机电一体化教案与PPT1（优秀）由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“机电一体化教学案例”。
第1章
引
论
1.1 概
述
1、引言
机电一体化技术是20世纪60年代以来，在传统的机械技术基础上，随着电子技术、计算机技术，特别是微电子技术和信息技术的迅猛发展而发展起来的一门新技术。
“机电一体化”一词的英文名词是“Mechatronics”，它是取Mechanics（机械学）的前半部分和Electronics（电子学）的后半部分拼合而成。它是一个新兴的边缘学科，国内外处于发展阶段，代表着机械工业技术革命的前沿方向。
机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，从系统的观点出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智能、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、能量变换机理进行研究，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，形成物质和能量的有规则运动，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
这里机械技术是基础，信息处理技术主要指计算机，控制技术是机电一体化系统的关键技术，检测技术对自身及外部参数进行感知，电力电子技术倾向于驱动，主要是关于强电，这些技术并不是独立而是相互关联融合，所以说机电一体化技术是一个交叉学科的新技术。
举例：画像机器人、攀爬机器人。机械部分组成了其基本结构，通过传感器检测其运行状态参数，再由控制器控制执行机构实现目标。再如控制器的选择，可以单片机控制，也可以可编程控制器控制，这里就需要进行对比控制器的控制性能好、成本、能耗、可靠性等等，所以这也是一个系统优化的问题。
虽然机电一体化技术是门新技术，但是它的发展迅速。机电一体化技术在制造业的应用从一般的数控机床、加工中心和机械手发展到智能机器人、柔性制造系统（FMS）、无人生产车间和将设计、制造、销售、管理集成一体的计算机集成制造系统（CIMS）。
机电一体化：从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。
注意：机电一体化不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术
两个显著特征： １）系统的科学性
２）学科综合性和技术集成性
机电一体化含义：机电一体化系统、机电一体化技术 机电一体化系统（产品）：
（1）加工制造业：从数控机床、加工中心和机械手发展到智能机器人、柔性制造系统（FMS）、无人生产车间和将设计、制造、销售、管理集成一体的计算机集成制造系统（CIMS）；生产设备中集成电路自动生产线、激光切割设备、印刷设备；
（2）家用电器：如洗衣机、目前的许多智能洗衣机采用了模糊控制，实现水位、洗涤时间、干燥度的自动控制，把人们从劳动中解放出来。但是现在存在的最大问题就是洗衣干净度的问题，很难判断，也有的是根据排水的干净度来判断衣服的干净度，但是有些污垢附着在衣服上不能洗掉，所以也不能作为标准。
（3）航空航天设备：如雷达、飞船等。雷达是一种典型的伺服控制装置，不仅能够跟踪目标，将信息返回到控制中心，实对其的控制。
（4）医疗仪器及设备：如CT、分析仪等另外，汽车、办公自动化、环境监测等。
机电一体化技术：其中包含很多共性的关键技术，后面介绍。举例：数控机床、焊接机器人、汽车ABS系统 机电一体化产品的特点：
1）整体结构最优化（小型轻量）
2）系统控制的智能化（“傻瓜”相机）
3）操作性能柔性化（灵活性和适应性）机电一体化技术与其他高新技术的关系：
1、机电一体化技术是其他高新技术发展的基础；
2、机电一体化的发展依赖于其他相关技术的发展。
随着信息技术、材料技术、生物技术等新兴学科的高速发展，在数控机床、机器人、微型机械、家用智能设备、医疗设备、现代制造系统等产品及领域，机电一体化技术将得到更加蓬勃的发展。
2、机电一体化系统的基本组成要素
举例：数控机床伺服系统1）结构组成2）分析归类共性 一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：
机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。
归纳为：结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。
图1—1机电一体化系统的组成要素及功能
a）机电一体化系统的组成要素
b）机电一体化系统的功能
1、机械本体
机电一体化系统的机械本体包括：机身、框架、联接等，实现构造功能。
要求：高效率、多功能、高可靠性和节能、小型、轻量、美观等（由于机电一体化产品技术性能、水平和功能的提高，机械本体要在机械结构、材料、加工工艺性以及几何尺寸等方面适应产品）
2、动力与驱动
提供能量，转换成需要的形式，实现动力功能
要求：效率高、、快速响应、适应性好、可靠性高；
尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出--显著特征之一
由于电力电子技术的高度发展，高性能的步进驱动、直流伺服和交流伺服驱动方式大量应用于机电一体系统。
3、传感测试部分
检测产品内部状态和外部环境，分析处理后实现计测功能
要求：体积小、精度高、实时性强、抗干扰能力强
4、执行机构
包括机械传动与操作机构，接收控制信息，完成要求的动作，实现主功能（静特性、动特性）。
常用执行机构：机械、电磁、电液等机构
5、控制及信息单元
处理、运算、决策，实现控制功能
要求：高可靠性、柔性、自诊性、智能化
将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地运行。一般由计算机、可编程控制器（PLC）、数控装置以及逻辑电路、A/D与D/A转换、I/O（输入输出）接口和计算机外部设备等组成。
以上这五部分我们通常称为机电一体化的五大组成要素，这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。
遵循原则：接口耦合、运动传递、信息控制、能量转换的原则--四大原则。
6、接口耦合、能量转换
（1）变换
两个需要进行信息交换和传输的环节之间，由于信息的模式不同（数字量与模拟量、串行码与并行码、连续脉冲与序列脉冲等等），无法直接实现信息或能量的交流，需要通过接口完成信息或能量统一。
（2）放大
在两个信号强度相差悬殊的环节间，经接口放大，达到能量的匹配。如电液阀
（3）耦合变换和放大后的信号在环节间能可靠、快速、准确地交换，必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑规范。接口具有保证信息的逻辑控制功能，使信息按规定模式进行传递。
（4）能量转换
包含了执行器、驱动器。涉及到不同类型能量间的最优转换方法与原理。液压泵
7、信息控制
在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成数据采集、分析、判断、决策，以达到信息控制的目的。对于智能化程度高的系统，还包含了知识获取、推理及知识自学习等以知识驱动为主的信息控制。
8、运动传递
运动传递是指运动各组成环节之间的不同类型运动的变换与传输，如：位移变换、速度变换、加速度变换及直线运动和旋转运动变换等。运动传递还包括以运动控制为目的的运动优化设计，目的是提高系统的伺服性能。
3、机电一体化系统的技术组成机电一体化系统各种学科相互渗透作用的结果，其技术组成包括：机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。
1、机械技术
机械技术是机电一体化的基础，实现机电一体化产品的主功能和构造功能。随着高新技术引入机械行业，在机电一体化产品中，要优化设计系统结构、重量、体积、刚性和寿命等参数对机电一体化系统的综合影响。实现结构上、材料上、性能上以及功能上的变更，满足减少重量、缩小体积、提高精度、提高刚度、改善性能和增加功能的要求。
2、计算机与信息处理技术
信息处理技术主要完成信息的交换、存取、运算、判断和决策等，其主要工具是计算机。因此计算机技术与信息处理技术是密切相关的。计算机信息处理部分指挥整个系统的运行。信息处理是否正确、及时，直接影响到系统工作的质量和效率。
人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术都属于计算机信息处理技术
3、自动控制技术
控制技术的内容丰富，主要在基本控制理论的指导下，对具体装置或控制系统设计，最终可靠的投入运行。例如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、再现、检索等。自动控制技术越来越多地与计算机控制技术联系在一起，成为十分重要的关键技术。
4、传感与检测技术
研究对象：传感器及其信号检测装置（即变送器）
作用：感受器官、反馈环节。
要求：快速、精确地获得信息并在相应的应用环境中
传感与检测是实现自动控制、自动调节的关键环节，它的功能越强，系统的自动化程度就越高，关键元件是传感器。传感与检测装置是系统的感受器官，它与信息系统的输入端相联并将检测到的信息输送到信息处理部分。
传感器是将被测量（包括各种物理量、化学量和生物量等）变换成系统可识别的，与被测量有确定对应关系的有用电信号的一种装置。
5、伺服传动技术
研究对象：执行元件及其驱动装置
执行元件种类：电动（伺服电机、步进电机）、液压（脉冲油缸、马达）、气压
驱动装置：各种电动机的驱动电源电路
驱动装置由微型计算机通过接口与这些传动装置相连接，控制它们的运动，带动工作机械作回转、直线以及其他各种复杂的运动。伺服传动技术是直接执行操作的技术，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置或部件，对系统的动态性能、控制质量和功能具有决定性的影响。
变频技术的发展，交流伺服驱动技术取得突破性进展，为机电一体化系统提供了高质量的伺服驱动单元，极大地促进了机电一体化技术的发展。
6、系统总体技术
系统总体技术是一种从整体目标出发,用系统的观点和全局角度,将总体分解成相互有机联系的若干单元,找出能完成各个功能的技术方案,再对组成方案组进行分析、评价和优选的综合应用技术。
解决问题：系统的性能优化问题和组成要素之间的有机联系问题, 使整个系统很好的协调的正常运行 接口技术是系统总体技术的关键环节，主要有电气接口、机械接口、人机接口。电气接口实现系统间信号联系；机械接口则完成机械与机械部件、机械与电气装置的连接；人机接口提供人与系统间的交互界面。
4、机电一体化技术与其他技术的区别
机电一体化技术有着自身的显著特点和技术范畴，为了正确理解和恰当运用机电一体化技术，我们必须认识机电一体化技术与其他技术之间的区别。
（1）机电一体化技术与传统机电技术的区别
传统机电技术：操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现，如继电器、接触器等，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。
机电一体化技术：以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。
（2）机电一体化技术与并行技术的区别
机电一体化技术：机械技术、微电子技术、计算机技术、控制技术和检测技术在设计和制造阶段就有机结合在一起，十分注意机械和其他部件之间的相互作用。
并行工程：各种技术尽量在各自范围内齐头并进，只在不同技术内部进行设计制造，最后通过简单叠加完成整体装置。
（3）机电一体化技术与自动控制技术的区别
自动控制技术：侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析方法和自动系统的构造等。
机电一体化技术：将自动控制原理及方法作为重要支撑技术，将自控部件作为重要控制部件。它应用自控原理和方法，对机电一体化装置进行系统分析和性能测算。
（4）机电一体化技术与计算机应用技术的区别
机电一体化技术：只是将计算机作为核心部件应用，目的是提高和改善系统性能。
计算机应用技术：机电一体化系统中的应用仅仅是计算机应用技术中一部分，它还可以作为办公、管理及图象处理等广泛应用。机电一体化技术研究的是机电一体化系统，而不是计算机应用本身。
思考：机电一体化系统与人体的对应关系？
1.2 机电一体化系统的设计
机电一体化系统（或产品）的设计过程中，一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法，要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方法，并用自动控制理论的相关手段，进行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。
1、机电一体化系统的分类
机电一体化系统（产品）种类繁多，目前还在不断的发展增加中，可以从控制机构及产品种类划分类型。（1）从控制的角度机电一体化系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。1）开环控制
开环控制的机电一体化系统是没有反馈的控制系统。
特点：结构简单, 成本低, 维修方便；但精度较低,对输出和干扰没有诊断能力。
应用场合：常用于精度要求不高的场合，如家用电器、简易NC机床。2）闭环控制
闭环控制系统，输出信号由反馈环节与输入信号比较，经控制器分析处理，从而实现对输出的补偿
特点：精度高抗干扰能力强，但结构复杂成本高。
应用场合：现代机电一体化系统常采用闭环控制，如数控机床，机器人，雷达等。
（2）从用途分类，机电一体化系统的种类繁多，如机械制造业机电一体化设备、电子器件及产品生产用自动化设备、军事武器及航空航天设备、家庭智能机电一体化产品、医学诊断及治疗机电一体化产品、以及环境、考古、探险、玩具等领域的机电一体化产品等。
2、机电一体化系统（产品）开发的类型
传统的设计方法：经验公式、图表、手册等
现代设计方法：以计算机为手段所进行的一种新的有效的方法。
机电一体化系统（产品）开发的类型依据该系统与相关产品比较的新颖程度和技术独创性，可分为开发性设计、适应性设计和变参数设计。
1、开发性设计
开发性设计是一种独创性的、全新的设计方式。开发性设计是属于产品发明专利范畴。最初的电视机和录象机、中国的神5航天飞机都属于开发性设计。
2、适应性设计
适应性设计是中，主要原理和设计方案保持不变的情况下，仅对功能和结构进行重新设计。适应性设计属于实用新型专利范畴。如电脑控制的洗衣机代替机械控制的半自动洗衣机；照相机的自动曝光代替手动调整等。
3、变参数设计
变参数设计是仅改变部分结构尺寸而形成的系列产品，使之适用范围发生变化的设计方式。例如，同一种产品不同规格型号的相同设计。
3、机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法
在进行机电一体化系统（产品）设计之前，要依据该系统的通用性、可靠性、经济性和防伪性等要求合理的确定系统的设计方案。拟定设计方案的方法通常有取代法、整体设计法和组合法。
（1）取代法
是改造旧产品开发新产品或对原系统进行技术改造常用的方法。如电气控制取代原系统中机械控制机构；电气调速控制系统取代机械式变速机构；用可编程序控制器取代机械凸轮控制机构、中间继电器等。这不但大大简化了机械结构和电器控制，而且提高了系统的性能和质量。
（2）整体设计法
整体设计法主要用于新产品开发设计。在设计时完全从系统的整体目标出发，考虑各子系统的设计。由于设计过程始终围绕着系统整体性能要求，各环节的设计都兼顾了相关环节的设计特点和要求，使系统各环节间接口有机融合、衔接方便，且大大提高了系统的性能指标和制约了仿冒产品生产的难度。该方法的缺点是设计和生产过程的难度和周期增大，成本较高，维修和维护难度加大。例如，机床的主轴和电机转子合为一体；直线式伺服电机的定子绕组埋藏在机床导轨之中；带减速装置的电动机和带测速的伺服电机等。
3、组合法
就是选用各种标准功能模块组合设计成机电一体化系统。例如，设计一台数控机床，可以依据机床的性能要求，通过对不同厂家的计算机控制单元、伺服驱动单元、位移和速度测试单元及主轴、导轨、刀架、传动系统等产品的评估分析，研究各单元间接口关系和各单元对整机性能的影响，通过优化设计确定机床的结构组成。此方法开发的机电一体化系统（产品）具有设计研制周期短、质量可靠、生产成本低，且有利于生产管理和系统的使用维护。
4、机电一体化系统设计
系统设计：用系统思维综合运用各有关学科的知识、技术和经验，在系统分析的基础上，通过总体研究和详细设计，实现满足设计目标的产品研发过程。
基本原则：使设计工作获得最优化效果，在保证目的功能要求与适当使用寿命的前提下不断降低成本。过程：是“目标—功能—结构—效果“的多次分析与综合的过程。综合可理解为各种解决问题要素的拼合的模型化过程。分析是综合的反行为，也是提高综合水平的必要手段。分析也是分解与剖析，对综合后解决方案提出质疑、论证和改革。通过分析，排除不合适的方案或方案中不合适的部分，为改善、提高和评价作准备。综合与分析是相互作用的。
传统的设计方法：经验公式、图表、手册等
现代设计方法：以计算机为手段所进行的一种新的有效的方法。
其设计步骤：设计预测一→信号分析一→科学类比一→系统分析设计一→创造设计一→选择各种具体的现代设计方法（如相似设计法、模拟设计法、有限元法、可靠性设计法、动态分析法、优化设计法、模糊设计法等）一→机电一体化系统设计质量的综合评价。
现代设计方法还在不断发展，它必将为机电一体化系统设计提供更新颖而广阔的思路与视野。
5、机电一体化系统（产品）的工程路线各种机电一体化系统（产品）的研究、开发、生产及销售的过程各自有其自身特点，归纳其基本规律，机电一体化系统（产品）的工程路线如图1-2所示。
图1-2 机电一体化系统（产品）的工程路线
1.3 机电一体化发展趋势
1、机电一体化技术现状
机电一体化占据主导地位是制造产业发展的必然趋势，而制造产业是整个科学技术和国家经济发展的基础工业，因而机电一体化在当前激烈的国际政治、军事、经济竞争中有举足轻重的作用，受到各工业国家的极大重视。
（1）技术发展
日本将智能传感器,计算机芯片制造技术,具有视频、触觉和人机对话能力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。
西欧高技术发展规划“尤里卡”计划,提出五大关键技术领域,其中包括研制可自由行动、决策并易于人机对话的欧洲第三代安全民用机器人,广泛合作研究计算机辅助设计、制造、生产、管理的柔性系统,实现工厂全面自动化等机电一体化研究方向。
1991年3月,美国国家关键技术委员会提交的年度报告《国家关键技术》中,列举了22项对于美国国家经济繁荣和国防安全至为关键的技术,其中包括机器人、传感器、控制技术和CIMS及与CIMS相关的其他工具和技术。
（2）资金支持
技术密集型的高技术发展初期投资大、回收少,多数国家政府给予资金支持和必要的政策优惠。
如前西德1984~1988年的五年计划确定,提供5.3亿马克用于资助计算机辅助设计和制造的应用,扩大工业机器人、软件操作系统和外围设备的工业基础等先进生产技术的应用。 日本政府早在1971年,已把数控机床作为重点扶植对象，1978年后开展了高精度高性能机器人的研究，先后投资400多亿日元。
美国1983年制定的“星球大战（SDI）”计划投资1000亿美元以发展高技术,其中也包括发展空间机器人、核能机器人、军事机器人及工业机器人等相关技术。美国国家科学基金会（NST）每年投资100万美元,国家标准局（NBS）每年投资150万美元用于发展相关技术。国家规划和支持对美国机器人技术的发展起了很大的推动作用。
（3）我国现状
我国是发展中国家,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开拓领域和技术产品潜在市场。
1986年开始实施的“八六三”计划，将自动化技术，重点是CIMS和智能机器人技术等机电一体化前沿技术确定为国家高技术重点研究发展领域。近年来,我国已研制成功了用于喷漆、焊接、搬运以及能前后行走的、能爬墙、能上下台阶、能在水下作业的多种类型机器人。CIMS研究方面,我国已在清华大学建成国家CIMS工程研究中心（ERC）,在一些著名大学和研究单位建立了7个CIMS单元技术实验室和8个CIMS培训中心,在国家立项实施CIMS的企业已达70余家。我国在制造业机电一体化的研究和应用方面积累了一定的经验, 将推动机电一体化技术向更高层次纵深发展。
但是我国汽车电子化的水平与先进工业国家相比有较大差距，所以在这方面需要进行大量的工作。
近年来，我国已研制成功了喷漆、焊接、搬运、能前后行走的、能爬墙、能上下台阶、能在水下作业的多种类型机器人。CIMS研究方面，在清华大学建成国家CIMS工程研究中心（ERC），在一些著名大学和研究单位建立了7个CIMS单元技术实验室和8个CIMS培训中心，在国家立项实施CIMS的企业已达70余家。经过多年发展，我国在制造业机电一体化的研究和应用方面积累了一定的经验，必将推动机电一体化技术向更高层次纵深发展。
2、机电一体化发展趋势
随着科技的发展和社会经济的进步，对机电一体化技术提出了许多新的和更高的要求，制造业中的机电一体化应用就是典型的事例。毫无疑问，机械制造自动化中的数控技术、CNC、FMS、CIMS及机器人等技术的发展代表了机电一体化技术的发展水平。
为了提高机电产品的性能、质量，发展高新技术，现在有越来越多的零件要求制造精度越来越高，形状也越来越复杂，如高精度轴承的滚动体圆度要求小于0.2μm；液浮陀螺球面的球度要求为0.1～0.5μm；激光打印机的平面反射镜和录像机磁头的平面度要求为0.4μm，粗糙度为0.2μm。所有这些，要求数控设备具有高性能、高精度和稳定加工复杂形状零件表面的能力。因而新一代机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。
1、机电一体化的高性能化
高性能化一般包含高速化、高精度、高效率和高可靠性。如现代数控设备在相当高的分辨率（0.1μm）情况下，系统仍有高速度(100m／min)，可控及联动坐标达16轴，并且有丰富的图形功能和自动程序设计功能。要求主轴转速进给率、刀具交换，托板交换等各关键部分实现高速化；一般采用实时多任务操作系统，进行并行处理，使运算能力进一步加强，通过设置多重缓冲器，保证连续微小加工段的高速加工。快速插补运算对于复杂轮廓，将加工形状用微小线段来逼近是通用方法。重要方面。
高速化和高精度是机电一体化的重要指标。高分辨率、高速响应的绝对位置传感器是实现高精度的检测部件。如法国IBAG公司等的磁浮轴承的高速主轴最高转速可达15×104r/min，一般转速为7×103～25×103 r/min；加工中心换刀速度高达1.5s；切削速度方面，目前硬质合金刀具和超硬材料涂层刀具车削和铣削低碳钢的速度达500m/min以上，而陶瓷刀具可达800~l 000m/min，比高速钢刀具30～40m/min的速度提高数十倍。精车速度甚至可达1 400m/min。
系统可靠性方面，一般采用冗余、故障诊断、自动检错、系统自动恢复和软、硬件可靠性等技术使得机电一体化产品具有高性能。
2、机电一体化的智能化趋势
人工智能是机器人与数控机床的智能化就是重要应用。智能机器人通过视觉、触觉和听觉等各类传感器检测工作状态，根据实际变化过程反馈信息并做出判断与决定。数控机床的智能化主要用各类传感器对切削加工前后和加工过程中的各种参数进行监测，并通过计算机系统作出判断，自动对异常现象进行调整与补偿，以保证加工过程的顺利进行，并保证加工出合格产品。目前还有出现智能制造系统（IMS）控制器来模拟人类专家的智能制造活动，（1）诊断过程的智能化
诊断功能的强弱是评价一个系统性能的重要智能指标之一。通过引入人工智能的故障诊断系统，采用各种推理机制，能准确判断故障所在，并具有自动检错、纠错与系统恢复功能，从而大大提高了系统的有效度。
（2）人一机接口的智能化
智能化的人一机接口，可以大大简化操作过程，这里包含多媒体技术在人一机接口智能化中的有效应用。
（3）自动编程的智能化
操作者只需输入加工工件素材的形状和需加工形状的数据，加工程序就可全部自动生成，这里包含：①素材形状和加工形状的图形显示；②自动工序的确定；③使用刀具、切削条件的自动确定；④刀具使用顺序的变更；⑤任意路径的编辑；⑥加工过程干涉校验等。
（4）加工过程的智能化
通过智能工艺数据库的建立，系统根据加工条件的变更，自动设定加工参数。同时，将机床制造时的各种误差预先存入系统中，利用反馈补偿技术对静态误差进行补偿。还能对加工过程中的各种动态数据进行采集，并通过专家系统分析进行实时补偿或在线控制。
3、机电一体化的系统化发展趋势
系统化的表现特征之一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，同时寻求实现多坐标多系列控制功能的NC系统。表现特征之二是通信功能的大大加强，一般除RS—232外，考虑通信联网需要，建立通信局部网络（LAN），正在成为标准化LAN的制造自动化协议（MAP）已开始进入NC系统，从而可实现异型机异网互联及资源共享。
4、机电一体化的轻量化及微型化发展趋势
一般机电一体化产品，除了机械主体部分，其他部分均涉及电子技术，随着片式元器件（SMD）的发展，表面组装技术（SMT）正在逐渐取代传统的通孔插装技术（THT）成为电子组装的重要手段，电子设备正朝着小型化、轻量化、多功能、高可靠方向发展。80年代以来，SMT发展异常迅速，1993年电子设备平均60％以上采用SMT，同年世界电子元件片式化率达到45％以上。因此，机电一体化中具有智能、动力、运动、感知特征的组成部分将逐渐向轻量化、小型化方向发展。
此外，80年代末期，微型机械电子学及其相应的结构、装置和系统的开发研究取得了综合成果，科学家利用集成电路的微细加工技术，实现了将机构及其驱动器、传感器、控制器及电源集成在一个很小的多晶硅上，因而获得了完备的微型电子机械系统MEMS（Micro Electro Mechanical System）。整个尺寸缩小到几个毫米甚至几百微米。
