理论形成阶段的探析

与其他科学技术一样，机电一体化技术的发展也经历了一个较长期的孕育过程。有学者将整个发展过程划分为萌芽阶段、快速发展阶段和智能化阶段三个时期，这种划分方法真实客观地反映了机电一体化技术的发展历程。

“萌芽阶段”指20世纪70年代以前的时期。在这一时期，尽管机电一体化的概念没有正式提出来，但人们在机械产品的设计与制造过程中总是自觉或不自觉地应用电子技术的初步成果来改善机械产品的性能，特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，出现了许多性能优良的军用机电产品，如雷达的锁定与追踪系统，坦克炮塔的行进间瞄准系统等。这些机电结合的军用技术在战后转为民用，对战后经济的恢复和技术的进步起到了积极的作用。

20世纪70年代到80年代为第二阶段，称之为“快速发展阶段”。在这一时期，人们自觉地、主动地利用3C技术的成果创造新的机电一体化产品。在这一阶段，日本在推动机电一体化技术的发展方面起了主导作用。日本政府于1971年3月颁布了《特定电子工业和特定机械工业振兴临时措施法》，要求企业界“应特别注意为机械配备电子计算机和其他电子设备，从而实现控制的自动化和机械产品的其他功能”。经过几年的努力，日本在机电一体化技术方面取得了巨大的成就，这在一定程度上推动了日本经济的快速发展。其他西方发达国家对机电一体化技术的发展也给予了极大的重视，纷纷制定了有关的发展战略、政策和法规。我国机电一体化技术的发展也始于这一阶段，从20世纪80年代开始，原国家科委和原机械电子工业部分别组织专家根据我国国情对发展机电一体化的原则、目标、层次和途径等进行了深入而广泛的研究，制定了一系列有利于机电一体化技术发展的政策和法规，确定了数控机床、工业自动化控制仪表、工业机器人、汽车电子化等15个优先发展领域及6项共性关键技术的研究方向和课题，并明确提出要在2000年使我国的机电一体化产品产值比率，即机电一体化产品总产值占当年机械工业总产值的比值达到15%～20%的发展目标。(www.xing528.com)

从20世纪90年代开始的第三阶段，称之为“智能化阶段”。在这一阶段，机电一体化技术向智能化方向迈进，其主要标志是模糊逻辑、人工神经网络和光纤通信等领域的研究成果应用到机电一体化技术中。模糊逻辑与人的思维过程相类似，用模糊逻辑工具编写的模糊控制软件与微处理器构成的模糊控制器，广泛地应用于机电一体化产品中，进一步提高了产品的性能。例如采用模糊逻辑的自动变速器控制器，可使汽车性能与驾驶人的感觉相适应，用发动机的噪声、道路的坡度、速度和加速度等作为输入量，控制器可以根据这些输入数据找出汽车行驶的最佳方案。除了模糊逻辑理论外，人工神经网络（Artificial Neural Network，简称“ANN”）也开始应用于机电一体化系统中。“ANN”是研究生物神经网络（Biological Neural Network）的产物，是对人脑的部分抽象、简化和模拟，反映了人脑学习和思维的一些特点。同时，“ANN”是一种信息处理系统，它可以完成一些计算机难以完成的工作，如模式识别、人工智能、优化等；也可以用于各种工程技术，特别适用于过程控制、诊断、监控、生产管理、质量管理等方面。因此，“ANN”在机电一体化产品设计中也十分重要。可以说，智能化将是21世纪机电一体化技术发展的重要方向。