时间：2023-08-16 09:20:01
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关键词：机电一体化；基本概念；核心技术；发展进程；发展方向
中图分类号：TH-39 文献标识码： A
随着现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。“机电一体化”意思是机械技术和电子技术的有机结合。这一名称已得到包括我国在内的世界各国的承认，我国的工程技术人员习惯上把它译为机电一体化技术。机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速，机电一体化产品更日新月异。
一、机电一体化技术基本概念
机电一体化技术是在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展，向机械工业领域迅猛渗透，机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质运动，能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。
二、机电一体化的核心技术
1、机械技术：是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。
2、计算机与信息技术：其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
3、系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。
4、自动控制技术：其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
5、传感检测技术：是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。
三、机电一体化的发展进程
1、数控机床问世：自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已50个年头。我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展阶段，尤其是在1999年后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。
2、微电子技术的发展：我国的集成电路产业起步于1965年，经过30多年发展，已初步形成包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。
3、激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的出现：以激光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技术，它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细加工和半导体科学技术的科研成就，成为电子技术与光子技术自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科，对于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义。
四、机电一体化的发展方向
20世纪90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头角，出现了光机电一体化和微机电一体化等新支；另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。未来机电一体化的主要发展方向有：
1、智能化：是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。
2、网络化：20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
3、自动化：所谓自动化技术，是指人类利用各种技术手段和方法来代替人去完成各种测试、分析、判断和控制工作，以现实预期的目标、功能。一个自动化系统通常由多个环节要素组成，以完成信息的获取、信息的传递、信息的转换、信息的处理及信息的执行等功能，最后实现自动运行目标。
4、绿色化：机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。
[关键词]机电一体化 概念设计 理论研究
中图分类号：T9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）10-0047-01
机电一体化技术是以其产品为载体而体现出来，是机电一体化技术发展至今的技术水平体现。机电一体化产品设计人员，要使产品设计符合机电一体化技术要求，并富于时代感，就要对于产品设计技术以掌握，并具备多种技术融合的技术能力。面对机电一体化产品的技术先进性和复杂性，就要将符合当代机电一体化技术发展的产品设计理论建立起来。
一、机电一体化产品概念设计理论构建的意义
在机电一体化产品设计中，概念设计对于产品质量起到至关重要的作用。作为产品设计中的重要阶段，对于产品质量的决定程度可以达到70%以上。要获得性能优异的机电一体化产品，就要将机电一体化产品概念确定下来，制定出相应的设计方案和设计技术方法。概念设计理论首先是基于概念设计思想而建立起来的，在其基础上还先后出现了多种阶段性设计理论，如TRIZ设计、公理化设计QFD设计理论等等，对于机电一体化技术发展进程中所获得的创新设计成果发挥了重要的推动作用。
在机械工程研究领域中，这些理论被运用于其中，进行组合设计而形成了技术综合性较强的设计产品，由此而促进了机电一体化系统的多种学科交叉。系统的继承性决定了其设计的复杂性，多门科学技术的融合，使得原有的单一化设计理论不再适应目前的科技发展需求。那么，在机电一体化产品概念设计理论研究中，就要从机电一体化系统自身的性能出发，结合设计目标而建立起完整的概念设计理论，以对创新设计的机电一体化产品以指导。与此同时，还要在机电一体化产品设计概念理论建立起来之后，结合相关学科，以使理论研究逐渐扩展。
二、机电一体化产品概念设计理论研究现状
按照现代机构角度对机电一体化系统进行分类，可以划分为三个子系统，即广义执行机构、信息处理及控制系统和传感检测系统。将三个子系统相衔接，建立起框架体系，不仅有效实现机电一体化运动功能，而且还促进了产品创新设计。在机电一体化产品设计系统中，广义执行机构子系统是核心部分，其概念设计理论研究关乎到机构运动的总功能。特别是在基本工艺动作设计过程中，要基于广义执行机构的概念设计理论对基本的工艺动作进行构思，以使其具有动作的独立执行能力。当执行动作的创新技术确定下来之后，就可以结合机构系统建立框架模型，以使系统设计更具有可操作性，而且采用这种方式更能够结合计算机辅助进行产概念设计。
对于机电一体化产品的框架模型而言，仿真问题是最为重要的。作为设计结构复杂的动态系统，机电一体化产品实现动态性能的同时，更要注重系统仿真性嫩的验证。那么，在机电一体化产品概念设计阶段，就要确立功能实现的约束条件，将各种相关的仿真软件技术纳入到框架模型当中，运用各种通用建模技术，使用仿真软件将诸如原理图、键合图、信号流图以及方框图等等参数化。运用Simulink仿真软件将系统仿真平台建立起来，以为机电一体化产品概念设计的实现奠定基础。
三、机电一体化产品概念设计理论的发展展望
对于机电一体化产品设计人员而言，产品概念设计理论具有重要的指导作用。国外研究机电一体化产品概念设计理论所获得的成果，是建立在研究电子控制理论的基础上的。国内的研究学者则着重于机电一体化产品的运动结构研究。机电一体化系统是基于多种学科而建立起来的，这就需要产品设计者对于产品从多种学科角度进行研究，并趋向于产品概念理论的使用操作性。虽然国内外对于机电一体化产品设计理论的研究方向有所不同，但研究目标是相同的，且对于新技术、新产品的开发具有重要的指导意义。
关于机电一体化产品概念设计理论，从研究趋势上来看，还要面临诸多问题有待解决。比如，在进行机电一体化产品概念设计理论时，还要将推理方法建立起来；对于机电一体化产品的运动机构进行分类，为了对驱动元件以及传动机构等等进行选择，还要将驱动元件库以及机构执行库建立起来；对于传感器的选择，有赖于测物理量的参数定量化，以确定传感器类型。此外，还要将信息处理、控制方法库建立起来，以提高系统软件和硬件的可控性。机电一体化产品在不同的设计阶段，都会产生不同的概念设计理论，将产品概念设计评价体系建立起来，以利于产品不同阶段设计有效衔接。
总结
综上所述，对于机电一体化产品设计人员而言，概念理论设计所发挥的指导作用是不容忽视的。中国目前对于机电一体化产品设计的研究主要是基于运动功能为主产品结构设计。作为多种学科集合的机电一体化技术，其复杂性决定了机电一体化产品概念设计理论的重要性。
参考文献
关键词：机电一体化；概念；现状；发展趋势
一、机电一体化的概念与由来
人类进入了一个新的世纪──21世纪。回顾过去的20世纪，人类的经济和科学技术发展成果超过了过去所有世纪的总和。传统的学科正在脱胎换骨，新的学科不断问世，技术的融合程度比任何一次技术革命都高。机电一体化技术产生于这一背景之下，自然符合科技发展的规律，也是机械学科发展的必然结果。“机电一体化”这一技术术语最初来源于日本学术界，他们根据英文的Mechanics（机械学）和Electronics（电子学）两词，组合出Mechantronics一词，日文谐音记作“夕力卜口二少又”，其表意汉字为“机电一体化”,Mechantronics一词从学科角度可以翻译为“机械电子学”，我国科技界也经常直接使用“机电一体化”作为汉语的表达词汇。
一般认为，机电一体化是以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。这里面包含了三重含义：首先，机电一体化是机械学、电子学与信息科学等学科相互融合而形成的学科。其次，机电一体化是一个发展中的概念，早期的机电一体化就像其字面所表述的那样，主要强调机械与电子的结合，即将电子技术“溶入”到机械技术中而形成新的技术与产品。随着机电一体化技术的发展，以计算机技术、通信技术和控制技术为特征的信息技术“渗透”到机械技术中，丰富了机电一体化的含义，现代的机电一体化不仅仅指机械、电子与信息技术的结合，还包括光（光学）机电一体化、机电气（气压）一体化、机电液（液压）一体化、机电仪（仪器仪表）一体化等；最后，机电一体化表达了技术之间相互结合的学术思想，强调各种技术在机电产品中的相互协调，以达到系统总体最优。换句话说，机电一体化是多种技术学科有机结合的产物，而不是它们的简单叠加。
二、机电一体化的发展现状
与其它科学技术一样，机电一体化技术的发展也经历了一个较长期的过程。有学者将这一过程划分为萌芽阶段、快速发展阶段和智能化阶段三个阶段，这种划分方法真实客观地反映了机电一体化技术的发展历程。
“萌芽阶段”指20世纪60年代以前的时期。在这一时期，人们在机械产品的设计与制造过程中总是自觉或不自觉地应用电子技术的初步成果来改善机械产品的性能，特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，出现了许多性能优良的军事用途的机电产品。这些机电结合的军用技术在战后转为民用，对战后经济的恢复和技术的进步起到了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。
20世纪70年代到80年代为第二阶段，称之为“快速发展阶段”。在这一时期，人们自觉地、主动地利用3C技术的成果创造新的机电一体化产品，3C技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：①mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；②机电一体化技术和产品得到了极大发展；③各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。
从20世纪90年代开始的第三阶段，称之为“智能化阶段”。在这一阶段，机电一体化技术向智能化方向迈进，其主要标志是光学、通信技术等领域进入机电一体化，同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。
我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，并取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。
三、机电一体化的发展趋势
随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）方向发展，应用范围愈来愈广。
机电一体化技术具体包括以下内容：
（1）机械技术机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。
（2）计算机与信息技术
其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
（3）系统技术
系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。
（4）自动控制技术
其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
（5）传感检测技术
传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。
（6）伺服传动技术包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
四、结语
综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。
参考文献：
［1］李建勇．机电一体化技术．北京：科学出版社，2004．
［2］潘忠堂．浅析传感器技术是机电一体化的一项关键技术．机械电子工程，1998(1)：13-17,39
［3］冯正进．机电一体化技术进展．工业工程，2000(1)：1-4
关键词:煤矿;机电一体化;发展与应用
1机电一体化技术的研究现状
1．1机电一体化的定义
机电一体化(Mechatronics)是1971年由日本学者在日本杂志《机械设计》中提出的，是由机械技术、电子技术、控制技术、计算机技术、信息技术、光学技术等多学科形成的一门交叉学科，目前已经发展成为部分学校的专门专业。但对于机电一体化的具体内涵和概念学术界并未形成统一的认识。VanBrussel教授认为，机电一体化是跨领域的并行工程，它包括机械、微电子、控制工程和计算机技术等多门学科，而机电一体化的目标就是实现上述多门学科和技术的综合应用。德国Isermann的教授认为机电一体化属于交叉学科的综合领域，机电一体化包含的交叉学科可以分为机械系统和与其相关的控制系统，而其控制系统又包括信息系统、计算机系统等。控制系统主要用于服务机械系统，便于工程师在远程对机械系统进行操控。国内曾庆良等［1］定义机电一体化是一个包含机械、电子电气、信息等功能模块的技术系统，是多学科技术的综合作用，各个功能模块之间存在着密切的交互关系，其中起决定作用的不是某一单独的技术，而是这些技术的联合作用，这些技术的联合作用使系统具有更优秀的性能或实现了新的功能。
1．2机电一体化的设计
目前，国内外学者在机电一体化的设计方面已经进行了大量研究工作，按照研究方向可以将机电一体化设计分为三大类。1)侧重于概念设计过程和相关软件的研究。机电一体化的概念提出后，国外大量学者进行了大量尝试。如德国的R．Iserrmann教授及其团队以机电一体化的控制系统为核心进行了尝试，但缺乏驱动器、传感器和机械部分的融合，难以达到机电一体化的完善设计。JurgenGausemeier教授团队进行以半规则式计算机语言为核心的机电一体化设计，但并未实现理想的机电一体化系统。法国的PSA所进行了以机电一体化模型库为核心的设计，通过模型库的查找和存储简化机电一体化的设计，但并未达到理想效果。英国的Lancaster大学尝试了以键合图理论、方框图为基础的功能模块的混合建模，但主要以机电一体化的控制为主，执行构件部分研究又不够深入。在国内，机电一体化的起步较晚，但经过大量专家学者的不懈努力也取得了丰硕的成果［2］。如上海交通大学的邹慧君教授将机电一体化的主要研究对象转向以实现运动功能为主，并对系统方案设计进行深入研究，实现了较为理想的功能求解模型。山东大学的黄克正团队以功能分析和重构理论为设计基础，提出了机电一体化概念系统的过程模型。华中科技大学的杨家军团队以机械运动方案和传感器设计为研究基础，加之计算机系统的辅助功能，完成了机电一体化系统的设计。2)侧重于开发过程的研究。主要代表是德国工程师协会2004年的VDI2206系统，其设计过程如图1所示，根据用户需求提供系统设计(面向领域的设计)，包括机械领域、电气领域和信息领域，在完成系统集成后再通过系统设计的验证，最终得到客户需要的产品。但这种机电一体化的设计仅提供了一个设计思路，缺乏具体的设计过程。3)协同仿真技术。仿真技术在20世纪初期开始应用于其他领域，在20世纪末被引入机电一体化领域，目前国内外学者就机电一体化的机电仿真技术已经开展了大量的研究工作。在国外，VanBrussel和VanBeek开展了协同仿真的参数设计，解决了系统仿真参数的优化问题。荷兰Twente大学的JobVanAmerongen教授及其团队开展了机电一体化模型的仿真工作，实现了多领域机电一体化的仿真研究。在国内，钟掘院士等［3］学者从机电系统耦合及各耦合参数间的关系入手对机电一体化系统进行研究，设计出系统功能优化的物理模型，该课题已经突破早期研究存在的难题，该研究方法在机电一体化系统研究方面十分深入，研究的重点是系统的后期设计。而李伯虎院士和清华大学熊光楞教授在协同仿真方面也开展了大量工作，开出了基于协同仿真技术的复杂产品。
2煤矿机电一体化技术的发展趋势
近年来，全球制造业始终面临着转型升级和可持续发展的挑战。2013年4月，德国开启了“工业4．0”，即第四次工业革命。“工业4．0”主要包括两个主题，即“智能工厂”与“智能生产”。我国机电一体化经过多年的发展和积累，机电一体化取得了巨大进步，但发展并不完善。因此，在2015年5月，我国了“中国制造2025”行动纲领［4］。该纲领提出在2025年之前迈入制造强国行列;在2035年以前，与中等制造强国的水平持平;在2049年，成为世界的制造强国。因此，煤矿机电一体化未来的发展进程必然与“工业4．0时代”和“中国制造2025”行动纲领存在一致性关系，所以笔者认为，未来煤矿机电一体化未来的发展趋势主要有高度自动化、高度智能化、高度网络化。
3机电一体化在煤矿中的应用现状
1970年我国大同矿务局首先试验自行设计的第一套综合机械化采煤系统。到20世纪80年代，随着国际综合机械化采煤技术的发展，我国综合机械化采煤也得到了空前的发展;到90年代中期，采、掘、机、运、通基本完成了机械化，大大提高了采煤效率，减少了煤炭灾害的发生;进入本世纪后，我国矿业机电一体化又有了突破性的进展，完善的安全生产监控系统、大型固定采煤机械等在煤矿投入使用，但仍与世界先进的采煤机电一体化存在差距。
3．1液压支架电液控制系统
相比西方发达国家，我们在液压支架电液控制系统的研究较晚。1995年第一台自主研制的液压支架电液控制系统至今，出现了不同型号的多种电液控制系统液压支架，但实际国产的液压支架电液控制系统在国内煤矿的应用仍不太乐观，目前矿井综采工作面采用的液压支架电液控制系统仍以国外的设备为主，部分软弱顶板支护采用的单体液压支架系统也存在类似的情况。这一方面是由于国产的液压支架电液控制系统未能突破技术瓶颈，而国外的液压支架电液控制系统(以美国和德国为主)具有完善的故障诊断预警装置，可实现液压支架与采煤机、刮板机联动和远程控制。
3．2电牵引采煤机
国内电牵引采煤机的研制工作从20世纪80年代末期开始，经历了近十年的研究才取得了突破性的进展，目前电牵引采煤机也是煤矿机电一体化的重点研究方向。国内比较先进的电牵引采煤机包括山东能源机械集团公司研发的MG150/345－WOK交流电牵引采煤机和太原矿山机器集团有限公司研发的MGTY307/10－1．1D电牵引采煤机。这两种采煤机目前都能实现1．8m以上的薄煤层开采，同时可以完成煤层倾角在25°以下的综合机械化开采工作。我国电牵引采煤机的发展大大加快了我国煤炭机电一体化的发展。但目前煤矿机电一体化(机械化)率约70%，而综采率仅为40%，对比世界国家发达国家超过80%的综采率，仍存在很大的发展空间。目前电牵引采煤机具有的优势有:①牵引特性较好，世界先进的电牵引和液压牵引技术都具有良好的调速特性，但国内的液压牵引系统稳定性不如电牵引系统，因此采用电牵引可以有效地保证电牵引采煤机的牵引特性;②机械传动效率高(＞90%);③牵引力可以满足大倾角煤层开采;④工作可靠性高;⑤易于实现微机自动控制;⑥机械传动和结构较简单。
4结语
本文对国内外机电一体技术的研究现状进行了分析，特别指出了煤矿机电一体化技术的发展趋势和目前机电一体化在煤矿中的应用现状。目前在煤矿中机电一体化技术主要应用在液压支架电液控制系统、电牵引采煤机、煤矿安全控制系统等，而随着“工业4．0”时代的开启，以及我国了“中国制造2025”行动纲领，笔者认为未来煤矿机电一体化未来的发展趋势主要有高度自动化、高度智能化、高度网络化。
参考文献:
［1］王成龙．复杂机电系统统一建模与仿真技术研究［D］．青岛:山东科技大学，2010．
［2］邹慧君，廖武，郭为忠，等．机电一体化系统概念设计的基本原理［J］．机械设计与研究，1999(3):14－17．
［3］钟掘，胡志刚．基于耦合问题的多智能主体协作模型［J］．中南大学学报:自然科学版，1998(2):165－168．
关键字：机电一体化 核心技术 发展趋势
前言
机电一体化是现代科学技术发展的必然结果,是跨学科技术。从机电一体化技术的基本概要和发展历程,可看出机电一体化技术的发展趋势。机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。
1机电一体化的基本概要
机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。近年来，随着微电子技术和计算机应用技术的快速发展，机电一体化技术领域在不断地扩大和完善。
2机电一体化的发展背景
随着机电一体化技术的快速发展， 机电一体化产品有逐步取代传统机电产品的趋势，这完全取决于机电一体化技术所存在的优越性和潜在的应用性能。
2.1 使用安全性和可靠性提高
机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中， 遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。机电一体化产品由于采用电子元器件，减少了机械产品中的可动构件和磨损部件，从而使其具有较高的灵敏度和可靠性，产品的故障率低，寿命得到了提高。 2.2生产能力和工作质量提高
机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。
2.3 使用性能改善
机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。
3 机电一体化的核心技术
3.1机械技术：是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。
3.2 信息处理技术。信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息的交换、存取、运算、判断和决策分析等。在机电一体化产品中，实现信息处理技术的主要工具是计算机。计算机技术包括硬件和软件技术、网络与通信技术、数据处理技术和数据库技术等。在机电一体化产品中，计算机信息处理装置是产品的核心，它控制和指挥整个机电一体化产品的运行，因此，计算机应用及其信息处理技术是机电一体化技术中最关键的技术，它包括目前广泛研究并得到实际应用的人工智能技术、专家系统技术以及神经网络技术等。
3.3系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。
3.4 自动控制技术。机电一体化产品中的自动控制技术包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、校正、补偿等。机电一体化产品中自动控制功能的不断扩大，使产品的精度和效率都在迅速提高。通过自动控制，机电一体化产品在工作过程中能及时发现故障，并自动实施切换，减少了停机时间，使设备的有效利用率提高。
3.5 传感检测技术：是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。
3.6 系统总体技术。系统总体技术是从整体目标出发，用系统的观点和方法， 将机电一体化产品的总体功能分解成若干功能单元， 找出能够完成各个功能的可能技术方案，再把功能与技术方案组合成方案组进行分析、评价，综合优选出适宜的功能技术方案。系统总体技术的主要目的是在机电一体化产品各组成部分的技术成熟、组件的性能和可靠性良好的基础上，通过协调各组件的相互关系和所用技术的一致性来保证产品实现经济、可靠、高效率和操作方便等。
4 机电一体化的发展趋势
4.1智能化趋势
智能化作为一个多个专业的边缘科学，是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。 例如：冷冻机组，通过测量各类物理量与微机内部已经设定的对应的参数比较，自动实现机械设备的启停、报警、故障自修复等事宜。
4.2模块化趋势
由于机电一体化产品涉及各行各业，种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。 例如在OA产品中的电脑与打印机等各类外设之间，各个厂家通过标准接口（UBS）实现机电一体。
4.3网络化趋势
20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育及人们的日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。 这些技术已经成熟，并且在OA中司空见惯，经过权限级别，可以实现遥控、遥信、遥测。
4.4 微型化趋势
微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS)，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
4.5绿色化趋势
工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。 随着材料科学的发展，新型材料不断涌现，和现实对绿色材料的需要的催生下，绿色化在几点一体工业中将会发生日新月异的发展。
4.6系统化趋势
系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。机电一体化的人格化有两层含义。一是机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。
4.7大众化趋势
产品只有成为普罗大众都能理解、需要，才能具有强有力的经济性，生命才会长盛不衰。成为建筑以及日常生活中不可缺少的商品。机电一体化技术通过产品来展示的，经过网路化、模块化等技术的攻关，成为生产、生活中的消费品将属于必然。建筑中的空调系统可以通过温度、压力、流量等各类非电物理参数，通过传感器、变送器传输到中央处理器，电流、电压、频率等电气参数通过采样传输到中央处理器；中央处理器的芯片当前已经可以进行编程处理；这样各类用户根据自己的需要，选用模块、处理器等硬件，通过网络或者售后服务获取软件资料和程序，通过协议等进行简短的链接与安装调试即可实现用户的目的。
5结语
随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。
参考文献
关键词 机电一体化 技术运用 机械制造
中图分类号：TH-39；TD63 文献标识码：A
1机电一体化概要
机电一体化是指在机械的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。
2航空工业领域机电一体化的发展状况
航空工业机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：
20世纪60年代以前为探索阶段。在这一时期，各国都在积极探索航空航天技术，并将最新电子技术积极的运用于完善航空机械产品的性能方面，特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了航空工业的发展，对于先进战斗机的需求，推动了航空领域机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，进一步推动机电一体化技术的普及。但是，由于工业技术基础的限制，这一阶段总体上还处于探索阶段，对于机电一体化技术运用程度还不深，也无法进行广泛的推广；20世纪70到80年代为初步发展阶段。这一时期，由于计算机技术、控制技术、通信技术等更先进技术的出现，航空技术领域得到了蓬勃发展，规模集成电路和微型计算机等充分运用到了航空工业领域，为机电一体化与航空工业的深度融合奠定了坚实的基础；20世纪90年代为快速发展时期。这一时期，机电一体化技术世界航空工业领域得到比较广泛的承认，以机电一体化技术为基础的航空工业得到了极大发展，基本成为航空工业的支柱性技术，90年代后期，航空工业开始向智能化方向迈进，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；21世纪以来，人类进入了宇宙时代，航空工业领域对于机电一体化的运用更为精纯，大规模系统的建模设计、分析和集成方法、人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为航空领域的机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。
3航空工业领域机电一体化的发展趋势
3.1航空制造业的智能化
在现代信息技术的支持下，智能化已经成为目前航空工业领域机电一体化技术的一个重要发展方向，也是最主要的方向。人工智能的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。特别是在飞行系统的建设，自动导航、自动驾驶等以机电一体化技术为基础的航空智能化已经取代传统的飞行操控方式，成为航空领域主要的飞行控制技术。
3.2航空管理技术的网络化
航空管理技术的网络化也是机电一体化技术背景下，航空工业技术发展的必然趋势。20世纪90年代，计算机技术得到突破性发展，世界进入计算机时代。计算机技术的兴起和飞速发展给航空工业带来了巨大的变革，计算机网络将整个航空技术领域和各种设备连成一体，实现了生产和操作、空中和地面的一体化发展。而基于计算机技术的各种航空远程控制和监视技术本身就是机电一体化产品。因此，航空工业机电一体化朝着网络化方向发展成为必然趋势。
3.3航空设施设备的微型化
得益于机电一体化技术，航空设施设备还呈现出了微型化的发展趋势。微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。而航空航天工业中所需要的各种特殊材料的生产、重要零部件的制造、关键技术的革新都都离不开设施设备的微型化。机电一体化技术无疑为实现航空设施设备的微型化提供了条件。
3.4航空工业生产的绿色化
节能环保、绿色生产也是航空工业领域探索的重要方向、航空技术的发展为人类的航天事业提供了极大的便利，但是由于航空工业是一个大动力、高耗能、高投入的产业。在自然资源不断减少，生态环境受到严重污染的背景下，探索绿色航空工业技术成为航空领域的重点攻坚任务。在机电一体化技术的帮助下，绿色航空产品概念应运而生。机电一体化使航空工业在设计、制造、使用过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。因此，促进航空产业的绿色发展，也是航空工业机电一体化发展的重要趋势之一。
参考文献
[1] 徐晓娜，朱柏龙.机电一体化技术的发展与思考[J].科技致富向导，2014（17）.
[2] 刘磊，涂万阳.机电一体化在数控机床中的应用[J].经营管理者，2014（04）.
1 机电一体化的基本概念
机电一体化又称机械电子学，亦可称为机电整合，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成，它是在机构功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
2 机电一体化的发展概况
机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，它的发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。
但在20世纪60年代以前，机电一体化就已经开始发展了。在这一时期，人们在不知觉中就已经在利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合。20世纪70～80年代，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础，也就是在这一时期出现了机电一体化这一名词。20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入了深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。据了解，我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。
机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下：
（一）智能化
智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。它是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收计算机科学、人工智能、心理学、生理学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。故智能机电一体化产品也具有这种能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动
（二）数字化
微控制器和接口技术的发展奠定了机电产品数字化的基础，而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，数字化的实现将便于远程控制操作、诊断和修复。
（三）模块化
模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。但机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。
（四）网络化
20世纪90年代，计算机技术飞速发展后的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、教育以及日常生活都带来了巨大的变革。而各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术正在兴盛，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。
（五）微型化
微型化是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，微机电系统产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、信息等方面具有不可比拟的优势。
（六）系统化
【关键词】电子 机械 工业 一体化
Primary understanding to the incorporate machinery and electron
Lu Mingchun
【Abstract】Since the electron technology came out, the combination of the electron technology with the machinery technology has started. Now, the technology, the incorporate machinery and electron has got an obvious development, which has aroused people’ wide attention. It makes the industry production step into the developing period with the “incorporate machinery and electron” as the character from the “machinery electrization”.
【Keywords】Electron Machinery Industry Integration
机电一体化是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的，融合机械工程、电气工程、计算机科学、信息技术等为一体的新兴交叉学科。
其中机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。
1．机电一体化概述。机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体系。但是，发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还被赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说，机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。
2．机电一体化的发展状况。机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：①20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。②20世纪70-80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。③20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头角，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。
我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组，并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，取得了一定成果，但与日本等先进国家相比，仍有相当差距。
3．机电一体化的发展趋势。机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面：
3．1 智能化。智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能，则是完全可能而且必要的。
3．2 模块化。模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的，还需要制定各项标准，以便于各部件、单元的匹配。
3．3 网络化。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术的应用使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络（home net）将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统（computer integrated appliance system，CIAS），能使人们呆在家里就可分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
3．4 微型化。微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小，耗能少，运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术。微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
3．5 环保化。工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极小，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前景。机电一体化产品的绿色化主要是使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。
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