機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的應(yīng)用分析

劉曉軍

摘要：作為集合信息技術(shù)、機(jī)械制造以及電子應(yīng)用等相關(guān)技術(shù)于一體的機(jī)電一體化技術(shù)已然得到空前的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域，隨著機(jī)電一體化的使用，機(jī)械工程實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化以及自動(dòng)化，這使得機(jī)械加工作業(yè)的精確度得到了極大的提高。因此，本文從機(jī)電一體化概況出發(fā)，闡述了機(jī)電一體化未來發(fā)展方向，提出了機(jī)電一體化在機(jī)械工程中的具體應(yīng)用，希望本次研究能夠?qū)C(jī)電一體化的未來發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；機(jī)械工程；應(yīng)用

引言

機(jī)電一體化系統(tǒng)主要是在機(jī)械原有功能的基礎(chǔ)上，將微電子技術(shù)應(yīng)用在其中，從而使機(jī)械與電子得到有機(jī)結(jié)合，使機(jī)械具備更強(qiáng)大的功能。機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用使得機(jī)械的控制功能越來越復(fù)雜，使得機(jī)械的控制難度得到加大，對(duì)機(jī)械控制系統(tǒng)的要求也日益提高。將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，可提高機(jī)械的控制力度，從而促進(jìn)機(jī)械性能的提升，讓機(jī)械的操作更便捷和靈活，提高機(jī)械操作的效率和質(zhì)量。

1影響機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行的因素

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以提高機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作效率和質(zhì)量，從而使機(jī)電一體化系統(tǒng)的操作更加便捷，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的改良與優(yōu)化。作為機(jī)電一體化系統(tǒng)中的重要組成部分，機(jī)器人可以代替人類完成一些工作，從而解放勞動(dòng)力。但是，在應(yīng)用機(jī)器人時(shí)往往缺少對(duì)機(jī)器人的重視程度，使得人機(jī)配合出現(xiàn)了偏差，具體主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：①對(duì)機(jī)器人的安全性存在認(rèn)識(shí)上的誤差，缺少對(duì)機(jī)器人可靠性的正確認(rèn)識(shí)；②忽視了機(jī)器人與人類的關(guān)系。雖然機(jī)器人屬于機(jī)械的一種，但是卻和人類有著直接的關(guān)聯(lián)，可是很多人忽視了這一點(diǎn)，為機(jī)器人的安全使用埋下了隱患，而且在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也忽視了這一點(diǎn)；③機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)受限，通常在三維空間活動(dòng)，使得在機(jī)器人安全保護(hù)方面的工作有所欠缺。在進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)的檢修時(shí)，也許會(huì)發(fā)生機(jī)械自行運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，或是機(jī)器人在較為危險(xiǎn)的區(qū)域工作，使得人類不得不進(jìn)去到危險(xiǎn)區(qū)域?qū)C(jī)器人進(jìn)行控制。例如，在進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)操作和檢修時(shí)，檢修人員需要對(duì)機(jī)械或是機(jī)器人的位置進(jìn)行精準(zhǔn)的判斷，但是為了以防萬一，還是需要在檢修之前將電源切斷，避免對(duì)機(jī)器人手臂造成傷害。

2機(jī)電一體化未來發(fā)展方向

2.1自律分配化系統(tǒng)方向

現(xiàn)階段，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)得到了快速的發(fā)展，這使得其控制系統(tǒng)擁有大量的反應(yīng)經(jīng)驗(yàn)，從而能夠應(yīng)對(duì)大多數(shù)的緊急事件，即通常人們所說的自律分配化系統(tǒng)。每當(dāng)自律分配化系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)開始運(yùn)行，且子系統(tǒng)之間不收到彼此間的影響，同時(shí)子系統(tǒng)在經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行也會(huì)獲得大量的反應(yīng)經(jīng)驗(yàn)，這使得子系統(tǒng)也能夠輕松應(yīng)對(duì)絕大多數(shù)的緊急事件。另外，在機(jī)電一體化的總系統(tǒng)發(fā)出命令信息后，子系統(tǒng)會(huì)根據(jù)命令發(fā)生相對(duì)應(yīng)的改變，這一特點(diǎn)使得機(jī)電一體化系統(tǒng)可以有效地防止由于某個(gè)子系統(tǒng)發(fā)生故障而導(dǎo)致機(jī)電一體化整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障的問題出現(xiàn)，自律分配化系統(tǒng)能夠有效的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.2智能化發(fā)展方向

在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展中，智能化技術(shù)的發(fā)展也使得智能機(jī)器人在工廠的工作問題得到了落實(shí)，比如富士康企業(yè)中很多地方工廠已經(jīng)逐漸擺脫人力工作方式，而是借助智能機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)工作，此種背景下安全問題也不再是對(duì)煤礦企業(yè)形成影響的主要問題。煤礦工人的安全性也將得到更有效的保障。并且模塊化技術(shù)的發(fā)展也是一項(xiàng)十分重要的環(huán)節(jié)。在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展中模塊化也是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的重要途徑，在煤礦生產(chǎn)中具備很多過程，雖然這些過程存在著不可分割的作用，但是仍然可以進(jìn)行獨(dú)立分析，因此在某種程度上說，只有模塊化技術(shù)的有效進(jìn)補(bǔ)才能更好的幫助我國(guó)煤礦行業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展。

2.3綠色環(huán)保方向

國(guó)家大力提倡綠色環(huán)保，將綠色環(huán)保引入到機(jī)電一體化當(dāng)中是必然的發(fā)展趨勢(shì)，這樣才能夠在滿足機(jī)械工程生產(chǎn)要求前提之下，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)的過程以及產(chǎn)品的使用方面進(jìn)行更加高效的回收和環(huán)保。幫助人們對(duì)資源的再利用帶來一定的保證，所以綠色環(huán)保是未來機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程應(yīng)用方向的基礎(chǔ)。在機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用到機(jī)械工程當(dāng)中，還有很多發(fā)展的前景和發(fā)展的內(nèi)容需要不斷的進(jìn)行優(yōu)化，要想使機(jī)械工程的發(fā)展更加的高效和穩(wěn)定，同時(shí)加強(qiáng)機(jī)械工程的效率，將機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用到其中是十分必要的。而面對(duì)需要不斷改進(jìn)和創(chuàng)新的地方，也一定要加大力度進(jìn)行投入，這樣才能使得機(jī)電一體化和機(jī)械工程有著同樣的發(fā)展前景。

3機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

3.1包裝機(jī)械中機(jī)電一體化的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)復(fù)雜是包裝機(jī)械最主要的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的包裝機(jī)械，大多利用電路控制的方式實(shí)現(xiàn)各個(gè)組件之間的連接，而這不僅造成了包裝機(jī)械設(shè)備的統(tǒng)一性相對(duì)較低，同時(shí)也增加了設(shè)備的維護(hù)以及維修難度。而機(jī)電一體化技術(shù)在包裝機(jī)械中的廣泛應(yīng)用，不僅促進(jìn)了包裝機(jī)械應(yīng)用效率的全面提升，同時(shí)機(jī)電一體化系統(tǒng)的模塊化管理方式也發(fā)揮出了其獨(dú)有的功能。另外，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，雖然設(shè)備的體積減少了，但是其功能和操作方式卻越來越簡(jiǎn)單，從根本上降低了企業(yè)的成本投入。

3.2監(jiān)督控制作用

在機(jī)電一體化的發(fā)展過程中，電子監(jiān)控系統(tǒng)一直以來都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其作用就是監(jiān)督機(jī)電一體化系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，這些子系統(tǒng)包括機(jī)械工程的傳動(dòng)系統(tǒng)、感應(yīng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等。如果這些子系統(tǒng)中任何一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)異常，則電子監(jiān)控系統(tǒng)則會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員有故障產(chǎn)生，同時(shí)也能夠精確報(bào)告其故障位置，方便工作人員快速發(fā)現(xiàn)并解決問題。電子監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用使得機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，以此使得機(jī)械工程中遇到問題能夠及時(shí)的解決，從而提高了生產(chǎn)效率以及減少機(jī)械工程因故障而造成的損失。

3.3實(shí)現(xiàn)機(jī)械半自動(dòng)化或自動(dòng)化

機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)能夠減少勞動(dòng)力的使用，同時(shí)也能提高工作效率以及減少生產(chǎn)過程中安全事故的發(fā)生。例如，我國(guó)某地質(zhì)勘察單位，在挖掘機(jī)機(jī)械設(shè)備中，設(shè)置了挖掘控制系統(tǒng)，將挖掘線路及軌跡輸入到控制系統(tǒng)中，從而使其挖掘機(jī)按照所設(shè)定的方向軌跡以及操作流程進(jìn)行挖掘工作，機(jī)械作業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化使得人工作業(yè)的危險(xiǎn)性降到最低，從而保證了工作人員的人身安全，也使得工作效率得到極大提升。

3.4機(jī)床改造中機(jī)電一體化的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過程中對(duì)精度的要求相對(duì)較高。其在運(yùn)行過程中對(duì)于工作臺(tái)與道具的運(yùn)行軌跡誤差都必須嚴(yán)格控制，才能確保產(chǎn)品質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等主要的特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用。滾珠絲杠最大的特點(diǎn)就是其轉(zhuǎn)動(dòng)效率高且運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng)，而且在運(yùn)行過程中可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整以確保加工精度符合設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國(guó)現(xiàn)階段針對(duì)數(shù)控機(jī)床的改造主要集中于Z80-CPU，之所以選擇這一類型的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行改造，是因?yàn)槠洳粌H使用成本相對(duì)較低、設(shè)備性能可靠、通用性強(qiáng)、便于維修，同時(shí)其所具備的特殊的I/O指令，為輸出步進(jìn)脈沖的處理奠定了良好的基礎(chǔ)。

結(jié)語

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以提高機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作效率和質(zhì)量，從而使機(jī)電一體化系統(tǒng)的操作更加便捷，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的改良與優(yōu)化。但還要對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的影響因素進(jìn)行分析，從而采取相應(yīng)的應(yīng)當(dāng)策略，確保機(jī)電一體化系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的全面發(fā)展。

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