机械电子工程技术的发展趋势

1.智能化

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要方向。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例子。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。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、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而必要的。

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的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、电动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。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内关于这方面的标准，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。

3.仿生物系统化

今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于 “静态”时不稳定，但在动态 （工作）时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统 （大脑）停止工作时，生物便 “死亡”，而当控制系统 （大脑）工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的 “生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为 “生物－软件”或 “生物－系统”。而生物的特点是硬件 （肌体）－软件 （大脑）一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展的趋势，但仍有一段漫长的道路要走。

4.光机电一体化

一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的。因此，引进光学技术，实现光学技术的先天优势是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源 （动力）系统和信息处理系统。光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。

5.自律分配系统化、柔性化

未来的机电一体化产品，控制和执行系统有足够的 “冗余度”，有较强的 “柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成 “自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的 “自律性”，可根据不同的环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力 （柔性），又不会因某一子系统的故障而影响整个系统。

6.微型化

微型化兴起于20世纪80年代末，是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。近十余年来，微机电系统作为机电一体化技术的新尖端分支而备受重视，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。微机电系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，发展难点在于微机械并不是简单地将大尺寸的机械按比例缩小。由于结构的微型化，在材料选择、机构设计、摩擦特性、加工方法、测试与定位及驱动方式等方面都产生了一些特殊问题。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，可进入一般机械无法进入的空间，并易于进行精细操作，因此在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。

7.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。工业的发展使得资源减少，生态环境受到严重污染。绿色化成了时代的趋势，产品的绿色化更成了适应未来发展的一大特色。如果我们把机械产品和制造机械产品的机械装置统称为机械系统，则机电一体化技术产品的功能可归结为：提高机械系统的性能，完成传统机械系统不能完成的功能；提高机械系统的智能化程度，使人在更舒适的环境中工作；提高机械系统的可回收性，降低机械系统的原材料消耗，降低机械系统的能耗，降低机械系统对环境的污染。可以看出其中至少有三条是和环境保护有关的。因而，进入21世纪，机电一体化技术产品的使命是要能提供一种高性能、高原料利用率、低能耗、低污染、环境舒适和可回收的智能化机械产品，即提供一种能满足可持续性发展的绿色产品。