第一篇：機電一體化技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

賀州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）

1前言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入以“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。概述

2.1 機電一體化

機電一體化是指在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機電一體化發(fā)展至今已經(jīng)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。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)及電力電子技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。因此，“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)，而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發(fā)展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制、自動診斷與保護等。也就是說，機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

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機電一體化技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

2.2 機電一體化技術(shù)的地位與作用

機電一體化技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)代化的地位與作用十分顯著，它對世界各國的國名經(jīng)濟發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步起巨大的推動作用。在國內(nèi)外已顯示強大的作用。它順應(yīng)當(dāng)代技術(shù)的發(fā)展使得傳統(tǒng)的工業(yè)革命發(fā)生變革和驚人的經(jīng)濟效益，也對機械產(chǎn)品產(chǎn)生巨大的影響。主要有：性能提高、功能增強、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化、可靠性能提高、節(jié)約能源和材料等等。

機電一體化技術(shù)以促使當(dāng)今的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式和管理體制發(fā)生了深刻的變化，引起社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的巨大變化。機電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

3.1 機電一體化發(fā)展大體的三個階段：

（1）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)起到了積極的作用。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。

（2）20世紀(jì)70—80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，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)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的出現(xiàn)，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認；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)品給予很大的關(guān)注和支持。

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（3）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)等進入機電一體化，微細加工技術(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，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，使機電一體化進一步建立了堅實的基礎(chǔ)，并且逐漸形成完整的學(xué)科體系。

因此，機電一體化產(chǎn)品得以迅猛發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下4個方面:

(1)機電一體化產(chǎn)品幾乎遍及所有制造業(yè)領(lǐng)域。在工業(yè)發(fā)達國家，數(shù)控機床占機床總數(shù)的30%～40%。

工業(yè)機器人正向智能化和智能系統(tǒng)的方向發(fā)展，數(shù)量在未來十年將以25%～30%的速度增長。智能機器人將逐步進入辦公、管理、娛樂、家庭等各個領(lǐng)域。

(2)機電一體化從單機向整個制造業(yè)的集成化過渡。計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)是當(dāng)今世界制造業(yè)發(fā)展的總趨勢,它打破原有部門之間的界線以制造為基干來控制“物流”和“信息流”,實現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結(jié)合。CIMS的實現(xiàn)是全局動態(tài)的最優(yōu)綜合。

(3)激光技術(shù)進入機電一體化領(lǐng)域。光機電一體化是激光技術(shù)與機械、電子技術(shù)相結(jié)合,不僅大大擴展了機電一體化的應(yīng)用領(lǐng)域,而且使一些行業(yè)出現(xiàn)重大變革，是當(dāng)今信息業(yè)與制造業(yè)的最佳結(jié)合點。

(4)微細加工技術(shù)與設(shè)備發(fā)展迅猛。微電子技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,帶動了大量高新技術(shù)的興起,微細加工技術(shù)和裝備不僅支持了電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,而且對微機械的誕生和發(fā)展也起了決定性的作用

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3.2國內(nèi)機電一體化發(fā)展現(xiàn)狀

我國從20世紀(jì)80年代初開始進行機電一體化的研究和應(yīng)用，國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將其列為“863計劃”。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。雖然目前國內(nèi)機電一體化技術(shù)與日本、歐美等先進國家相比仍有一定差距[6]，但隨著新技術(shù)革命的迅猛發(fā)展，我國加大了機電一體化技術(shù)的研究力度，并將其確定為國家高技術(shù)重點研究領(lǐng)域，給予優(yōu)先支持，并取得了一定的成績。

3.2.1 數(shù)控技術(shù)方面。

我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，在“九五”末期,國產(chǎn)數(shù)控機床的國內(nèi)市場占有率達50%,配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)普及型也達到了10%?？v觀我國數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程,特別是經(jīng)過4個5年計劃的攻關(guān),總體來看取得了很好成績。目前,已具有年產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)3000多套、主軸與進給裝置5000多套的生產(chǎn)能力。近十年來,普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密級加工中心則從3～5μm,提高到1～1.5μm,并且超精密加工精度已開始進入納米級0.01μm[7]。3.2.2 工業(yè)機器人方面。

我國1986年將機器人的研究開發(fā)列入國家科技計劃,現(xiàn)已掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)和軟件編程技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機器人的關(guān)鍵元器件,并進入實用化階段，開發(fā)出弧焊、點焊、噴漆、裝配、搬運、注塑、沖壓及能前后行走、爬墻、水下作業(yè)的多種機器人。目前，國內(nèi)相關(guān)科研機構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機器人操作機的優(yōu)化制造技術(shù)，解決了工業(yè)機器人控制、驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)，機器人軟件的設(shè)計和編程等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握弧焊、點焊及大型機器人自動生產(chǎn)線（工作站）與周邊配套設(shè)備的開發(fā)和制備技術(shù)?，F(xiàn)在，我國從事機器人研發(fā)的單位有200多家，專門從事機器人產(chǎn)業(yè)開發(fā)的企業(yè)有50家以上，中國市場上總共擁有近萬臺工業(yè)機器人，其中完全國產(chǎn)的賀州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）

工業(yè)機器人（行業(yè)內(nèi)規(guī)模比較大的前三家工業(yè)機器人企業(yè)）行業(yè)集中度占30%左右。

3.3.3 計算機集成制造系統(tǒng)方面。

我國經(jīng)過多年的理論和技術(shù)準(zhǔn)備,CIMS已經(jīng)有了較快發(fā)展。目前,已在清華大學(xué)建成國家CIMS工程研究中心,在著名高校和研究單位建立了7個CIMS單元技術(shù)實驗室和8個CIMS培訓(xùn)中心[9]。2000年,全國已有20多個省市、10多個行業(yè)、200多家不同規(guī)模和類型的企業(yè)通過實施CIMS應(yīng)用示范工程,取得了巨大的經(jīng)濟效益。當(dāng)前,CIMS的進一步試點推廣應(yīng)用已經(jīng)擴展到機械、電子、航空、航天、輕工、紡織、冶金、石油化工等諸多領(lǐng)域,正得到各行各業(yè)越來越多的關(guān)注和投入。

我國是從20世紀(jì)80年代初才開始進行這方面的研究和應(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。機電一體化的發(fā)展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學(xué)、控制、計算機、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個方面： 4．1 智能化

智能化是21世紀(jì)機電一體化技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用之一。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、覃家源

機電一體化技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，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、高速度的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要。4．2 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、動力接口和環(huán)境接口等的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又非常重要的事情。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等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。為了達到以上目的，還需要制定各項標(biāo)準(zhǔn)，以便于各部件、單元的匹配。由于利益沖突，近期很難制定出國際或國內(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)，模塊化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。4．3 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、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。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)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system，CIAS)，能使人們呆在家里就可分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

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4．4 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、信息等方面具有無可比擬的優(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。4．5 環(huán)?；?/p>

工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來巨大變化。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，具有遠大的發(fā)展前景。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。4．6 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等智能化通信接口。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：一層是如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等，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，研制出各種機電一體化產(chǎn)品。事實上，許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)而研制出來的。

綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(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和產(chǎn)物。當(dāng)然，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還

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機電一體化技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越光明。結(jié)論

機電一體化是許多科學(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。21世紀(jì),機電一體化技術(shù)將成為機械工業(yè)的主角，在各方面均可帶來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的,它是許多科學(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。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，以機械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機結(jié)合為主體的機電一體化技術(shù)是機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

科學(xué)技術(shù)的進步為機電一體化的產(chǎn)生和發(fā)展創(chuàng)造了條件，社會之需求則提供動力。反過來機電一體化的發(fā)展不斷促進科學(xué)技術(shù)的進步和社會的需求，機電一體化已顯示出了強大的生命力，并以空前的速度和力度沖擊著傳統(tǒng)的技術(shù)思想、生產(chǎn)方式和方法即傳統(tǒng)的機電產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，國名經(jīng)濟的各個領(lǐng)域都將因此而發(fā)生深刻的變革。

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.［2］李運華．機電控制［M］．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

第二篇：機電一體化的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

機電一體化的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

目 錄

摘要.......................................................1 關(guān)鍵詞.....................................................1 第一章、機電一體化的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢.........................2 第二章、機電一體化的未來發(fā)展................................6 第一節(jié)、全息系統(tǒng)化..........................................6 第二節(jié)、微型機電化..........................................7 第三節(jié)、光機電一體化........................................8 第四節(jié)、產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)全球化......................................8 第五節(jié)、產(chǎn)品綠色化..........................................8 第六節(jié)、機電一體化的人格化.................................9 第三章、我國發(fā)展“機電一體化”面臨的形勢和任務(wù)..............10 第一節(jié)、我國“機電一體化”工作面臨的形勢....................10 第二節(jié)、我國“機電一體化”工作的任務(wù).......................11 第四章、發(fā)展機電一體化的對策...............................12 第一節(jié)、加強統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計劃.........................12 第二節(jié)、強化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會”作用........................12 第三節(jié)、優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度.........................13 第四節(jié)、突出發(fā)展重點，兼顧“兩個層次”......................13 結(jié)束語....................................................14 參考文獻..................................................16

摘 要

在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階。

關(guān)鍵詞：機電一體化發(fā)展系統(tǒng)

第一章

機電一體化的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

機電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門自成一體的新型學(xué)科, 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展, 必將被賦一予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā), 綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、汁算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo), 合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值,并使整個系統(tǒng)最終達到最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。

由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),就成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。因此,“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。只是, 機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù), 而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。

機械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化, 仍屬傳統(tǒng)機械, 其主要功能依然是代替和放大的體現(xiàn)。但機電一體化的發(fā)展?fàn)顩r機電一體化的發(fā)展大體可以分為個階段。

世紀(jì)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)爭極大地刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合, 這些機電相結(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)起到了積極的作用。從當(dāng)時研制和開發(fā)的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)品也無法大量推廣使用。

世紀(jì)一年代為第二階段, 可稱為蓬勃發(fā)展階段, 這一時期, 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)展奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展,為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。

世紀(jì)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, 機電一體化進人深人發(fā)展時期。一方面, 光學(xué)、通信技術(shù)等進人了機電一體化,微細加工技術(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。使人們有更好的發(fā)展，給人類帶來 生活的方便。機電一體化的發(fā)展趨勢機電一體化是集機械、電子、光學(xué)、控制、計算機、信息等多學(xué)科的交叉綜合, 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。

因此, 機電一體化的主要發(fā)展方向如下智能化智能化是世紀(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)的研究日益獲得重視, 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)。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。

網(wǎng)絡(luò)化世紀(jì)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、日常生活都帶來了巨大的變革。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)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾, 而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。因此, 機電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

微型化微型化興起于世紀(jì)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), 泛指幾何尺寸不超過的機電一體化產(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。

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。人們大量倡導(dǎo)綠化工業(yè)能夠給人們帶來的美好的生活，良好的生活品質(zhì)。

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, 一般除外, 還有、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。

第二章 機電一體化的未來發(fā)展

第一節(jié) 全息系統(tǒng)化

全息系統(tǒng)化也即智能化，是對機器的行為描述，即在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、運籌學(xué)、混沌動力學(xué)、人工智能、心理學(xué)和生理學(xué)等新的學(xué)科方法、新的設(shè)計思想，從而模擬人類的思維能力，使它如同人一樣具有思維、意識等能力，以便達到更高水平的控制目標(biāo)。隨著機電一體化 技術(shù)的發(fā)展，機電一體化產(chǎn)品智能特征也越來越明顯，智能化水平也是日趨上升，新世紀(jì)機電一體化技術(shù)中的智能化的快速發(fā)展，人工智能在機電一體化的研究中也日益得到重視，其中機器人與數(shù)控機床的智能結(jié)合就是一項重要應(yīng)用。當(dāng)然，要使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能永遠是不可能的，也沒有這個必要，但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品具有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

第二節(jié) 微型機電化

微型機電化在實驗室中，目前，通過半導(dǎo)體蝕刻技術(shù)，已經(jīng)制造出亞微米級的機械元件，如果這一成果應(yīng)用于實際產(chǎn)品時，那么就沒有必要再區(qū)分什么是控制器、什么是機械部分了，這時就完全的實現(xiàn)機械和電子的“融合”，這樣CPU、機體、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)就可以集成在一起，而且體積小，同時組成一種自律元件。這種微型機械學(xué)是機電一體化的一個重要的前進方向，更是機電一體化向微觀領(lǐng)域和微型機器的發(fā)展趨勢，在國外，人們稱其為微電子機械系統(tǒng)，也指外觀尺寸不超過1cm3 的機電一體化產(chǎn)品，一并向微米級、納米級發(fā)展，正因為微機電一體化產(chǎn)品耗能少、體積小、運動靈活，在軍事、生物醫(yī)療、信息等方面占有很高的地位和很大的優(yōu)勢。

第三節(jié) 光機電一體化

光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢，因為機電一體化系統(tǒng)是由機械系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)等部件構(gòu)成的，因此，在機電一體化技術(shù)中引進光學(xué)技術(shù)，充分利用光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點，有效地改進機電一體化系統(tǒng)的能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。

第四節(jié) 產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)全球化

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展帶動了科學(xué)技術(shù)的巨大發(fā)展，同時給日常生活都帶來了全新的面貌，全球生產(chǎn)、經(jīng)濟被各種網(wǎng)絡(luò)連成一片，企業(yè)間的競爭也將出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全球化，一旦研制出機電一體化新產(chǎn)品，只要其質(zhì)量有保證，功能可靠，必然會暢銷全球。因為有了網(wǎng)絡(luò)的普及，那么只要是關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程監(jiān)視和控制技術(shù)也就方興未艾，然而遠程控制的終端設(shè)備就是機電一體化產(chǎn)品，因此，機電一體化產(chǎn)品也必然會朝著網(wǎng)絡(luò)全球化發(fā)展。

第五節(jié) 產(chǎn)品綠色化

隨著工業(yè)的發(fā)達，人們的生活也發(fā)生了巨大的變化 物質(zhì)需求豐富，生活舒適可用資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。因為這些現(xiàn)象的出現(xiàn)，人們開始呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然，那么此時，綠色產(chǎn)品的概念也就應(yīng)運而生，這是一個時代的綠色化趨勢，在這里，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指：使用時不破壞生態(tài)環(huán)境，報廢后還能回收利用。因此，機電一體化綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的過程中，應(yīng)完全符合生存環(huán)境和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境盡可能的無害或危害極少，資源利用率要極高。由于這種客觀的存在性，設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品所需要的技術(shù)成本很高，但其具有遠大的發(fā)展空間。

第六節(jié) 機電一體化的人格化

機電一體化的人格化，其有兩層含義：①機電一體化產(chǎn)品的使用對象是人，怎樣將人的智能、情感、人性賦予機電一體化產(chǎn)品顯得越來越重要，尤其是家用機器人，其最高境界就是人機一體化;②模仿生物機理，研制出各種機電一體化產(chǎn)品。隨著科技的發(fā)展，機電一體化裝置對信息的依賴性越來越大，很多時候類似于活的生物:當(dāng)大腦停止工作時，生物便死亡，而大腦工作時，生物就充滿活力，即信息決定系統(tǒng)的工作與否。目前，在仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構(gòu)，可為機電一體化產(chǎn)品提供新型的機體，但是如何使這些新型機體具有生命力還是研究中的一大難題，這一研究領(lǐng)域被稱 之為“生物———軟件”或者說“生物系統(tǒng)”，而生物的特點正是“肌體(硬件)———大腦(軟件)”一體，不可分割。機電一體化產(chǎn)品向生物系統(tǒng)化發(fā)展是好，但是目前的技術(shù)與理論還是有很大的差距，因此，還需要更加倍的努力。

第三章 我國發(fā)展“機電一體化”面臨的形勢和任務(wù)

機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其目的是節(jié)能、節(jié)材，提高工效，提高產(chǎn)品質(zhì)量，把傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進步提高一步；二是開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品，促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。

第一節(jié) 我國“機電一體化”工作面臨的形勢

1、我國用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度。

2、我國用機電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。

3、我國用機電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責(zé)任重，有意義。在我國工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對環(huán)境污染嚴(yán)重的企業(yè)還占相當(dāng)大的比重。近年來我國的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào) 整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問題，有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設(shè)備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時，可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來，實現(xiàn)文明生產(chǎn)。

另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發(fā)機電一體化產(chǎn)品的歷史不長，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發(fā)展。

第二節(jié) 我國“機電一體化”工作的任務(wù)

我國在機電一體化方面的任務(wù)可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品，促進機電產(chǎn)品的更新?lián)Q代?？偟哪康氖谴龠M機電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻?？傊?，機電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力，又是開啟我國機電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整大門的鑰匙。

第四章 發(fā)展機電一體化的對策 第一節(jié) 加強統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計劃

目前，我國從事“機電一體化”研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套自己的發(fā)展策略。建議各主管部門責(zé)成有關(guān)單位在進行深入調(diào)查研究、科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，制定出統(tǒng)管全局的“機電一體化”研究、開發(fā)、生產(chǎn)計劃和規(guī)劃，避免開發(fā)上重復(fù)，生產(chǎn)上撞車!以后會發(fā)展順利和正確的發(fā)展機電一體化。

第二節(jié) 強化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會”作用

目前，我國“機電一體化”較熱，而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，我國有必要明確一個“機電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機構(gòu)。國家政治體制改革和經(jīng)濟體制改革的精神，以及機電一體化行業(yè)特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協(xié)會的建設(shè)，賦予其行業(yè)管理職能?！皡f(xié)會”要進一步擴大領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)——理事會的代表層面和復(fù)蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設(shè)；要通過其精明干練的辦事機構(gòu)、經(jīng)濟實體，組織“行業(yè)”發(fā)展計劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制； 指導(dǎo)行業(yè)布點布局的調(diào)整，進行發(fā)展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關(guān)項目的發(fā)展。

第三節(jié) 優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度

增大支持力度，在技術(shù)政策上，要嚴(yán)格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展，對未采用機電一體化技術(shù)落后產(chǎn)品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，對有關(guān)機電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造，對有關(guān)技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用項目優(yōu)先立項、優(yōu)先支持，對在技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用中做出貢獻的單位領(lǐng)導(dǎo)、科技人員進行表彰獎勵等。

在經(jīng)濟政策上，要多給機電一體化科研攻關(guān)課題、開發(fā)應(yīng)用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會；銀行發(fā)設(shè)貸款要多向機電一體化技術(shù)改進、生產(chǎn)合資和機電一體化產(chǎn)業(yè)規(guī)?；ㄔO(shè)項目上傾斜；成立“機電一體化”發(fā)展基金，支持機電一體化生產(chǎn)發(fā)展等。優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業(yè)內(nèi)外都重視、支持“機電一體化”發(fā)展的氛圍，如盡快為外商到我國投資發(fā)展“機電一體化”產(chǎn)業(yè)提供方便；盡可能為興辦開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)開綠燈；盡力為開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。搞好綠色化發(fā)展，促使人們提供更好的發(fā)展。第四節(jié) 突出發(fā)展重點，兼顧“兩個層次” 機電一體化產(chǎn)業(yè)復(fù)蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應(yīng)分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，在傳統(tǒng)的機電設(shè)備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術(shù)在淺層次上結(jié)合。第二個層次是“提高”工作，即在新產(chǎn)品設(shè)計之初，就把“機械”與“電子”統(tǒng)一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結(jié)合，生產(chǎn)出來的新產(chǎn)品起碼正做到機電一體化。結(jié)束語

綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(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。當(dāng)然，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

結(jié)束語

綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(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。當(dāng)然，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

參考文獻

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2002 [10]張宏建，蒙建波.自動檢測技術(shù)與裝置

化學(xué)工業(yè)出版社

第三篇：二氧化碳驅(qū)油技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

油藏工程新進展論文

班級：油工08-4 學(xué)號：080201140407 姓名：丁艷雪

二氧化碳驅(qū)油技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源的生產(chǎn)與供求矛盾越發(fā)突出，石油作為工業(yè) 發(fā)展的命脈，由于其儲量的有限性，使得人們對它的研究和關(guān)注程度遠勝于其它能源。尋找有效而 廉價的采油新技術(shù)一直是專家們不斷探索的問題。

針對目前世界上大部分油田采用注水開發(fā)面臨著需要進一步提高采收率和水資源缺乏的問題國外近年來大力開展了二氧化碳驅(qū)油提高采收率(EOR)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。這項技術(shù)不僅能滿足油田開發(fā)的需求，還可以解決二氧化碳的封存問題，保護大氣環(huán)境。該技術(shù)不僅適用于常規(guī)油藏，尤其對低滲、特低滲透油藏，可以明顯提高原油采收率

（一）二氧化碳驅(qū)油技術(shù)機理

1、降粘作用

二氧化碳與原油有很好的互溶性，能顯著降低原油粘度，可降低到原粘度的1/10左右。原油初始粘度越高，降低后的粘度差越大，粘度降低后原油流動能力增大，提高原油產(chǎn)量。

2、改善原油與水的流度比

二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。原油碳酸化后，其粘度隨之降低，同時也降低了水的流度，改善了油與水流度比，擴大了波及體積。

3、膨脹作用

二氧化碳注入油藏后，使原油體積大幅度膨脹，便可以增加地層的彈性能量，還有利于膨脹后的剩余油脫離地層水以及巖石表面的束縛，變成可動油，是驅(qū)油效率升高，提高原油采收率。

4、萃取和汽化原油中的輕烴

在一定壓力下，二氧化碳混合物能萃取和汽化原油中不同組分的輕質(zhì)烴，降低原油相對密度，從而提高采收率。二氧化碳首先萃取和汽化原油中的輕質(zhì)烴，隨后較重質(zhì)烴被汽化產(chǎn)出，最后達到穩(wěn)定。

5、混相效應(yīng)

混相效應(yīng)是指兩種流體能相互溶解而不存在界面，消除了界面張力。二氧化碳與原油混合后，不僅能萃取和汽化原油中輕質(zhì)烴，而且還能形成二氧化碳和輕質(zhì)烴混合的油帶。油帶移動是最有效的驅(qū)油過程，可使采收率達到90%以上。

6、分子擴散作用

多數(shù)情況下，二氧化碳是通過分子的緩慢擴散作用溶于原油。分子的擴散過程很緩慢，特別是水相將油相與二氧化碳氣相隔開時，水相阻礙了二氧化碳分子向油相中的擴散并且完全抑制了輕質(zhì)烴從油相釋放到二氧化碳中，因此，必須有足夠的時間，使二氧化碳分子充分擴散到油相中。

7、降低界面張力

二氧化碳混相驅(qū)中，二氧化碳抽提原油中的輕質(zhì)組分或使其汽化，從而降低界面張力。

8、溶解氣驅(qū)作用

大量的二氧化碳溶于原油中具有溶解氣驅(qū)的作用。降壓采油機理與溶解氣驅(qū)相似，隨著壓力下降，二氧化碳從液體中逸出，液體內(nèi)產(chǎn)生氣體驅(qū)動力，提高了驅(qū)油效果。另外，一些二氧化碳驅(qū)油后，占據(jù)了一定的孔隙空間，成為束縛氣，也可使原油增產(chǎn)。

9、提高滲透率作用

二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。碳酸水與油藏的碳酸鹽反應(yīng)，生成碳酸氫鹽。碳酸氫鹽易溶于水，導(dǎo)致碳酸鹽尤其是井筒周圍的大量水和二氧化碳通過的碳酸巖滲透率提高，使地層滲透率得以改善，上述作用可使砂巖滲透率提高5%-15%，同時二氧化碳還有利于抑制粘土膨脹。另外，二氧化碳-水混合物由于酸化作用可以在一定程度上解出無機垢堵塞、疏通油流通道、恢復(fù)單井產(chǎn)能。

（二）二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的幾種方式

1、連續(xù)注二氧化碳氣體

2、注碳酸水(ORCO)

2、二氧化碳氣體或液體段塞后緊跟著注水

4、二氧化碳氣體或液體段塞后交替注水和二氧化碳氣體(WAG)

5、同時注入二氧化碳氣體和水。

（三）二氧化碳驅(qū)油技術(shù)優(yōu)點

1、在能源緊缺和節(jié)能減排的背景下，二氧化碳驅(qū)油有著非常廣闊的推廣利用前景，有關(guān)部門應(yīng)適時出臺相應(yīng)的政策扶持措施，加快這一技術(shù)的推廣應(yīng)用。

2、二氧化碳驅(qū)油不僅適用于常規(guī)油藏，尤其對低滲、特低滲透油藏，可以明顯提高原油采收率。根據(jù)油田地質(zhì)情況的不同，每增產(chǎn)1 t原油約需1～4.2t二氧化碳，可增產(chǎn)油田總

儲量約l0％的原油。

3、適合二氧化碳驅(qū)油的油藏儲量就非?？捎^

4、二氧化碳驅(qū)油具有適用范圍大、驅(qū)油成本低、采油率提高顯著等優(yōu)點

5、能滿足油田開發(fā)需求，還能解決二氧化碳的封存問題，保護大氣環(huán)境。

（四）二氧化碳驅(qū)油的油藏條件

根據(jù)大量的礦場試驗，總結(jié)出適應(yīng)二氧化碳驅(qū)油油藏的基本條件是：油層的巖性可以是灰?guī)r、白云巖或砂巖等，二氧化碳溶于水后形成的碳酸可以溶蝕鈣鹽等，提高底層滲透率；二氧化碳你驅(qū)油油藏一般埋深在600-3500米，油層溫度一般低于120℃，油層厚度大于3米；油層的破裂壓力大于要求的注入壓力，防止地層的壓裂，影響驅(qū)油效果；油層具有大的空隙體積以便與二氧化碳接觸，滲透率一般大于5個毫達西.（五）二氧化碳驅(qū)油效果

大慶油田從1985年開始，為改善厚油層開發(fā)效果，提高采收率，在三個區(qū)塊開展了小規(guī)模礦場試驗。注氣采取水氣交替的注入方式進行，明顯改善了開發(fā)效果，根據(jù)對采出氣采集氣樣分析結(jié)果及生產(chǎn)井反映動態(tài)變化，試驗區(qū)內(nèi)80%～90% 左右的生產(chǎn)井已見到了注入的二氧化碳氣體。室內(nèi)試驗結(jié)果表明，在油層條件下，二氧化碳可使薩南原油粘度下降35%，使原油體積膨脹3.2%。

1、CO2注入后，原油粘度下降，原油輕質(zhì)組份增加．分子量減小。原油這一性質(zhì)的變化，反映了CO2對原油輕組份的萃取及使原油粘度下降的機理。

2、試驗區(qū)內(nèi)含水穩(wěn)中有降，產(chǎn)油量增加，延長了油田的開采期，較大幅度地提高了原油采收率。試驗區(qū)日產(chǎn)油量由注氣前12t上升到26t，水油比由40降到17，日產(chǎn)原油為注氣前的2.2倍，日增原油l4t。中心井注氣前含水92.2%，注氣后(1994年7月)最低降到84.4％，下降7.4個百分點。產(chǎn)液量由每天的55t上升到63t，日產(chǎn)原油由4.3t上升到9.6t，水油比由11.5降到5.6。日產(chǎn)原油為注氣前的2.2倍。

3、調(diào)整了生產(chǎn)井的產(chǎn)出剖面。注氣前(1994年4月)，全井有效厚度7.1m，只有底部2.8m有效厚度產(chǎn)液69t，含水92.5%。注氣后(1 994年1月)較注氣前產(chǎn)液韶面發(fā)生了很大變化，注氣前上部有4.3m油層不產(chǎn)液．注氣后產(chǎn)液量66．2t．占壘井產(chǎn)液量的85.3%，可見注氣后產(chǎn)液剖面得到顯著改善。

4、CO2突破后，產(chǎn)出債由弱堿性變?yōu)槿跛嵝裕}鎂離子明顯增加。鈣離子增加到6～lO倍，鎂離子增加到5～9倍，鈣、鎂離子增加，說明二氧化碳驅(qū)有垢質(zhì)產(chǎn)生。

5、生產(chǎn)井產(chǎn)出液中氯離子和礦化度增加。注氣后較注氣前氯離子增加到39％，礦化度增加到82%。這說明二氧化碳對水驅(qū)剩余油具有驅(qū)替作用，井可增加新的出油部位，提高了采收率。

（六）二氧化碳驅(qū)油國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1、國外研究現(xiàn)狀

前蘇聯(lián)最早從1953年開始對注二氧化碳提高采收率技術(shù)進行研究。1967年前蘇聯(lián)石油科學(xué)研究院在圖依馬津油田的亞歷山德羅夫區(qū)塊進行了工業(yè)性基礎(chǔ)試驗。盡管這些油藏的地質(zhì)條件不同，但都取得了好的應(yīng)用效果。

而美國是二氧化碳驅(qū)發(fā)展最快的國家，自20世紀(jì)80年代以來，美國的二氧化碳驅(qū)項目不斷增加，已成為繼蒸氣驅(qū)之后的第二大提高采收率技術(shù)。美國目前 正在實施的混二氧化碳相驅(qū)項目有64個。大部分油田驅(qū)替方案中，注入的體積二氧化碳約占烴類孔隙體積的30%，提高采收率的幅度為7%-12%。

近年來，加拿大和土耳其對二氧化碳驅(qū)開采重油進行了大量的實驗研究。土耳其大規(guī)模的采用驅(qū)替二氧化碳重油，并獲得了很大的成功。加拿大也從實驗上證實二氧化碳一旦溶解在原油中就可使原油粘度降低，并且可以把粘度降低到用蒸氣驅(qū)替的水平。

2、國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國東部主要產(chǎn)油區(qū)二氧化碳氣源較少，但注二氧化碳提高采收率技術(shù)的研究和現(xiàn)場先導(dǎo)試驗卻一直沒有停止。注二氧化碳技術(shù)在油田的應(yīng)用越來越多，已在江蘇、中原、大慶、勝利等油田進行了現(xiàn)場試驗。

我國對二氧化碳驅(qū)油技術(shù)也進行了大量的前期研究，例如,大慶油田利用煉油廠加氫車間的副產(chǎn)品——高純度二氧化碳 96% 進行二氧化碳非混相驅(qū)礦場試驗。雖然該礦場試驗由于油藏的非均質(zhì)性導(dǎo)致的氣竄影響了波及效率, 但總體上還是取得了降低含水率、提高原油采收率的效果。針對勝利油田特超稠油油藏黏度大、埋藏深 , 從 2005 年起勝利采油院與勝利石油開發(fā)中心合作 , 在鄭

411、T826等特超稠油區(qū)開始二氧化碳輔助蒸汽吞吐的試驗 , 首次把二氧化碳和水蒸氣結(jié)合起來應(yīng)用于熱力采油 ,并據(jù)此展開更深入的理論研究 ,不斷提高熱采配套工藝技術(shù)水平。

2009年5月22日，在大慶油田公司榆樹林油田樹101二氧化碳驅(qū)油區(qū)塊和勘探開發(fā)研究院開發(fā)研究二室獲悉，二氧化碳驅(qū)油技術(shù)攻關(guān)試驗在這個油田外圍呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢。今年，這個油田已將二氧化碳驅(qū)油技術(shù)納入戰(zhàn)略儲備技術(shù)，擴大二氧化碳產(chǎn)能建設(shè)和驅(qū)油試驗區(qū)規(guī)模，并逐步將試驗區(qū)從外圍油田向老區(qū)油田延伸。截至5月26日，大慶油田二氧化碳驅(qū)油技術(shù)攻關(guān)試驗累計增油已超過4000噸。

（七）二氧化碳驅(qū)油過程中容易遇到的一些問題

1、溫度與壓力條件的變化導(dǎo)致CO2濃度降低，使蠟和瀝青質(zhì)從原油中沉淀析出

2、油井CO，氣竄

3、油井與油田設(shè)備的腐蝕

4、CO2的有效輸送

5、工藝成本高

6、油田附近沒有CO2氣源或者供應(yīng)量不足

（八）二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的發(fā)展前景 二氧化碳驅(qū)油是一項成熟的采油技術(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全世界正在實施的二氧化碳驅(qū)油項目有近80個。美國是二氧化碳驅(qū)油項目開展最多的國家，每年注入油藏的二氧化碳量約為2000萬～3000萬噸，其中300萬噸來自煤氣化廠和化肥廠的廢氣。

據(jù)“中國陸上已開發(fā)油田提高采收率第二次潛力評價及發(fā)展戰(zhàn)略研究”結(jié)果，二氧化碳在我國石油開采中有著巨大的應(yīng)用潛力。我國現(xiàn)已探明的63.2億噸低滲透油藏原油儲量，尤其是其中50%左右尚未動用的儲量，運用二氧化碳驅(qū)比水驅(qū)具有更明顯的技術(shù)優(yōu)勢。

可以預(yù)測，隨著技術(shù)的發(fā)展完善和應(yīng)用范圍的不斷擴大，二氧化碳將成為我國改善油田開發(fā)效果、提高原油采收率的重要資源。

（九）結(jié)論與建議

從大慶油田幾年的現(xiàn)場試驗研究情況看，二氧化碳驅(qū)油的工藝技術(shù)是可行的，見到了一定的驅(qū)油效果。但要將二氧化碳驅(qū)大面積應(yīng)用于油田生產(chǎn)，除了要解決大型壓縮機等地面設(shè)備和井下管柱工具防腐問題外，還要考慮當(dāng)?shù)厥欠裼刑烊坏亩趸細庠?。在抽田開發(fā)過程中，結(jié)合油田實際，綜合評價二氧化碳驅(qū)、聚合物驅(qū)、三元混相驅(qū)、天然氣驅(qū)、蒸汽吞吐等三采措施，選擇最適宜本油田開發(fā)生產(chǎn)的驅(qū)油技術(shù)。

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第四篇：機電一體化發(fā)展趨勢

機電一體化的發(fā)展歷程和發(fā)展趨向系別：

專業(yè)：

學(xué)生姓名：

指導(dǎo)老師：

日期：2012年6月2日

1.機電一體化技術(shù)發(fā)展歷程

1數(shù)控機床的問世,寫下了“機電一體化”歷史的第一頁。

2微電子技術(shù)為“機電一體化”帶來勃勃生氣。

3可編程序控制器、“電力電子”等的發(fā)展為“機電一體化”提供了堅強基礎(chǔ)。4激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使“機電一體化”躍上新臺階。

2.機電一體化發(fā)展趨向

1.數(shù)字化

微控制器及其發(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)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。

2.智能化

即要求機電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進步與發(fā)展，為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。

3.模塊化

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、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。

4.網(wǎng)絡(luò)化

由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠程控

制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

5.人性化

機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

6.微型化

微型化是精細加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

7.集成化

集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。

8.帶源化

是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。

9.綠色化

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。

10.光機電一體化

一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)等部件組成的.因此,引進光學(xué)技術(shù),實現(xiàn)光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨向.11.自律分配系統(tǒng)化——柔性化

未來的機電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。其特征是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的適應(yīng)能力(柔性)，又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。

12.全息系統(tǒng)化——智能化

今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)(尤其是軟件及芯片技術(shù))的發(fā)展。除此之外，其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。

13.“生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化

今后的機電一體化裝置對信息的依靠性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物摘要：當(dāng)控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當(dāng)控制系統(tǒng)(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學(xué)探究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構(gòu)可為機電一體化產(chǎn)

品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入探究。這一探究領(lǐng)域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特征是硬 件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長的道路要走。

14.微型機電化——微型化

目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當(dāng)將這一成果用于實際產(chǎn)品時，就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學(xué)是機電一體化的重要發(fā)展方向。

在機電一體化控制中，該執(zhí)行機構(gòu)集微機技術(shù)和執(zhí)行器技術(shù)于一體，是一種新型的終端控制單元，其電機是通過內(nèi)部集成的一體化變頻器來控制，因此，同一臺智能執(zhí)行機構(gòu)可以在一定范圍內(nèi)具有不同的運行速度和關(guān)斷力矩。該智能執(zhí)行機構(gòu)采用了液晶顯示技術(shù)，它利用內(nèi)置的液晶顯示板，不僅可以顯示閥門的開、關(guān)狀態(tài)和正常運行時閥門的開度，還可以通過菜單選擇運行參數(shù)設(shè)定，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能顯示出故障信息?？傊?，該執(zhí)行機構(gòu)集測量、決斷、執(zhí)行3種功能于一體，順應(yīng)了電動執(zhí)行機構(gòu)的發(fā)展趨勢，它的研制成功給電動執(zhí)行機構(gòu)的研究開發(fā)提供了新的思路。建國以來，我國電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)經(jīng)歷了4個時代。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機技術(shù)、通信技術(shù)的進步，繼電保護技術(shù)面臨著進一步發(fā)展的趨勢。國內(nèi)外繼電保護技術(shù)發(fā)展的趨勢為：計算機化，網(wǎng)絡(luò)化，保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化，這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務(wù)，也開辟了活動的廣闊天地。發(fā)展機電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設(shè)備。同時，可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來，實現(xiàn)文明生產(chǎn)。

第五篇：機電一體化的發(fā)展趨勢

機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

20世紀(jì)90年代后期，各發(fā)達國家開始了向智能化方向發(fā)展機電一體化技術(shù)這方面邁進。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進入了機電一體化行業(yè)，微細加工技術(shù)也在其中有了更深層次的發(fā)展，于是出現(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。從現(xiàn)在來看未來的機電一體化技術(shù)的發(fā)展方向大致有以下幾個方面：

一、智能化

智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一, 也是21世紀(jì)機電一體化的發(fā)展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件,有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能,具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。目前, 專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及遺傳算法, 是機電一體化產(chǎn)品（系統(tǒng)）實現(xiàn)智能化的4種主要技術(shù)，它們各自獨立發(fā)展又彼此相互滲透。隨著制造自動化程度的不斷提高, 將會出現(xiàn)智能制造系統(tǒng)控制器來模擬人類專家的智能制造活動, 并會對制造中出現(xiàn)的問題進行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策。例如，在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等人工智能技術(shù)的進步與發(fā)展，為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。

二、集成模塊化

集成模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢, 也是一項重要而又艱巨的任務(wù)。簡單的來說就是將各種接口或單元標(biāo)準(zhǔn)化，有點像機械咀的標(biāo)準(zhǔn)件，由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家都比較多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。從而避免利益的沖突，并能使之標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利

用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品,同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模，這樣更利于制定標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。

三、微型化

微型化是指機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。它是一個新興的、多學(xué)科交叉的高科技領(lǐng)域，面臨許多課題，涉及許多關(guān)鍵技術(shù)。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點,可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作,故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域,都有廣闊的應(yīng)用前景。微型機械加工技術(shù)作為微型機械的最關(guān)鍵技術(shù)，也必將有一個大的發(fā)展。硅加工、LIGA加工和準(zhǔn)LIGA加工正向著更復(fù)雜、更高深度適合各種要求的材料特性和表面特性的微結(jié)構(gòu)以及制作不同材料特別是功能材料微結(jié)構(gòu)，更易于與電路集成的方向發(fā)展，多種加工技術(shù)結(jié)合也是其重要方向。目前,利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù),在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。

四、系統(tǒng)化

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。它的表現(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),進行任意的剪裁和組合,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)特征之二是通信功能大大加強,一般除R S232等常用通信方式外,實現(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要以及模仿生物機理等方面的產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機體,使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。

五、自源化

自源化是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。

六、環(huán)?；?/p>

工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來巨大變化。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，具有遠大的發(fā)展前景。

機電一體化的發(fā)展前景

以微電子技術(shù)、軟件技術(shù)、計算機技術(shù)及通信技術(shù)為核心而引發(fā)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、綜合化、個性化信息技術(shù)革命，不僅深刻地影響著全球的科技、經(jīng)濟、社會和軍事的發(fā)展，而且也深刻影響著機電一體化的發(fā)展趨勢。專家預(yù)測，機電一體化技術(shù)將向以下幾個方向發(fā)展：

1、光機電一體化方向

一般機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源（動力）系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)等部件組成。引進光學(xué)技術(shù)，利用光學(xué)技術(shù)的先天特點，就能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。

2、柔性化方向

未來機電一體化產(chǎn)品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計成“自律分配系統(tǒng)”。在這系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同環(huán)境條件做出不同反應(yīng)。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具有“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的能力，又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。

3、仿生物系統(tǒng)化方向

今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物：當(dāng)控制系統(tǒng)停止工作時，生物便“死亡”，而當(dāng)控制系統(tǒng)工作時，生物就很有活力。就目前情況看，機電一體化產(chǎn)品雖然有仿生物系統(tǒng)化方向發(fā)展的趨勢，但還有一段很漫長的道路要走。