機(jī)電一體化不是機(jī)械與電氣技術(shù)的簡(jiǎn)單疊加，而是通過系統(tǒng)化方法和集成化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械、電子、控制等技術(shù)的有機(jī)融合，創(chuàng)造出性能卓越的創(chuàng)新產(chǎn)品。

在概念設(shè)計(jì)階段就需要綜合考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程往往是先完成機(jī)械設(shè)計(jì)，再添加電氣系統(tǒng)，這容易導(dǎo)致兼容性問題。機(jī)電一體化采用并行工程方法，機(jī)械工程師與電氣工程師共同參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)，確保機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳感器布局、執(zhí)行器安裝、線纜走線等電氣需求完美匹配。

控制系統(tǒng)與機(jī)械特性的匹配至關(guān)重要。伺服電機(jī)的選型不僅需要考慮功率和轉(zhuǎn)速，還要與負(fù)載的慣量匹配，避免系統(tǒng)響應(yīng)遲緩或產(chǎn)生振蕩。機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的剛度、間隙等特性也會(huì)影響控制性能，需要在控制器參數(shù)整定時(shí)予以考慮。例如，對(duì)于存在較大傳動(dòng)間隙的系統(tǒng)，需要采用適當(dāng)?shù)目刂扑惴▉肀苊舛ㄎ怀�調(diào)。

集成化設(shè)計(jì)減少中間環(huán)節(jié)，提高系統(tǒng)性能。直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)取消減速器等傳動(dòng)部件，將電機(jī)與負(fù)載直接連接，消除了傳動(dòng)誤差，提高了剛度和響應(yīng)速度。模塊化設(shè)計(jì)將機(jī)械、傳感、驅(qū)動(dòng)集成在一個(gè)單元中，如將編碼器內(nèi)置在電機(jī)中，構(gòu)成完整的運(yùn)動(dòng)控制模塊。

仿真技術(shù)在機(jī)電一體化設(shè)計(jì)中發(fā)揮重要作用。多領(lǐng)域仿真平臺(tái)如MATLAB/Simulink可以同時(shí)模擬機(jī)械動(dòng)力學(xué)和控制系統(tǒng)，在虛擬環(huán)境中驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性。通過仿真可以提前發(fā)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制算法之間的不匹配問題，減少實(shí)物試驗(yàn)次數(shù)。

故障診斷和預(yù)測(cè)性維護(hù)是機(jī)電一體化的高級(jí)應(yīng)用。通過分析電機(jī)的電流波形可以判斷機(jī)械負(fù)載的變化，提前發(fā)現(xiàn)軸承磨損、傳動(dòng)帶松動(dòng)等故障征兆。智能算法將電氣信號(hào)與機(jī)械狀態(tài)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)維修到主動(dòng)維護(hù)的轉(zhuǎn)變，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性。