机电一体化是机械、电子、光学、控制、计算机、信息等学科的交叉融合。它的发展和进步依赖并推动着相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下：
智能化
智能化是21世纪机电一体化技术的重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究中越来越受到重视，机器人和数控机床的智能是一个重要的应用。这里提到的“智能化”是对机器行为的描述。它以控制理论为基础，吸收了人工智能、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和新方法，模拟人类智能，使其具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以实现更高的控制目标。事实上，使机电产品具有与人类相同的智能是不可能的，也没有必要的。然而，高性能高速微处理器完全有可能也有必要赋予机电一体化产品低水平的智能或部分人类智能。
模块化
模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电产品和制造商种类繁多，研究和开发具有标准机械接口、电气接口、电源接口和环境接口的机电产品单元是一件非常复杂但非常重要的事情。例如开发集减速、智能调速和电机为一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距功能的控制单元，以及能够完成典型操作的各种机械设备。这样，使用标准装置可以快速开发新产品，同时扩大生产规模。这需要制定各种标准，以促进各种组件和单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定这方面的国际或国内标准，但可以通过成立一些大型企业逐步形成。显然，从电气产品标准化和系列化的好处可以肯定，无论是生产标准机电单元的企业还是生产机电产品的企业，规模化都将给机电企业带来光明的未来。
网络
20世纪90年代，计算机技术的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和快速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育和人们的日常生活带来了巨大的变化。各种网络连接着全球经济和生产，企业之间的竞争也将全球化。一旦开发出新的机电一体化产品，只要它们具有独特的功能和可靠的质量，它们很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监控技术方兴未艾，远程控制终端设备本身就是机电一体化的产物。现场总线和局域网技术是家电网络化的大趋势。利用家庭网络将各种家用电器连接到以计算机为中心的计算机集成家电系统（computerintegratedappliances system，CIAS），人们可以在家中共享各种高科技带来的便利和幸福。因此，机电一体化产品无疑正朝着网络化方向发展。
小型化
微型化兴起于20世纪80年代末，是指机电一体化朝着微机械和微领域发展的趋势。国外称之为微机电系统（MEMS），一般指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，正在向微米和纳米级发展。微机电集成产品由于其体积小、能耗低、运动灵活，在生物医学、军事、信息等方面具有无可比拟的优势。MEMS集成发展的瓶颈在于微机械技术。MEMS集成产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，其中包括光刻技术和蚀刻技术。
绿化
工业的发展给人们的生活带来了巨大的变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。因此，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品的概念就是在这种呼唤下应运而生的，绿色化是大势所趋。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害小，资源利用率很高。设计绿色机电产品具有广阔的前景。机电产品的绿色化主要是指机电产品使用时不污染生态环境，报废后可回收利用。
系统化
系统化的特点之一是系统架构进一步采用开放式模块化总线结构。该系统可以灵活配置、任意裁剪和组合，同时力求实现多个子系统的协调控制和综合管理。第二个表现是通信功能大大增强。一般来说，除了RS232之外，还有RS485和DCS个性化。未来，机电一体化将更加关注产品与人的关系。机电一体化的拟人化有两层含义。在第一个层次上，机电产品的最终使用对象是人。如何赋予机电产品以人类的智能、情感和人性化变得越来越重要，尤其是对于家用机器人来说，其高级领域是人机集成。二是模仿生物机理，开发各种机电一体化花卉产品。事实上，许多机电产品都是受动物启发开发的。
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