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篇1

機電一體化就是將機械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號變換技術(shù)等多種技術(shù)進行有機的結(jié)合，并應(yīng)用到實際中去的綜合技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備可以說都是機電一體化的設(shè)備。

機電一體化也稱為機械電子學(xué)，是由英文單詞Mechanics（機械學(xué)）的詞頭和Electronics（電子學(xué)）的詞尾組合而成的新詞，即Mechatronics。機電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志《機械設(shè)計》的副刊上，隨著機電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，機電一體化的概念被世界各國所承認(rèn)和應(yīng)用。隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，機電一體化技術(shù)也獲得了高速發(fā)展，并對現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)生了重要影響。

1 機電一體化的含義

在人類漫長的發(fā)展歷史中，有一種“看不見的思想”推動著技術(shù)的進步和發(fā)展，而這種“看不見的思想”就是人們追求的“精益求精”的思想，也正是這種思想使人們創(chuàng)造了一個又一個技術(shù)奇跡，也正是“精益求精”的思想迫使人們?nèi)ヌ岣吖ぷ餍?，從而?chuàng)造了機電一體化技術(shù)。

機電一體化在國外被稱為“Mechatronics”，這個詞是由英文單詞Mechanics（機械學(xué)）的詞頭和Electronics（電子學(xué)）的詞尾組合而成的新詞，意思是機械技術(shù)和電子技術(shù)的有機結(jié)合。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這一技術(shù)已經(jīng)得到包括我國在內(nèi)的世界各國的承認(rèn)和應(yīng)用，我國的工程人員將這一名稱譯為“機電一體化技術(shù)”，機電一體化技術(shù)又稱為機械電子技術(shù)，是機械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)有機結(jié)合的產(chǎn)物，是諸多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)裝備的基礎(chǔ)。

2 機電一體化技術(shù)的發(fā)展歷史

機電一體化技術(shù)的發(fā)展歷程，大致可以分為三個階段。

20世紀(jì)60年代以前是第一階段，這一階段是機電一體化的初創(chuàng)階段，也就是電子技術(shù)開始在機械行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，因此，可以稱其為“萌芽階段”。在這一時期，電子技術(shù)研究的初步成果開始被人們用來完善機械產(chǎn)品的相關(guān)性能。尤其是第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，更是刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，出現(xiàn)了一些機械性能相當(dāng)優(yōu)良的軍事用途的機電產(chǎn)品。戰(zhàn)后，這些軍事用途的機電產(chǎn)品轉(zhuǎn)為民用，對經(jīng)濟的恢復(fù)和技術(shù)的進步起到了積極的促進作用。

20世紀(jì)70年代到80年代是第二階段，這一階段機電一體化獲得了蓬勃發(fā)展，因此，可以稱其為“蓬勃發(fā)展階段”。在這一時期，人們已經(jīng)開始主動地去利用電子技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)，也就是人們常講的3C（Compute、Control、Communication Techology，簡稱3C）技術(shù)的發(fā)展成果來研究新的機電一體化產(chǎn)品。

20世紀(jì)90年代至今，是機電一體化技術(shù)發(fā)展的第三階段，這一階段智能化技術(shù)在機電一體化技術(shù)中得到了良好的應(yīng)用，因此，這一階段可以稱其為“智能化階段”。這一時期，由于人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和光纖技術(shù)等的發(fā)展，為機電一體化帶來了巨大的發(fā)展空間。而目前，隨著機械技術(shù)與激光-微電子等技術(shù)的結(jié)合，光機電一體化技術(shù)將會成為機電一體化技術(shù)未來發(fā)展的重要方向。光機電一體化技術(shù)包括產(chǎn)品和技術(shù)兩方面：光機電一體化產(chǎn)品是集光學(xué)、機械、微電子、自動控制和通信技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，具有豐富的功能和很高附加值；光機電一體化技術(shù)是指其技術(shù)原理和使光機電一體化產(chǎn)品得以實現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。隨著機電一體化技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，光機電一體化技術(shù)將會獲得巨大的發(fā)展空間。

3 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。[1]21世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)和人們的環(huán)保意識的提升，機電一體化的發(fā)展趨勢主要是智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化及綠色化。

3.1 智能化

智能化是21世紀(jì)機電一體化發(fā)展的重要趨勢。隨著計算機技術(shù)、信息技術(shù)、電子技術(shù)的飛速發(fā)展，機電一體化的智能化在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，機器人就是機電一體化的重要體現(xiàn)。機器人就是通過計算機技術(shù)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)等自動執(zhí)行工作的機器裝置，它既可以接受人類指揮，又可以運行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。機器人的主要任務(wù)就是協(xié)助或代替人類的工作，尤其是一些危險場合，如高電壓環(huán)境、核電站等，都需要機器人來完成人類不適宜的工作。隨著機器人性能的提高，在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)甚至軍事等領(lǐng)域，機器人都有著非常重要的用途。

3.2 數(shù)字化

數(shù)字化就是將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當(dāng)?shù)臄?shù)字化模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M制代碼，引入計算機內(nèi)部，進行統(tǒng)一處理，這是數(shù)字化的基本過程。21世紀(jì)是信息時代，信息的數(shù)字化越來越受到人們的重視。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，也為數(shù)字化設(shè)計和制造提供了重要手段，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)品的軟件具有具有高可靠性、易操作性、可維護性以及自診斷能力等。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)化就是指利用通信技術(shù)和計算機技術(shù)，把分布在不同地點的計算機及各類電子終端設(shè)備互聯(lián)起來，按照一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信，以達(dá)到所有用戶都可以共享軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源的目的。20世紀(jì)90年代中期，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，它把互聯(lián)網(wǎng)上分散的資源融為有機整體，實現(xiàn)資源的全面共享和有機協(xié)作，使人們能夠透明地使用資源的整體能力并按需獲取信息，給世界帶來了巨大的變革，也給機電一體化的發(fā)展帶來了重大影響，如可以通過網(wǎng)絡(luò)對機電一體化的設(shè)備進行遠(yuǎn)程控制。機電一體化的產(chǎn)品很多，我們以數(shù)控機床為例來說明。

數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。

3.4 微型化

近年來，作為機電一體化技術(shù)的重要分支的微機電系統(tǒng)，得到了迅猛發(fā)展。微機電系統(tǒng)是微電路和微機械按功能要求在芯片上的集成，尺寸通常在毫米或微米級，自八十年代中后期崛起以來發(fā)展極其迅速，被認(rèn)為是繼微電子之后又一個對國民經(jīng)濟和軍事具有重大影響的技術(shù)領(lǐng)域，將成為21世紀(jì)新的國民經(jīng)濟增長點和提高軍事能力的重要技術(shù)途徑。

由于微機電系統(tǒng)具有體積小、重量輕、能耗低、耐用性好、價格低廉、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、工業(yè)、農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域等有著廣闊的應(yīng)用前景。雖然目前技術(shù)上還存在一定困難，但取得技術(shù)上的重大突破已經(jīng)為期不遠(yuǎn)。

3.5 多樣化

未來的機電一體化裝置將會越來越強化其與生命機體的相似性，它高度依賴于信息，具有相當(dāng)高的智能，能夠?qū)W習(xí)和積累經(jīng)驗，有靈活適應(yīng)環(huán)境的能力，并能根據(jù)需要和具體條件進行決策、指揮并完成某些任務(wù)。[2]這些在技術(shù)上雖然有一定難度，但其部分功能已經(jīng)得以實現(xiàn)。人們正在研究如何用機電一體化技術(shù)取代人體的大部分器官，如人造假肢，過去只是外表和真肢相似的機械化裝置，而目前，已經(jīng)研究出可以和身體器官相連的裝置，這種假臂的手非常靈活，甚至可以操作樂器等。

3.6 綠色化

綠色設(shè)計就是指充分利用資源來獲得綠色產(chǎn)品的設(shè)計。在漫長的人類發(fā)展史中，工業(yè)設(shè)計為人類創(chuàng)造了現(xiàn)代生活方式和生活環(huán)境，與此同時，也加速了資源、能源的消耗，并對地球的生態(tài)平衡造成了嚴(yán)重破壞。但地球上的一次性資源、能源畢竟有限，隨著世界人口的日益增多和人們對物質(zhì)生活越來越高的要求，這種高投入高輸出發(fā)展模式能否持續(xù)下去、還能持續(xù)多久，已成為國際社會的重點研究課題。[3]鑒于此，綠色設(shè)計也就成了機電一體化發(fā)展的重要方向。綠色設(shè)計反映了人們對于現(xiàn)代科技文化所引起的環(huán)境及生態(tài)破壞的反思，要求世界各國要合理的利用資源，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)粗放式的發(fā)展模式，采用以資源、能源高效利用為特色的集約型發(fā)展模式，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

4 機電一體化的重要應(yīng)用

機電一體化技術(shù)自問世以來獲得了迅猛發(fā)展，推動了機械工業(yè)的良好發(fā)展，新產(chǎn)品層出不窮。無論是軍事還是經(jīng)濟，亦或是生產(chǎn)、生活，機電一體化都在時刻推動著社會的發(fā)展。

4.1 數(shù)控機床

數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。數(shù)控機床的基本組成包括加工程序載體、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、機床主體和其他輔助裝置。數(shù)控機床工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數(shù)控機床進行控制，必須編制加工程序。零件加工程序中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數(shù)和輔助運動等。數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心?，F(xiàn)代數(shù)控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形式實現(xiàn)數(shù)控功能，因此又稱軟件數(shù)控（Software NC）。伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分，用于實現(xiàn)數(shù)控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統(tǒng)的作用是把接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大、整形處理后，轉(zhuǎn)換成機床執(zhí)行部件的直線位移或角位移運動。機床主機是數(shù)控機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺、主軸箱、進給機構(gòu)、刀架及自動換刀裝置等機械部件。它是在數(shù)控機床上自動地完成各種切削加工的機械部分。輔助裝置是保證充分發(fā)揮數(shù)控機床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、裝置，回轉(zhuǎn)工作臺和數(shù)控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。

4.2 工業(yè)機器人

工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器人。工業(yè)機器人是工業(yè)物流自動化中的重要裝置之一，是當(dāng)今世界新技術(shù)革命的一個重要標(biāo)志。[4]工業(yè)機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。20世紀(jì)40年代中后期，機器人的研究與發(fā)明得到了更多人的關(guān)心與關(guān)注。50年代以后，美國橡樹嶺國家實驗室開始研究能搬運核原料的遙控操縱機械手。1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專利。1959年UNIMATION公司的第一臺工業(yè)機器人在美國誕生，開創(chuàng)了機器人發(fā)展的新紀(jì)元。UNIMATION的VAL（very advantage language）語言也成為機器人領(lǐng)域最早的編程語言在各大學(xué)及科研機構(gòu)中傳播，這也是各個機器人品牌的最基本范本。

5 結(jié)束語

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。應(yīng)當(dāng)指出，機電一體化是機械理論與計算機和網(wǎng)絡(luò)等信息理論的結(jié)合，是機械設(shè)計理論的發(fā)展，而不是取代。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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[3]周琴.機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].機械，2010.

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關(guān)鍵詞：機械；機電一體化；應(yīng)用

0.引言

工程機械的操作中，實現(xiàn)了機電一體化就能提高機械使用性能以及效率。傳統(tǒng)的機械使用整體效率比較低，處在當(dāng)前的發(fā)展階段，傳統(tǒng)機械應(yīng)用已經(jīng)不能滿足實際的生產(chǎn)力需求。通過從理論層面對機械中機電一體化的應(yīng)用研究，對機械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展就有著積極意義。

1.機械機電一體化的特征以及應(yīng)用作用發(fā)揮

1.1 機械機電一體化的特征體現(xiàn)

機械機電一體化的運用有著鮮明特征體現(xiàn)，生產(chǎn)能力強的特征比較突出。機電一體化目標(biāo)的實現(xiàn)對信息自動處理的作用能充分發(fā)揮，這樣機械就能在自動化的運作能力上表現(xiàn)的比較強，對設(shè)備運用的靈敏度檢測也能實現(xiàn)。機電一體化的設(shè)備系統(tǒng)控制，能有效保障產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在產(chǎn)品的性能上也能保障。特征還體現(xiàn)在安全性方面。實現(xiàn)了機電一體化，就能有效保障機械的安全運行[1]?；跈C電一體化系統(tǒng)的多樣化功能，在機械設(shè)備的運行當(dāng)中自動診斷功能的發(fā)揮也比較突出，從而就提高了設(shè)備運行的安全。除此之外，機電一體化系統(tǒng)在使用性能上也比較強，在應(yīng)用的范圍也比較廣泛。

1.2 機械機電一體化應(yīng)用作用發(fā)揮

工程機械中機電一體化的應(yīng)用有著諸多積極作用發(fā)揮，在監(jiān)控作用方面表現(xiàn)的比較突出。工程機械機電一體化的電子監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，對機械設(shè)備的運行狀態(tài)能實時性的監(jiān)測，在機械出現(xiàn)了嚴(yán)重磨損的時候，系統(tǒng)的自動診斷功能就能發(fā)揮其積極作用，這對故障的及時性解決就提供了方便。在機電一體化的目標(biāo)實現(xiàn)下，對工程機械的正?；鳂I(yè)有著保障，能最大化的降低安全事故。

再者，機電一體化的應(yīng)用作用發(fā)揮還體現(xiàn)在節(jié)能作用上。機械運作中，機電一體化的系統(tǒng)運行能對設(shè)備的正常運行得以保障，將機械設(shè)備的能量充分發(fā)揮，實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。這對資源儲備量也能得到有效保障[2]。電子節(jié)能控制器的運用，能降低設(shè)備的磨損率，從整體上提高機械設(shè)備的工作效率。機電一體化的運用對作業(yè)的精度能得以保障，減少了傳統(tǒng)機械工作中的人為誤差。

2.機械中機電一體化的應(yīng)用和發(fā)展趨勢

2.1 機械中機電一體化的應(yīng)用分析

機械中機電一體化的應(yīng)用中，對成品的精度要求比較高，這也是和產(chǎn)品的性能保障有著直接性關(guān)系的。機電一體化技術(shù)能對產(chǎn)品生產(chǎn)的數(shù)據(jù)進行直接控制。在輸入了相應(yīng)參數(shù)之后，機械就可按照參數(shù)進行自動化的運作，這對產(chǎn)品的精度就得到了保障，使得整體生產(chǎn)水平和能力得到了提高。機械的自動化以及半自動化作業(yè)當(dāng)中，對人員操作的工作量大大降低了，也能保障生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量[3]。如日本的三菱公司就將挖掘軌跡控制和挖掘機進行稽核，在對鏟斗的運動軌跡設(shè)定之后，通過微機進行控制，就可對臂桿和鏟刀等自動化控制，這就大大增加了工作的效率和質(zhì)量。

機械中機電一體化技術(shù)的應(yīng)用中，對電子監(jiān)控以及自動化報警、故障自診斷系統(tǒng)的功能發(fā)揮，就能提高機械整體生產(chǎn)水平。工程機械的發(fā)動機以及傳動系統(tǒng)等在運行中，通過電子監(jiān)控以及自動報警系統(tǒng)的運用，對運行中所出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象就能直接提示，這就對駕駛員的工作條件得到了有效提高，對機械維修的費用也能大大降低，有助于設(shè)備的使用壽命進一步延長。機械中的機電一體化的運用，能有效提高生產(chǎn)率。如在液壓挖掘機的燃料能力量的利用率僅為30%，這樣的低能運行，對能源的節(jié)約就體現(xiàn)的比較突出，在節(jié)約能源的同時，也能大大提高生產(chǎn)率，這就是機電一體化得以迅速發(fā)展的重要原因。

機電一體化在機械當(dāng)中的運用過程中，機電自動檢測的功能也能充分發(fā)揮。自動檢測功能的運用對機械各子系統(tǒng)都能進行檢測，從而可及時性的了解機械設(shè)備的運用狀況。在系統(tǒng)出現(xiàn)異常的時候，報警系統(tǒng)會發(fā)出警報，對故障的部位就能明確[4]。自動檢測系統(tǒng)對機械的運行效率提高就發(fā)揮了積極作用，保障了整個生產(chǎn)的順利進行。

2.2 機械中機電一體化的應(yīng)用發(fā)展趨勢

隨著新技術(shù)的升級，機械機電一體化也會向著智能化的方向發(fā)展。智能化是對機械設(shè)備行為的描述。機械的智能化發(fā)展是將多種學(xué)科知識技g進行綜合的，如計算機技術(shù)以及人工智能技術(shù)和運籌學(xué)等等。在這些技術(shù)以及理論的綜合下，就能對機電一體化的產(chǎn)品生產(chǎn)效率進一步的提高，對機械的控制能力也能提高。

機械機電一體化的發(fā)展也會向著微型化方向邁進。所謂的微型化就是通過對納米技術(shù)的應(yīng)用，微機電一體化的產(chǎn)品的體積縮小，這樣在能耗上也會大大降低，在實際運用過程中的靈活程度就可提高。機械機電一體化的微型化目標(biāo)的實現(xiàn)，也是對整體機械行業(yè)的發(fā)展有著積極意義的。通過精細(xì)化的加工技術(shù)應(yīng)用，實現(xiàn)生產(chǎn)能力提高的目標(biāo)。

當(dāng)前我國的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，而在機械行業(yè)中，將機電一體化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行結(jié)合，在對遠(yuǎn)程控制技術(shù)以及監(jiān)視技術(shù)的應(yīng)用下，就能從很大程度上提高機械運作的效率。這也是現(xiàn)代化機械發(fā)展的重要方向[5]。

系統(tǒng)化的發(fā)展也是重要發(fā)展方向。主要就是機械機電一體化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加的完善，在整體的結(jié)構(gòu)上能靈活性的組態(tài)，從而滿足實際應(yīng)用的需求。系統(tǒng)化發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)，就要能注重將多個子系統(tǒng)協(xié)調(diào)化，并對子系統(tǒng)進行綜合性的管理，這樣就能提高系統(tǒng)的運用性能。

3.結(jié)語

綜上所述，我國的機械產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，要想促使其進步，就要充分重視機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，并要能從多方面注重對技術(shù)的升級運用。通過此次對機電一體化的技術(shù)應(yīng)用研究，就能為實際機械發(fā)展的水平提高起到一定啟示作用。

參考文獻：

[1] 吳澤平. 論機電一體化技術(shù)在工程機械中的運用[J]. 電腦迷. 2016（11）

[2] 傅思杰. 控制工程在機械電子工程中的應(yīng)用[J]. 福建質(zhì)量管理. 2016（04）

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一、選題背景

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。

二、機電一體化的定義

機電一體化是在大規(guī)模集成電路和微型計算 機為代表的微電子技術(shù)高度發(fā)展，向傳統(tǒng)機械工業(yè)領(lǐng)域迅速發(fā)展?jié)B透，機械電子技術(shù)深度結(jié)合的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用機械、微電子、自動控制、信息、傳感測試、電力電子、接口、信號轉(zhuǎn)變等技術(shù)以及軟件編程等群體技術(shù)，合理配置機械本體、執(zhí)行機構(gòu)、動力驅(qū)動單元、傳感測試元件、控制元件、微電子技術(shù)、加工、線路以及接口元件等硬件元素，并使之在軟件程序和微電子電路邏輯的有序規(guī)則運動，在高功能、高質(zhì)量、高可靠性、低功耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值的系統(tǒng)功能技術(shù)。

三、機電一體化發(fā)展簡介

機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段：

（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(dá)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)。

（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(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。

四、機電一體化的專業(yè)優(yōu)勢

目前，機電一體化技術(shù)已廣泛參透到各個領(lǐng)域。機電一體化這個尚未被確認(rèn)的專用術(shù)語在十年之前并不為人們所注意，不過以此而取名的設(shè)備很旱就有了。隨著機械設(shè)備的電子化機械部件逐浙減少，這已有十多年的歷史了。 所謂機電一體化，即是機電一體化技術(shù)，或機電信息一體化技術(shù)。機電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成或者作為更復(fù)雜的系統(tǒng)，則構(gòu)成的綜合系統(tǒng)。

五、本課題內(nèi)容及意義

機電一體化發(fā)展至今也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)的不但發(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)、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)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。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)有純技術(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力。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，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護等。

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(rèn)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。 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。總的目的是促進機電一體產(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瑱C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。

六、結(jié)論

隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展，各種產(chǎn)品與裝置實現(xiàn)了機電一體化，有利實現(xiàn)整體優(yōu)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，縮短開發(fā)新產(chǎn)品的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，加速科技成果向商品轉(zhuǎn)化，有利推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻變革，同時，隨著新產(chǎn)品的研發(fā)及高精密等設(shè)備的發(fā)展，要求新一代機電一體化技術(shù)、產(chǎn)品及系統(tǒng)朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量化、微型化方向發(fā)展，從而為國家?guī)砀蟮慕?jīng)濟效益與社會效益。

參考文獻：

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一、煤礦機電一體化技術(shù)的應(yīng)用分析

1、煤礦安全監(jiān)控工作體系分析這一工作環(huán)節(jié)主要是通過引入機電一體化技術(shù)提高工作效率，真正的提升安全監(jiān)督與控制的工作，煤礦安全監(jiān)控管理工作一體化目標(biāo)的實現(xiàn)離不開信息化管理技術(shù)的應(yīng)用、計算機技術(shù)的應(yīng)用、機械自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用。筆者結(jié)合自身在煤礦企業(yè)工作的實踐情況進行分析，由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展煤礦機電一體化技術(shù)在企業(yè)也得到了相應(yīng)的推廣，在安全管理中我們通過局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)平臺對礦井下作業(yè)情況進行安全方面的實時監(jiān)控。除此以外還可以對煤礦的設(shè)備使用做到及時的監(jiān)督與管理，這樣不但提高了煤礦機械設(shè)備的使用壽命，還能保證安全生產(chǎn)，從而提高煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場安全監(jiān)控管理水平。2、煤礦運輸提升設(shè)備的角度分析這一工作環(huán)節(jié)主要的工作重點是將帶式運輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備與機電一體化進行結(jié)合，這樣的結(jié)合能夠滿足長距離、大規(guī)模的運輸，有效的提升煤礦企業(yè)自動化水平。我們通過計算機的控制系統(tǒng)利用機電一體化的軟啟動模式將運輸設(shè)備的慣性載荷處理方法進一步提升。在煤礦工作的現(xiàn)場，設(shè)備的工作面中軸承部位經(jīng)常會出現(xiàn)跑偏及倒轉(zhuǎn)的問題，這時候我們利用機電一體化的方式做到及時的監(jiān)控與合理的評估，并結(jié)合下一階段煤礦運輸對設(shè)備功能的要求進行設(shè)備提升，將設(shè)備的操作與控制通過機電一體化技術(shù)實現(xiàn)自動化發(fā)展，提高煤礦企業(yè)的工作效率。3、煤礦采煤設(shè)備提升的角度分析這一工作環(huán)節(jié)需要結(jié)合有關(guān)的實際工作情況進行研究，在采煤設(shè)備現(xiàn)場運行的下滑過程中，利用機電一體化技術(shù)的應(yīng)用使設(shè)備的制動能效得以發(fā)揮，對大傾角煤層下的采煤設(shè)備是具有一定價值的。在作業(yè)的采煤現(xiàn)在，由于機電一體化技術(shù)的干預(yù)，有效的提高了采煤設(shè)備的安全運行，即使遇到惡劣的采煤環(huán)境，設(shè)備的運行也能安全。機電一體化技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)Σ擅哼^程中各類參數(shù)進行調(diào)整和優(yōu)化，提高采煤結(jié)構(gòu)體系，降低體積量水平，鞏固動態(tài)屬性，通過計算機技術(shù)實現(xiàn)采煤設(shè)備運行全程控制。

二、機電一體化技術(shù)在煤礦作業(yè)中的應(yīng)用

1、機電一體化技術(shù)在提升機中的應(yīng)用礦井提升機是目前煤礦機電一體化、自動化水平最高的設(shè)備。內(nèi)裝式提升機在結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動合二為一，簡化了機械結(jié)構(gòu)。全數(shù)字化提升機高度可靠，采用總線方式，使電器安裝大大簡化。2、機電一體化技術(shù)在采煤機中的應(yīng)用電牽引采煤機的使用，電牽引采煤機與液壓牽引相比具有良好的牽引性，在采煤機前進的時提供牽引力克服阻力移動，在采煤機下滑時進行發(fā)電制動。電牽引采煤機可用于大傾角煤層，牽引電動機軸端裝有停機時防止機器下滑的制動器，所以電牽引采煤機可用在大傾角的煤層。電牽引和液壓牽引不同，電牽引采煤機工作可靠，反應(yīng)靈敏，動態(tài)特性好，使用壽命長，發(fā)生的故障少，降低了維修工作量。

三、煤礦機電一體化技術(shù)的管理分析

當(dāng)前煤礦機電一體化技術(shù)的應(yīng)用在管理方面有很多問題需要解決，我們需要結(jié)合煤礦的實際作業(yè)情況，建立適合的應(yīng)管理方案，從而保證作業(yè)現(xiàn)場的管理優(yōu)質(zhì)。1、煤礦機電一體化技術(shù)管理的問題分析煤礦機電的管理部門的管理作用沒有得到有效的發(fā)揮，雖然地方煤礦企業(yè)都設(shè)置了機電管理部門，但是主要的職能是機電管理與生產(chǎn)。1）機電管理部門的相關(guān)人員沒有充分發(fā)揮管理作用，只將工作精力放在生產(chǎn)上。一些煤礦企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)只看重生產(chǎn)忽視管理的重要性，將機電的管理人員大大的縮減，嚴(yán)重的造成機電管理人員缺乏，技術(shù)手段落后，對于機電系統(tǒng)的組織建設(shè)不及時導(dǎo)致機電管理網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常發(fā)生中斷的情況，逐漸的淡化機電職能管理作用。2）機電隊伍的整體技術(shù)水平低下，聘用技術(shù)基礎(chǔ)差、文化較低的人員擔(dān)任煤礦機電管理工作，對于煤礦機電管理對于沒有進行系統(tǒng)設(shè)備管理理論和企業(yè)管理理論的學(xué)習(xí)就上崗就業(yè)，導(dǎo)致機電管理主要是憑經(jīng)驗進行管理的。很多煤礦企業(yè)的機電職工都沒有接受過專業(yè)的培訓(xùn)，以至于理論知識缺乏的同時技術(shù)水平也不足，在實際的實踐工作中經(jīng)常出現(xiàn)違章作業(yè)。導(dǎo)致煤礦機電設(shè)備故障頻發(fā)，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故。3）設(shè)備安全設(shè)施、保護裝置不全，導(dǎo)致設(shè)備的安全隱患較多。提升系統(tǒng)缺少緩沖裝置和托罐裝置，對于電控系統(tǒng)、制動系統(tǒng)缺乏保護措施。井筒裝備出現(xiàn)了嚴(yán)重的銹蝕情況。有的礦井為了大力的提高生產(chǎn)，主副井2小時的停產(chǎn)檢修時間都不能得到有效的保證，對于絞車的負(fù)荷能力超過實際設(shè)計的能力。還有一些電壓表、電流表、壓力表、真空表、安全閥根本不能進行定期的檢測和校驗。在井下的電氣設(shè)備也不進行定期的試驗，使用非阻燃的電纜、輸送帶，造成井下的電氣設(shè)備失爆情況屢見不鮮。井下電氣都沒有使用過流保護、漏電保護等等，這些都是煤礦機電管理部門需要注意的安全隱患。2、煤礦機電管理主要的實施方法1）我們在設(shè)計機電管理制度的時候需要結(jié)合煤礦工作現(xiàn)場的實際情況，構(gòu)建完整管理制度與規(guī)范，還要根據(jù)工作現(xiàn)場機電設(shè)備的投入，制定科學(xué)的機電工作方案，實現(xiàn)故障及時監(jiān)測、診斷、預(yù)警系統(tǒng)的使用。2）對于煤礦機電管理人員，我們首先要對機電一體化技術(shù)的應(yīng)用的工作人員進行系統(tǒng)的培訓(xùn)培，管理期間對各種違章行為進行正確及時的處理，還要總結(jié)各種機電設(shè)備常見故障排查表，對出現(xiàn)機電事故的設(shè)備進行追查與跟蹤，定期評估煤礦工作機電一體化技術(shù)的應(yīng)用情況，并制定完善的改進措施。3）制定機電一體化技術(shù)及相關(guān)設(shè)備的綜合管理控制制度，加強煤礦機電技術(shù)管理人員的培訓(xùn)，從而發(fā)揮機電一體化技術(shù)的真正價值。

四、結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，煤礦機電一體化技術(shù)是煤礦企業(yè)信息化進步的重要支撐，是礦山實現(xiàn)綜合自動化的基礎(chǔ)，機電一體化技術(shù)在煤礦工作生產(chǎn)作業(yè)中具有相當(dāng)重要的意義。煤礦機電一體化技術(shù)的應(yīng)用能有效的提升運輸設(shè)備的工作效率，針對在煤礦機電一體化技術(shù)管理我們需要從多個角度入手，將煤礦機電一體化技術(shù)管理工作進行合理的優(yōu)化，進一步發(fā)揮實踐效益。

篇5

機電一體化技術(shù)是綜合性技術(shù)類型，包含多種學(xué)科的知識，發(fā)揮各自優(yōu)勢，是社會生產(chǎn)力不斷前行的結(jié)果。在科技的推動下，機電一體化在諸多領(lǐng)域中產(chǎn)生影響，在推動社會與經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮越來越大的作用。為因此，要對機電一體化涵義進行深入分析和理解，對其應(yīng)用環(huán)境進行深入探討，明確發(fā)展方向，推動這一技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

1對機電一體化涵義的闡述

機電一體化技術(shù)凸顯綜合性的特征，融合多種學(xué)科的關(guān)鍵技術(shù)，主要涉及機械、電子等技術(shù)領(lǐng)域。凸顯全面性與綜合性，具體分析，機電一體化主要關(guān)注的是機械設(shè)備的生產(chǎn)以及信息技術(shù)在數(shù)據(jù)處理中的作用，重視對機械設(shè)備以及相關(guān)電子器材的探索和研究，目的是更好地支持工業(yè)自動化的發(fā)展，為其提供堅實的技術(shù)保障。機電一體化發(fā)展實踐中，重點集中在信息與產(chǎn)品的組成，主要是關(guān)注傳感、信息以及機械技術(shù)的全面發(fā)展。之所以推廣機電一體化技術(shù)，主要是在傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，逐漸滲透在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，加快產(chǎn)品創(chuàng)新，促進改革，是工業(yè)自動化發(fā)展的必然。

2對機電一體化技術(shù)應(yīng)用狀況的分析

2.1機電一體化技術(shù)在數(shù)控機床中的應(yīng)用介紹。在機電一體化技術(shù)的支持和應(yīng)用下，整個生產(chǎn)操作的精度顯著增強，功能更加多樣化。另外，在結(jié)構(gòu)方面，擁有緊湊的構(gòu)造，模塊化突出。在功能領(lǐng)域，開放性更強，推動數(shù)控機床向著智能化的方向發(fā)展，提升機床的精確度，為整個生產(chǎn)提供更加全面、先進的技術(shù)支持。2.2機電一體化技術(shù)在計算機制造和集成系統(tǒng)中的應(yīng)用。在機電一體化的支持下，計算機制造以及集成系統(tǒng)能夠滿足動態(tài)管控的目的，達(dá)到對目標(biāo)的優(yōu)化，突破傳統(tǒng)模式的制約，保證信息的順暢性。同時，實現(xiàn)諸多功能的融合，如開發(fā)、生產(chǎn)以及決策管理等，使得產(chǎn)品配置實現(xiàn)優(yōu)化，集成度得到顯著增強。2.3機電一體化技術(shù)在柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用介紹。對于柔性制造系統(tǒng)而言，涉及諸多部門，如機器人、數(shù)控等。要在裝配要求的指導(dǎo)下，結(jié)合生產(chǎn)需要，對工件進行生產(chǎn)。整個系統(tǒng)的應(yīng)用中，需要進行相關(guān)構(gòu)件、品種等進行頻繁切換。在機電一體化的應(yīng)用下，產(chǎn)品質(zhì)量的增強成為必然，生產(chǎn)效率實現(xiàn)大幅提升。2.4機電一體化技術(shù)在工業(yè)機器人中的應(yīng)用介紹。機器人與機電一體化技術(shù)的融合經(jīng)歷幾個發(fā)展時期，首先，機器人在得到相關(guān)指令之后，進行單一動作的重復(fù)，但是，對環(huán)境適應(yīng)能力不強，也很難結(jié)合對象進行及時調(diào)整。其次，在工業(yè)機器人中加裝傳感系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對工作環(huán)境的識別和適應(yīng)，及時反饋相關(guān)狀態(tài)，實現(xiàn)對信息的有效處理，同時，反饋功能比較突出，滿足對整個操作動作的控制需求。這一時期的機器人在智能水平上處于較低級階段，但是，實用性得到顯著提升。再次，工業(yè)機器人緊跟時展步伐，向著智能化的方向發(fā)展，感知能力增強，能夠完成復(fù)雜的邏輯思維，具備了決策能力，環(huán)境適應(yīng)能力更強，獨立運行特點更加突出。

3對機電一體化發(fā)展趨勢和方向的介紹

3.1機電一體化在綠色化方面更加突出。在現(xiàn)代科技的發(fā)展下，整個社會發(fā)展水平不斷提升，環(huán)境問題備受關(guān)注，更加關(guān)注對資源的節(jié)約以及生態(tài)的保護。工業(yè)生產(chǎn)也要順利這一發(fā)展趨勢，追求綠色發(fā)展目標(biāo)，發(fā)展綠色機電一體化，實現(xiàn)能耗的有效降低，在推動社會發(fā)展的同時，維護生態(tài)平衡。3.2機電一體化的智能化不斷完善。智能化的發(fā)展在很大程度上依賴于科技的進步和發(fā)展。在時展中，智能化與機電一體化融為一體，相互促進。在發(fā)展中，注重綜合性思維方式的引進，以控制理論為基礎(chǔ)，強化控制性。機電一體化的產(chǎn)品在智能性方面無法與人的思維進行媲美，但是，借助智能化的產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜問題的緩解，在根本上推動機電一體化的飛速發(fā)展。3.3機電一體化中網(wǎng)絡(luò)化的分析。信息技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，使得整個社會的發(fā)展速度更加飛速。同時，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)和科研領(lǐng)域發(fā)揮作用。網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)催生了多種技術(shù)類型，影響人們的生活。在遠(yuǎn)程終端監(jiān)控設(shè)備中，機電一體化技術(shù)得到功能上的集中體現(xiàn)，尤其是計算機的支持下，其優(yōu)勢更加突出。為此，網(wǎng)絡(luò)化在機電一體化中的發(fā)展成為其完善中的必然一環(huán)。3.4模塊化得到發(fā)展。機電一體化在不斷完善中，模塊化成為其必然選擇。目前，機電一體化包含諸多類型，為了實現(xiàn)進一步開放的目的，需要將模塊化作為發(fā)展方向，對技術(shù)進行單元劃分，實現(xiàn)整體功能的強化。3.5全息系統(tǒng)化得到推廣應(yīng)用。全信息系統(tǒng)的發(fā)展與完善受到 智能化技術(shù)的廣泛影響。在全息系統(tǒng)化的應(yīng)用下，采用了開放式總線結(jié)構(gòu)和模式化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)能夠進行自由重組，同時，通信能力更強，為人機一體化的發(fā)展提供更多的支持。

綜上，整個社會的生產(chǎn)力在發(fā)展到一定階段之后，機電一體化成為必然趨勢，也是科技進步的體現(xiàn)。在社會經(jīng)濟的發(fā)展中，機電行業(yè)實現(xiàn)技術(shù)的全面融合，凸顯全面性與綜合性的特征。因此，為了實現(xiàn)對機電一體化的全面的理解和掌握，要對其概念進行明確，明確其應(yīng)用的主要方向，系統(tǒng)分析其發(fā)展趨勢和方向，在根本上推動機電一體化的有序發(fā)展，為社會生產(chǎn)生活的各個方面提供更大的便利。

作者:梁晉 單位:山西汾西礦業(yè)（集團）有限責(zé)任公司物資供銷分公司

參考文獻:

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一、機電一體化的產(chǎn)生與應(yīng)用

20世紀(jì)60年代以來，人們利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能，刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)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)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代末期，各國均開始對機電一體化技術(shù)給以很大的關(guān)注。20世紀(jì)90年代后期，機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進。目前，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。

二、機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀

機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，在這一時期，人們利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。但當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，C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)70年代～80年代為第二階段。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)。

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。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；另一方面，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，更為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。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。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)用也做了大量的工作，雖然取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當(dāng)差距。

三、機電一體化的發(fā)展趨勢

（一）智能化趨勢。智能化是21世紀(jì)機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。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、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力。

（二）模塊化趨勢。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。不過這樣可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模，制定各項標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。

（三）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。

（四）網(wǎng)絡(luò)化趨勢。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)等領(lǐng)域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。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，因此機電一體化產(chǎn)品朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展是為大勢所趨。

（五）微型化趨勢。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。微型化產(chǎn)品泛指幾何尺寸不超過1cm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，具有不可比擬的優(yōu)勢。

（六）綠色化趨勢?？萍嫉陌l(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)境惡化的問題。綠色產(chǎn)品概念在這種情況下應(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。

（七）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。

四、典型機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展

目前我國是全世界機床擁有量最多的國家（近320萬臺），但數(shù)控機床只占約5%且大多數(shù)是普通數(shù)控（發(fā)達(dá)國家數(shù)控機床占10%）。近些年來數(shù)控機床為適應(yīng)加工技術(shù)的發(fā)展，在以下幾個技術(shù)領(lǐng)域都有巨大進步。

（1）高速化。由于高速加工技術(shù)普及，機床普遍提高了各方面的速度。車床主軸轉(zhuǎn)速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min；銑床和加工中心主軸轉(zhuǎn)速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上；快速移動速度由過去的10～20m/min提高到120m/min；在提高速度的同時要求提高運動部件起動的加速度，由過去一般機床的0.5G（重力加速度）提高到1.5G～2G，最高可達(dá)15G；

（2）高精度化。數(shù)控機床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右；亞微米級機床達(dá)到0.0005mm左右；納米級機床達(dá)到0.005～0.01um；最小分辨率為1nm（0.000001mm）的數(shù)控系統(tǒng)和機床已問世。

（3）復(fù)合加工，新結(jié)構(gòu)機床大量出現(xiàn)，如5軸5面體復(fù)合加工機床，5軸5聯(lián)動加工各類異形零件。同時派生出各種新穎的機床結(jié)構(gòu)，包括6軸虛擬軸機床，串并聯(lián)絞鏈機床等。

結(jié)束語：綜上所述， 經(jīng)過20多年的發(fā)展，機電一體化技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界最熱門、最重要的技術(shù)發(fā)展方向之一，并影響到幾乎全部的工業(yè)行業(yè)。我國從80年代初對機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品開始予以重視，先后在國家科技攻關(guān)計劃、863高科技計劃和國家自然科學(xué)基金中列專項對機電一體技術(shù)加以研究，并取得了一系列重大科技成果。1990年，國家將用電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)列為“八五”及本世紀(jì)后十年發(fā)展全民經(jīng)濟的重要戰(zhàn)略技術(shù)措施，機電一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用已取得相當(dāng)進展。

參考文獻：

篇7

1.引言

機電一體化是集機械技術(shù)、微電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、接口技術(shù)、軟件編程技術(shù)等多學(xué)科的交叉綜合，具有技術(shù)、經(jīng)濟及社會效益[1]。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機電一體化在煤礦系統(tǒng)的應(yīng)用，在很大程度上降低了煤礦生產(chǎn)的勞動強度，改善了煤礦工作環(huán)境和安全系數(shù)，提高了煤礦系統(tǒng)的勞動生產(chǎn)率，對我國煤炭行業(yè)的發(fā)展有著積極的促進作用。

2.煤礦機電一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

我國煤礦機電一體化技術(shù)始于建國初期，電子科技的初步發(fā)展使得把電子技術(shù)和原有的機械水平結(jié)合成為了可能，一定程度上提高了機械水平，但是由于計算機技術(shù)的限制，機電一體化并沒有蓬勃發(fā)展起來。20世紀(jì)70年代初，在“九五”期間發(fā)生了跳躍式變化，由于計算機技術(shù)的普遍應(yīng)用，機電一體化程度加深；我國不僅引進了很多當(dāng)時國際先進的機電一體化產(chǎn)品，并且研制成功了許多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品并得到廣泛應(yīng)用[2]。近年來隨著煤礦行業(yè)的不斷發(fā)展，煤礦生產(chǎn)水平也在不斷的提高，機電工程的控制水平也要隨著行業(yè)的發(fā)展而得以提高，從而也加快了機電一體化技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機電一體化更加具有先進性，尤其是21世紀(jì)以來，智能技術(shù)的開發(fā)與利用對機電一體化起到了極大的作用，并且應(yīng)用到煤礦系統(tǒng)中。

在煤礦的井下，智能設(shè)備已被應(yīng)用，例如井下智能機器人、智能化作業(yè)設(shè)備等，這些都是機電技術(shù)所提供的機械設(shè)備，但我國井下機電設(shè)備的能力不高，可靠性和檢測智能控制水平也不能達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)，這樣會影響到工作的安全生產(chǎn)。就我國目前的情況來說，煤礦機電一體化取得了很大的突破，這在很多方面都得到了提現(xiàn)，以MGD150NW采煤機的應(yīng)用為例，它不僅大大提高了產(chǎn)量，還增加了安全性；綜合液壓支架的使用不僅僅大量減輕了重力的壓力，也提高了人身設(shè)備的安全性；鋼絲繩損耗定量檢測系統(tǒng)，充分利用了計算機的作用，精確的計算了鋼絲繩的損耗程度，使安全隱患消失于無形；此外還有很多其他技術(shù)的應(yīng)用也充分體現(xiàn)了我國煤礦機電一體化的進程，例如提升機交流電控系統(tǒng)、LC煤礦提升機綜合后備保護裝置、ZDC/30煤礦用斜巷防跑車擋車裝置等。雖然現(xiàn)在我國煤礦一體化已經(jīng)有了明顯的成就，但是和西方發(fā)達(dá)國家相比還存在著明顯的差距，整體技術(shù)水平和具體的機械設(shè)備都明顯落后，以SL500系列采煤機為例，這種智能的自動化技術(shù)在我國還沒有廣泛的流行。

3.煤礦機電一體化技術(shù)的應(yīng)用

煤炭的生產(chǎn)過程主要包括“掘進、采煤、裝、運輸、提升”等幾大系統(tǒng)。機電一體化產(chǎn)品在這幾大系統(tǒng)中都有著廣泛的應(yīng)用，極大的提高了煤礦的生產(chǎn)效率和安全系數(shù)，改善了工人的工作環(huán)境。節(jié)約了大量的成本及生產(chǎn)資料。

3.1 機電一體化技術(shù)在采掘過程的應(yīng)用

3.1.1 掘進機

掘進是煤礦開采的基礎(chǔ)工作，因此，掘進的效率直接影響了采煤的效率。機電一體化在掘進中的應(yīng)用就成為了一種必然。現(xiàn)階段，大部分的煤礦業(yè)中都普遍采用掘進機這一機械技術(shù)，我國已開發(fā)出20多種型號的掘進機，形成了一系列產(chǎn)品。掘進機機電一體化技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在三個方面：

（1）負(fù)載反饋調(diào)速技術(shù)；（2）掘進機行走調(diào)速技術(shù)；（3）離機遙控技術(shù)和工況監(jiān)測及故障診斷技術(shù)[3]。這三種技術(shù)在掘進機中的高水平應(yīng)用，將是掘進機機電一體化技術(shù)的研發(fā)重點，以更好的提高掘進速度，進而提高煤礦系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。

3.1.2 采煤機

煤礦業(yè)實際生產(chǎn)過程中，最為重要的一個機械產(chǎn)品就是采煤機，它的生產(chǎn)效率如何，不僅會關(guān)乎到煤礦業(yè)的產(chǎn)量，而且還會直接的影響到企業(yè)的經(jīng)濟效益。電牽引采煤機是機電一體化在煤礦中的典型應(yīng)用。比如，遼源煤礦機械廠所生產(chǎn)的MG D150NW型采煤機，按照西安煤業(yè)公司的采掘條件以及具體儲量進行設(shè)計，實際應(yīng)用過程中取得了較好的效果，這對于西安煤業(yè)公司的采掘速度及產(chǎn)量的提高具有積極的促進作用。電牽引采煤機與傳統(tǒng)的液壓牽引式采煤機相比，具有以下優(yōu)點：良好的動能、牽引特性；操作方便、適用性強等特點，可應(yīng)用于緩傾斜煤層，大傾角煤層，其運行可靠并且使用壽命長、反映靈敏、結(jié)構(gòu)簡單和效率高。電牽引采煤機是目前煤礦行業(yè)普遍使用的設(shè)備之一，降低了煤礦開采人員的工作難度，提升了整個生產(chǎn)流水線的運行效率，大大提高了出煤率。

3.2 機電一體化技術(shù)在運輸過程的應(yīng)用

3.2.1 帶式輸送機

帶式輸送機廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，在煤礦系統(tǒng)中主要是普通型皮帶，一般制成100m-200m左右?，F(xiàn)在，大多數(shù)煤礦井下生產(chǎn)已經(jīng)實現(xiàn)了皮帶化。帶式輸送機屬于高效連續(xù)運輸設(shè)備，輸送距離長、運量大、連續(xù)輸送且運行可靠。機電一體化技術(shù)在帶式輸送機中的應(yīng)用主要是采用CST可控軟啟動裝置。CST對啟動階段和緩沖階段的加速度進行控制，減小甚至消除膠帶的張力；另外，CST還可以在空載狀態(tài)下啟動，避免沖擊電流的危害PLC控制液壓系統(tǒng)是實現(xiàn)CST系統(tǒng)的關(guān)鍵。這種啟動形式，保證了帶式輸送機的高校運行。以趙樓煤礦為例，主煤流帶式輸送機布置四臺710W電機，配套使用四臺750KS型CST軟啟動裝置[4]。

3.2.2 提升機

提升機是煤礦系統(tǒng)主要耗能設(shè)備之一，耗電量大，原始的TKD系統(tǒng)耗能大穩(wěn)定性差。隨著機電一體化進程，數(shù)字化控制系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于現(xiàn)在的提升機中。數(shù)字化控制系統(tǒng)可以有效避免沖擊、失控等現(xiàn)象的發(fā)生，提高安全系數(shù)；在節(jié)能方面也有良好的表現(xiàn)?，F(xiàn)在這套系統(tǒng)已在國內(nèi)很多中小型煤礦系統(tǒng)，改善了煤礦提升機系統(tǒng)性能。

3.2.3 斜井乘人裝置

采用機電一體化技術(shù)大大改善了斜井乘人裝置，改善后使該裝置運行更加平穩(wěn)安全、動力消耗降低。并使用PLC控制信號系統(tǒng)，簡化了操作過程，便于設(shè)備的維護、檢修，同時提高了運送人員效率。這一技術(shù)的運用大大改善了煤炭企業(yè)以前斜井乘人器高耗能、運送人員效率低、環(huán)境差的局面，同時也成為了煤炭企業(yè)一個閃亮的窗口。

3.3 機電一體化技術(shù)在其他配套裝置方面的應(yīng)用

3.3.1 掘進局部通風(fēng)機

眾所周知，煤炭在開采過程中，巷道中會產(chǎn)生大量的可燃有毒氣體，根據(jù)重大瓦斯爆炸事故資料的統(tǒng)計分析，瓦斯爆炸占事故總起數(shù)的60%左右。為了提高安全系數(shù)，減少采礦過程中的人員傷亡，稀釋和排除有毒氣體就顯得尤為重要。機電一體化在這方面的應(yīng)用就很好的解決了這一問題，近幾年出現(xiàn)的一種雙電源電氣閉鎖真空磁力啟動器，用他來實現(xiàn)掘進層面的雙風(fēng)機、雙電源自動切換只需要幾秒鐘的時間，大大降低了掘進面無計劃停風(fēng)帶來的損失，更有力地保證了安全。超大功率的局部通風(fēng)機在超長距離掘進巷道中已經(jīng)有了很好的應(yīng)用。針對硯北煤礦3000m長距離單巷道掘進過程中，選用了超大功率4×37KW的FBDY型通風(fēng)機有效實現(xiàn)對掘進工作面的長距離、大功率風(fēng)量輸送，使巷道溫度比原2×3KW對旋局部通風(fēng)機下降了2℃以上，有效風(fēng)量提高了57.91%[5]。

3.3.2 安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

煤礦安全生產(chǎn)是煤炭行業(yè)高度重視的問題，由于我國煤礦井下生產(chǎn)條件復(fù)雜，地質(zhì)條件多變，自然災(zāi)害較為嚴(yán)重。安全監(jiān)測就尤為重要，可以有效避免傷亡事故的發(fā)生。煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)的重要保證，國家提出“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”的十二字方針，充分體現(xiàn)了監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的重要性。19世紀(jì)80年代初，我國從美國、法國等引進了一批先進的安全監(jiān)控系統(tǒng)（如DAN6400和Senturion-200），安裝在了部分煤礦中；20世紀(jì)90年代以來，緊跟世界監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展潮流，我國自行研發(fā)的KJ90、KJ95系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)的各大煤礦。隨著科技水平的進步，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光纖工業(yè)電視技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)已在煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測測控系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，比如黑龍江移動的GSM和GPRS網(wǎng)絡(luò)已對全省實現(xiàn)了風(fēng)機主扇監(jiān)控和瓦斯?jié)舛缺O(jiān)控，在很大程度上減少了安全隱患。當(dāng)然，我國煤礦安全生產(chǎn)系統(tǒng)還存在著一些問題，煤礦安全監(jiān)測生產(chǎn)系統(tǒng)的通信協(xié)議不規(guī)范，數(shù)據(jù)共享問題，沒有有效的利用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)系統(tǒng)集成等。相信隨著不斷的發(fā)展進步，這些問題都會一一克服，各大高校和科研機構(gòu)也針對這些問題進行了一些研究，也取得了一些進展?？偟膩碚f，我國的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)正向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

4.煤礦機電一體化應(yīng)用的建議

隨著我國煤礦機電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展和煤礦機電一體化設(shè)備產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新，機電一體化技術(shù)在我國煤礦產(chǎn)業(yè)普遍得到了應(yīng)用，但相對于國外先進的技術(shù)設(shè)備還存在著差距，甚至有的差距還很大。主要體現(xiàn)在兩個方面：一是各個系統(tǒng)單獨布線，通訊線路重復(fù)建設(shè)，不僅增加了費用，也降低了生產(chǎn)效力。二是自動化系統(tǒng)功能分散，相對獨立，管理不集中，各種自動化系統(tǒng)無法實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享，甚至造成很多技術(shù)資源浪費，無法實現(xiàn)統(tǒng)一檢測、統(tǒng)一調(diào)度，嚴(yán)重地影響了機電一體化的水平。隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，機電一體化的技術(shù)必然會邁向智能化、微型化、系統(tǒng)化、綠色化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、環(huán)保化[6]。加大科學(xué)研究的力度和技術(shù)創(chuàng)新勢在必行，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新產(chǎn)品，提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)力水平，是實現(xiàn)煤礦機電一體化應(yīng)用的必然。另外，培養(yǎng)既懂技術(shù)又懂管理高水平人才也是很重要的方面，人才是重要資源，員工職業(yè)素質(zhì)的高低直接影響勞動生產(chǎn)率的提高。將管理和技術(shù)結(jié)合起來，加強技術(shù)管理，建立逐級分解技術(shù)管理制度，對煤礦機電一體化技術(shù)的應(yīng)用和推廣具有重大作用。

5.結(jié)語

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，計算機技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)、人工智能、光纖、生物等科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展，帶動了機電一體化的發(fā)展，使機電一體化產(chǎn)品功能更強大，實用性更強，在煤礦系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都將發(fā)揮巨大的作用。新的機電一體化技術(shù)裝備的煤礦，將會極大提高生產(chǎn)效率，改善了工人的工作環(huán)境，安全系數(shù)大大提高，不僅能夠使企業(yè)獲得更加顯著的技術(shù)經(jīng)濟效益，而且能夠帶動相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，具有極大的社會效益。我國煤礦機電一體化技術(shù)，和世界先進水平還有差距，這就需要加大科研投入和人才培養(yǎng)，逐漸實現(xiàn)智能化、微型化、系統(tǒng)化、綠色化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、環(huán)保化。

參考文獻

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[3]李剛.淺談掘進機機電一體化的研究方向[J].工業(yè)技術(shù)，2010（2）：59.

[4]徐京.基于CST系統(tǒng)控制的帶式輸送機在煤礦中的應(yīng)用[J].科技信息，2009（23）：836.

篇8

        1 概述

        煤礦機電一體化產(chǎn)品是把各項高新技術(shù)融于一體的高科技產(chǎn)品，其主要技術(shù)包括：微電子、計算機、自動控制、人工智能、傳感產(chǎn)品可靠性等等，這些都是科技高速發(fā)展的熱門技術(shù)。在煤礦企業(yè)中，開始利用機電一體化技術(shù)對煤炭系統(tǒng)進行改造舊設(shè)備和開發(fā)新產(chǎn)品，并取得了巨大的成功，這讓人們清楚地意識到，機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展是實現(xiàn)高效、安全、機械化采煤和煤礦機電產(chǎn)品更新?lián)Q代的重要途徑。

        2 煤礦機電一體化技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用

        2.1 礦井運輸提升產(chǎn)品的應(yīng)用 在煤礦生產(chǎn)中，因為現(xiàn)代化煤礦發(fā)展的需要，對煤礦機械化采煤提出更高的要求，那么隨之對井下、井上的運輸和提升系統(tǒng)的要求也就越來越高。如今，對于國外一些采煤技術(shù)比較先進的國家，煤礦井下大巷的運輸系統(tǒng)大多是采用帶式運輸機，他們基本上是采用直流式交流變頻裝置驅(qū)動方式，主要以電力電子器件為核心。在英國和意大利等國家，高性能、高可靠性的磁阻電機在煤礦提升系統(tǒng)中也得以應(yīng)用。還有德國自主研發(fā)的內(nèi)裝式交——交變頻調(diào)速提升機，它采用機電一體化技術(shù)把電機和滾筒做成一體，這樣的融合技術(shù)不論在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方面還是在電氣控制系統(tǒng)方面在世界上都處于領(lǐng)先地位。

        在我國，大多數(shù)煤礦井下生產(chǎn)已經(jīng)實現(xiàn)了皮帶化，采用大巷強力帶式運輸機運輸?shù)姆绞揭卜浅Ｆ毡椤Ａ硗?，計算機控制系統(tǒng)發(fā)展也非常迅速，它們具有很多種及時故障診斷和自我保護等功能，如應(yīng)用過程中的軸承溫度、倒轉(zhuǎn)、跑偏及斷帶等故障，可能在某些方面沒有面面俱到，在使用上還不能滿足一些功能，但是從發(fā)展的角度看問題，這的確是一個很好的開始。目前，我國直徑在兩米以上的提升機有1700多臺，其中90%為交流提升機，并且均是采用轉(zhuǎn)差功率消耗型的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，電控系統(tǒng)部分絕大多數(shù)仍采用繼電器——接觸器系統(tǒng)，只有一小部分采用可控制編程器。直流提升機多數(shù)為發(fā)電機拖動，雖有部分可控硅供電系統(tǒng)，也均為模擬量控制。而PLC可編程控制器使用比較簡單，程序設(shè)計起來也比較容易，不需要一些復(fù)雜的輸入輸出接口裝置，抵抗外界的干擾能力也很強，因此，它能在環(huán)境比較惡劣的情況下進行長時間工作。

        2.2 綜合機械化采煤 1970年，我國自主設(shè)計制造裝配了第一套綜合機械化采煤工作面，并在大同礦務(wù)局進行試驗使用，一直試驗使用到80年代后期，這項技術(shù)的使用標(biāo)志著我國的煤礦綜合機械化采煤有了重大的突破性發(fā)展，推動了煤礦自動化的發(fā)展進程，同樣，采煤機也由液壓牽引開始轉(zhuǎn)向電牽引；液壓支架的控制系統(tǒng)也逐漸向計算機化發(fā)展，以計算機為核心，采用電液控制，移架自動化得以實現(xiàn)。另外，對工作面刮板運輸機也進行了微機監(jiān)控裝置的配置，實現(xiàn)計算機自動化控制。機電一體化技術(shù)在綜合機械化采煤中的應(yīng)用，使設(shè)備動作趨于協(xié)調(diào)，且安全性、可靠性大為提高，操作性能更加完善，為煤炭企業(yè)帶來了更高的經(jīng)濟效益。

   2.3 礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng) 從多數(shù)煤礦使用監(jiān)控系統(tǒng)的效果來看，還存在一些問題，但是主要問題是傳感器的不足，并且使用過程中，其穩(wěn)定性相對較差，使用壽命不足，一些研究所和使用單位在這方面進行了大量的研究，對一些關(guān)鍵技術(shù)也實施多次再設(shè)計改進措施，但仍然沒有得到預(yù)期的效果，因此這些在實際現(xiàn)場應(yīng)用率不是很高。在國外，由于計算機網(wǎng)絡(luò)軟硬件技術(shù)發(fā)展很快，運行速度和質(zhì)量也在不斷提高，傳輸介質(zhì)由同軸電纜發(fā)展到光纜，信息媒體由字符發(fā)展到聲像，煤礦的安全監(jiān)控系統(tǒng)有了很大的發(fā)展，他們的機電一體化技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用已有了非常高的水平。我國煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是煤炭行業(yè)內(nèi)部機電一體化技術(shù)推廣應(yīng)用最快的產(chǎn)品，一些高校、科研所和企業(yè)正在研究和生產(chǎn)煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。

        3 對我國煤礦機電一體化技術(shù)的思考

        在20世紀(jì)，我國煤礦機電一體化技術(shù)(產(chǎn)品)取得了較大的發(fā)展，機電一體化技術(shù)應(yīng)用到了煤礦每個環(huán)節(jié)，但相對國外先進煤礦還是比較落后的。因此，要讓我國煤礦機電一體化技術(shù)達(dá)到世界先進技術(shù)水平，必須掌握信息時代機電一體化技術(shù)的特點和相關(guān)技術(shù)發(fā)展的動態(tài)。

        應(yīng)提高我國煤礦機電一體化產(chǎn)品的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的程度；以計算機為機電一體化的核心裝置，因為計算機運算和存貯能力非常強，且體積和功耗小，更加適合于工作空間狹小的煤礦機電一體化產(chǎn)品，在設(shè)計煤礦機電一體化產(chǎn)品時，應(yīng)盡可能的選用功能強大的嵌入式計算機，從而保證工作性能更可靠；對于新開發(fā)的煤礦機電一體化產(chǎn)品應(yīng)具有通信功能，同時，要選用很好的開放性和高可靠性的通信模塊，方便與控制網(wǎng)絡(luò)進行連接通信控制；煤礦機電一體化產(chǎn)品需要達(dá)到智能化發(fā)展水平，能判斷機電設(shè)備和周圍環(huán)境的狀態(tài)，使設(shè)備能自動適應(yīng)環(huán)境并以最優(yōu)的狀態(tài)工作，同時能快速地對所采集的參數(shù)進行分析，從而對故障進行診斷，再根據(jù)這些診斷結(jié)果對以后工作過程中的故障進行預(yù)測；要對礦用傳感器進行深入研究和開發(fā)，提高礦用傳感器的可靠性和使用壽命，同時考慮傳感器的數(shù)字化、集成化、智能化和多維化，使礦用傳感器在比較惡劣的工作環(huán)境下進行信號的測量，并保證其測量準(zhǔn)確度，并具有自校正、自診斷、狀態(tài)識別和自我調(diào)節(jié)等功能；要關(guān)注國內(nèi)外高新技術(shù)的發(fā)展，將那些適于煤礦井下工作環(huán)境的高新技術(shù)用于煤礦機電一體化產(chǎn)品，從而提高煤礦現(xiàn)代化，達(dá)到煤礦自動化生產(chǎn)。

        4 結(jié)束語

篇9

中圖分類號TM92 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2013）95-0164-02

某煤礦企業(yè)處于我國的中部地區(qū)，煤礦種類主要由焦煤、肥煤構(gòu)成，隨著企業(yè)引進機電一體化技術(shù)，對企業(yè)原始的煤炭系統(tǒng)有了非常大的影響，機電一體化技術(shù)不僅改善了工作環(huán)境、提高了安全系數(shù)、減輕了勞動強度，同時在減少能耗方面也有起到了不錯的效果。該企業(yè)在機電一體化技術(shù)的探索以及煤礦大型固定設(shè)備后備保護、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控等方面都取得了非常大的成效。因此本文以此企業(yè)為案例，來詳細(xì)的探討一下煤礦機電一體化技術(shù)的使用分析。

1機電一體化技術(shù)的優(yōu)點

機電一體化是把電子和機械這兩方面的技術(shù)進行合理的結(jié)合，它是一個包含多種科學(xué)技術(shù)的學(xué)科，下表是它的基本構(gòu)成情況（如表1所示）。通常機電一體化具有以下優(yōu)點：1）機電一體化不僅具有非常高的安全性；2）機電一體化具有比較廣泛的使用領(lǐng)域；3）在調(diào)節(jié)維護方面非常的方便簡潔。

2 機電一體化技術(shù)在此煤礦企業(yè)中的的應(yīng)用

2.1 在平煤提升機中使用機電一體化技術(shù)

機電一體化是多種科學(xué)技術(shù)的綜合體，通常包括信息技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件編程技術(shù)、集機械技術(shù)、接口技術(shù)等學(xué)科，機電一體化技術(shù)的發(fā)展極大的提高了煤礦企業(yè)相關(guān)技術(shù)的成長。

機電一體化是由機械技術(shù)演變而來的，如何把機電一體化技術(shù)和機械技術(shù)完美的結(jié)合起來，通過使用機電一體化這一先進技術(shù)來提高機械技術(shù)水平，進而對機械的性能、原料、構(gòu)造等方面進行改造，從而達(dá)到降低體積、降低重量、提升硬度、提升準(zhǔn)確度的目的。

在煤礦機中自動化水平、機電一體化最高的設(shè)施是礦井提升機。隨著機電一體化技術(shù)在該企業(yè)煤礦建設(shè)中的迅速發(fā)展，促進了企業(yè)技術(shù)的改造和煤礦的建設(shè)，巷道輸送也逐步步入了大運量、大功率、大運量、遠(yuǎn)距離全自動化發(fā)展的時代，CST技術(shù)具有控制停車能力強、起動能力優(yōu)秀、多驅(qū)點功率均衡、可以很快的響應(yīng)過載能力、無限時間的驗帶速度等優(yōu)點，同時可以使用計算機對安裝在低速軸CST系統(tǒng)進行控制。CST技術(shù)在該煤礦企業(yè)的礦主系統(tǒng)提升方面被充分使用到。特別是對于內(nèi)裝式提升機，極大的簡化了機械的機構(gòu)，使驅(qū)動和滾筒變成了一個整體，把機械、電腦、電子電力合成了一個全自動的綜合體。同時數(shù)字化的提升機使用了總線方法，使得電器安裝變得更加的簡單化，并且非常的可靠。另外，數(shù)字化設(shè)備操作起來非常的容易、生產(chǎn)能力高、維護量不大、工作效率高、能耗不高而且還減少了工作人員的數(shù)量。在安全方面可以對系統(tǒng)進行分級保密，用戶操作界面簡單易懂。在使用CST后，不僅減少了膠帶規(guī)格，而且對動力學(xué)問題也很好的進行了解決。

2.2 礦井中機電一體化技術(shù)的使用

在現(xiàn)代的礦井自動化系統(tǒng)中包括現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)在內(nèi)的電腦網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)被大量的使用了。這也為煤礦系統(tǒng)中構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)提供了比較好的條件基礎(chǔ)。使用現(xiàn)場總線監(jiān)控的方式使的系統(tǒng)設(shè)計更加有針對性，可以根據(jù)間隔的不同，使用不盡相同的功能，可以以間隔的情況為基礎(chǔ)進行設(shè)計。在案例煤礦企業(yè)生產(chǎn)過程中，使用這種監(jiān)控方法不僅可以遠(yuǎn)程對施工進行監(jiān)控，而且還通過使用網(wǎng)絡(luò)中的Profibus網(wǎng)絡(luò)來作為井下膠帶機的控制系統(tǒng)傳送網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到實時的對膠帶機和其有關(guān)設(shè)施進行信號的收集和控制。為了使得地面上的指揮調(diào)度控制中心可以和礦井中的設(shè)備進行連通，可以使用以太網(wǎng)，通過雙絞線把它們連接起來，從而達(dá)到遠(yuǎn)程控制、集中管理的目的。

2.3 在輸煤系統(tǒng)中使用機電一體化技術(shù)

機電一體化技術(shù)可以實現(xiàn)對輸煤系統(tǒng)控制的作用，輸煤系統(tǒng)是由煤機、振動篩、皮帶機、破碎機等設(shè)施組成的兩條輸煤線。在輸煤過程中起著非常大的作用，假如發(fā)生故障，就會導(dǎo)致不能發(fā)電等情況的發(fā)生。所以，輸煤系統(tǒng)需要遵循規(guī)定的運行規(guī)則來進行，即在煤炭供應(yīng)的時候，各個設(shè)備的開啟、關(guān)閉要按照規(guī)定的順序依次進行，需要對設(shè)備進行連鎖控制，也就是說輸煤系統(tǒng)設(shè)施在開啟和關(guān)閉的過程中，要制定正確的延時時間，這樣才可以確保輸煤系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。同時，輸煤系統(tǒng)控制在設(shè)計的過程中，除了要滿足平時維修、運轉(zhuǎn)、故障處理等方面的需要。還要設(shè)計就地自動控制、就地手動控制、就地遠(yuǎn)程自動控制和自動控制三種類型的控制方法。在使用遠(yuǎn)程自動控制方法的過程中，可以使用信息傳送線路對控制中心下達(dá)的指令，全自動的對設(shè)備進行開啟或關(guān)閉。在使用就地自動控制方式時，可以使用就地開?？刂破鬟M行指令的輸入，對設(shè)備進行自動的開啟或者關(guān)閉。隨著時代的進步，輸煤系統(tǒng)構(gòu)建的過程中使用機電一體化技術(shù)已經(jīng)非常的普遍，案例企業(yè)在礦機、爐、電、化、燃全部實現(xiàn) DCS 及 PLC 程控操作和工業(yè)電視監(jiān)控，很大程度的提升了機組的工作效率、保障了設(shè)備的安全穩(wěn)定的運行。企業(yè)在使用了這些高科技設(shè)備后，極大程度的提高了企業(yè)的利潤，所以，一套先進的程控化輸煤系統(tǒng)是非常的重要的。

3 結(jié)論

綜上所述，在煤炭企業(yè)使用機電一體化技術(shù)后，企業(yè)的生產(chǎn)率和利潤率都有了非常大的提高，不過在國內(nèi)煤礦企業(yè)不斷發(fā)展的過程中，施工條件越來越不好，為了保證工作質(zhì)量，就需要進一步的提升機電一體化技術(shù)的水平，所以，機電一體化技術(shù)應(yīng)該以信息全自動化管理、井下無人化作業(yè)、煤礦全自動化生產(chǎn)為發(fā)展目標(biāo)，從而更進一步的提高企業(yè)的生產(chǎn)效益，促進煤礦企業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。

篇10

一、機電一體化的基本概念和特點

機電一體化是一門新興的邊緣性的技術(shù)學(xué)科，它是由機械、電子技術(shù)及計算機科學(xué)等多個學(xué)科互相結(jié)合滲透而形成并發(fā)展起來的，而機電一體化產(chǎn)品則是運用最新的微電子、計算機技術(shù)以機械產(chǎn)品為基礎(chǔ)研發(fā)出來的新產(chǎn)品。在工程領(lǐng)域?qū)Ω黝惣夹g(shù)實踐應(yīng)用后，再加以借鑒與整合就創(chuàng)造出了現(xiàn)在的機電一體化技術(shù)，所以說它是在機械、微電子、自動控制、計算機和信息處理、伺服驅(qū)動、電力電子等技術(shù)以及系統(tǒng)的總體技術(shù)的基礎(chǔ)上形成的一項高新技術(shù)。

如下特點是機電一體化產(chǎn)品普遍具有的：具有可以自動監(jiān)視、診斷、報警、保護的功能；具有自動處理和控制信息的功能，可以通過自動控制系統(tǒng)確保機械的操作者按照設(shè)計要求精確地完成預(yù)先設(shè)定好的程序，以使其不會依靠主觀思想來行動，從而保證良好的工作質(zhì)量和完美的產(chǎn)品合格率，而機械控制的靈敏度和檢測的精確度及范圍也獲得了提高；采用復(fù)合技術(shù)、復(fù)合功能，這脫離了原來傳統(tǒng)機電產(chǎn)品單技術(shù)、單功能的局限，很大程度上提高了產(chǎn)品的功能水平及自動化的程度；利用程序控制和數(shù)字顯示技術(shù)，減少了操作的按鈕和手柄的數(shù)目，使操作變得更為簡單方便；在不同的應(yīng)用領(lǐng)域和場合，其具有可以自動控制、自動補償、調(diào)節(jié)、自動校驗、保護及智能化等功能，從而能夠迅速的滿足不同用戶的不同需求；具體的安裝調(diào)試過程中，可根據(jù)不同用戶對象的需要、實際參數(shù)的變化等來相應(yīng)的改變控制程序以使其適應(yīng)變化的工作方式。而且不必改變產(chǎn)品的任何部件或零件，只需利用不同的手段，就能將這些控制程序輸入到產(chǎn)品的控制系統(tǒng)里[1]。

二、機電一體化的核心技術(shù)

1、機械本體技術(shù)：該技術(shù)的主要功能是改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度。目前發(fā)展方向是減輕機械本體重量，實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，進而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。

2、驅(qū)動技術(shù)：該技術(shù)的主要功能是快速響應(yīng)。目前主要是在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅(qū)動單元。

3、信息處理技術(shù)：主要功能在于實現(xiàn)機電一體化與微電子學(xué)、信息處理設(shè)備緊密相連。目前主要是提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。

4、接口技術(shù)：該技術(shù)是使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化，接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計。目前的研究方向主要集中在開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。

三、機電一體化技術(shù)的應(yīng)用

1、制造工程領(lǐng)域的應(yīng)用

現(xiàn)代制造業(yè)充分的利用現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)，使用電子計算機技術(shù)，對其自身的制造技術(shù)進行提升。因此，制造工程領(lǐng)域的新技術(shù)也不斷的被研發(fā)出來，例如：計算機的數(shù)字控制、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)、敏捷制造、柔性制造技術(shù)、并行工程、虛擬制造等[2]。

2、食品行業(yè)中的應(yīng)用

隨著機電一體化技術(shù)廣泛應(yīng)用到食品、飲料等的包裝機械的制造和開發(fā)設(shè)計上，單機的自動化程度有了明顯的提高，而包裝生產(chǎn)線也提升了生產(chǎn)的能力和自動化控制的水平，從而使其在與傳統(tǒng)的同類控制設(shè)備的競爭中處于領(lǐng)先優(yōu)勢。這極大的提高了企業(yè)產(chǎn)品的國際影響力，并提升了食品飲料業(yè)包裝生產(chǎn)的設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量。

3、鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用

為了把工程大系統(tǒng)綜合統(tǒng)一起來，鋼鐵企業(yè)就利用機電一體化系統(tǒng)，來完成這項巨大的工作。而這個系統(tǒng)的核心就是微處理機，通過將工控機技術(shù)、微機技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊、儀表、顯示裝置等技術(shù)統(tǒng)一結(jié)合起來，再采用組裝合并的方法，就能確保系統(tǒng)控制的精確度、質(zhì)量及其工作的可靠性。?而傳統(tǒng)控制技術(shù)已不適應(yīng)鋼鐵工業(yè)大型化、高速化及連續(xù)化的特點，難以解決一些現(xiàn)實問題，所以就必須采用智能控制技術(shù)。通常智能控制技術(shù)被運用在鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)中，深入到各個環(huán)節(jié)里，該技術(shù)主要包括了專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊控制等，具體應(yīng)用環(huán)節(jié)則有：設(shè)計產(chǎn)品、生產(chǎn)控制產(chǎn)品，診斷設(shè)備和產(chǎn)品質(zhì)量等方面，最關(guān)鍵的是它是利用計算機來對整個生產(chǎn)過程進行管理、監(jiān)視、操作及分散控制。例如：高爐的控制系統(tǒng)，軋鋼系統(tǒng)，冷連軋，電爐和連鑄車間等都利用到了這個技術(shù)。測控技術(shù)的不斷發(fā)展，使分布式控制系統(tǒng)具有了豐富的功能，也因此成為測、控、管一體化的一種綜合系統(tǒng)。它在對生產(chǎn)過程控制的同時，還可以在生產(chǎn)過程中還可以實時進行調(diào)度、統(tǒng)計管理生產(chǎn)計劃，最終實現(xiàn)在線的最優(yōu)化。而交流調(diào)速技術(shù)也伴隨著微電子技術(shù)、電子電力技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來，交流傳動因具有獨特的優(yōu)越性，所以電氣傳動技術(shù)在未來必將是由直流傳動轉(zhuǎn)變成交流傳動。又由于數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，矢量控制技術(shù)雖復(fù)雜但已顯現(xiàn)出它的實用性，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能因此超越了直流調(diào)速。目前，交流傳動系統(tǒng)日益之所以會受到像軋鋼企業(yè)等各行業(yè)客戶的歡迎，不同容量的電機均可以通過同步或異步電機來實現(xiàn)可逆平滑調(diào)速一個重要的原因[3]。

結(jié)束語

各種產(chǎn)品和裝置因為機電一體化技術(shù)的發(fā)展，也完成了機電一體化，從而達(dá)到了自身的整體優(yōu)化，也有利于產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的提高，并縮短了新產(chǎn)品生產(chǎn)開發(fā)的準(zhǔn)備周期，使其由科技成果快速向商品轉(zhuǎn)化，從而深刻變革了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。又由于新產(chǎn)品研發(fā)的需要以及發(fā)展高精密設(shè)備的需要，所以未來的機電一體化技術(shù)、產(chǎn)品及其系統(tǒng)必然會向著智能化、系統(tǒng)化、高性能、微型化、輕量化的方向邁進，并最終為國家?guī)韯?chuàng)造巨大的經(jīng)濟和社會效益。

參考文獻: