機(jī)電一體化專業(yè)的核心技能分析

阮周鵬

(臺州市中奧特種設(shè)備檢測技術(shù)服務(wù)有限公司，浙江 臺州 318000)

0 引言

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與創(chuàng)新，這就大大促進(jìn)了計算機(jī)的相關(guān)技術(shù)、信息化技術(shù)與機(jī)械本身的技術(shù)等多個學(xué)科的相互交叉和滲透，最終產(chǎn)生了機(jī)電一體化。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展又極大地促進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，使國家工業(yè)的生產(chǎn)由開始早期的機(jī)械電氣時代轉(zhuǎn)入機(jī)電一體化的新時代。采用機(jī)電一體化技術(shù)，可以極大地提高機(jī)械行業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因為這種技術(shù)的使用不光可以使企業(yè)的生產(chǎn)力得到充分的釋放，同時也可以提高所制作產(chǎn)品的性能與質(zhì)量，使產(chǎn)品變得更加標(biāo)準(zhǔn)化，能合理的利用既有資源，降低企業(yè)能耗。最終降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，使企業(yè)在激烈的市場競爭中處于優(yōu)勢地位。目前，機(jī)電一體化已經(jīng)變成了國家工業(yè)發(fā)展的必由之路。

1 機(jī)電一體化的內(nèi)容

(1)狹義的機(jī)電一體化的定義主要是在電子化設(shè)計與機(jī)械裝置結(jié)合一起的一體化，這種一體化主要指的是機(jī)械方面。隨著科技的不斷發(fā)展，信息技術(shù)、微電子技術(shù)和傳感技術(shù)等也被融入到機(jī)械控制當(dāng)中。此時機(jī)電一體化就有了新的內(nèi)涵定義，那就是新的機(jī)電一體化是指在信息處理功能、機(jī)械自身的功能和控制功能之上引入電子信息技術(shù)，將機(jī)械與電子化設(shè)計組合一起所組成的系統(tǒng)的總稱。

(2)所謂的機(jī)電一體化技術(shù)并不是一定單一的技術(shù)名字，而是對一類相關(guān)技術(shù)的總稱。從系統(tǒng)工程理論的層面上來看，將微型電子元件技術(shù)、機(jī)械本身的技術(shù)與信息化的技術(shù)等技術(shù)綜合應(yīng)用，使整個系統(tǒng)實現(xiàn)有機(jī)的結(jié)合，并在系統(tǒng)中相關(guān)程序的組織下使的系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化的一種新型的技術(shù)。

(3)機(jī)電一體化是由多個電子組成要素所構(gòu)成的一個統(tǒng)一結(jié)合體。

2 電一體化的核心技能組成

2.1 機(jī)械的本體技術(shù)

機(jī)械的本體技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)，怎么樣才能匹配機(jī)電一體化進(jìn)程是機(jī)械的本體技術(shù)的重點。因此機(jī)械的本體技術(shù)應(yīng)該去著重考慮提高工作的精確度、減輕機(jī)械的自身重量和不斷改進(jìn)自身的工作性能等幾個方面。目的是為了使其企業(yè)的工作效率提升和降低企業(yè)能耗。為了使機(jī)械系統(tǒng)實現(xiàn)正常的工作運(yùn)行，機(jī)電一體化必須具備達(dá)到足夠要求的精度。同時由于目前企業(yè)的產(chǎn)品大多都是鋼材料制作而成的，可以通過選用輕質(zhì)高強(qiáng)的新型材料或者直接改變產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)等方法來降低產(chǎn)品的重量。當(dāng)產(chǎn)品的重量減小以后，采用可能實現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的輕型化，最終實現(xiàn)提高企業(yè)工作效率和降低企業(yè)能耗的目標(biāo)。

2.2 信息處理技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息處理技術(shù)與微電子學(xué)領(lǐng)域也得到了相應(yīng)地技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)步，這對機(jī)電一體化進(jìn)程的發(fā)展提供了巨大的動力。信息處理技術(shù)的內(nèi)容主要為信息的收集存放、信息的交換和信息的計算等，通過目前在全國普及的電腦，使之與計算機(jī)緊密的結(jié)合在了一起。為了能夠更好更快的發(fā)展機(jī)電一體化，我們必須將信息處理設(shè)備運(yùn)行的可靠度提高，來提高信息處理設(shè)備計算運(yùn)行的速度，同時還要提高在信息處理過程中的抵抗其他外物干擾的能力。

2.3 自動控制技術(shù)

自動控制技術(shù)指的是在不經(jīng)人員進(jìn)行親手操作的情況下，機(jī)械裝置可以按照控制理論的知識自行進(jìn)行工作，以完成人們預(yù)先確定的任務(wù)。其主要的內(nèi)容包括系統(tǒng)的初步設(shè)計、設(shè)計以后的系統(tǒng)仿真情況、在現(xiàn)場的不斷調(diào)試與完善等。在當(dāng)今的企業(yè)中，自動控制系統(tǒng)已經(jīng)作為了機(jī)電一體化當(dāng)中的重要一分子而存在。

2.4 接口技術(shù)

為了能方便快捷的與計算機(jī)進(jìn)行溝通，必須讓數(shù)據(jù)傳遞的接口實現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化。采用了統(tǒng)一規(guī)格的接口，不光有利于簡化其設(shè)計內(nèi)容，同時可以方便接口的更換和維修，防止出現(xiàn)因不同公司不同接口導(dǎo)致不能有效的和計算機(jī)交流的問題的發(fā)生。

2.5 傳感技術(shù)與檢測技術(shù)

在機(jī)電一體化中，傳感技術(shù)的重點就是傳感器的問題，而傳感器出現(xiàn)的問題主要是如何提高其精準(zhǔn)度、可靠度和靈敏性，畢竟其可靠度的提高可以直接影響傳感器的抵抗干擾的能力，使之可以承受住各種嚴(yán)酷的環(huán)境考驗。目前機(jī)電一體化技術(shù)在傳感器的選擇上，選用了光纖電纜傳感器來防止電干擾。而對于外部信息的傳感器，現(xiàn)在的作用任務(wù)時發(fā)展非直接接觸型的檢測技術(shù)。而檢測技術(shù)主要指與傳感器的信號的檢測有關(guān)的相應(yīng)技術(shù)。所有說，在未來傳感技術(shù)與檢測技術(shù)將會成為必然。

2.6 系統(tǒng)技術(shù)

系統(tǒng)技術(shù)指的從系統(tǒng)工程理論的層面上來看，將微電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)與信息技術(shù)等技術(shù)進(jìn)行綜合的應(yīng)用，并將總體分成許多相互之間有聯(lián)系的功能單元，最終由經(jīng)過小功能單元的工作來完成整個系統(tǒng)的順利運(yùn)行。

2.7 驅(qū)動技術(shù)

作為提供驅(qū)動力的電機(jī)，目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了企業(yè)里的大型機(jī)械當(dāng)中。但是電機(jī)依然存在不能快速的相應(yīng)和效率低下的缺點。所以要求技術(shù)人員要積極的去發(fā)展電機(jī)技術(shù)，不斷的研究新型驅(qū)動設(shè)備。

2.8 軟件技術(shù)

計算機(jī)的軟件和硬件必須做到在機(jī)電一體化的進(jìn)程中實現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展，在發(fā)展硬件的同時必須同步更新軟件。但是由于科技水平的提高，軟件更新的速度太快，造成軟件研發(fā)的成本大大加高。因此為了降低軟件的研發(fā)投入，必須加快軟件的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。

3 機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 工業(yè)機(jī)器人

機(jī)器人作為一種新型的高科技產(chǎn)品，它最早來源于小說家在說中的描述，可以無條件服從命令去處理人們所不能解決的問題。經(jīng)過科學(xué)技術(shù)進(jìn)步并利用幾十年時間對其的不斷改進(jìn)，現(xiàn)在人們創(chuàng)造的機(jī)器人已經(jīng)可以很輕松幫助人們處理在焊接、水下作業(yè)、空中作業(yè)和娛樂等方面的問題?？梢哉f，機(jī)器人經(jīng)過多年發(fā)展已經(jīng)變成了人類的不可或缺的朋友。

3.2 計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(ClMS)

要實現(xiàn)計算機(jī)集成制造系統(tǒng)的應(yīng)用，不能僅僅只去簡單組合一下目前已經(jīng)有的各個分散的系統(tǒng)，還要使全局的動態(tài)要達(dá)到最優(yōu)化。計算機(jī)集成制造系統(tǒng)不光打破了目前企業(yè)內(nèi)部各個部門之間的界限和限制，同時還可以利用制造來達(dá)到物流的控制。這樣就使得企業(yè)完成了經(jīng)營決策與生產(chǎn)經(jīng)營之間的有機(jī)統(tǒng)一。在當(dāng)今社會，提高自己的集成度已經(jīng)變成了企業(yè)為優(yōu)化自身的生產(chǎn)要素之間的調(diào)配的一種主要的辦法。如圖1。

圖1 機(jī)電一體化在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

3.3 當(dāng)今社會的溫室設(shè)施。

當(dāng)今社會中的溫室設(shè)施可以實現(xiàn)農(nóng)作物高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)，也比較密集的使用了機(jī)電一體化技術(shù)。溫室設(shè)施的內(nèi)容主要包括：整個溫室的框架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)上的覆蓋的各種材料、通風(fēng)的系統(tǒng)、防蟲系統(tǒng)、灌溉施肥的系統(tǒng)計算機(jī)的控制系統(tǒng)、二氧化碳施肥的系統(tǒng)、遮陽/保溫的系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)以及一些在生產(chǎn)中必須具備的生產(chǎn)工具等。通過以上多種設(shè)施與計算機(jī)的系統(tǒng)相結(jié)合，為農(nóng)作物的生長發(fā)育創(chuàng)造了一個好的環(huán)境條件，為提高作物的品質(zhì)和產(chǎn)量提供了可靠的報障。

3.4 數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床的全名叫作數(shù)字控制機(jī)床，最早興起于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過這么多年的進(jìn)步與創(chuàng)新，在數(shù)控機(jī)床的功能結(jié)構(gòu)與操作上都有了大大的改善，被廣泛的應(yīng)用到了機(jī)械行業(yè)中。數(shù)控機(jī)床的組成成分主要是電子控制單元、執(zhí)行器、傳感器和動力裝置等，因此具有以下特點。

(1)實現(xiàn)了對機(jī)床的多通道和多過程的控制。

(2)采用了存儲器的容量較大的軟件的模塊化設(shè)計。

(3)其結(jié)構(gòu)具有模塊化和緊湊化與總線化，表現(xiàn)為采用多個CpU處理器、多個主總線的組成的體系結(jié)構(gòu)。

(4)具有開放性的設(shè)計特點，表現(xiàn)為其在整個體系的功能結(jié)構(gòu)上具有兼容性和層次性的特點。比如采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的接口可以使企業(yè)或者個人的使用效益增大。

3.5 對于機(jī)電一體化專業(yè)的相關(guān)人員的培養(yǎng)計劃

對于機(jī)電一體化專業(yè)的相關(guān)人員的培養(yǎng)計劃主要是培養(yǎng)那些具有優(yōu)秀的專業(yè)知識與之際動手操作的高素質(zhì)人才。

4 機(jī)電一體化專業(yè)的就業(yè)前景

第一，在關(guān)于模具CAD/CAM 方向的發(fā)展。對于那些可以利用數(shù)控的加工技術(shù)與相關(guān)計算機(jī)的技術(shù)對模具進(jìn)行創(chuàng)業(yè)設(shè)計和制作的高級人才，不僅可以在塑料、模具、家電、機(jī)械等生產(chǎn)公司做關(guān)于模具計算機(jī)的輔助設(shè)計和制作等方面工作，也可以從事與機(jī)電一體化相關(guān)的經(jīng)營與管理工作。第二，對于那些從事商品包裝的自動化的機(jī)械運(yùn)行與、管理等工作的機(jī)電一體化高級人才，不僅可以在一些大型飲料、食品與商品的包裝生產(chǎn)的公司從事機(jī)電一體化的管理工作，也可在相關(guān)生產(chǎn)公司或者營銷單位從事一些與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)工作。

5 結(jié)束語

通過前文對機(jī)電一體化的介紹和分析可以看出，機(jī)電一體化現(xiàn)在已經(jīng)滲透了社會的個個領(lǐng)域，尤其是對機(jī)械行業(yè)的發(fā)展發(fā)揮了巨大的作用。因此，我國科學(xué)家應(yīng)該繼續(xù)對機(jī)電一體化進(jìn)行研究和創(chuàng)新，使我國成為創(chuàng)新型的國家。

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