淺析機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

張文強(qiáng)

摘要：科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展帶動(dòng)了機(jī)電一體化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，從而不僅突破了傳統(tǒng)技術(shù)，而且還基于原有的層面添加了大量新元素，并且在創(chuàng)新與改革的過(guò)程中獲得了較快的發(fā)展。另外，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，出現(xiàn)了大量性能較好的集成電路，因此，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用范圍與行業(yè)變得越來(lái)越廣。然而，機(jī)電一體化技術(shù)水平已經(jīng)難以符合人們的需求，必須經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)與完善，才可以確保我國(guó)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展水平與時(shí)代的發(fā)展潮流相適應(yīng)。

關(guān)鍵詞：科學(xué)技術(shù)；機(jī)電一體化；發(fā)展趨勢(shì)

1機(jī)電一體化技術(shù)的簡(jiǎn)要介紹

機(jī)電一體化實(shí)際是一整套系統(tǒng)，通過(guò)引入電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多種功能的整合，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械裝置、電子化設(shè)計(jì)和應(yīng)用軟件的完美性結(jié)合。由于這項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，它已經(jīng)成為一種具有自身特色并形成體系的新型學(xué)科，并在不斷地被賦與新內(nèi)容。從它的基本特征來(lái)說(shuō)，可以這樣來(lái)進(jìn)行概括，即，該技術(shù)是以系統(tǒng)觀點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了包括機(jī)械、微電子、計(jì)算機(jī)等多門群體技術(shù)的組合。它可以以系統(tǒng)在功能方面的目標(biāo)和優(yōu)化組織方面的目標(biāo)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能的合理性配和合理性布局，使實(shí)現(xiàn)特定功能方面體現(xiàn)出功能更多、質(zhì)量更高可靠性更強(qiáng)和能耗更低，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上，產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則發(fā)展成為一套機(jī)電一體化系統(tǒng)，也可以是一個(gè)具備機(jī)電一體化的多功能性產(chǎn)品。

2發(fā)展現(xiàn)狀

大家熟知的典型機(jī)電一體化相關(guān)產(chǎn)品的種類繁多：機(jī)器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、CAD/CAM系統(tǒng)等?，F(xiàn)代的機(jī)電一體化產(chǎn)品甚至還包含了聲、光、化學(xué)、影像、生物等技術(shù)的應(yīng)用。機(jī)電一體化產(chǎn)品漸漸走進(jìn)各行各業(yè)，人們也逐漸認(rèn)識(shí)到機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)現(xiàn)代工業(yè)和技術(shù)發(fā)展所帶來(lái)的巨大變化，因此世界各國(guó)均將其作為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一?，F(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展對(duì)機(jī)械設(shè)備的要求也相對(duì)較高，所使用的設(shè)備應(yīng)具備智能化和自動(dòng)化等性能，在高新技術(shù)的發(fā)展和推動(dòng)下，機(jī)電一體化順應(yīng)需求而產(chǎn)生。通過(guò)微電子、計(jì)算機(jī)和信息等技術(shù)與機(jī)械設(shè)備相結(jié)合，加速了生產(chǎn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式及其生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)的改進(jìn)。我國(guó)的機(jī)電一體設(shè)計(jì)正邁入PLM的全新階段，把人、生產(chǎn)過(guò)程和信息有效地集成在一起，作用于整個(gè)企業(yè)，歷經(jīng)產(chǎn)品從概念到報(bào)廢的全生命周期，支持跨領(lǐng)域地從概念提出到產(chǎn)品使用生命結(jié)束過(guò)程中產(chǎn)品信息的協(xié)同產(chǎn)生、管理、分發(fā)和使用。組織實(shí)施一整套的業(yè)務(wù)解決方案。同時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)也正在經(jīng)歷著無(wú)法估量的挑戰(zhàn)，CAMELVIEW作為機(jī)電一體化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，無(wú)論是從其產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念，還是從產(chǎn)品的性能和質(zhì)量檢測(cè)等多方面，均具有流程化和技術(shù)規(guī)范化等優(yōu)點(diǎn)，不僅能夠滿足用戶的要求，還可以在復(fù)雜環(huán)境中和復(fù)雜工況等情況下，產(chǎn)品結(jié)果的驗(yàn)證與試驗(yàn)數(shù)值十分接近，產(chǎn)品精確度很高。目前日本和歐美等一些先進(jìn)國(guó)家的機(jī)電一體化技術(shù)相對(duì)比較先進(jìn)，而我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)還不夠先進(jìn)和完善，但也在持續(xù)的發(fā)展和改進(jìn)。隨著新技術(shù)革命的迅猛發(fā)展，我國(guó)加大了機(jī)電一體化技術(shù)的研究力度，并將其確定為國(guó)家的重點(diǎn)高技術(shù)研究領(lǐng)域，給予優(yōu)先支持，并取得了一定的成績(jī)。我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和積累也取得了巨大進(jìn)步。但現(xiàn)階段發(fā)展并不十分完善，與同期發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有相當(dāng)大的差距，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展水平仍有待于提高。

3機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1網(wǎng)絡(luò)化

就當(dāng)前而言，計(jì)算機(jī)技術(shù)具有較好的發(fā)展前景。計(jì)算機(jī)技術(shù)比其他技術(shù)出現(xiàn)的晚，然而，計(jì)算機(jī)技術(shù)卻為人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了較大的便利，尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。新型信息技術(shù)已經(jīng)成為了教育、娛樂(lè)、運(yùn)動(dòng)以及生產(chǎn)活動(dòng)中的一項(xiàng)必不可少的技術(shù)。計(jì)算機(jī)技術(shù)不僅推動(dòng)了企業(yè)之間傳輸信息的頻率，而且還規(guī)范了企業(yè)內(nèi)部的管理工作，從而使全球各個(gè)國(guó)家的聯(lián)系變得更加密切。另外，計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及還推動(dòng)了遠(yuǎn)程控制技術(shù)的快速發(fā)展。人們可以遠(yuǎn)程遙控家中的計(jì)算機(jī)、電視以及空調(diào)等設(shè)備，進(jìn)而為他們的生活提供了較大的便利。遠(yuǎn)程控制設(shè)備就是對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用而衍生的產(chǎn)品。在日常生活中，人們可以利用遠(yuǎn)程技術(shù)來(lái)開(kāi)展不同形式的社會(huì)活動(dòng)。既能夠同遠(yuǎn)方的朋友展開(kāi)交流，同時(shí)還可以開(kāi)展遠(yuǎn)程教學(xué)。從某種程度上來(lái)看，此項(xiàng)技術(shù)還能夠有效地提升人們的生活質(zhì)量。比方說(shuō)，如果人們需要清掃家中的地面時(shí)，就可以利用遠(yuǎn)程控制設(shè)備對(duì)家中的掃地機(jī)器人進(jìn)行控制來(lái)清掃房屋。除此之外，遠(yuǎn)程控制設(shè)備還為人們節(jié)省了較多的精力，以此來(lái)促進(jìn)其積極地投入到工作過(guò)程中，進(jìn)而加快了社會(huì)的發(fā)展步伐。基于此，機(jī)電一體化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化在日后必然會(huì)成為一種發(fā)展趨勢(shì)。

3.2智能化發(fā)展

在21世紀(jì)的新時(shí)代，人工智能化是機(jī)電一體化的必然趨勢(shì)，對(duì)科學(xué)家而言，人工智能系統(tǒng)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的知識(shí)處理系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中有三部分的問(wèn)題需要解決，即知識(shí)與認(rèn)知，還有知識(shí)的儲(chǔ)藏。但它最終問(wèn)題是模擬出人對(duì)于問(wèn)題求解的過(guò)程和推理的思路以及學(xué)習(xí)的方法。具體來(lái)說(shuō)智能化就是在對(duì)機(jī)器行為的一種解釋，實(shí)在運(yùn)用理論的時(shí)候并把人工只能和計(jì)算機(jī)科學(xué)，以及心理學(xué)，生理學(xué)等等這些相結(jié)合。通過(guò)對(duì)人類智能的模擬，使其在判斷推理、自主決策、邏輯思維等能力上得到有效的提升。目前，機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)智能化方式主要是通過(guò)專家系統(tǒng)的遺傳算法以及模糊系統(tǒng)，最后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組成。它們四個(gè)相輔相成并沒(méi)有分明的誰(shuí)主誰(shuí)次大家的地位是相同的。隨著科技的發(fā)展以及技術(shù)的不斷提高在未來(lái)肯定會(huì)出現(xiàn)智能系統(tǒng)代替了現(xiàn)在人類專家給它們編輯出來(lái)的程序，它們將會(huì)有自己的思維和對(duì)問(wèn)題的分析，對(duì)問(wèn)題的推理和后果的思考并做出最正確的決策。

3.3模塊化

產(chǎn)品以及技術(shù)可以分為機(jī)電一體化數(shù)學(xué)機(jī)械，以及軟件編程和電子測(cè)控這三類。模塊化則是三者共有的特點(diǎn)和應(yīng)用技術(shù)，模塊技術(shù)可以減少開(kāi)發(fā)的成本和降低開(kāi)發(fā)的難度，并且還可以提高產(chǎn)品零件的通用程度因?yàn)檫@樣研發(fā)一種可以使其他的產(chǎn)品公用，而且還提高了產(chǎn)品的相互兼容性和可配裝以及維修的難度，以信息、軟件以及機(jī)電這三部分進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，優(yōu)化機(jī)電一體化的發(fā)展前景，具有著高度的自主獨(dú)立性以及良好的協(xié)調(diào)能力這樣的特點(diǎn)是非常值得其他專業(yè)去學(xué)習(xí)的。并且隨著微處理日益發(fā)展的以及大家對(duì)性價(jià)比看的更加重要的前提條件下各種機(jī)電一體化的產(chǎn)品更加迅速的出現(xiàn)在我們的市場(chǎng)上，可以通過(guò)利用機(jī)電一體化在迅速以及方便上的特征，擴(kuò)大市場(chǎng)。

3.4微型化

微型化是機(jī)電一體化技術(shù)的另外一種主要發(fā)展趨勢(shì)，隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)也開(kāi)始向產(chǎn)品體積小、能量消耗少以及便于操作的趨勢(shì)發(fā)展，并且必將會(huì)在生物、軍事信息等方面得到廣泛應(yīng)用，由于機(jī)電一體化微型技術(shù)需要細(xì)致地加工產(chǎn)品，因此，應(yīng)該繼續(xù)針對(duì)此項(xiàng)技術(shù)展開(kāi)深入研究。光電一體化技術(shù)就是將微電子、計(jì)算機(jī)、控制以及機(jī)械技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合，從而使其成為各種高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)與設(shè)備的核心技術(shù)。另外，此項(xiàng)技術(shù)所具備的功能比較強(qiáng)大，產(chǎn)品體積小、適應(yīng)性較強(qiáng)、便于操作、使用時(shí)間也較長(zhǎng)，只要對(duì)此項(xiàng)技術(shù)加以合理應(yīng)用，就能夠獲取到較高的經(jīng)濟(jì)效益。除此之外，光電一體化技術(shù)所應(yīng)用的領(lǐng)域主要包括激光打孔、刻槽以及光動(dòng)機(jī)器人等。

4結(jié)語(yǔ)

機(jī)電一體化是多種學(xué)科的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)所發(fā)揮出來(lái)的，在社會(huì)發(fā)展中起到積極的推動(dòng)作用。21世紀(jì)中它必然會(huì)成為機(jī)械工程制造業(yè)的主力軍，或者可以換種說(shuō)法會(huì)成為改革的主角，它會(huì)在各個(gè)方面給社會(huì)帶來(lái)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)電一體化的出現(xiàn)不再是獨(dú)立的它后面會(huì)和各個(gè)學(xué)科的聯(lián)系有這更加密切的合作。

（作者單位：中鐵資源蘇尼特左旗芒來(lái)礦業(yè)有限公司）