机械设计制造及其自动化发展历史历程及方向—毕业设计(论文)

机械设计制造及其自动化发展历史历程及方向

【摘要】：机械制造的历史与人类的历史一样，源远流长。机械制造在人类历史的发展中是具有非常重要的作用。本文通过以时间、材料及动力不同的分段方式的探讨梳理了机械设计制造的发展轨迹。在梳理机械发展史的过程中对机械的产生和定义以及机械自动化的产生和定义进行了分析。对现阶段机械自动化的特点进行了归纳并以历史发展的观点对自动化未来发展的方向进行了预测和分析。

【关键字】：古代机械设计；近代机械设计；现代机械设计；机械自动化；

目录

1.1 机械制造设计的发展史按时间来分 (4)

1.1.1 从古代社会到17世纪为机械设计起源和古代机械设计

阶段。 (4)

1.1.2 由17世纪至第二次世界大战结束为近代机械设计 .. 5

1.1.3 第二次世界大战结束直到现在为现代设计阶段。 (6)

1.2机械制造设计的发展史按材料来分 (7)

1.2.1 石器发展阶段 (8)

1.2.2 青铜器发展阶段 (9)

1.2.3 铁器发展阶段 (10)

1.2.4金属与金属合金，以及陶瓷、玻璃和化学聚合物发展阶

段 (11)

1.3 机械设计的发展史按动力来分 (12)

1.3.1 自然动力阶段 (12)

1.3.2 热力发动机阶段 (14)

1.3.3 电力阶段 (15)

2 机械设计制造自动化的产生和定义 (16)

2.1机械设计制造产生和定义 (16)

2.2 自动化的产生和定义 (18)

3 机械设计制造自动化的特点 (20)

3.1 智能化 (20)

3.2模块化 (20)

3.3绿色化 (21)

3.4网络化 (21)

3.5微型化 (22)

3.6系统化 (22)

4 机械设计制造及其自动化的发展方向 (24)

4.1 未来现代机械自动化技术 (25)

4.2 实际生产应用的机械自动化技术 (26)

4.3 投资少、见效快的机械自动化技术发展 (27)

1. 机械设计制造发展历史阶段

机械制造的历史与人类的历史一样，源远流长。机械制造在人类历史的发展中是具有非常重要的作用。马克思主义认为人类文明程度决定于社会的生产力。作为生产力重要因素的劳动工具，其作用不言而喻。因此为人类提供生产工具的机械制造可以说是人类文明程度的标志。因此不少学者在研究人类历史的过程中，对机械制造也格外关注。造纸，活字印刷，地动仪，这些机械的发明和创造都被给予极高的评价，在中国历史乃至世界史中大书特书。这样的记载在人类历史中并不鲜见。然而对机械设计制造史的研究，并没有完全以机械制造史的本身作为主体，更多的是考证人类历史的各个阶段的机械设计制造发展的水平和状态。这一点在对机械设计制造史阶段的划分上表现比较明显，诚然机械设计制造发展史是人类社会发展史的一个侧面，但这对机械设计制造史本身的研究是不够的。一般来说，机械设计制造史主要有按时间来分和按材料来分的两种方式。

1.1 机械制造设计的发展史按时间来分

机械设计制造史按时间来划分的历史阶段与人类社会发展的历史基本是一致的。具体来说是分为三个阶段，这三个阶段分别是：1.1.1 从古代社会到17世纪为机械设计起源和古代机械设计阶段。

据考古发现，距今约250万年前，人类的祖先就开始用石头作为原料制造工具。这标志着机械的制造已经开始。距今15 000～10 000

年至8 000年，人类制作和使用石器的技术水平有了显著提高，这时的石器已小型化。以石片石器和细石器为代表工具，细石器被大量使用。弓箭广泛运用于猎食，人们可以食用肉类，生活质量得到提高，同时独木舟和木浆也在这一时期被发现。

中国在大约40～50万年前，就已出现加工粗糙的刮削器、砍砸器和三棱形尖状器等原始工具。4～5万年前出现磨制技术，许多石器都已比较光滑，刃部也较锋利，并有单刃、双刃、凸刃、凹刃和圆刃之分。中国在28000年前出现弓箭，这是机械方面最早的一项发明；公元前8000～前2800年期间出现了陶轮(制陶用转台)；农具大约出现在公元前6000～前5000年，除石斧石刀外，还有石锄、石铲、石镰、蚌镰、骨镰和骨耜。石斧和石刀上已有用硬质砂子磨削而成的孔。

中国古代金属冶机械铸技术发明时间较早，且技术精湛。商周时期已经开始使用青铜器，已发现的中国最早的青铜器，如甘肃东乡马家窑出土的铜刀，距今已有4800年左右的历史。

在春秋时期已经开始使用铁器，1972年在藁城台西商代遗址出上的铁刃铜钺，是目前发现的我国年代最早的铁器，距今约3400多年。

1.1.2 由17世纪至第二次世界大战结束为近代机械设计

十七世纪初期，英国的牛顿提出对流换热的牛顿冷却；纽可门发明大气活塞式蒸汽机，取代了萨弗里的蒸汽机，功率可达六马力；法国的卡米提出齿轮齿合基本定律；瑞士的伯努利建立无粘性流体的能力方程——伯努利方程；欧拉建立粘性流体的运动——欧拉方程；英

国的哈格里夫斯发明竖式。1776年，瓦特制造出第一台有使用价值的蒸汽机，以后又经过一系列重大改进，在工业上得到广泛应用，人类进入了“蒸汽时代”。1774年，英国的威尔金森发明较精密炮筒镗床，这是第一台真正的机床——加工机器的机器，它成功的用于加工汽缸体，使瓦特蒸汽机得以投入运行。自此机械的原动力以煤炭为主，强大的动力带来了一系列需要大推动力机械的诞生：汽车，割麦机，铁船等。随着材料力学，弹性力学，流体力学，机械力学，疲劳力学，疲劳强度理论，验应力分析方法等理论与方法的提出与完善，各种制造机械的机械如龙门跑床，卧式铣床，木工圆锯机等发明，给机械的发展注入了催化剂。

1834，第一台使用电动机诞生，电动机进入了实用化阶段，人类进入“电力时代”。1838年，俄国的雅克比用蓄电池给直流电动机供电以驱动快艇，这是首次使用电力传动装置。1860年，法国的额努瓦制成第一台实用的煤气机。1862年和1865年先后造出中国第一台蒸汽机和第一台木质蒸汽机船。1889年，第一届国际计量大会首次正式定义“米”为：“在零摄氏度，保存在国际计量局的铂铱米尺的两中间刻线间的距离”。世界从此有了更加统一的尺度。

1.1.3 第二次世界大战结束直到现在为现代设计阶段。

第三次科技革命兴起的标志：以原子能技术、航天技术、电子计算机的应用为代表，还包括人工合成材料、分子生物学和遗传工程等高新技术。在这一时期，一个名为泰勒的美国菲拉德尔菲机械工厂的

工人，经过对工作时间的研究，改进了塞兹发明的车床，发明了高速钢，极大地提供了金属的切割速度，随后又发明了一种计算尺，使得一个技术熟练的一流机械师凭十几年的长期经验方能完成的生产量，一下子提高了二倍。

为了实现大批量的生产，从十九世纪开始，各种新式机床应运而生，在制造机床的同时，为了保证机床的精确度，千分尺等一大批测量器具和螺纹被设计制造出来。在对管理模式的研究下，机械制造开始走向自动化。随着电子科技的发展，机械的自动化程度越来越高。1952年，美国帕森斯公司制造了第一台数字控制机床。1962年，美国本敌克公司首先在数控铣床上实现最佳适应控制。1967年，美国的福克斯首先提出最优化的概念。英国莫林斯公司根据威廉森提出的柔性制造系统的基本概念研制出“系统24”。1976年，日本发那科公司首次展出4台加工中心和1台工业机器人组成的柔性制造单元。而这一时期，最重要的发明无疑是电脑，电脑的出现并运用到生产中，使机械生产效率，精确度提高到了一个前所未有的高度。

1.2机械制造设计的发展史按材料来分

机械设计制造史按材料来划分的历史阶段与人类社会发展的历史是大致相同。具体来说是分为四个阶段，这四个阶段分别是：

1.2.1 石器发展阶段

旧石器时代在考古学上是以使用打制石器为标志的人类文化发展阶段，是石器时代的早期阶段。一般认为这段时期在距今约250万年-约1万年前。地质时代属于上新世晚期更新世。时期划分一般采用三分法，即旧石器时代早期、中期和晚期，大体上分别相当于人类体质进化的能人和直立人阶段、早期智人阶段、晚期智人阶段。

大约在上新世（Pliocene epoch）末期的非洲，一支被称为能人（Homo habilis）的现代人类的祖先，制作出了已知最早的石制工具。这些非常简单的工具就是我们所知的石器（choppers）。能人被认为是掌握了奥杜韦文化(Homo habilis)时期利用薄岩片和石芯（stone flakes and cores）的制造工艺。这种石制工业由它的产生地坦桑尼亚的欧肚白大峡谷（Oldupai Gorge in Tanzania）加以命名。这些人类很可能并不打猎，而是以食用腐肉（scavenged meat）和野生植物为生。大约在150万年前，一支进化程度更高的人种，直立人（ Homo erectus）出现了。直立人学会了掌握火和制造更复杂的石器的技巧，同时活动范围由非洲扩张到的亚洲，如中国的周口店人。在欧洲人类活动的最早证据是100万年前被使用的一种更先进的手斧.

新石器时代在考古学上是石器时代的最后一个阶段。以磨制石器为主，大约从1.8万年前开始，结束时间从距今5000多年至2000多年不等。这个时期，人类开始从事农业和畜牧，将植物的果实加以播种，并把野生动物驯服以供食用。人类不再只依赖大自然提供食物，因此食物的来源变得稳定。同时农业与畜牧的经营也使人类由逐水草

而居变为定居下来，节省下更多的时间和精力。在这样的基础上，人类生活得到了更进一步的改善，开始关注文化事业的发展，使人类开始出现文明。

1.2.2 青铜器发展阶段

青铜时代是以使用青铜器为标志的人类物质文化发展阶段。青铜是红铜(纯铜)与锡或铅的合金，因为颜色青灰，故名青铜，熔点在700～900℃之间，比红铜的熔点(1083℃)低。含锡10%的青铜，硬度为红铜的 4.7倍，性能良好。青铜时代初期，青铜器具比重较小，甚或以石器为主；进入中后期，比重逐步增加。自有了青铜器和随之的增加，农业和手工业的生产力水平提高，物质生活条件也渐渐丰富。青铜出现后，对提高社会生产力起了划时代的作用。青铜时代处于铜石并用时代之后，早于铁器时代之前，在世界范围内的编年范围大约从公元前4000年至公元初年。世界各地进入这一时代的年代有早有晚。伊朗南部、土耳其和美索不达米亚一带在公元前4000～前3000年已使用青铜器，欧洲在公元前4000～前3000年、印度和埃及在公元前3000～前2000年，也有了青铜器。埃及、北非以外的非洲使用青铜较晚，大约不晚于公元前1000年～公元初年。美洲直到将近公元11世纪，才出现冶铜中心。

在青铜器时代，世界上青铜铸造业形成几个重要的地区，这些地区成了人类古代文明形成的中心。在古代文化发达的一些地区，青铜时代与奴隶制社会形态相适应，如爱琴海地区、埃及、美索不达米亚、

印度、中国等国家和地区，此时都是奴隶制国家繁荣的时期。但是也有一些地区，没有经过青铜时代便直接过渡到铁器时代。进入文明的地区在青铜时代已经产生了文字。

1.2.3 铁器发展阶段

在考古学上，铁器时代是指人们开始使用铁来制造工具和武器的时代。其与之前时代的主要区别在于农业发展，宗教信仰与文化模式。这是在青铜时代之后的一个人类社会发展的阶段。实际上所说的铁器时代是指的早期阶段，在晚期各国都已经进入了有文字记载的文明时代，也就多以各国的朝代来称呼其时代。

铁器时代是在三代法中最后的主要时期，不同地区进入铁器时代的时间有所不同，即使同在欧洲，日耳曼地区和罗马进入铁器时代的时间亦有所不同。世界上最早进入铁器时代的是西台帝国，大约在公元前1400年左右。

虽然各地区进铁器时代的时间不尽相同，亦难以以准确的年份标示，但铁器时代与之前时代的区别仍是十分明显的。铁器时代是指已经能运用很复杂的金属加工来生产铁器。铁的高硬度，高熔点与铁矿的高蕴含量，使得铁相对青铜来说来得便宜及可在各方面运用，所以其需求很快便远超青铜。而各地区进入铁器时代的次序列举如下。在美洲及大洋洲是没有铁器时代的，因为铁的运用是由欧洲人传入的。

铁器时代最先出现铁器使用的是古埃及与苏美，在公元前4000年已出现极少量的使用，但大多是在陨石中得到铁，而非由铁矿中提

取。在公元前3000年至公元前2000年，在小亚细亚，埃及与美索不达米亚越来越多地由陨石矿中提练铁，但大多用在礼仪上。而且当时铁是极昂贵的金属，比金还要昂贵。有些考古证据指出铁在当时是在提练铜时生成的副产品，称为海绵铁，在当时的冶练技术来说是不可进行大量生产的。最早大量生产铁并将其应用的是西台帝国，其于公元前1400年已掌握了冶铁技术。而到了公元前1200年，铁已在中东各地广泛运用，但在当时并未取代青铜在应用上的主要地位。

1.2.4金属与金属合金，以及陶瓷、玻璃和化学聚合物发展阶段

机械产品的可靠性和先进性，除设计因素外，在很大程度上取决于所选用材料的质量和性能。新型材料的发展是发展新型产品和提高产品质量的物质基础。各种高强度材料的发展，为发展大型结构件和逐步提高材料的使用强度等级,减轻产品自重提供了条件;高性能的高温材料、耐腐蚀材料为开发和利用新能源开辟了新的途径。现代发展起来的新型材料有新型纤维材料、功能性高分子材料、非晶质材料、单晶体材料、精细陶瓷和新合金材料等，对于研制新一代的机械产品有重要意义。如碳纤维比玻璃纤维强度和弹性更高，用于制造飞机和汽车等结构件，能显著减轻自重而节约能源。精细陶瓷如热压氮化硅和部分稳定结晶氧化锆，有足够的强度，比合金材料有更高的耐热性，能大幅度提高热机的效率，是绝热发动机的关键材料。还有不少与能源利用和转换密切有关的功能材料的突破，将会引起机电产品的巨大变革。

随着科学技术的发展，尤其是材料测试分析技术的不断提高，如电子显微技术、微区成分分析技术等的应用，材料的内部结构和性能间的关系不断被揭示，对于材料的认识也从宏观领域进入微观领域。在认识各种材料的共性基本规律的基础上，正在探索按指定性能来设计新材料的途径。

1.3 机械设计的发展史按动力来分

动力即一切机械力量的来源。动力对机械结构和性能具有着一定得局限性，例如人力和蓄力只限于小体积或小重量机械的。随着人类的发展又出现了风车，水车，蒸汽机，轮船，火车，飞机等大型的动力。所以动力对机械来制造设计具有重要性的作用，以动力的不同机械制造设计发展史也分为三个阶段。

1.3.1 自然动力阶段

12世纪末在西欧出现了第一批风车。地中海沿岸国家也在这一时期出现风车被应用于磨碎谷物。西方风车的不同之处在叶片环绕着垂直面而转动。

中国正式记载中的水车，则大约到东汉时才产生。东汉末年灵帝时，命毕岚造“翻车”，已有轮轴槽板等基本装置。又有一说三国时魏人马均也有“翻车”的制造（见《三国志．魏志》卷二九杜传裴松之注）。不论“翻车“究竟首创于何人之手，总之，从东汉到三国”翻车“正式的产生，水车的发展到了唐宋时代，在轮轴应用方面有很

大的进步，能利用水力为动力，作出了"筒车"，配合水池和连筒可以使低水高送。不仅功效更大，同时节约了宝贵的人力。南宋张孝祥〈题能仁院壁诗〉中大赞其曰：『转此大法轮，救汝旱岁苦。』可见此水车对农事帮助之大。到了元明时代，轮轴的发展更进步。一架水车不仅有一组齿轮，有多至三组，而有"水转翻车"、"牛转翻车"或"驴转翻车"，可以依风土地势交互为用。这项发展，使翻车的利用更有效益。翻车打东汉三国时代发明以来，一直停滞在人力的运转。至此，利用水力和兽力以为驱动，使人力终于从翻车脚踏板上解放。同时，也因转轴、竖轮、卧轮等的发展，使原先只用水力驱动的筒车，即使在水量较不丰沛的地方，也能利用兽力，而有所贡献。另外，则有"高转筒车"的出现。地势较陡峻而无法别开水塘的地方，也能低水高送，有所开发。

近代风车主要用于发电，由丹麦人在19世纪末开始应用，20世纪经过不断改进趋于成熟，功率最大达到15MW。我国一直以来没有自己的知识产权，2001年在西军电、西交大、上复旦、上同济等高校一批专家的配合下，上海模斯电子设备有限公司(MUCE)在不到一年的时间里，就成功研制出了世界上第一台新型(H型)垂直轴风力发电机，并装机试验成功，获得了基础数据和实际经验。在后续的一年里，MUCE对产品进行无数次改进和测试，2002年底产品通过了各项测试，并达到了各项设计要求。2002年底至今，MUCE先后在部队安装了60多套垂直轴风力发电机和风光互补系统，为稳定国防，做出了不朽的贡献！

随着人类对野兽的驯化而出现的运输工具。畜力车中牛车至少有5000年的历史，马车的历史有4000多年。相传中国黄帝首先创造了车，开始用牛拉。到了夏禹时代，有位叫奚仲的，他驯马拉车，人们才开始乘坐马车。马车具有速度快、灵活的特点，在畜力车中占有重要地位，但对道路要求条件较高。单辕两轮车是早期畜力车的通用形式。此外人本身的体力也机械动力的主要来源。

1.3.2 热力发动机阶段

将常规燃烧或核燃料反应产生的热能、地热能和太阳能等转换为机械功的动力机械,有时也称热力机械,简称热机。它是人类所利用的主要动力机械。常用的热力发动机有内燃机(包括汽油机、柴油机和煤气机等)、燃气轮机和蒸汽动力装置等。

十七世纪瓦特制造出第一台有使用价值的蒸汽机，以后又经过一系列重大改进，在工业上得到广泛应用，人类进入了“蒸汽时代”。

1794年，英国人斯特里特提出从燃料的燃烧中获取动力，并且第一次提出了燃料与空气混合的概念。1833年，英国人赖特提出了直接利用燃烧压力推动活塞作功的设计。

19世纪中期，科学家完善了通过燃烧煤气，汽油和柴油等产生的热转化机械动力的理论。这为内燃机的发明奠定了基础。活塞式内燃机自19世纪60年代问世以来，经过不断改进和发展，已是比较完

善的机械。它热效率高、功率和转速范围宽、配套方便、机动性好，所以获得了广泛的应用。全世界各种类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站和战车等都以内燃机为动力。海上商船、内河船舶和常规舰艇，以及某些小型飞机也都由内燃机来推进。世界上内燃机的保有量在动力机械中居首位，它在人类活动中占有非常重要的地位。

1.3.3 电力阶段

电力是以电能作为动力的能源。发明于19世纪70 年代，电力的发明和应用掀起了第二次工业化高潮。成为人类历史18世纪以来，世界发生的三次科技革命之一，从此科技改变了人们的生活。20世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成就之一，是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统。它将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电力，再经输电、变电和配电将电力供应到各用户。

当今是互联网的时代，我们仍然对电力有着持续增长的需求，因为我们发明了电脑、家电等更多使用电力的产品。不可否认新技术的不断出现使得电力成为人们的必需品。产生的方式主要有：火力发电（煤等可燃烧物）、太阳能发电、大容量风力发电技术、核能发电、氢能发电、水利发电等，21世纪能源科学将为人类文明再创辉煌。燃料电池燃料电池是将氢、天然气、煤气、甲醇、肼等燃料的化学能

直接转换成电能的一类化学电源。生物质能的高效和清洁利用技术生物质能是以生物质为载体的能量。由于电脑的产生本阶段的机械设计指导可向自动化智能化，智慧化的发展。

2 机械设计制造自动化的产生和定义

2.1机械设计制造产生和定义

机械的先驱也是人类成为现代人的标志——制造使用工具。最早的雏形诞生于石器时代，各种石斧.锤和木质皮质简单工具。由此进步到制造多个零件组成现代机械经历了漫长的过程。就是这些工具也创造了人类早期文明。

具体机械和文明的开始还要从公元前7000年，在地中海东岸地区犹太人建立的杰里科城中出现了最早的车轮，车轮也许就是世界上最早机械。车轮是人类的重要发明之一，正是由于车轮的产生，才使车成为人类的重要运输工具。

大约公元前三千年左右，埃及的凯奥普斯法老修建了巨大的坟墓——金字塔。这座金字塔是用巨石堆积而成的，每块巨石最轻的也有三吨，最重的达三十吨，金字塔十分庞大，其高度为140米，面积为50公顷。看来这些巨石是从尼罗河对岸开凿并搬运过来的，为搬运这些巨石修筑道路就花费了十年的时间，十万名奴隶花费了三十年的时间才建成了这座金字塔。往高处提起重物，滑轮是十分有效的。但是，其提升的高度有限，不能往过高的地方提起重物。象金字塔那样，

将巨石提升到一百米以上的高度，还需要另外想一些办法。为搬运这些巨石，奴隶们利用了斜面原理。所说的斜面原理，就是通过倾角的大小，可以调整沿着斜面移动物体时的力的大小，修建金字塔时，为了向上提升石块，可能也利用了斜面。将这种斜面缠在圆筒上则是螺旋。至于螺旋何时由谁发明，现在还不太清楚，据说是人们看到藤状植物缠住树木，其后树木长大了，被缠绕的部分变细而想出来的。也有人说是，人们看到粘土层层卷起树木，也可以成为螺旋状，于是从这里得到启发，才发明了螺旋。杠杆、车轮、滑轮、斜面和螺旋，自古以来被称为五种简单的机械。即使是今天，这些简单的机械作为机械技术的基础仍占有极其重要的地位。

随后，人们的机械发展就开始了，制粉机和水车、罗马型水车、机械钟、车床、印刷术接踵而至。

一般认为机械式机器与机构的总称，它的根本目的是完成预定的机械运动及未完成特定的运动，然后才是省力。

机构和机器的定义来源于机械工程学，属于现代机械原理中的最基本的概念，中文机械的现代概念多源自日语之“机械”一词，日本的机械工程学对机械概念做如下定义:

机械是物体的组合，假定力加到其各个部分也难以变形。这些物体必须实现相互的、单一的、规定的运动。把施加的能量转变为最有用的形式，或转变为有效的机械功。

一切具有确定的运动系统的机器和机构的总称。如机床·拖拉机等；呆板；不灵活。机械工程就是以有关的自然科学和技机械术科学

为理论基础，结合在生产实践中积累的技术经验，研究和解决在开发设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的理论和实际问题的一门应用学科。

各个工程领域的发展都要求机械工程有与之相适应的发展，都需要机械工程提供所必需的机械。某些机械的发明和完善，又会导致新的工程技术和新的产业的出现和发展。例如大型动力机械的制造成功，促成了电力系统的建立；机车的发明导致了铁路工程和铁路事业的兴起；内燃机、燃气轮机、火箭发动机等的发明和进步，以及飞机和航天器的研制成功导致了航空、航天事业的兴起；高压设备的发展导致了许多新型合成化学工程的成功等等。

机械工程就是在各方面不断提高的需求的压力下获得发展动力，同时又从各个学科和技术的进步中得到改进和创新的能力。

2.2 自动化的产生和定义

1768年瓦特发明蒸汽机，人类开始进入了使用机器的时代。其借助于离心调速装置而使其本身的转速保持稳定。这种离心调速装置就是世界上最早的自动化机器。 20世纪40年代，通过美国数学家维纳等人的努力，在自动调节、计算机、通信技术、仿生学以及其他科学互相渗透的基础上，产生了控制论。这一理论对自动化技术有着深远影响。维纳提出的反馈控制原理，至今仍然是控制理论中的一条重要规律。 20世纪60年代，随着复杂的工业生产过程、航空及航天技术、社会经济系统等领域的进步使自动控制理论得以迅速发展，

自动化技术水平大大提高。两个显著进展是数字计算机得到广泛应用以及现代控制理论的诞生。

广义的自动化，是指在人类的生产、生活和管理的一切过程中，通过采用一定的技术装置和策略，使得仅用较少的人工干预甚至做到没有人工干预，就能使系统达到预期目的的过程，从而减少和减轻了人的体力和脑力劳动，提高了工作效率、效益和效果广义的自动化，是指在人类的生产、生活和管理的一切过程中，通过采用一定的技术装置和策略，使得仅用较少的人工干预甚至做到没有人工干预，就能使系统达到预期目的的过程，从而减少和减轻了人的体力和脑力劳动，提高了工作效率、效益和效果。

从远古的漏壶和计时容器到公元前的水利枢纽工程；从中世纪的钟摆、天文望远镜到工业革命的蒸气机、蒸汽机车和蒸汽轮船；从百年前的飞机、汽车和电话通讯到半个世纪前的电子放大器和模拟计算机；从二战期间的雷达和火炮防空网到冷战时代的卫星、导弹和数字计算机；从六十年代的等月飞船到现代的航天飞机、宇宙和星球探测器，这些著名的人类科技发明直接催生和发展了自动控制技术。源于实践，服务于实践，在实践中升华。经过千百年的提炼，尤其是近半个世纪工业实践的普遍应用，自动控制技术已经成为人类科技文明的重要组成部分，在日常生活中不可或缺。随着新型制造业的兴起和网络信息技术的进步，自动控制技术的发展和应用将进入一个全新的时代。

3 机械设计制造自动化的特点

3.1 智能化

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。

3.2模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接