A. 機電一體化都有哪些關鍵技術
機電一體化的關鍵技術：
發展機電一體化技術所面臨的共性關鍵技術包括精密機械技術、感測檢測技術、伺服驅動技術、計算機與信息處理技術、自動控制技術、介面技術和系統總體技術等。現代的機電一體化產品甚至還包含了光、聲、化學、生物等技術的應用。
1、機械技術
機械技術是機電一體化的基礎。隨著高新技術引入機械行業，機械技術面臨著挑戰和變革。在機電一體化產品中，它不再是單一地完成系統間的連接，而是要優化設計系統結構、質量、體積、剛性和壽命等參數對機電一體化系統的綜合影響。機械技術的著眼點在於如何與機電一體化的技術相適應，利用其他高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上以及功能上的變更，滿足減少質量、縮小體積、提高精度、提高剛度、改善性能和增加功能的要求。尤其那些關鍵零部件，如導軌、滾珠絲杠、軸承、傳動部件等的材料、精度對機電一體化產品的性能、控制精度影響很大。
在製造過程的機電一體化系統，經典的機械理論與工藝應藉助於計算機輔助技術，同時採用人工智慧與專家系統等，形成新一代的機械製造技術。這里原有的機械技術以知識和技能的形式存在。如計算機輔助工藝規程編制(CAPP)是目前CAD／CAM系統研究的瓶頸，其關鍵問題在於如何將各行業、企業、技術人員中的標准、習慣和經驗進行表達和陳述，從而實現計算機的自動工藝設計與管理。
2、感測與檢測技術
感測與檢測裝置是系統的感受器官，它與信息系統的輸入端相連並將檢測到的信息輸送到信息處理部分。感測與檢測是實現自動控制、自動調節的關鍵環節，它的功能越強，系統的自動化程度就越高。感測與檢測的關鍵元件是感測器。
機電一體化系統或產品的柔性化、功能化和智能化都與感測器的品種多少、性能好壞密切相關。感測器的發展正進入集成化、智能化階段。感測器技術本身是一門多學科、知識密集的應用技術。感測原理、感測材料及加工製造裝配技術是感測器開發的三個重要方面。
感測器是將被測量(包括各種物理量、化學量和生物量等)變換成系統可識別的、與被測量有確定對應關系的有用電信號的一種裝置。現代工程技術要求感測器能快速、精確地獲取信息，並能經受各種嚴酷環境的考驗。與計算機技術相比，感測器的發展顯得緩慢，難以滿足技術發展的要求。不少機電一體化裝置不能達到滿意的效果或無法實現設計的關鍵原因在於沒有合適的感測器。因此大力開展感測器的研究，對於機電一體化技術的發展具有十分重要的意義。
3、伺服驅動技術
伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置或部件，對系統的動態性能、控制質量和功能具有決定性的影響。伺服驅動技術主要是指機電一體化產品中的執行元件和驅動裝置設計中的技術問題，它涉及設備執行操作的技術，對所加工產品的質量具有直接的影響。機電一體化產品中的伺服驅動執行元件包括電動、氣動、液壓等各種類型，其中電動式執行元件居多。驅動裝置主要是各種電動機的驅動電源電路，目前多由電力電子器件及集成化的功能電路構成。在機電一體化系統中，通常微型計算機通過介面電路與驅動裝置相連接，控制執行元件的運動，執行元件通過機械介面與機械傳動和執行機構相連，帶動工作機械作回轉、直線以及其他各種復雜的運動。常見的伺服驅動有電液馬達、脈沖油缸、步進電機、直流伺服電機和交流伺服電機等。由於變頻技術的發展，交流伺服驅動技術取得突破性進展，為機電一體化系統提供了高質量的伺服驅動單元，極大地促進了機電一體化技術的發展。
4、信息處理技術
信息處理技術包括信息的交換、存取、運算、判斷和決策，實現信息處理的工具大都採用計算機，因此計算機技術與信息處理技術是密切相關的。計算機技術包括計算機的軟體技術和硬體技術、網路與通信技術、數據技術等。機電一體化系統中主要採用工業控制計算機(包括單片機、可編程序控制器等)進行信息處理。人工智慧技術、專家系統技術、神經網路技術等都屬於計算機信息處理技術。
在機電一體化系統中，計算機信息處理部分指揮整個系統的運行。信息處理是否正確、及時，直接影響到系統工作的質量和效率。因此，計算機應用及信息處理技術已成為促進機電一體化技術發展和變革的最活躍的因素。
5、自動控制技術
自動控制技術范圍很廣，機電一體化的系統設計是在基本控制理論指導下，對具體控制裝置或控制系統進行設計；對設計後的系統進行模擬，現場調試；最後使研製的系統可靠地投入運行。由於控制對象種類繁多，所以控制技術的內容極其豐富，例如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷、校正、補償、再現、檢索等。
隨著微型機的廣泛應用，自動控制技術越來越多地與計算機控制技術聯系在一起，成為機電一體化中十分重要的關鍵技術。
6、介面技術
機電一體化系統是機械、電子、信息等性能各異的技術融為一體的綜合系統，其構成要素和子系統之間的介面極其重要，主要有電氣介面、機械介面、人機介面等。電氣介面實現系統間信號聯系；機械介面則完成機械與機械部件、機械與電氣裝置的連接；人機介面提供人與系統間的交互界面。介面技術是機電一體化系統設計的關鍵環節。
7、系統總體技術
系統總體技術是一種從整體目標出發，用系統的觀點和全局角度，將總體分解成相互有機聯系的若干單元，找出能完成各個功能的技術方案，再把功能和技術方案組成方案組進行分析、評價和優選的綜合應用技術。系統總體技術解決的是系統的性能優化問題和組成要素之間的有機聯系問題，即使各個組成要素的性能和可靠性很好，如果整個系統不能很好協調，系統也很難保證正常運行。
在機電一體化產品中，機械、電氣和電子是性能、規律截然不同的物理模型，因而存在匹配上的困難；電氣、電子又有強電與弱電及模擬與數字之分，必然遇到相互干擾和耦合的問題；系統的復雜性帶來的可靠性問題；產品的小型化增加的狀態監測與維修困難；多功能化造成診斷技術的多樣性等。因此就要考慮產品整個壽命周期的總體綜合技術。
為了開發出具有較強競爭力的機電一體化產品，系統總體設計除考慮優化設計外，還包括可靠性設計、標准化設計、系列化設計以及造型設計等。
機電一體化技術有著自身的顯著特點和技術范疇，為了正確理解和恰當運用機電一體化技術，我們還必須認識機電一體化技術與其他技術之間的區別。
(1)機電一體化技術與傳統機電技術的區別。傳統機電技術的操作控制主要以電磁學原理為基礎的各種電器來實現，如繼電器、接觸器等，在設計中不考慮或很少考慮彼此間的內在聯系。機械本體和電氣驅動界限分明，整個裝置是剛性的，不涉及軟體和計算機控制。機電一體化技術以計算機為控制中心，在設計過程中強調機械部件和電器部件間的相互作用和影響，整個裝置在計算機控制下具有一定的智能性。
(2)機電一體化技術與並行技術的區別。機電一體化技術將機械技術、微電子技術、計算機技術、控制技術和檢測技術在設計和製造階段就有機結合在一起，十分注意機械和其他部件之間的相互作用。並行技術是將上述各種技術盡量在各自范圍內齊頭並進，只在不同技術內部進行設計製造，最後通過簡單疊加完成整體裝置。
(3)機電一體化技術與自動控制技術的區別。自動控制技術的側重點是討論控制原理、控制規律、分析方法和自動系統的構造等。機電一體化技術是將自動控制原理及方法作為重要支撐技術，將自控部件作為重要控制部件。它應用自控原理和方法，對機電一體化裝置進行系統分析和性能測算。
(4)機電一體化技術與計算機應用技術的區別。機電一體化技術只是將計算機作為核心部件應用，目的是提高和改善系統性能。計算機在機電一體化系統中的應用僅僅是計算機應用技術中一部分，它還可以作為辦公、管理及圖像處理等廣泛應用。機電一體化技術研究的是機電一體化系統，而不是計算機應用本身。
B. 機電一體化技術的主要應用領域在哪些方面
機電一體化技術的主要應用領域 （一）數控機床的研究與設計 數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在： 1、匯流排式、模塊化、緊湊型的結構，即採用多CPU、多主匯流排的體系結構。 2、開放性設計，即硬體體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合介面標准，能最大限度地提高用戶的使用效益。 3、WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態模擬，並引入在線診斷、模糊控制等智能機制。 4、大容量存儲器的應用和軟體的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能。 5、能實現多過程、多通道控制，即具有一台機床同時完成多個獨立加工任務或控制多台和多種機床的能力，並將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。 6、系統的多級網路功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。 7、以單板、單片機作為控制機，加上專用晶元及模板組成結構緊湊的數控裝置。 （二）計算機集成製造系統（CIMS） CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以製造為基幹來控制「物流」和「信息流」，實現從經營決策、產品開發、生產准備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。
C. 什麼是機電一體化
一、「 機電一體化」？
「機電一體化」在國外被稱為Mechatronics是日本人在20世紀70年代初提出來的，它是用英文Mechanics的前半部分和Electron-ics的後半部分結合在一起構成的一個新詞，意思是機械技術和電子技術的有機結合。
這一名稱已得到包括我國在內的世界各國的承認，我國的工程技術人員習慣上把它譯為機電一體化技術。機電一體化技術又稱為機械電子技術，是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物。
二、機電一體化技術基本概念
機電一體化技術是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展，向機械工業領域迅猛滲透，機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、感測測試技術、電力電子技術、介面技術及軟體編程技術等群體技術，從系統理論出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，介面耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，並在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。
三、機電一體化技術五大組成要素與四大原則：
1、五大組成要素：
一個機電一體化系統中一般由結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機結合而成。（請參考機電之家機電一體化頻道）
機械本體（結構組成要素）
是系統的所有功能要素的機械支持結構，一般包括有機身、框架、支撐、聯接等。
動力驅動部分（動力組成要素）
依據系統控制要求，為系統提供能量和動力以使系統正常運行。
測試感測部分（感知組成要素）
對系統的運行所需要的本身和外部環境的各種參數和狀態進行檢測，並變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經過分析、處理後產生相應的控制信息。
控制及信息處理部分（職能組成要素）
將來之測試感測部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理後，按照信息處理結果和規定的程序與節奏發出相應的指令，控制整個系統有目的的運行。
執行機構（運動組成要素）
根據控制及信息處理部分發出的指令，完成規定的動作和功能。
2、機電一體化四大原則：
構成機電一體化系統的五大組成要素其內部及相互之間都必須遵循結構耦合、運動傳遞、信息控制與能量轉換四大原則。
介面耦合：
兩個需要進行信息交換和傳遞的環節之間，由於信息模式不同（數字量與模擬量，串列碼與並行碼，連續脈沖與序列脈沖等）無法直接傳遞和交換，必須通過介面耦合來實現。而兩個信號強弱相差懸殊的環節之間，也必須通過介面耦合後，才能匹配。變換放大後的信號要在兩個環節之間可靠、快速、准確的交換、傳遞，必須遵循一致的時序、信號格式和邏輯規范才行，因此介面耦合時就必須具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規定的模式進行交換與傳遞。
能量轉換：
兩個需要進行傳輸和交換的環節之間，由於模式不同而無法直接進行能量的轉換和交流，必須進行能量的轉換，能量的轉換包括執行器，驅動器和他們的不同類型能量的最優轉換方法及原理。
信息控制：
在系統中，所謂智能組成要素的系統控制單元，在軟、硬體的保證下，完成信息的採集、傳輸、儲存、分析、運算、判斷、決策，以達到信息控制的目的。對於智能化程度高的信息控制系統還包含了知識獲得、推理機制以及自學習功能等知識驅動功能。
運動傳遞：
運動傳遞使構成機電一體化系統各組成要素之間，不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優化。
三、自動化技術：
所謂自動化技術，是指人類利用各種技術手段和方法來代替人去完成各種測試、分析、判斷和控制工作，以現實預期的目標、功能。一個自動化系統通常由多個環節要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉換、信息的處理及信息的執行等功能，最後實現自動運行目標。