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【关键词】机电一体化；煤矿；应用
由机械技术、计算机技术、信息处理技术以及自动控制技术联合运用的综合技术就是机电一体化技术，它是微电子技术渗透到传统机械工程技术而产生的结合电气与机械工程、计算机与信息技术等为一体全新技术。机电一体化技术符合了当前高科技发展的要求，彰显了强劲的活力。
一、煤矿中采用机电一体化技术的主要方面
（1）提升机中采用机电一体化技术。矿井提升机是当前煤矿机电一体化技术以及自动化程度最高的设备，全部采用数字化交流、直流提升机。特别是对于内装式提升机，在结构上把滚筒与驱动融为一体，极大地简化了机械结构，实现了机械、电子、微机以及自动控制的综合体。而全部采用数字化提升机可靠性能高，利用总线形式使电器安装十分简易，另外，硬件配置更加简易，兼容性好。（2）在采煤机中利用机电一体化技术。在采煤机中利用的一个典型机电一体化技术就是采用电牵引采煤机。和液压牵引进行比较，主要具备如下特性：优良的牵引性。可为采煤机提供向前推进的牵引力，从而克服移动的阻力前进，还能够在采煤机下滑时实施发电制动，给电网回馈电能。在大倾角煤层中应用。在牵引电动机的轴端设置了停机时预防机器向下滑动的制动装置，由于所设计的制动力矩是电动机额定转矩的1.6～2.0倍，因此电牵引采煤机能够应用在倾角为40°～50°的煤层中，而无需其余预防滑动的装置。运行稳定可靠，使用周期长。液压牵引与电牵引不一样，后者除了电动机的整流子与电刷存在磨损之外，其余元件都没有磨损，所以工作稳定可靠，故障率低，使用周期长，维修量较小。反应快速灵敏，动态性能较好。电控系统能够快速调节各类参数，预防采煤机超负荷运行。结构简易、运行效率高。电牵引采煤机的传动结构简易、重量较轻以及尺寸较小，电能转变为机械能单次转换就实现，效率能够达到99％，远高于液压采煤机的效率（65％～70％上下）。自从我们国家在1991 年由煤炭总院上海分院和波兰的玛克公司共同合作，成功研制出了中国首台薄煤层强力爬底板电牵引采煤机（利用交流变频调速MG344- PWD 型）之后，中国的电牵引采煤机的发展非常快速。我国的很多厂家（如太原矿山机械厂、上海天地公司、西安煤机厂等）均能生产直流与交流变频电牵引采煤机，并且获得很好的推广与应用。经过将近20 年的研发，我们国家的电牵引采煤机技术不断完善与成熟，进一步促进了煤矿生产技术的前进。（3）在带式输送机中采用机电一体化技术。带式输送机已经成为我们国家井下煤矿原煤运输系统的重要运输设备，其主要特点是，能够长距离持续运输、运输能力大、运行稳定可靠、自动化程度高以及运行效率高等。所以是近些年来机电一体化技术的重点研究对象。当前所利用的启动方式大多为机、电、液一体化的CST 可控软启动。它是一类针对平滑起动输送大惯性载荷的专门装置，比如为金属矿石或者煤炭的长距离胶带输送机而研制的软驱动装置。一条胶带输送机能够采用一台或者几台CST 进行驱动。因为目前我国还没有解决在线监视与控制技术、动态分析技术及启动延迟技术，我们国家的带式输送机的中间驱动点不宜太多，通常是3 点驱动，因此输送机的单机长度以及输送能力难免受到限制。并且，输送机的监视控制设备功能较弱、稳定可靠性能偏低、灵敏度不够高以及运行寿命较短，与发达国家进行比较还存在明显的差距。
二、机电一体化在煤矿的应用趋势展望
以目前的技术水平来看，我们还有许多技术难关需要攻克，使其在将来满足以下几个方面的发展趋势：（1）加大开发拥有自主知识产权的与煤矿开采相关的技术，包括开采配套设备中拥有自主知识产权的核心装置，增加采用设备的科技含量；（2）在机电一体化设备中增加通信联网功能，从机电一体化过渡到综合自动化；（3）开发建立在微处理器平台上的矿井设备工况监测、运行状态监测系统；（4）开发适应极端危险、恶劣开采环境的煤矿机器人技术。
在科学技术日新月异的今天，信息流已经成为机电一体化的主要特色之一，设备产品在性能与功能方面都有了质的飞跃。如今，机电一体化技术构成了煤矿企业的技术支撑，同时也是企业实行综合自动化的基础。机电一体化技术广泛应用于煤矿企业的开采、掘进、输送等个作业环节，大大提高了企业的综合实力，为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基础。
参考文献
[1]机电一体化实用手册[M]．北京：科学出版社，2007
关键词：机电一体化技术；应用；发展趋势
各种产品和装置因为机电一体化技术的发展，也完成了机电一体化，从而达到了自身的整体优化，也有利于产品质量和生产效率的提高，并缩短了新产品生产开发的准备周期，使其由科技成果快速向商品转化，从而深刻变革了传统产业。又由于新产品研发的需要以及发展高精密设备的需要，所以未来的机电一体化技术、产品及其系统必然会向着智能化、系统化、高性能、微型化、轻量化的方向迈进，并最终为国家带来创造巨大的经济和社会效益。
一、机电一体化的特点分析
机电一体化是一门新兴的边缘性的技术学科，它是由机械、电子技术及计算机科学等多个学科互相结合渗透而形成并发展起来的，而机电一体化产品则是运用最新的微电子、计算机技术以机械产品为基础研发出来的新产品。在工程领域对各类技术实践应用后，再加以借鉴与整合就创造出了现在的机电一体化技术，所以说它是在机械、微电子、自动控制、计算机和信息处理、伺服驱动、电力电子等技术以及系统的总体技术的基础上形成的一项高新技术。如下特点是机电一体化产品普遍具有的：具有可以自动监视、诊断、报警、保护的功能；具有自动处理和控制信息的功能，可以通过自动控制系统确保机械的操作者按照设计要求精确地完成预先设定好的程序，以使其不会依靠主观思想来行动，从而保证良好的工作质量和完美的产品合格率，而机械控制的灵敏度和检测的精确度及范围也获得了提高；采用复合技术、复合功能，这脱离了原来传统机电产品单技术、单功能的局限，很大程度上提高了产品的功能水平及自动化的程度；利用程序控制和数字显示技术，减少了操作的按钮和手柄的数目，使操作变得更为简单方便；在不同的应用领域和场合，其具有可以自动控制、自动补偿、调节、自动校验、保护及智能化等功能，从而能够迅速的满足不同用户的不同需求；具体的安装调试过程中，可根据不同用户对象的需要、实际参数的变化等来相应的改变控制程序以使其适应变化的工作方式。
二、机电一体化技术的应用分析
经过多年发展，机电一体化技术在操控精度、功能以及构造等方面的应用效果非常明显。比如，在构造方面，应用总线和CPU的体系结构，实现结构的模块化、构造紧凑型和总线式。在功能方面，采取开放性的设计，并采用WOP技术，实现数控机床智能化，加上大容量储存器、单片机组成的控制机以及单板机的应用，大大提高了数控机床技术的精度，为产品生产提供了技术支持。CIMS是指计算机制造和集成系统，加强机电一体化技术在CIMS中的应用，实现全局动态的综合化和最优化，突破传统部门间的界限，保证控制信息流和物流的畅通，将产品开发、生产准备、经营决策及经营管理等有机结合，提升企业的集成度，优化配置各生产要素，从而充分发挥机电一体化技术在各要素配置中的作用。FMS是指柔性制造系统，该系统主要是由料盘、计算机、数控机床、自动搬运小车、机器人以及自动化仓库等部分构成，根据装配的实际需求，能随机按量生产任何工件，该系统主要适用于批量小、品种多、需要频繁更改的零散构件的生产。加强机电一体化技术在FMS中的应用，有助于提高生产效率和质量。机电一体化技术在工业机器人中的应用主要经历了三个阶段，第一阶段，工业机器人按照规定重复某一动作，对对象变更及作业环境的应变力比较差；第二阶段，工业机器人拥有较为先进的传感元件，能处理和获取对象的一般信息以及作业环境相关情况，反馈信息，并控制动作方式，该阶段的工业机器人已经具备低水平的职能，实现了实用化。第三阶段，工业机器人逐渐向智能化方向发展，能获得感知。并能运行较为复杂的逻辑思维，做出科学准确的决策和判断，特别是具备较强的行动独立性和环境适应性。
三、机电一体化技术发展前景及趋势
第一，高性能化。随着科技和经济的发展，对机电一体化技术的要求更加严格，为了顺应时代的发展，新一代的机电一体化技术对效率、速度、可靠度以及精度的要求非常高。因此，实现机电一体化技术在高效率、高速度、高可靠度、高精度、高性能化是未来发展的重要趋势第二，微型化。微型化主要是指机电一体化技术逐渐朝着微型领域或微型机器方向发展，源于人们对先进技术微型化的追求。微型机电一体化的产品在信息、医疗以及军事等方面有着巨大的优势，具体表现是产品耗能低、体积小、运动灵活，能完成常人无法完成的任务。第三，智能化。智能化是机电一体化技术的重要发展方向之一，人工智能已引起社会各界的广泛关注，智能化包括悼鼗床智能化和机器人智能化。智能化是针对机器行为而言，以控制理论为指导，吸收各种新方法、新思维，模拟人类智能，提高推理判断、逻辑思维及自我决策的能力，提高了控制目标。目前，机电一体化产品还很难具备与人同样的智能，但可以利用高效率、高性能的微处理器，实现机电一体化产品的高级智能或人类部分智能。第四，网络化。随着网络技术的不断发展，市场竞争环境发生巨大的变化，从而为网络技术和机电一体化技术的融合创造了有利条件。随着网络的普及，涌现出各种远程控制技术和监视技术，远程控制终端设备实际是一种机电一体化产品。另外，由于局域网技术和现场总线技术的应用，家用电器逐渐朝着网络化方向发展，利用以计算机为中心的集成用电器系统，人们不出门就能享受各种高科技带来的便利。因此，网络化是机电一体化技术发展的重要方向。
四、结语
综上所述，就机电一体化技术的应用及发展趋势进行探讨具有十分重要的意义，我们在认清机电一体化技术概念的同时还应加大对其的推广、应用和研发力度，大力发展市场经济，以不断推进社会主义事业的可持续发展。
参考文献：
【摘要】：机电一体化是一种复合技术，是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物，是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域，并指出其发展趋势。
现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透，引起了工程领域的技术改造与革命。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。
一、机电一体化的核心技术
机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手
（一）机械本体技术
机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。
（二）传感技术
传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。
（三）信息处理技术
机电一体化与微电子学的显着进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。
（四）驱动技术
电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。
（五）接口技术
为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。
（六）软件技术
软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。
二、机电一体化技术的主要应用领域
（一）数控机床
数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在
1、总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。
2、开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。
3、WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。
4、大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能。
5、能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。
6、系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。
7、以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。
（二）计算机集成制造系统（CIMS）
CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。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。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。
（三）柔性制造系统（FMS）
柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。
（四）工业机器人
第1代机器人亦称示教再现机器人，它们只能根据示教进行重复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性；第2代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，做出一定的判断，对动作进行反馈控制，表现出低级智能，已开始走向实用化；第3代机器人即智能机器人，具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断和决策，在作业环境中独立行动，与第5代计算机关系密切。
三、机电一体化技术的发展前景
纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，机电一体化将朝着以下几个方向发展
（一）智能化
智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。
（二）系统化
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，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，一般除RS232等常用通信方式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，使其向着生物系统化方向发展。
（三）微型化
微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故在生物医学、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。
（四）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复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。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。
（五）网络化
网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。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。
（六）绿色化
工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源利用率极高。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，报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。
综上所述，机电一体化技术是众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。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。
【参考文献】：
1、李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社,2003.
2、芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社,2004.
3、王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制综述[J].基础自动化,2006(6).
【关键词】机电一体化；微电子技术；发展趋势
引言
当前，科学技术对于机械工业的推动作用是不可小觑的，在某种意义上来说，科学技术是机械工业发展的推动力和源泉。机电一体化技术作为该领域的重要技术在全球各国都得到了重视。在我国，随着计算机技术以及微电子技术的发展，其在机械工业领域的应用也日益广泛，随之而来的即是机电一体化技术，该技术的出现改变了机械工业的产品功能以及结构等，同时也给其生产方式和管理系统带来了较大的变化。
1 机电一体化核心技术
在机电一体化技术中，包括硬件技术和软件技术两个方面。其中，硬件的组成包括：机械设备、传感器、驱动单元以及信息处理单元等。对机电一体化技术的核心进行分析，包括以下几个方面：（1）机械设备技术。对于机械设备本身，应该致力于改善其性能，减轻其质量，改进其结构，充分利用非金属复合材料。只有有效降低机械设备的自身重量，才能使驱动系统实现小型化，机械设备的响应速度也会得到改善，工作效率也会随之提高。（2）传感技术。目前，对于传感器而言，其技术关键在于可靠性的提高，灵敏度的改善以及精确度的提高等。要想提高传感器的可靠性，需要提高其抗干扰的能力，对此，光纤电缆传感器开始出现。（3）信息处理技术。微电子技术和信息化技术与机电一体化是密不可分的，有效提高信息化处理的可靠性，即：模数转换设备的可靠性，分时处理的可靠性以及输入输出的可靠性等，可以提高相应的处理速度，有效解决抗干扰问题。（4）驱动技术。驱动结构普遍采用的是电机，其存在的主要问题是响应速度问题以及效率问题。对此，一些电机中开始装入编码器，相应的伺服驱动单元也开始出现。（5）接口技术。为了实现与计算机的顺利通信，数据传递过程中的格式标准化和规格化是非常重要的。采用统一标准规格的接口便于信息的传递，维修起来也十分方便，另外，还能够简化设计过程。当前，低成本、高速度的串行接口成为人们关注的重点，它能够有效解决光耦器的小型化和标准化问题。（6）软件技术。在机电一体化技术的发展中，不仅要关注硬件发展，软件也应该同步发展。为了降低研制软件的成本，将生产维修的效率提高到新的水平，需要不断推行标准化的软件。
2 机电一体化技术前景
对机电一体化的技术前景进行分析，体现在以下几个方面：（1）人工智能方面。智能化技术的重要应用体现在：数控机床的智能化和机器人的智能化上。在新的世纪，智能化是机电一体化发展的重要趋势，但值得注意的是，智能化的产品无法具备同人一样的智能，其智能是相对的；它也没有必要实现同人一样的智能。（2）部件的标准化方面。在机器的生产过程中，机电一体化的产品规格无法实现严格的把控，分析其原因，是因为该类产品具有较为复杂的构成，对产品各类接口研制以及开发由于厂家众多而变得十分困难，这些接口包括：环境接口、动力接口、电气接口以及机械接口等。在开发新产品时，很大程度上会依赖于标准单元的产生，如：要想研制一种动力单元，需要将其与电机和智能调速相结合。但由于经济利益的原因，这些标准很难被制定出来，只能由相关企业进行组建。标准化以及系列化的电气产品对于机电一体化单元的企业所带来的发展前景是不可估量的。（3）计算机家电集成系统方面。在日常生活中，网络技术的应用能够有效解决很多问题。网络技术的发展也使得各类消息发展了很大变化。通过网络的连接，全球经济联系得更加紧密，全球性的企业竞争也随之而来。如果能够研制出机电一体化的新产品，能够实现功能和质量上的突破，它必然会在全球范围内畅销。各类远程控制以及监视也因为有了网络而得到普及和发展，其中的远程控制终端设备就属于机电一体化产品，家电产品因为有了现场总线技术的发展也实现了网络化，通过网络连接，家电产品可以形成一个集成家电系统。（4）超精密技术的使用方面。微电子机械主要是指机电一体化产品中的几何尺寸在一厘米范围内的产品，随着时代的进步，它还会向着微米和纳米的方向发展。小体积、低功耗和运动灵活是这种产品的主要特点，因此，它在信息、军事以及医疗等领域得到了广泛的应用。这种技术的瓶颈在于微型技术和精细加工技术。（5）绿色产品方面。当前，人们越来越重视环境保护，对环境资源进行合理利用，保护自然成为人们追求的目标，绿色产品自然也是其中的内容之一。所谓机电一体化绿色产品是指在进行产品的设计、制造以及使用时按照环境保护以及人类健康的要求进行，尽可能的减少对环境的危害，提高资源利用率。
3 机电一体化产品的发展趋势
针对机电一体化产品，对其未来的发展趋势进行分析，体现在：（1）数控机床。当前，我国的数控机床数量在世界上是处于第一位的，但就国内的数控机床比例而言，只占全部机床的5%，并且大部分是普通机床。为了适应加工技术的发展需求，应该致力于以下几个方面的内容：高速化。高速加工技术的普及使得机床各方面的性能都得到了提高，如：车床主轴转速得到了提高，铣床以及加工中心主轴的转速得到了提高等等。高精度化。对于数控机床而言，其精度已经定位到由原来的0.01-0.02mm上升到0.008ram左右；对于亚微米级机床而言，其精度定位在0.0005ram左右；对于纳米级的机床而言，其精度定位在0.005-0.01Hil。新结构化。复合加工技术的发展使得数控机床的结构出现了新的变化，如出现了：五轴五面体复合加工机床、五轴五面动加工各类异形零件。（2）自动机以及自动生产线。机电一体化技术在国民经济中的应用还体现在：各类自动机械设备、自动生产线等的广泛应用。这些设备大量使用电子技术和传感技术，如：PLC、变频调速器、各类智能控制系统等。
4 结束语
总之，机电一体化不是独立存在的，其出现涉及到很多学科，是科学技术综合发展的产物，同时也是推动社会发展的源泉。本文重点对该技术的发展趋势进行了分析，当然，与机电一体化技术相关的技术远远不止本文中提及的几项，将更多的技术融入其中也是未来的发展趋势。
参考文献：
[1]安红杰.机电一体化技术的现状及发展趋势[J].黑龙江科技信息，2012（1）.
[2]刘莎，周泉.机电一体化的发展趋势分析[J].产业与科技论坛，2012（3）.
关键词：煤矿；机电技术；应用现状；前景分析；煤炭开采；矿产资源
中图分类号：TD163 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）33-0052-02
机电一体化提出于20世纪60年代，到90年代得到了迅猛的发展，与机电一体化相关的技术逐渐智能化，并逐渐演变成一项包含机械电子、信息传播、信号转换、传感器与微电子应用等多项技术的综合技术。机电一体化技术的应用，将使我国的煤矿开发实现自动化，大大提高煤炭资源的开采效率和生产质量，使煤炭企业的生产效益得到大幅提升。
1 煤矿机电技术的应用现状
机电一体化技术在煤矿生产中的应用主要是体现在生产的机电设备上。合理应用机电一体化技术，不但可以使煤矿设备趋于信息化与自动化的方向发展，还大大提高了煤矿的生产效率。机电一体化设备凭借其性能好、易操作、可维护性高等特点，在我国得到了广泛应用，对我国煤炭事业的发展做出了巨大的贡献。在煤矿的生产过程中，机电一体化技术主要应用在运输系统、采煤机、输送机、支护设备和掘进机等设备中。
1.1 总体水平较低，比例较小
由于目前国内对煤炭的刚性需求比较高，很多大中型煤矿企业都购进了较为先进的机电一体化设备进行煤炭的开发生产，以提高煤炭产能，满足各类煤炭需求。然而，国内的很多煤矿企业尤其是中小型企业对于机电一体化先进设备的引进以及原有设备的更新升级比较排斥。这主要是因为他们只考虑了引进新设备所需花费的巨资成本，而没有看到新技术对企业产能与效益的提升。同时企业单位中没有对高新技术足够了解的精尖人才也是他们抵触引进新设备的原因。
所以说我国目前还并未全面实现煤矿开发的机电一体化，虽然在不少大中型新建企业中新设备与新技术实现了较好的普及，但是在大多数的中小型煤矿，我们看到的仍然是设备老旧、生产落后。即使是应用了新设备与新技术的大中型企业单位，和较早使用机电一体化技术的发达国家相比，仍然有着相当大的差距，需要用几年甚至几十年的努力来进行追赶。究其根源，我们起步晚、底子薄是最主要的原因，此外就是由于我们急需相关的技术精英作为支撑。
1.2 运输系统上的应用
煤炭材料的运输是煤炭开采过程中至关重要的一个环节，运输系统效率的提升可以有效地提升整个开采过程的效率。在运输系统中使用煤矿机电技术的一个主要方式就是使用内装式提升机。内装式提升机采用的是滚筒一体化和电机设计实现的。通过国内一些煤炭企业的安装与使用，已经验证了内装式提升机性能优异、系统精确，此外还具有操作简便和架构简单等优点。
1.3 采煤机上的应用
煤矿机电技术的核心应用就是其在采煤机上的应用。这是因为采煤机是煤矿实施开采生产的核心设备，采煤机能否高效可靠地工作，是煤矿企业高速生产的核心因素，直接影响着一个煤矿企业的企业效益。国内多数企业所使用的综合煤矿开发系统能有效提升采煤生产的自动化。而采煤机上所应用的核心技术也在不断改进，机电一体化技术也逐渐国产化。
1.4 监控系统中的应用
煤矿机电技术中还加入了对系统安全可靠工作情况的监控，这是因为随着相关技术的发展，人们对矿井的安全系数监测越来越严格，这样做也更加符合相关法规对煤矿安全开采的规定。这是我们经历了很多次矿难伤亡的惨痛教训之后，努力学习国外的先进技术并结合我国煤炭业的特点逐步建立起来的监控体系。我们从国外先后邀请很多具有丰富经验的煤矿监测团队，通过不断总结相关经验，才使得我国的监测系统快速发展，缩短与国际上的差距，为煤矿作业提供了稳固的安全
保障。
1.5 在支护设备中的应用
支护设备在煤矿生产中有着至关重要的作用。有效地利用支护设备，不但可以保护工作人员的人身安全，还能起到减缓机器磨损、延长机械设备使用寿命的作用，从而提升企业的生产效益。支护设备中应用最广泛的一种就是支架，近年来随着自动化技术快速进步，普通支架正逐渐演变为电液压支架。机电一体化技术在支架上的应用主要是开采的工作过程中，使用计算机系统来实现对支架液压控制的自动调节，从而实现成组自动移架，有效减轻了支架所承受力度，从而减轻设备损耗。但是目前而言，我国在电液压控制系统方向上的研究进度和国外还有一定的差距，仍不能实现国内大型煤矿生产设施的自动化控制。很多煤炭企业单位都是从国外引进更加先进的液压支架电液系统来进行实际的生产，所以我们要大力研究相关技术，促进一体化支护设备生产使用的自主化发展。
2 煤矿机电技术的前景分析
虽然近年来我国的煤矿机电技术得到了高速发展，但是由于我们起步晚，同国外的一些国家相比，无论是从相关工作人员操作技术还是从我国已有设备的先进水平上看，都存在着比较大的差距，这就要求我们大力促进技术引进与应用。总体看来，我国的煤矿机电技术必须从下面三个方向进行重点发展，从而减小技术差距：
2.1 保证设备的更新升级
相比于国内的新建立的大型煤矿企业，中小型煤矿企业多数仍在使用老旧的设备进行煤炭开采，而不是全部更新使用先进的机电一体化设备。这主要因为中小型企业无法承受某些先进设备所需的高昂资金。所以地方政府或国家应该出台相应的政策，对企业设备的更新升级给予一定的鼓励或资助。同时，煤矿业的相关企业也应该意识到设备更新升级的重要性，自觉引进新技术与设备，从而提高开采效率，提升企业效益。
2.2 加强人才培养
想要实现高精尖技术的完美应用，高素质人才是成功的关键。我国国内的煤矿企业目前普遍缺乏高素质的技术精英。所以各煤矿企业不仅仅要做到实现高新技术的实时更新，还要保证高素质人才的实时引进。国内各高校都有相关专业的毕业生，与高校达成合作，可以利用高校的教学资源培养适用于自身企业的高素质人才。
2.3 加强机电管理技术
煤矿业的机电管理技术涉及到了广泛的学术领域，加强其管理过程也必须是循序渐进的。根据我国目前的煤矿机电技术的应用现状，做好其技术管理应该做好以下三点：第一，必须高度重视煤矿开发现场机电设备的管理，充分利用好系统的监控技术。第二，抓好先进技术的管理与发展，使煤矿机电技术不断发展进步。第三，抛开盲目崇拜，国外目前的技术虽然比我们先进，但这不意味着我们就要一味购进他们的设备技术。在充分理解自身缺点的基础上勇于创新，大胆设想，积极试验与革新，才能最终实现技术的跨越性发展与
进步。
3 结语
随着科学技术的不断发展，在煤矿开采过程中机电技术的应用范围越来越广，自动化程度也越来越高。这不仅大大提高了煤矿开采行业的效率，而且也有利于煤炭企业经营效益的提升。尽管目前机电技术在煤矿中的应用已经十分普遍，但还存在着一些需要解决的问题，应从技术上和管理上进行努力，在积极借鉴发达国家先进经验的同时，不断提高我国的煤矿机电技术应用水平和管理水平，促进我国煤炭行业的快速发展。
参考文献
[1] 马广伟.机电一体化技术在煤矿机械中的应用[J].企业技术开发，2013，（5）.
[2] 张五计.机电一体化在煤矿中的应用与分析[J].能源与节能，2013，（11）.
[3] 冯占营.浅析机电一体化技术在煤矿生产中的应用
Abstract： Mechanical and electrical integration is the modern inevitable outcome of the development of science and technology. This paper introduced the basic situation of the electromechanical integration technology and development background， as well as the domestic present situation of the application of electromechanical integration technology， and analyzed the mechanical and electrical integration technology of the future development trend.
关键词： 机电一体化；应用现状；发展趋势
Key words： mechanical and electrical integration；application situation；development trend
中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）08-0110-02
0 引言
众所周知，现代科学技术极大地推动机械工业领域的技术改造和革命。迄今为止，世界各国都在大力推广机电一体化技术。近些年来，我国的计算机技术和微电子技术得到了长足的发展。在此基础上，这些技术被广泛应用到了机械工业领域，形成了机电一体化，不仅对机械工业的产品功能、构成和技术结构产生了重要影响，而且也给机械工业的生产方式及管理体系带来了巨大变化，使工业生产从“机械电气化”时代迈入了“机电一体化”阶段。在人们生活的各个领域已得到广泛的应用，不仅深刻影响着机电一体化的发展趋势，而且深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，并以蓬勃的生机向前发展[1，2]。
1 机电一体化概述
机电一体化的概念最早是1960年代末由日本安川电气公司提出，是将机械和电子技术集成结合起来所构成的系统的总称。作为一门新型学科，机电一体化已经建立起了一套自身的体系，并且随着科技的进步不断得到充实和更新。机电一体化的基本特征表现在：它从系统的视角出发，成功将微电子技术、机械技术、自动控制技术、信息技术、计算机技术、传感测控技术及电力电子技术的应用有机结合起来。作为一种系统工程技术，机电一体化通过对各功能单元进行合理布局与配置，使这些功能的高质量、高可靠性、低能耗价值得到了充分的体现，实现了优化系统的目的。一个所谓的机电一体化产品或机电一体化系统就由此产生。所以，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面[3]。需要特别指出的是，机电一体化技术并不是微电子技术、机械技术等新技术的简单拼凑，而是将以上技术群进行有机融合的综合技术。正是这一点，使机电一体化在概念上与机械电气化相区别。从发展历程看，尽管从纯技术发展到机械电气化，但这样的机械工程技术仍属传统机械。进入到机电一体化阶段后，其中的微电子装置不仅具有了和某些机械部件一样的功能，而且还具备了诸如自动处理信息、自动检测、自动调节与控制等许多新的功能。形象地说，机电一体化产品不仅可以替代人力去完成许多机械劳动，实现人手和肢体的延伸，而且还拥有了智能化特征，实现了感官与头脑的延伸。这一点也在功能上将机电一体化与机械电气化区别开。这个定义强调它将扮演越来越重要的角色机电整合。它在复杂的非线性上下文包括电脑和数字信号处理器（dsp），它存储和处理信息、通讯和互联网，这发送信息，以及各种计算机辅助设计（CAD）软件[4]。
2 国内机电一体化技术应用现状
当前我国正处于市场经济的发展阶段，尽管较之以往我们的机电产品出口取得了显著的成绩，但是仍然不能忽视存在的问题。正确对待机遇和挑战，思考并解决当前存在的问题无疑会有助于提高我国机电技术产品的水平和性能，对于完善我们的市场经济制度也大有裨益。从促进产业结构调整，推动完整的机电一体产业形成的角度看，我们的机电一体化面临以下两点任务：其一，要进一步推动传统工业技术升级，实现节能高效，这就需要对传统产业进行微电子技术改造。其二，大张旗鼓地开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代[5，6]。
首先，在技术政策上，要对能耗高、效率低下、不符合环保标准的传统产业进行限制，加快对落后产品的淘汰。同时，要鼓励对传统产业实施机电一体化技术改造。
其次，我国机电一体化产业覆盖面广，发展迅速，而我们的财力、人力和物力是有限的，产业的规划和发展不可能面面俱到，所以我们应建立机电一体化行业“协会”性质的统管合作机构，并赋予其职能，既有利于深入的行业调查，指导行业布点布局的调整，发展重点项目，又有助于制定出纵览全局的“机电一体化”发展计划和战略规划，以避免开发上重复、生产上撞车。
再次，通过“协会”的有效组织和广泛宣传，一来可以建立行业信息平台，及时分享更多的行业内部信息，二来可以增加产业在社会上的认知，使行业内外都重视和支持“机电一体化”的发展，既可以吸引外商到我国投资发展“机电一体化”的眼球，又可以更加方便合理调配资源。同时，尽管人民币升值短期内会减缓我国机电产品出口，但对技术贸易来讲，却可以利用此时的时机，大量引进相关产业的先进技术，反哺自身加工业，提高企业的利润空间。作为世界上最大的发展中国家，大力发展机电一体化技术，用微电子技术改造传统产业，开发数字化、智能化机电产品，既是振兴我国传统机电工业的新鲜血液和源动力，也是一条促使机电行业产业、产品结构调整日益完善的捷径[7，8]。
3 机电一体化技术发展趋势
Microelectro-mechanical系统（MEMS）一直是一个近年来热门研究领域。它也是一个快速增长的行业，它们的大小已经超过100亿美元，数以百万计的MEMS一直在等产品汽车安全气囊和喷墨打印机。MEMS技术已经应用到开发微型光学开关来处理高卷数据和话音通信的通信。MEMS本身是一个机电一体化极好的例子。作为另一个措施，表示的重要性小型化、美国政府投资270美元在2000年在国家纳米技术倡议关于人口统计学的改变，ASME报告中，“人口统计学是第二强大的力量改变世界的经济和社会。在未来40年，世界人口预计将将增长50%左右。婴儿潮一代将进入高级成熟度然后年老。“然后，报告触动了几个具体的方面包括欧洲和日本人口迅速老龄化趋势。虽然报告中没有讨论ASME，这种趋势将激励机电朝着人性化方向发展，如护理机器人的研发被称为人类友好的机电一体化。美国机械工程师协会（ASME）最近发表了一份报告，题为《机械工程在21世纪的发展趋势》，其内容主要介绍了从20世纪到21世纪机电一体化的进展和今后发展的趋势。它从以下四个类别描述了工程学的变革趋势：技术变革、人口变革、经济变革和社会变革。随着科技的进步，以下八个领域将会是机电一体化发展的主要途径：信息技术、微型化、材料科学、生物工程和医药、能源、运输、环境工程和制造业等[9，10]。
4 结论
在经济全球化趋势逐渐增强，市场竞争日趋激烈的当今社会，机电一体化的发展对优化本国的产业结构和发展本国经济具有至关重要的作用。机电制造思维是基于现代工程教育而逐步兴起和发展起来的。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和产物。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，机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。总而言之，机电一体化技术作为机械技术，信息技术，电子技术和计算机技术的融合、发展与延伸，在经济社会不断建设发展的过程中占据着极为关键的地位。我们需要明确机电一体化技术未来发展方向，妥善处理机电一体化技术在发展过程中面临的问题与障碍，推动机电一体化时代的全面发展。
参考文献：
[1]安红杰.机电一体化技术的现状及发展趋势[J].黑龙江科技信息，2012，（1）：37.
[2]刘莎，周泉.机电一体化的发展趋势分析[J].产业与科技论坛，2012，（3）：108-109.
[3]黄恩勇.机电一体化的核心技术与发展前景分析[J].河南科技，2012，（1）：79.
[4]刘波.机电一体化的现状和未来发展.科技传播，2012，（10）： 39-40.
[5]张洋.机电一体化技术的应用现状及发展趋势.产业与科技论坛，2012，（4）：114-115.
[6]贾启升.简述机电一体化技术发展状况及趋势.中小企业管理与科技（上旬刊），2012，（1）：195-196.
[7]刘耀海.浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势.信息系统工程，2012，（10）：89-95.
[8]闫金鹏.浅析机电一体化的应用及前景.价值工程，2012，（14）：52-53.
关键词：机电一体化；应用；发展
中图分类号：O421文献标识码： A
引言
随着现代科学技术的发展,信息技术和计算机系技术与机械工业相结合,使得机械工业的产品工程、生产方式都发生了重大的变化,机电工业发展成为一种必然的趋势,机电工业是一个国家国民经济的重要基础。
一、机电一体化技术的优势
1、提高了使用的性能
机电一体化产品大多数是使用数字显示和程序控制这种先进的技术，在进行控制的时候都是利用产品控制平面上的按钮进行控制，而且做到了按钮与操作手柄的数量最小化，使得操作更加方便和简单，系统的自动化程度显著地提高。机电一体化产品在生产过程中，都是利用内部的电子控制系统的预制程度进行自动指挥，采用重复的动作来实现所有需要完成的生产步骤。尤其是在这个阶段，技术一流的机电一体化产品，都是通过控制对象参数变化的外部环境来实现最好地工作程序，以达到最佳地自动运行。
2、调试和养护更方便
这种控制方案的优点是，它使产品在不改变任何配件部分或者不改变产品某些部分的情况下，只需要通过直接输入到机电一体化产品操作系统上的程序，对程序进行相应的变动或者进行基于基础上的更新过程就可以完成产品的调试改进。此外，对于一些具有存储功能的机电一体化产品，企业可以通过对预先安装在系统中不同的程序的执行，可以有效避免重复安装的情况出现，机电一体化的系统也可以随时根据产品需要，对目标进行变动，这时程序会自动更换操作，使得工作效率得到明显的提高。机电一体化系统还具有自动化监控、巡检功能，可以使产品在生产过程中一旦出现设备故障，该设备可以及时作出反应，并采取适当的纠正措施，以确保机电一体化设备的正常运行。
3、安全性能得到改进
机电一体化产品具有自动报警、自动监控、自动保护、自动诊断等功能，这相比于传统的机械设备在安全性能上取得了巨大的进步，使得设备的安全性能得到有力的保障。目前的机电一体化产品在工作的过程中，一旦出现故障，就可以自动采取有效的防护措施，消除安全风险，在一定程度上，对设备以及设备的操作人员的安全起到了保护作用。
4、生产质量得到提高
机电一体化产品通常都具有自动控制功能和自动信息处理功能，正因为具有这样的特点，在对生产产品的检测精度、生产的灵敏度、生产的范围等多个方面都取得了显著地提高，通过自动生产控制系统，机电一体化产品可以避免从操作者的主观想法上对产品造成影响，在生产的过程中完全按照预定的程序，执行所需的操作，有效的确保了机械的使用性能，确保了设备的生产能力得以实现，提高了产品质量。
5、适用的范围更广
相比传统的机械和电气产品，机电一体化产品不再局限于单一功能，也不再受到单一的技术限制，这类产品具有复杂的技术和先进的功能，大大提高了产品的自动化程度和产品的功能水平，使得这类产品的生产、使用范围越来越大。
二、机电一体化技术的主要应用领域
机电一体化技术的应用领域比较广泛，主要应用于以下几个领域：计算机集成制造系统、数控机床以及柔性制造系统。
1、计算机集成制造系统
计算机集成制造系统（computerintegratedmanufac－turingsystem，CIMS），是在信息技术自动化技术以及制造的基础之上，通过计算机技术将分散在产品设计制造过程中的孤立子系统进行有机的集成，形成一种使用多品种、小批量生产的智能化制造系统。它主要是打破了原有部门之间的界限，从而制造一种基于控制物流与信息流，最终实现产品开发、生产准备、经营策略以及生产经营的有机结合，充分发挥各个生产要素的作用。
2、柔性制造系统
柔性制造系统（flexiblemanufacturingsystem，FMS），是计算机化的制造系统，由数控机床、机器人、自动化仓库以及料盘等组成，可以随机、按量、及时的按照各个配件部门的要求，适合多种中小批量的生产。
3、数控机床
数控机床（Computernumericalcontrolmachinetools，CNC），是一种装有程序控制系统的自动化机床，在结构、功能以及操作上都能够得到有效的提高。主要是因为此种机床是以单板、单片机做为控制机，加上专用芯片以及模板进行组成结构紧凑的数控装置，其拥有总线式、模块化以及紧凑型的结构，能够提供面向车间的编程技术以及实现二、三维加工过程的动态仿真，并且引入模糊控制以及在线诊断等机制。
三、机电一体化的未来发展趋势
机电一体化的发展集合了机械、电子、计算机等学科的交叉融合,机电一体化的发展也必将依赖于技术的发展而进步,机电一体化的发展将朝着以下的方向发展。
1、智能化
智能化是机电一体化与传统机械的最重要的区别,这也是未来几十年重要的发展方向。工业机器人就是重要的例子,随着计算机处理技术性能的提高和控制算法的发展,必将推动机电一体化产品向更智能的方向发展。机电一体化产品将具有智能,具有一点简单的判断能力和决策能力,可以取代一些人类的体力劳动和一部分运算处理,并给工程的决策控制提供重要的支撑依据。
2、微型化
随着信息技术的发展,微电子系统的几何尺寸越来越小,由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可以很方便的进行一些一般机构难以进行的操作,比如一些微型的手术、航天工业中,机电工程的微型化发展在这些高精尖的领域具有广泛的应用前景。
3、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电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准。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。
4、网络化
网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。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。
5、灵活性化
机电一体化产品在未来的发展过程中，必须保证控制系统设计和系统的实施有足够的冗余操作空间，也就是要有“灵活性”，这样可以更好地应对突发事件，也更便于对系统设计进行资源的科学合理分配。在这样一个灵活的系统中，每个子系统都可以进行独立工作，都有自身的约束性，但是同时也在为整个系统服务，可以根据环境的变化产生不同的反应，子系统可以同时生成自己的信息的附加信息。这种技术的优点在一方面增加了系统的适应性，在另一方面子系统故障不会影响到整个系统的操作。
6、绿色化
随着经济的发展,工业的发展使得环境污染越来越严重,人民对于生态文明的要求越来越高。于是绿色产品应运而生,绿色化是时代的趋势,其目标是通过减少原材料的应用,在制造环境减少污染,在报废环节进行环境的治理,实现整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。
结束语
机电一体化技术或者产品的出现，并不是孤立存在的，它是由电子技术、计算机技术、微电子技术等共同产生的，是社会生产力发展到一定阶段的必然趋势。将来，随着科学技术的进步以及社会生产力的提高，机电一体化水平将向更高层次发展。
参考文献
[1]宋立.机电一体化技术的应用与发展前景[J].科技信息，2012，(16).
