什麼是機電一體化、機電一體化元件、模塊、機器和系統

“機電一體化”這個詞是由兩個詞組成的——“機械學”和“電子學”。這個名詞是1969年由安川電機的資深開發人員，日本人森哲郎提出的。 20世紀，安川電機專門從事電力驅動和直流電機的開發和改進，並因此在這方面取得了巨大成功，例如第一台盤式電樞直流電機就是在那裡開發出來的。

隨後是關於第一個硬件 CNC 系統的開發。並於1972年在這裡註冊了Mechatronics品牌。該公司很快在電力驅動技術的開發方面取得了長足的進步。該公司後來決定放棄“Mechatronics”這個詞作為商標，因為這個詞在日本和世界各地都被廣泛使用。

無論如何，日本是這種技術發展最活躍的國家，當時有必要結合機械元件、電機、電力電子、微處理器和軟件來實施高精度電力驅動控制。

機電一體化的常見圖形符號是 RPI（美國紐約州倫斯勒理工學院）網站上的圖表：

機電一體化是世界上最新的工程領域之一，根據聯合國教科文組織的說法，它是十大最有前途和最受追捧的領域之一。

一般來說，“機電一體化”一詞可以給出以下定義——它是基於精密機械、電氣工程、電子、微處理器技術、各種動力源、電氣、液壓和氣動驅動器及其智能控制專注於現代自動化生產系統塊的創建和操作。

機電一體化是計算機化的運動控制。

機電一體化的目標是在質量上創造新的運動模塊、機電一體化運動模塊、智能機電一體化模塊，並在此基礎上製造移動智能機器和系統。

歷史上，機電一體化是從機電學發展而來，並依託其成就，將機電系統與計算機控制裝置、嵌入式傳感器和接口系統地結合起來。

機電系統示意圖

機電系統的廣義結構

電子、數字、機械、電氣、液壓、氣動和信息元素 — 可以作為機電一體化系統的一部分，作為最初具有不同物理性質的元素，但是，將它們組合在一起以獲得系統的定性新結果，這是無法實現的由每個元素作為一個單獨的表演者。

單獨的主軸電機無法自行彈出 DVD 播放器托盤，但在帶有微控制器軟件的電路控制下，並正確連接到蝸輪，一切都會輕鬆進行，看起來就像一個簡單的單片系統。然而，儘管外部簡單，但根據定義，機電一體化系統包括幾個相互連接和相互作用的機電一體化單元和模塊，以執行特定的功能動作來解決特定的任務。

機電一體化模塊是一種獨立的產品（在結構上和功能上），旨在通過相互滲透和同時有目的的硬件和軟件集成其組件來執行運動。

典型的機電一體化系統由互連的機電和電源組件組成，這些組件又由計算機或微控制器控制。

在設計和構建這樣的機電系統時，他們盡量避免不必要的節點和接口，盡量使一切簡潔和無縫，不僅是為了提高設備的質量特性，也是為了增加可靠性系統的一般。

有時這對工程師來說並不容易，他們被迫找到非常不尋常的解決方案，正是因為不同的單元處於不同的工作條件下，做著完全不同的事情。例如，在某些地方，傳統的軸承將無法工作，它被電磁懸架所取代（特別是在通過管道泵送氣體的渦輪機中，因為傳統的軸承會由於氣體滲透到管道中而很快失效）它的潤滑劑）。

以某種方式，今天機電一體化已經滲透到從家用電器到建築機器人、武器和航空航天的方方面面。所有 CNC 機器、硬盤驅動器、電鎖、汽車中的 ABS 系統等。 — 在任何地方，機電一體化不僅有用，而且必不可少。現在很少有人可以找到手動控制，這一切都歸結為這樣一個事實，即您在沒有固定的情況下按下按鈕或簡單地觸摸傳感器——您得到了結果——這可能是當今機電一體化最原始的例子。

機電一體化集成級別的層次圖

第一級集成由機電設備及其元件組成。第二級集成由集成機電模塊組成。第三級集成是由集成機電一體機形成的。第四級集成是由機電一體化機器的複合體形成的。第五級集成是在機電一體化機器和機器人復合體的單一集成平台上形成的，這意味著可重構柔性生產系統的形成。

如今，機電一體化模塊和系統廣泛應用於以下領域：

• 機械工程和自動化設備，機械工程的工藝流程；

• 工業和特殊機器人；

• 航空航天技術；

• 軍事裝備、警察和特殊服務車輛；

• 電子工程和快速成型設備；

• 汽車工業（電機輪驅動模塊、防抱死制動器、自動變速器、自動停車系統）；

• 非傳統交通工具（電動汽車、電動自行車、輪椅）；

• 辦公設備（例如復印機和傳真機）；

• 計算機外圍設備（例如打印機、繪圖儀、CD-ROM 驅動器）；

• 醫療和運動設備（殘疾人生物電和外骨骼假肢、健美訓練器、控制診斷膠囊、按摩器等）；

• 家用電器（洗衣機、縫紉機、洗碗機、獨立吸塵器）；

• 微型機械（用於醫學、生物技術、通信和電信）；

• 控制和測量設備和機器；

• 電梯和倉庫設備，酒店和機場的自動門；照片和視頻設備（視盤播放器、攝像機聚焦設備）；

• 用於培訓複雜技術系統操作員和飛行員的模擬器；

• 鐵路運輸（列車控制和穩定係統）；

• 用於食品、肉類和乳製品行業的智能機器；

• 印刷機；

• 用於演藝、景點的智能設備。

因此，對具有機電一體化技術的人員的需求正在增加。