機電一體化技術的發(fā)展及應用探究

劉松炘++王治亮

摘 要：隨著世界經(jīng)濟的不斷發(fā)展和科學技術的日新月異，機電一體化技術也實現(xiàn)了越來越廣泛的應用和推廣。機電一體化技術的應用有利于實現(xiàn)機械與信息控制技術的有機融合，有利于提高產(chǎn)品的性能和質量，從而促進企業(yè)和經(jīng)濟的發(fā)展?；诖?，本文研究分析了機電一體化技術的應用現(xiàn)狀，探討研究了機電一體化技術的發(fā)展趨勢。

關鍵詞：機電一體化;數(shù)控;應用

科學技術的不斷發(fā)展使得各個不同學科之間的交叉滲透更加容易，推動了我國機械工程領域的技術發(fā)展和進步，實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)的機械化和自動化。機電一體化技術是一項綜合運用了各種群體技術，實現(xiàn)了高質量、高可靠性性、低能耗的功能價值的系統(tǒng)工程技術。因此研究和分析機電一體化技術的應用以及發(fā)展趨勢具有十分重要的實踐意義。

一、機電一體化技術的應用

（一）數(shù)控機床

我國數(shù)控機床經(jīng)過40年的發(fā)展，其數(shù)控技術在結構、功能操作與控制精度上都實現(xiàn)了飛速的發(fā)展。第一，數(shù)控機床的結構基本上都是總線式、模塊化、緊湊型的結構，多數(shù)都是用多CPU、多住總線的系統(tǒng)結構體系。第二，數(shù)控機床的硬件結構設計和功能模塊設計大多數(shù)采用開放性、層次性、兼容性的設計，以期最大程度的實現(xiàn)用戶的使用效益。第三，數(shù)控機床大多數(shù)應用WOP技術和實現(xiàn)了智能化。數(shù)控機床系統(tǒng)通過應用和引進在線診斷、模糊控制等智能方法，最終實現(xiàn)了二、三維加工過程的動態(tài)仿真。第四，為了豐富數(shù)控機床的功能和增強CNC系統(tǒng)的控制力度，數(shù)控機床中大量使用了大容量的儲存器和模塊化的軟件設計。第五，機電一體化技術的在數(shù)控機床中的應用實現(xiàn)了多過程、多渠道的智能控制，實現(xiàn)了刀具檢測、物料搬運等操作。第六，機電一體化技術在數(shù)控機床中的使用加強了系統(tǒng)組合以及加工系統(tǒng)的能力。

（二）柔性制造系統(tǒng)

柔性制造系統(tǒng)也是一種典型的應用了機電一體化技術的制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)的組成部分主要包括計算機、數(shù)控機床、機器人、自動化倉庫等。柔性制造系統(tǒng)將常被使用于多品種、中小批量、設計頻繁的零件批量生產(chǎn)過程中，大多數(shù)都依靠客戶的使用需求進行隨機的、實時的生產(chǎn)。

（三）分布式控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)是指通過使用一臺中央計算機對多臺測控計算機或者智能控制單元進行操作指揮。分布式控制系統(tǒng)大多數(shù)分為兩級、三級或者更多級。通過將機電一體化技術應用于分布式控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)生成過程的集中操作和管理等過程。近年來測控技術不斷發(fā)展和進步，分布式控制系統(tǒng)也擁有了越來越強大的功能，不但可以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控，還可以進行生產(chǎn)過程的實時調度和生產(chǎn)計劃管理，最終形成一種可以同時進行監(jiān)測、控制、管理的綜合系統(tǒng)。分布式控制系統(tǒng)的特點主要包括多功能、高可靠性、操作簡單、維護方便、故障影響小等，另一方面分布控制系統(tǒng)還具有連鎖保護的功能，實現(xiàn)了人工手動控制系統(tǒng)故障，很大程度上提高了分布式控制系統(tǒng)自身的可靠性和安全性，也正是因為這樣分布式控制系統(tǒng)逐漸成為世界上目前大型機電一體化系統(tǒng)的主要形式。

（四）工業(yè)機器人

在新的機電一體化技術出現(xiàn)之前，第一代工業(yè)機器人只能依靠示教內(nèi)容進行純粹簡單的重復運動，在面對不同的環(huán)境和使用情景時不能靈活變通額運用，因此具有十分明顯的不足。但是隨著科學技術的不斷進步和改進，第二代新的工業(yè)機器人安裝了先進的傳感電子元件。機器人在工作時可以通過簡單的計算機計算和分析做出相應的判斷，從而做出動作或者實現(xiàn)反饋。但是不可忽視的是，第二代工業(yè)機器人的智能化還不是很高，只是僅僅實現(xiàn)了實用化。第三代工業(yè)機器人也就是我們常說的現(xiàn)代智能機器人，它具有各種不同的感知功能，可以在各種操作環(huán)境中進行復雜的、獨立的邏輯思維、判斷與決策。

（五）計算機集成制造系統(tǒng)

計算機集成制造系統(tǒng)不僅僅是將現(xiàn)有系統(tǒng)進行簡單的組合拼接，而是打破原有系統(tǒng)之間的限制和界限，尋求系統(tǒng)全局動態(tài)的最優(yōu)結果。計算機集成控制系統(tǒng)一般依靠制造過程實現(xiàn)對物流和信息流的控制，從而保證了產(chǎn)品的經(jīng)營決策、開發(fā)生產(chǎn)、生產(chǎn)試驗以及生產(chǎn)經(jīng)營管理等過程的結合，實現(xiàn)了各個生產(chǎn)要素之間的優(yōu)化配置，使得各種生產(chǎn)要素的潛力可以被最大程度的挖掘和發(fā)揮。

二、機電一體化技術的發(fā)展趨勢

第一，智能化是2l世紀機電一體化技術發(fā)展的主要方向之一。智能化主要是指提高機電產(chǎn)品的智能，增加機電產(chǎn)品的實用性。機電一體化技術的智能化主要包括機器人智能化和數(shù)控機床的智能化。在未來隨著科學技術的發(fā)展，通過使用高性能、高速度的處理器一定能實現(xiàn)機電一體化產(chǎn)品的高級智能和類似與人的邏輯思考能力。第二，隨著網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，機電一體化技術必將實現(xiàn)與網(wǎng)絡的互相結合。網(wǎng)絡的遠程控制和檢測技術的不斷涌現(xiàn)，使得人們可以足不出戶就感受到各種高科技帶來便捷。由此可見，機電一體化技術的網(wǎng)絡化必然是其發(fā)展的未來趨勢之一。第三，微型化是指機電一體化技術在將來會不斷向微型機器或微型領域發(fā)展。隨著人們對高新技術不斷微型化的追求，在軍事、生物醫(yī)療以及信息處理等方面人們會越來越傾向于微型的設備和產(chǎn)品。這也就是說機電一體化技術的微型化是未來發(fā)展的必然趨勢。第四，系統(tǒng)化是機電一體化技術的發(fā)展趨勢之一。機電一體化技術的系統(tǒng)化使得總線結構更加開放式和模塊化，實現(xiàn)了系統(tǒng)之間的任意組合，保證了系統(tǒng)的協(xié)調控制和綜合管理。因此如何實現(xiàn)機電一體化產(chǎn)品更多系統(tǒng)、綜合的應用是未來的發(fā)展方向。第五，當今時代的一大主題就是綠色環(huán)保，因此綠色環(huán)保化必然將成為機電一體化技術的又一發(fā)展趨勢。綠色環(huán)保的產(chǎn)品有利于提高對資源利用效率，有利于減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。這也決定了未來機電一體化技術的發(fā)展必然將實現(xiàn)資源與能源高效利用的綠色環(huán)?；?/p>

三、小結

綜上所述，隨著科學技術的不斷發(fā)展和進步，機電一體化技術在機電產(chǎn)業(yè)以及現(xiàn)代制造業(yè)中得到了廣泛的應用和推廣。機電一體化技術與各個行業(yè)和各種技術都實現(xiàn)了有機結合，并且這種互相融合的趨勢也越來越廣泛。除此之外，機電一體化技術必將朝著更加智能化、網(wǎng)絡化、微型化、系統(tǒng)化、綠色化的方向發(fā)展，從推動我國制造業(yè)的快速發(fā)展，為國民經(jīng)濟帶來更大的效益。

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