機電一體化是一個跨學科領域，涉及到當代先進自動化制造業(yè)所需的技能集合。機電一體化專業(yè)人員在機械、電子和計算的交匯點上創(chuàng)建更簡單、更智能的系統(tǒng)。機電一體化是預期自動化和制造業(yè)增長的重要基礎。機電一體化涉及到機器人技術、控制系統(tǒng)和電機電子系統(tǒng)。

一、什么是機電一體化

機電一體化(Mechatronics)是一門工程學的分支，專注于設計、制造和維護既有機械部分又有電子部分的產品。這個術語由工程師Tetsuro Mori于1969年首次提出，用來描述電氣控制系統(tǒng)與它們調控的機械設備之間的協(xié)同作用。此后，這個術語的含義擴展到包括多個其他學科的整合，包括計算機工程、系統(tǒng)工程和編程。

作為一種設計理念，機電一體化重視系統(tǒng)思維和跨學科解決問題的方法。在信息技術(IT)領域，不久前的DevOps運動打破了軟件開發(fā)和運維之間的壁壘，鼓勵IT專業(yè)人員在跨部門團隊中合作。機電一體化在工程領域也引發(fā)了同樣的變革。在許多行業(yè)中，工程師今天必須在跨學科的合作團隊中工作，以確保他們設計的復雜、高度集成的系統(tǒng)能夠順利運行。

二、應用

要理解機電一體化的概念，可以簡單地考慮一下當今的汽車。普通汽車今天擁有25至50個中央處理單元(CPU)，用于控制機械功能。駕駛員輔助系統(tǒng)(DSS)如防抱死制動系統(tǒng)就是用機電一體化設計的;當傳感器識別到一個或多個車輪鎖住時，電子控制系統(tǒng)接管剎車功能。汽車輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)也是用機電一體化設計的;每個輪胎內部都有一個傳感器，將數(shù)據(jù)發(fā)送到車載電子控制系統(tǒng)。如果一個輪胎的氣壓過低，控制系統(tǒng)中的嵌入式軟件會向車輛儀表板發(fā)送警報，一個輪胎的氣壓指示圖標會點亮。甚至汽車的氣囊也是用機電一體化設計的;汽車前部的微電機(MEM)將在傳感器數(shù)據(jù)表明急劇減速時部署氣囊。

全面思考讓工程師在推進自動化和機器人技術方面取得了巨大的進展。這也使他們能夠創(chuàng)建更智能、更小巧以及在納米技術水平上高效的產品組件。為了成功運營、診斷和維護電機機械化的自動化設備，支持技術人員需要在正規(guī)和非正規(guī)方面經常進行再培訓。全球最大的高科技制造公司之一西門子(Siemens AG)提供了機電一體化的專業(yè)認證計劃，越來越多的大學和學院也提供這一新興技術的課程。

根據(jù)美國勞工部的數(shù)據(jù)，機電一體化是就業(yè)的新興增長領域。除了汽車行業(yè)，依賴機電一體化的行業(yè)還包括航空航天、家電設計和維修、銀行、能源和電力生產與分配、農業(yè)、食品加工、制造業(yè)、采礦和醫(yī)療保健。

盡管許多機電一體化設計的實施意在運行在后臺，可能容易被忽視，但波士頓動力(Boston Dynamics)、麻省理工學院(MIT)和本田(Honda)等公司的這些機電一體化機器人給觀眾帶來了一種難以忽視的奇妙體驗。

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