機電一體化是一個(gè)新興的邊緣學(xué)科， 正處于發(fā)展階段，代表著(zhù)機械工業(yè)技術(shù)革命的發(fā)展方向。一般認為，機電一體化技術(shù)是一門(mén)跨學(xué)科的綜合性高技術(shù)，是由微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、機械技術(shù)及其他技術(shù)相融合而構成的一門(mén)獨立的交叉學(xué)科。美國IEEE/ASME曾于1996年給出了一個(gè)較為全面的定義: “我們對機電一體化初步定義為‘在工業(yè)產(chǎn)品和過(guò)程的設計和制造中，機械工程和電子與智能計算機控制的協(xié)同集成’，包括以下11個(gè)方面：（1）成型和設計；（2）系統集成；（3）執行器和傳感器；（4）智能控制；（5）機器人；（6）制造；（7）運動(dòng)控制；（8）振動(dòng)和噪聲控制；（9）微器件和光電子系統；（10）汽車(chē)系統；（11）其他應用”。目前，國際上普遍采用日本機械振興協(xié)會(huì )的定義：“機電一體化是在機械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機結合而構成的系統的總稱(chēng)”，涉及機械制造技術(shù)、電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、測試和傳感器技術(shù)、控制技術(shù)、接口技術(shù)、計算機技術(shù)、伺服驅動(dòng)等多種技術(shù)。機電一體化技術(shù)對現代工業(yè)的發(fā)展有巨大的推動(dòng)力，因此世界各國都在大力推廣機電一體化技術(shù)。

    1 國外機電一體化發(fā)展現狀

    機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段。第一階段（又稱(chēng)初級階段）是20世紀60年代以前，這一時(shí)期人們不自覺(jué)地利用電子技術(shù)并使之得到比較廣泛的承認。第二階段，機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。第三階段，各國均開(kāi)始極大關(guān)注和支持機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品。

    1989年在日本東京召開(kāi)的第一屆國際先進(jìn)機電一體化學(xué)術(shù)會(huì )議，是機電一體化向縱深發(fā)展的標志，各國政府也開(kāi)始有計劃地推動(dòng)和發(fā)展機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品。目前，日本和美國在機電一體化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和應用方面處于世界領(lǐng)先地位。美國商務(wù)部曾發(fā)表過(guò)一份關(guān)于日本機電一體化的研究報告，對日美兩國機電一體化技術(shù)的基礎研究、超前開(kāi)發(fā)與形成產(chǎn)品等三方面進(jìn)行了比較，結論是除機器視覺(jué)與軟件外，日本的基礎研究與美國是可以比擬的。當前，他們都將智能傳感器、計算機芯片制造技術(shù)、具有觸覺(jué)和人機對話(huà)功能的人工智能工業(yè)機器人、柔性制造系統等列為高技術(shù)領(lǐng)域的重大研究課題，并投入大量資金支持發(fā)展相關(guān)技術(shù)。

    20世紀90年代后期，機電一體化進(jìn)入了深入發(fā)展時(shí)期。光學(xué)、通信技術(shù)、微細加工技術(shù)等進(jìn)入了機電一體化，出現了光機電一體化和微機電一體化的新分支。同時(shí)對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，以及學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)及光纖技術(shù)也為機電一體化技術(shù)開(kāi)辟了廣闊的發(fā)展天地。
因此，機電一體化產(chǎn)品得以迅猛發(fā)展，主要表現在以下4個(gè)方面:

    （1） 機電一體化產(chǎn)品幾乎遍及所有制造業(yè)領(lǐng)域。在工業(yè)發(fā)達國家，數控機床占機床總數的30%～40%。工業(yè)機器人正向智能化和智能系統的方向發(fā)展，數量在未來(lái)十年將以25%～30%的速度增長(cháng)。智能機器人將逐步進(jìn)入辦公、管理、娛樂(lè )、家庭等各個(gè)領(lǐng)域。

    （2） 機電一體化從單機向整個(gè)制造業(yè)的集成化過(guò)渡。計算機集成制造系統(CIMS) 是當今世界制造業(yè)發(fā)展的總趨勢, 它打破原有部門(mén)之間的界線(xiàn)以制造為基干來(lái)控制“物流”和“信息流”, 實(shí)現從經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)準備、生產(chǎn)實(shí)驗到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的有機結合。CIMS的實(shí)現是全局動(dòng)態(tài)的最優(yōu)綜合。

   （3） 激光技術(shù)進(jìn)入機電一體化領(lǐng)域。光機電一體化是激光技術(shù)與機械、電子技術(shù)相結合, 不僅大大擴展了機電一體化的應用領(lǐng)域, 而且使一些行業(yè)出現重大變革，是當今信息業(yè)與制造業(yè)的最佳結合點(diǎn)。

   （4） 微細加工技術(shù)與設備發(fā)展迅猛。微電子技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展, 帶動(dòng)了大量高新技術(shù)的興起, 微細加工技術(shù)和裝備不僅支持了電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展, 而且對微機械的誕生和發(fā)展也起了決定性的作用。

    2 國內機電一體化發(fā)展現狀

    我國從20世紀80年代初開(kāi)始進(jìn)行機電一體化的研究和應用，國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導小組并將其列為“863計劃”。在制定“九五”規劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的影響，許多大專(zhuān)院校、研究機構及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應用做了大量的工作。雖然目前國內機電一體化技術(shù)與日本、歐美等先進(jìn)國家相比仍有一定差距，但隨著(zhù)新技術(shù)革命的迅猛發(fā)展，我國加大了機電一體化技術(shù)的研究力度，并將其確定為國家高技術(shù)重點(diǎn)研究領(lǐng)域，給予優(yōu)先支持，并取得了一定的成績(jì)。

    （1）數控技術(shù)方面。我國數控技術(shù)起步于1958年，在“九五”末期, 國產(chǎn)數控機床的國內市場(chǎng)占有率達50%, 配國產(chǎn)數控系統(普及型)也達到了10%?？v觀(guān)我國數控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程, 特別是經(jīng)過(guò)4個(gè)5年計劃的攻關(guān), 總體來(lái)看取得了很好成績(jì)。目前, 已具有年產(chǎn)數控系統3000多套、主軸與進(jìn)給裝置5000多套的生產(chǎn)能力。近十年來(lái), 普通級數控機床的加工精度已由10μm 提高到5μm, 精密級加工中心則從3～5μm, 提高到1～1.5μm, 并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(0.01μm)。

    （2）工業(yè)機器人方面。我國1986年將機器人的研究開(kāi)發(fā)列入國家科技計劃, 現已掌握了機器人操作機的設計制造技術(shù)、控制系統和軟件編程技術(shù)、運動(dòng)學(xué)和軌跡規劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機器人的關(guān)鍵元器件,并進(jìn)入實(shí)用化階段，開(kāi)發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、噴漆、裝配、搬運、注塑、沖壓及能前后行走、爬墻、水下作業(yè)的多種機器人[8]。目前，國內相關(guān)科研機構和企業(yè)已掌握了工業(yè)機器人操作機的優(yōu)化制造技術(shù)，解決了工業(yè)機器人控制、驅動(dòng)系統的設計技術(shù)，機器人軟件的設計和編程等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握弧焊、點(diǎn)焊及大型機器人自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)（工作站）與周邊配套設備的開(kāi)發(fā)和制備技術(shù)?，F在，我國從事機器人研發(fā)的單位有200多家，專(zhuān)門(mén)從事機器人產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)的企業(yè)有50家以上，中國市場(chǎng)上總共擁有近萬(wàn)臺工業(yè)機器人，其中完全國產(chǎn)的工業(yè)機器人（行業(yè)內規模比較大的前三家工業(yè)機器人企業(yè)）行業(yè)集中度占30%左右。

    （3）計算機集成制造系統方面。我國經(jīng)過(guò)多年的理論和技術(shù)準備,CIMS已經(jīng)有了較快發(fā)展。目前,已在清華大學(xué)建成國家CIMS工程研究中心,在著(zhù)名高校和研究單位建立了7個(gè)CIMS單元技術(shù)實(shí)驗室和8個(gè)CIMS培訓中心[9]。2000年,全國已有20多個(gè)省市、10多個(gè)行業(yè)、200多家不同規模和類(lèi)型的企業(yè)通過(guò)實(shí)施CIMS應用示范工程, 取得了巨大的經(jīng)濟效益。當前, CIMS的進(jìn)一步試點(diǎn)推廣應用已經(jīng)擴展到機械、電子、航空、航天、輕工、紡織、冶金、石油化工等諸多領(lǐng)域, 正得到各行各業(yè)越來(lái)越多的關(guān)注和投入。