机电一体化技术

机电一体化技术在我国的应用发展摘要随着科学技术日益走向整体化、交叉化和数字化以及微电子技术信息技术的迅速发展，机电一体化技术的应用也越来越广泛。

本文简述了机电一体化技术在我国的应用、存在的问题和发展趋势。

关键词：机电一体化技术、应用、现状问题、发展趋势摘要 (I)目录 (II)第一章绪论 (1)1.1 现实背景和理论背景 (2)1.1.1现实背景 (3)1.2 研究的目的和意义 (4)第二章国产主要综采机电设备存在的问题及发展方向 (5)2.1我国煤矿主要综采机电设备发展历程的简要回顾 (6)2.2国外近年来采掘运装备的发展情况 (7)2.3我国部分煤矿的主要机电设备的关键技术参数及性能 (8)2.4我国煤矿采掘运装备与国外技术的差距和问题及发展对策 (9)2.5我国煤矿的主要机电设备的发展前景…………………………………………10参考文献 (11)致谢 (12)第一章绪论1.1 现实背景和理论背景1.1.1现实背景经过30多年的努力，我国机电一体化技术得到了快速的发展和广泛的应用，取得了举世瞩目的成绩，特别是我国对数控技术、计算机集成制造系统、工业机器人等方面的推广应用，使我国的机电产品生产急剧增加，并且机电产品出口保快速稳定的增长，但存在的问题却不容忽视。

自行开发能力较差，相对有较高技术水平的产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。

1.2 研究目的和意义我国机电一体化设备所存在的部分问题，以及我国机电一体化装备方面与国外的技术差距,提出了我国机电一体化技术的发展对策和建议,并对当前科技型企业产品的进一步开发提供了思路。

指出我国机电一体化技术的发展趋势是向智能化、微型化、绿色化、仿生物系统化方向发展。

机电一体化概述：1.1机电一体化的基本概念。

机电体化是随着生产和技术的发展，在以机械、电子技术为主的多门技术学科相互渗透、相互结合过程中逐步形成和发展起来的一门新兴边缘技术的学科。

机电一体化的英文名称是Mechatronics，是由日本人通过截取英文机械学（Mechanics）的词头和电子学（Electronnics）的词尾组合在一起而创造出来的一个新的英文名词。

机电一体化是一种崭新的学术思想，它除了强调机与电的有机结合，还具有更深刻、更广泛的涵义。

按照机电一体化思想，凡是由各种现代高新技术与机械和电子技术相互结合而形成的各种技术、产品（或系统）都属于机电一体化范畴。

因此目前人们谈论的机电液压一体化、机电光学一体化、机电仪器一体化以及机电信息一体化等，实质上都可归纳为机电一体化。

机电一体化是一个综合的概念，包含了技术和产品两方面内容。

它首先是指机电一体化技术，其次是指机电一体化产品。

机电一体化技术是指包括技术基础、技术原理在内的、使机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术。

机电一体化产品是指采用机电一体化技术，在机械产品基础上创造出来的新一代机电产品。

机电一体化技术是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、传感与测试技术、电力电子技术、伺服驱动技术、系统总线技术等现代高新技术群体基础之上的一种高新技术。

机电一体化的突出特点在于它在机械产品中注入了过去所没有的新技术，把电子器件的信息处理和自动控制等功能“柔和”到机械装置中去，从而获得了过去单靠某一种技术而无法实现的功能和效果。

机电一体化技术的重要实质是应用系统工程的观点和方法来分析和研究机电一体化产品或系统。

综合运用各种现代高新技术进行产品的设计与开发，通过各种技术的有机结合，实现产品内部各组成部分的合理匹配和外部的整体效能最佳。

1.2 机电产品的优越性与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。

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。

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。

例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5 ～6 倍。

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。

4. 具有复合功能并且适用面广。

机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。

机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和不同领域，满足用户需求的应变能力较强。

例如，电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能，使其应用范围大为扩大。

5.机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。

这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件或零件。

对于具有存储功能的机电一体化产品，可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。

机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。

1.3 机电产品的分类机电一体化技术和产品的应用范围非常广泛，涉及到工业生产过程的所有领域，因此，机电一体化产品的种类很多，而且还在不断地增加。

按照机电一体化产品的功能，可以将其分成下述几类。

1. 数控机械类。

主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。

这类产品的特点是执行机构为机械装置。

2. 电子设备类。

主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等。

这类产品的特点是执行机构为电子装置。

3.机电结合类。

品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT 扫描诊断机以及自动售货机等。

这类产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置的有机结合。

4.电液伺服类。

主要产品为机电液一体化的伺服装置，如电子伺服万能材料试验机。

这类产品的特点是执行机构为液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。

5.信息控制类。

包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机、复印机等。

这类产品的主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来控制。

除此之外，机电一体化产品还可根据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。

2．国内外机电一体化技术发展状况：1.国外机电一体化发展现状国外机电一体化的发展状况机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。

20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。

第二阶段，20世纪70~80年代为，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。

第三阶段，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，机电一体化进入深入发展时期。

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脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；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。

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。

目前，日本和美国在机电一体化产品开发和应用方面处于世界领先地位。

美国商务部曾发表过一份关于日本机电一体化的研究报告，对日美两国机电一体化技术的基础研究、超前开发与形成产品等三方面进行了比较，结论是除机器视觉与软件外，日本的基础研究与美国是可以比拟的。

当前，他们都将智能传感器、计算机芯片制造技术、具有触觉和人机对话功能的人工智能工业机器人、柔性制造系统等列为高技术领域的重大研究课题，并投入大量资金支持发展相关技术。

因此，机电一体化产品得以迅猛发展，主要表现在以下4个方面:（1）机电一体化产品几乎遍及所有制造业领域。

在工业发达国家，数控机床占机床总数的30%～40%。

工业机器人正向智能化和智能系统的方向发展，数量在未来十年将以25%～30%的速度增长。

智能机器人将逐步进入办公、管理、娱乐、家庭等各个领域。

（2）机电一体化从单机向整个制造业的集成化过渡。

计算机集成制造系统CIMS是当今世界制造业发展的总趋势,它打破原有部门之间的界线以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。

CIMS的实现是全局动态的最优综合。

（3）激光技术进入机电一体化领域。

光机电一体化是激光技术与机械、电子技术相结合,不仅大大扩展了机电一体化的应用领域,而且使一些行业出现重大变革，是当今信息业与制造业的最佳结合点。

（4）微细加工技术与设备发展迅猛。

微电子技术及其产业的高速发展,带动了大量高新技术的兴起,微细加工技术和装备不仅支持了电子产业的发展,而且对微机械的诞生和发展也起了决定性的作用。

2.国内机电一体化发展现状作为发展中国家,我国与发达国家相比工业技术水平存在一定差距,但有广阔的机电一体化应用空间。

改革开放以来,特别是近年来,受国际金融危机影响,面临国际市场经济激烈竞争形势的挑战,国家和企业充分认识到机电一体化技术对我国经济发展的战略意义,机电一体化技术的研究、应用和产业化受到了前所未有的重视和发展。