淺談機電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

尹德祿

【摘 要】 隨著時代的發(fā)展，機電一體化技術(shù)已成為國民經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的重要技術(shù)之一，機電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果?？茖W(xué)技術(shù)日新月異，信息飛速更新，計算機技術(shù)的快速發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日趨成熟推動了機電一體化技術(shù)的飛速發(fā)展。機電一體化通過相關(guān)計算機通信網(wǎng)絡(luò)，突破了傳統(tǒng)機電一體化技術(shù)在時間、地域上的限制，拓展了機電一體化的空間與范圍，使得機電一體化成為更方便、更快捷、更安全可靠的工控技術(shù)模式。對新時期機電一體化技術(shù)的研究進行更加深入的探討，將會對推動機電一體化技術(shù)的發(fā)展與促進技術(shù)的融合，具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文首先簡述了機電一體化核心技術(shù)的內(nèi)涵；然后展望了機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢；最后總結(jié)機電一體化技術(shù)更為廣闊的應(yīng)用前景和實際價值。

【關(guān)鍵詞】 機電一體化 技術(shù) 發(fā)展趨勢與應(yīng)用

1 前言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。機電一體化又稱機械電子工程，是機械工程與自動化的一種，隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)，特別是微電子技術(shù)和信息技術(shù)的日趨成熟，使機電一體化技術(shù)在機械工程領(lǐng)域獲得了前所未有的發(fā)展。由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化。當(dāng)今的機電一體化技術(shù)是機械和微電子技術(shù)密切結(jié)合的一種新型技術(shù)，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。

2 機電一體化的技術(shù)

（1）機械技術(shù)：機械技術(shù)是機電一體化的基礎(chǔ)，它著重于適應(yīng)機電一體化技術(shù)，利用其它高、新技術(shù)來更新概念，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更，以達到重量減小、體積縮小、剛度與精度均提高、及性能得到改善的目的。（2）計算機信息處理技術(shù)：計算機信息處理技術(shù)主要包括信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。（3）系統(tǒng)技術(shù)：用整體概念來組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，系統(tǒng)技術(shù)中一個重要方面是接口技術(shù)，保證了系統(tǒng)各部分有機連接。（4）自動控制技術(shù)：自動控制技術(shù)的范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進行系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。自動控制技術(shù)是實現(xiàn)應(yīng)用控制論的技術(shù)，是通過具有一定控制功能的自動控制系統(tǒng)，來完成某種控制任務(wù)，保證某個過程按照預(yù)想進行，或者實現(xiàn)某個預(yù)設(shè)的目標(biāo)。（5）傳感檢測技術(shù)：它是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的中心環(huán)節(jié)。其系統(tǒng)的自動化程序強度隨著其功能的性能變化。（6）伺服傳動技術(shù)：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝臵，伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉(zhuǎn)換裝臵與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。

3 機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢與應(yīng)用

（1）智能化：智能化是未來機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。機電一體化對人工智能的運用日益重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是最好的例證。要求機電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。隨著制造自動化程度的不斷提高，將會出現(xiàn)智能制造系統(tǒng)控制器來模擬人類專家的智能制造活動，并會對制造中出現(xiàn)的問題進行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策。即要求機電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設(shè)臵智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。（2）模塊化：機電一體化產(chǎn)品和技術(shù)可分為機械、電子和軟件三大部分。模塊化技術(shù)是這三者的共同技術(shù)。模塊化技術(shù)可以減少產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)成本，提高不同產(chǎn)品間的零部件通用化程度，提高產(chǎn)品的可裝配性、可維修性和可擴展性等。從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化所產(chǎn)生的效果來看，機械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機結(jié)合為主體的機電一體化技術(shù)是機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，規(guī)模化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的光景。（3）網(wǎng)絡(luò)化：電子技術(shù)日新月異的發(fā)展引起了巨大的變革，科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育及日常生活都受其影響。機電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。（4）微型化：微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢，向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小 、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。（5）綠色化：機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，不污染生態(tài)環(huán)境并能回收利用。工業(yè)的發(fā)展使得物質(zhì)豐富，生活舒適的同時也導(dǎo)致資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。綠色產(chǎn)品概念在這種矛盾環(huán)境下應(yīng)運而生，綠色化是時代的要求與趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、生產(chǎn)、使用和銷毀的過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率和回收率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。（6）數(shù)字化：控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。（7）光機電一體化：引進光學(xué)技術(shù)，在機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上，促進光電及一體化技術(shù)的發(fā)展，利用光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)勢有效的改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)，光機電一體化是機電產(chǎn)品和市場發(fā)展的必要趨勢。

4 結(jié)語

機電一體化的出現(xiàn)是一個時代發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物，隨著科技的發(fā)展和電子技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用，各種技術(shù)相互融合，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，機電一體化產(chǎn)品在國民經(jīng)濟建設(shè)、企業(yè)的技術(shù)改造和電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代方面扮演著重要的角色，使機電產(chǎn)品功能和質(zhì)量得到提高，在各方面均可帶來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。機電一體化的出現(xiàn)許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。

參考文獻：

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