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機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、資訊等多學科的交叉綜合,它的發展和進步依賴並促進相關技術的發展和進步。因此,機電一體化的主要發展方向如下:

智慧化

智慧化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智慧在機電一體化建設者的研究日益得到重視,機器人與數控機床的智慧化就是重要應用。這裡所說的“智慧化”是對機器行為的描述,是在控制理論的基礎上,吸收人工智慧、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法,模擬人類智慧,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。誠然,使機電一體化產品具有與人完全相同的智慧,是不可能的,也是不必要的。但是,高效能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低階智慧或人的部分智慧,則是完全可能而又必要的。

模組化

模組化是一項重要而艱鉅的工程。由於機電一體化產品種類和生產廠家繁多,研製和開發具有標準機械介面、電氣介面、動力介面、環境介面的機電一體化產品單元是一項十分複雜但又是非常重要的事。如研製集減速、智慧調速、電機於一體的動力單元,具有視覺、影象處理、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,可利用標準單元迅速開發出新產品,同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準,以便各部件、單元的匹配和介面。由於利益衝突,很難制定國際或國內這方面的標準,但可以透過組建一些大企業逐漸形成。顯然,從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業,規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

網路化

20世紀90年代,計算機技術等的突出成就是網路技術。網路技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育義舉人麼日常生活都帶來了巨大的變革。各種網路將全球經濟、生產連成一片,企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研製出來,只要其功能獨到,質量可靠,很快就會暢銷全球。由於網路的普及,基於網路的各種遠端控制和監視技術方興未艾,而遠端控制的終端裝置本身就是機電一體化產品。現場匯流排和區域網技術是家用電器網路化已成大勢,利用家庭網路(homenet)將各種家用電器連線成以計算機為中心的計算機整合家電系統(computerintegratedappliancesystem,CIAS),使人們在家裡分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此,機電一體化產品無疑朝著網路化方向發展。

微型化

微型化興起於20世紀80年代末,指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品,並向微米、奈米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活,在生物醫療、軍事、資訊等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在於微機械技術,微機電一體化產品的加工採用精細加工技術,即超精密技術,它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。

綠色化

工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面,物質豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態環境受到嚴重汙染。於是,人們呼籲保護環境資源,迴歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生,綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、製造、使用和銷燬的生命過程中,符合特定的環境保護和人類健康的要求,對生態環境無害或危害極少,資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品,具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指,使用時不汙染生態環境,報廢后能回收利用。

系統化

系統化的表現特徵之一就是系統體系結構進一步採用開放式和模式化的匯流排結構。系統可以靈活組態,進行任意剪裁和組合,同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通訊功能的大大加強,一般除RS232外,還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加註重產品與人的關係,機電一體化的人格化有兩層含義。一層是,機電一體化產品的最終使用物件是人,如何賦予機電一體化產品人的智慧、情感、人性顯得越來越重要,特別是對家用機器人,其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理(即仿生學),研製各種機電一體化產品。事實上,許多機電一體化產品都是受動物的啟發研製出來的。

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