一體化技術(shù)的應(yīng)用成果被廣泛應(yīng)用于機床加工以及光學(xué)零件加工等領(lǐng)域。尤其是對硬脆材料的精密加工以及拋光等，超精密加工技術(shù)都發(fā)揮了重要作用。作為尖端技術(shù)的象征，超精密加工技術(shù)在各個國家的各大領(lǐng)域中扮演著重要的角色。此外，微型機械產(chǎn)品在航天航空事業(yè)、信息技術(shù)等領(lǐng)域都發(fā)揮了其自身獨特的優(yōu)勢，促進了國民經(jīng)濟事業(yè)的快速發(fā)展。微型加工技術(shù)以及相關(guān)設(shè)備的發(fā)展速度加快，對微型機械的產(chǎn)生也產(chǎn)生了重要的作用[4]。
因此，機電一體化技術(shù)的發(fā)展將會使微型機械產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用范圍不斷擴展。微型化作為一種發(fā)展的趨勢也必將會促進機電一體化技術(shù)的進步。
4 結(jié)束語
綜上所述，機電一體化技術(shù)的發(fā)展是人類社會進步的文明成果。同時，機電一體化技術(shù)的應(yīng)用還有待于進一步探索和研究。各種新型技術(shù)的大融合將會使機電一體化技術(shù)日益成熟。因此，在未來的發(fā)展中各大企業(yè)應(yīng)該加大對機電一體化技術(shù)的科研力度，研發(fā)出更多有利于人類社會生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品，從而促進國民經(jīng)濟事業(yè)的健康發(fā)展。
參考文獻
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[2] 程志剛；李瑞琴；董亞峰；黃莉；；機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計理論現(xiàn)狀與展望[J]；中北大學(xué)學(xué)報；2006（01）：112.
關(guān)鍵詞： 機電一體化； 特點； 發(fā)展趨勢
中圖分類號： TH-39 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1009-8631（2011）06-0113-02
一、機電一體化的基本概念
機電一體化技術(shù)是在微型計算機為代表的微電子技術(shù)、信息技術(shù)迅速發(fā)展，向機械工業(yè)領(lǐng)域迅猛滲透，機械電子技術(shù)深度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感測試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，從系統(tǒng)理論出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，以智力、動力、結(jié)構(gòu)、運動和感知組成要素為基礎(chǔ)，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質(zhì)運動，能量變換進行研究，使得整個系統(tǒng)有機結(jié)合與綜合集成，并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質(zhì)的和能量的有規(guī)則運動，在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價值系統(tǒng)工程技術(shù)。
二、機電一體化的發(fā)展概況
機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復(fù)起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
20世紀(jì)90年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步，為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。
我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當(dāng)差距。
三、機電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點
機電一體化產(chǎn)品的功能是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來共同實現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來看，機電一體化產(chǎn)品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現(xiàn)這種多功能一般需要機電一體化產(chǎn)品具備五種內(nèi)部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執(zhí)行功能，而實現(xiàn)這些功能的各個組成部分及其技術(shù)就構(gòu)成了機電一體化產(chǎn)品的總體或系統(tǒng)。
1．機械系統(tǒng)。機電一體化產(chǎn)品的機械系統(tǒng)包括機身、框架、機械傳動和聯(lián)接等機械部分。這部分是實現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎(chǔ)，因此對機械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，需在結(jié)構(gòu)、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節(jié)能和小型輕量等要求。
2．動力系統(tǒng)。動力系統(tǒng)為機電一體化產(chǎn)品提供能量和動力功能，去驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)工作以完成預(yù)定的主功能。動力系統(tǒng)包括電、液、氣等動力源。機電一體化產(chǎn)品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅(qū)動電路等。
3．傳感與檢測系統(tǒng)。傳感器的作用是將機電一體化產(chǎn)品在運行過程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統(tǒng)的功能對這些物理量進行測定，為機電一體化產(chǎn)品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統(tǒng)的功能一般由測量儀器或儀表來實現(xiàn)，對其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測精度高、抗干擾等。
4．信息處理及控制系統(tǒng)。根據(jù)機電一體化產(chǎn)品的功能和性能要求，信息處理及控制系統(tǒng)接收傳感與檢測系統(tǒng)反饋的信息，并對其進行相應(yīng)的處理、運算和決策，以對產(chǎn)品的運行施以按照要求的控制，實現(xiàn)控制功能。機電一體化產(chǎn)品中，信息處理及控制系統(tǒng)主要是由計算機的軟件和硬件以及相應(yīng)的接口所組成。
5．執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)在控制信息的作用下完成要求的動作，實現(xiàn)產(chǎn)品的主功能。機電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機構(gòu)一般是運動部件，常采用機械、電液、氣動等機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)因機電一體化產(chǎn)品的種類和作業(yè)對象不同而有較大的差異。執(zhí)行機構(gòu)是實現(xiàn)產(chǎn)品目的功能的直接執(zhí)行者，其性能好壞決定著整個產(chǎn)品的性能，因而是機電一體化產(chǎn)品中最重要的組成部分。機電一體化產(chǎn)品的五個組成部分在工作時相互協(xié)調(diào)，共同完成所規(guī)定的目的功能。在結(jié)構(gòu)上，各組成部分通過各種接口及其相應(yīng)的軟件有機地結(jié)合在一起，構(gòu)成一個內(nèi)部匹配合理、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。
四、機電一體化的發(fā)展趨勢
1.智能化
智能化是21世紀(jì)機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然，使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。
2.模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3.網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育以及人們?nèi)粘Ｉ疃紟砹司薮蟮淖兏?。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。
4.微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
5.綠色化
工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。
6.系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體化產(chǎn)品。事實上，許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。
綜上所述，機電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法和設(shè)計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設(shè)備的要求，而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。
參考文獻：
[1] 李建勇．機電一體化技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2004．
本小節(jié)主要從機電一體化的相關(guān)基本概念、機電一體化技術(shù)的基本特征、機電一體化的最新發(fā)展趨勢等三個方面對機電一體化技術(shù)做較為全面的介紹，接下來詳細(xì)介紹。
1.1機電一體化的基本概念
機電一體化技術(shù)從大的領(lǐng)域來說屬于機械領(lǐng)域，其定義版本較多，其中一種較為權(quán)威的定義表述如下：機電一體化一般是指在機械的設(shè)計與功能擴展中，應(yīng)用機械特有的主要功能、信息處理、功能控制等，把機械系統(tǒng)的控制中心進行集成化，并且與安裝在計算上的上位機軟件實現(xiàn)雙向通信，一般來說，機電一體化技術(shù)也是一門交叉學(xué)科技術(shù)，涉及到的主要技術(shù)有通信技術(shù)，機械技術(shù)，微電子技術(shù)，電力電子技術(shù)等，機電一體化技術(shù)的核心功能就是把以上技術(shù)結(jié)合起來，形成一個整體并內(nèi)嵌入機械系統(tǒng)中。
1.2機電一體化技術(shù)的基本特征
機電一體化技術(shù)作為一門應(yīng)用廣泛的技術(shù)，有其自身的特點，通過實際調(diào)查總結(jié)和查閱相關(guān)資料，本文總結(jié)出了機電一體化技術(shù)的3個主要特點，接下來詳細(xì)說明如下。（1）應(yīng)用的廣泛性：機電一體化技術(shù)由于涉及的技術(shù)較多，是一門涉及多學(xué)科的交叉技術(shù)，正是由于這一特點，使得機電一體化技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了機械工程的應(yīng)用范疇，當(dāng)然，本文的研究重點還是放在機電一體化技術(shù)在機械工程上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢。（2）具有很強的邏輯性：由于機電一體化的核心任務(wù)就是把各種技術(shù)合理融合，應(yīng)用到機械領(lǐng)域中，把系統(tǒng)的機械機構(gòu)和上位機軟件控制合為一體，也就是形成一個統(tǒng)一的整體，從這個層面來說，機電一體化技術(shù)具有很強的邏輯性，或者說擁有很強的系統(tǒng)性。（3）機電一體化具有很強的最優(yōu)化建模理論：機電一體化技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成完整的最優(yōu)化理論體系，相關(guān)算法可以參閱相關(guān)文獻，限于論文篇幅，在這里不再累述。
1.3機電一體化技術(shù)的最新發(fā)展趨勢
經(jīng)過多年的發(fā)展，機電一體化技術(shù)已經(jīng)形成了自己的理論體系，隨著我國高新技術(shù)不斷發(fā)展，越來越多的新技術(shù)被應(yīng)用到機電一體化技術(shù)上，機電一體化的最新的發(fā)展趨勢是控制智能化、精確化、零延遲化、結(jié)合計算機處理技術(shù)和信號傳輸技術(shù)，機電一體化技術(shù)也朝著無線控制、高速控制、精確控制的方向發(fā)展。
2機電一體化技術(shù)在機械工程上的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢分析
本小節(jié)在上文介紹機電一體化技術(shù)相關(guān)知識的基礎(chǔ)上探討機電一體化技術(shù)在機械工程領(lǐng)域的當(dāng)前應(yīng)用以及未來的發(fā)展趨勢，結(jié)合實際，本文從機電一體化技術(shù)應(yīng)用于機械工程領(lǐng)域的歷程分析、機電一體化在現(xiàn)代機床控制上的應(yīng)用、機電一體化技術(shù)在全自動包裝機領(lǐng)域的應(yīng)用等三方面簡單論述機電一體化技術(shù)在機械工程上的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢，下面詳細(xì)討論。
2.1機電一體化技術(shù)應(yīng)用于機械工程領(lǐng)域的歷程分析
在國外，機電一體化技術(shù)應(yīng)用到機械工程領(lǐng)域較早，通過查閱資料得知，美國在上世紀(jì)90年代就把自動控制設(shè)備應(yīng)用與機械制造領(lǐng)域，我國相對起步晚，但是起點較高，20世紀(jì)60年代，我國通過引進蘇聯(lián)控制設(shè)備，逐漸把機電一體化技術(shù)應(yīng)用到機械領(lǐng)域，并在20世紀(jì)80年代，實現(xiàn)機電控制設(shè)備國產(chǎn)化，隨著科技不斷進步，以計算機處理技術(shù)和無線通信技術(shù)為代表的新技術(shù)不斷應(yīng)用與機電一體化技術(shù)，這使得機電一體化技術(shù)煥發(fā)出勃勃生機，應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大。
2.2機電一體化在現(xiàn)代機床控制上的應(yīng)用
機電一體化在機械工程領(lǐng)域很重要的一個應(yīng)用領(lǐng)域就是應(yīng)用在現(xiàn)代機床控制上，現(xiàn)代機床控制要求精度高、速度快、智能化高，這就要求現(xiàn)代機床的控制系統(tǒng)具有很強的抗干擾性，機電一體化技術(shù)由于采用計算機處理技術(shù)，處理速度快，精度高、內(nèi)置多塊DSP芯片，抗干擾能力強。
2.3機電一體化技術(shù)在全自動包裝機領(lǐng)域的應(yīng)用
機電一體化技術(shù)除了應(yīng)用與純機械工程領(lǐng)域，還大量應(yīng)用于相關(guān)機械與電子相結(jié)合的控制領(lǐng)域，通過實際調(diào)查得知，我國全自動包裝機已經(jīng)全部采用機電一體化技術(shù)，由于包裝機械不但設(shè)計機械工程知識，還涉及機電控制技術(shù)，微機處理技術(shù)等，所以一般的控制系統(tǒng)很難勝任，機電一體化技術(shù)由于是一門交叉學(xué)科，所以具有很強的靈活性，所以機電一體化技術(shù)較好的解決了這個問題，機電一體化把軟件控制和機械控制結(jié)合起來，融為一體，通過上位機軟件來控制包裝機的運行狀態(tài)。
3機電一體化技術(shù)在機械領(lǐng)域的發(fā)展前景
通過對機電一體化當(dāng)前發(fā)展趨勢的調(diào)查研究，本文認(rèn)為，機電一體化技術(shù)在機械領(lǐng)域的發(fā)展前景包括以下幾點：（1）專用化趨勢不斷加強：隨著機電一體化應(yīng)用到機械領(lǐng)域的不斷深化，機電一體化技術(shù)表現(xiàn)出明顯的專用化趨勢。（2）智能化不斷加強：近年來，隨著人工智能等新技術(shù)不斷應(yīng)用到機電一體化領(lǐng)域，機電一體化技術(shù)也呈現(xiàn)了智能化趨勢。（3）能耗低：節(jié)約資源，保護環(huán)境成為全社會的共識，在這種背景下，機電一體化技術(shù)積極加強自身改革，不斷研發(fā)新技術(shù)，把能耗進一步降低。
4結(jié)論
【摘要】隨著社會的進步，新技術(shù)在各行各業(yè)中快速發(fā)展，機電領(lǐng)域中更是發(fā)展迅速，極大的促進了機電水平的提高，并且實現(xiàn)了機電一體化。機電控制技術(shù)作為機電一體化的核心技術(shù)，在實現(xiàn)機電一體化的過程過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。由此，機電控制技術(shù)的運用是實現(xiàn)機電一體化的必要條件。本文作者結(jié)合多年工作經(jīng)驗，主要從機電一體化技術(shù)入手，分析機電一體化的內(nèi)容，并且進一步分析了機電一體化的發(fā)展趨勢和應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】機電；自動化技術(shù)；機電控制
引言
隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)不斷滲透到各個領(lǐng)域，從而出現(xiàn)了一些新的技術(shù)。機電一體化技術(shù)就是融合了多種科學(xué)發(fā)展而來的，包含了機電控制技術(shù)、機電自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)等[1]。由此，在機電一體化進行設(shè)計的過程中，需要我們熟悉各個學(xué)科之間關(guān)系，只有這樣才能更好的實現(xiàn)機電一體化技術(shù)。為了不斷的提高機電一體化水平，應(yīng)該對其進行不斷的深入研究。使其在更多的領(lǐng)域與行業(yè)中發(fā)揮更大的作用。
1機電一體化的技術(shù)
1.1機械技術(shù)
機械技術(shù)是機電一體化的基礎(chǔ)技術(shù)，主要是為適應(yīng)一體化技術(shù)的新技術(shù)、新概念，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)、材料、性能上的變更，有效地減輕重量、縮小體積，并且提高了有效剛度和精度，最終實現(xiàn)改善機械設(shè)備性能的目的。
1.2計算機技術(shù)
計算機技術(shù)在機電一體化中發(fā)揮著著重要的作用，尤其在信息的處理方面。計算機技術(shù)可以有效收集、保存、交換信息，并且還可以進行有效地運算、判斷以及人工智能管理。
1.3系統(tǒng)技術(shù)
應(yīng)用整體概念組織形式，應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局系統(tǒng)性目標(biāo)出發(fā)，有效地將總體進行分解，然后對若干個功能單元進行連接。機電接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中的一個重要內(nèi)容，可以通過機電接口技術(shù)將其系統(tǒng)的各部分統(tǒng)一的連接起來。
1.4自動控制技術(shù)
自動控制技術(shù)涉及的范圍較為廣闊，通常我們是在控制理論的指導(dǎo)下，進行系統(tǒng)設(shè)計，然后再進行仿真模擬實驗，現(xiàn)場調(diào)試[2]。自動控制技術(shù)具有高度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自我診斷、校正、補償、檢索等功能，可以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的自動化控制。例如在完成某個特定的控制任務(wù)時，控制過程會按照設(shè)定的或者預(yù)想的目標(biāo)完成。
1.5傳感檢測技術(shù)
傳感檢測技術(shù)是整個系統(tǒng)的感受器官，可以實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的目的。同時系統(tǒng)的功能程序化強度可以隨著傳感檢測技術(shù)性能的變化而變化，
1.5伺服傳動技術(shù)
伺服系統(tǒng)主要是實現(xiàn)電信號和機械動作之間的轉(zhuǎn)換裝置和部件，通常有電動、氣動、液壓等類型。伺服傳動系統(tǒng)對機電一體化整個系統(tǒng)的動態(tài)性能、質(zhì)量以及功能具有決定性的影響作用。
2機電一體化的內(nèi)容
2.1機電一體化技術(shù)是從系統(tǒng)工程觀點出發(fā)，應(yīng)用機械、電子等有關(guān)技術(shù)，使機械、電子有機結(jié)合，實現(xiàn)系統(tǒng)或產(chǎn)品整體最優(yōu)的綜合性技術(shù)。機電一體化技術(shù)，主要包括技術(shù)原理和使用機電一體化產(chǎn)品（或系統(tǒng)）得以實現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。機電一體化技術(shù)是一個技術(shù)群（族）的總稱[3]。
2.2機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）由若干具有特定功能的機械和電子要素組成的有機整體，具有滿足人的使用要求的最佳功能，機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）。主要是指機械系統(tǒng)（或部件）與微電子系統(tǒng)（或部件）相互置換和有機結(jié)合，從而賦予新的功能和性能的新一代產(chǎn)品，有良好的人機協(xié)作關(guān)系。一個機電一體化的系統(tǒng)主要是由機械裝置、執(zhí)行裝置、動力源、傳感器、計算機這5個要素構(gòu)成。
2.3機電一體化工程是機械工程與電子工程的綜合集成，即給定機電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）“目的功能”與“規(guī)格”后，機電一體化技術(shù)人員利用機電一體化技術(shù)進行設(shè)計、制造的整個過程體系。機電一體化工程是系統(tǒng)工程在機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）中的具體應(yīng)用。
2.4機電一體化思想體現(xiàn)了“系統(tǒng)設(shè)計原理”和“綜合集成技巧”。系統(tǒng)工程、控制論和信息論是機電一體化技術(shù)的方法論。從某種意義上講、機電一體化思想相當(dāng)于“一體化”思想。它帶來了諸如光電機一體化、機電液一體化、科工貿(mào)一體化、人機一體化等技術(shù)及其產(chǎn)品。
3機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢與應(yīng)用
3.1智能化
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，智能化已經(jīng)成為各行各業(yè)所追求的目標(biāo)。而機電一體化技術(shù)的發(fā)展也不例外。機電一體化智能化的體現(xiàn)，主要是要求機電產(chǎn)品具有一定的智能作用，可以具有人類的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。尤其是當(dāng)前制造自動化水平的不斷提高，會出現(xiàn)越來越多的智能制造系統(tǒng)，進一步來實現(xiàn)人類的制造活動。例如在數(shù)控機床上增裝人際對講功能，以I/O接口智能數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)操作、使用、維護帶來的方便[4]。
3.2模塊化
目前，機電一體化產(chǎn)品和技術(shù)主要可以分為機械、電子和軟件三大類型。模塊化的技術(shù)是融合了這三種技術(shù)地產(chǎn)物。模塊化技術(shù)不僅可以有效降低產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)成本，而且可以提高產(chǎn)品的通用化程度，提升產(chǎn)品的可裝配性、可維修性以及可擴展性。從目前我們應(yīng)用的電器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化效果來看，機電一體化技術(shù)的已經(jīng)成為機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
3.3網(wǎng)絡(luò)化
隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，各行各業(yè)都受到了巨大的影響，尤其是當(dāng)前機電一體化技術(shù)已經(jīng)向著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
3.4微型化
微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢，向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。3.5綠色化
機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，不污染生態(tài)環(huán)境并能回收利用。工業(yè)的發(fā)展使得物質(zhì)豐富，生活舒適的同時也導(dǎo)致資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。綠色產(chǎn)品概念在這種矛盾環(huán)境下應(yīng)運而生，綠色化是時代的要求與趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、生產(chǎn)、使用和銷毀的過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率和回收率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途[5]。
3.6數(shù)字化
控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。
3.7光機電一體化
在機電一體化的基礎(chǔ)上應(yīng)用光學(xué)技術(shù)，實現(xiàn)光機電一體化的發(fā)展。光學(xué)技術(shù)具有其獨特的先天優(yōu)勢，可以改進機電一體化系統(tǒng)的傳感、能源和信息處理系統(tǒng)，這將成為未來機電行業(yè)發(fā)展的主要方向。
4結(jié)語
機電一體化技術(shù)的實現(xiàn)，是時展的必然產(chǎn)物，尤其是電子技術(shù)的不斷成熟，極大的推進了機電一體化的發(fā)展和形成。機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，促進機電產(chǎn)品功能和質(zhì)量的不斷提高，并且在各個方面均表現(xiàn)出顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。由此，未來機電一體化產(chǎn)品具有更好的發(fā)展前景。
參考文獻
[1]張廣生.機電控制技術(shù)應(yīng)用問題研究[J].科技致富向?qū)В?011.09
[2]董海.機電控制技術(shù)應(yīng)用中相關(guān)問題的研究[J].科技傳播，2012.13
[3]李勁平.機電安裝工程的施工技術(shù)及控制研究[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2012.24
【關(guān)鍵詞】機電一體化；概念；發(fā)展歷史；發(fā)展趨勢
一、機電一體化的概念
機電一體化技術(shù)，顧名思義，就是將機械設(shè)備與電子技術(shù)相互整合，使機械設(shè)備的動力、信息處理與控制等部分的功能呈現(xiàn)自動化、智能化狀態(tài)，它是建立在機械技術(shù)、電子技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化處理技術(shù)等一系列現(xiàn)代化技術(shù)的基礎(chǔ)上的機械系統(tǒng)技術(shù)。機電一體化技術(shù)其實是包括了技術(shù)與產(chǎn)品兩個方面，所以，在研究人員研究機電一體化技術(shù)應(yīng)該充分考慮到這兩個方面之間的關(guān)系，不能脫離產(chǎn)品的生產(chǎn)而單獨研究技術(shù)，也不能一味地追求技術(shù)的創(chuàng)新而忽視產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)該以先進的技術(shù)生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，這才是深化機電一體化技術(shù)發(fā)展的最終目的。
二、機電一體化的歷史發(fā)展
20世紀(jì)60年代以來，電子技術(shù)與機械產(chǎn)品的結(jié)合，使機械產(chǎn)品的性能得以大幅度提高，刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的進一步融合。計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展更進一步奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代末期，機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。各國均開始對機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持，20世紀(jì)90年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入了深入發(fā)展時期。光學(xué)、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機電一體化中展露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支。我國從20世紀(jì)80年代開始開展機電一體化研究和應(yīng)用。取得了一定成果，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。機電一體化已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。
三、機電一體化的發(fā)展趨勢
（1）智能化。人工智能在機電一體化建設(shè)中的研究日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。智能化是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。（2）模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的標(biāo)準(zhǔn)繁多，研制和開發(fā)具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)接口的的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。利用標(biāo)準(zhǔn)單元可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，降低研制和開發(fā)費用，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。（3）網(wǎng)絡(luò)化。20世紀(jì)90年代，計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)突飛猛進。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育以及人們?nèi)粘Ｉ疃紟砹司薮蟮淖兓c實惠。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。（4）微型化。微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。（5）綠色化。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。（6）系統(tǒng)化。系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產(chǎn)品。事實上，許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。
參 考 文 獻
[1]劉慶民.機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].科技致富向?qū)?2011（12）
[2]胡家華.機電一體化技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢[J].中國高新技術(shù)企業(yè).2011（21）
