陳勇
(六盤水市水利水電綜合服務(wù)中心,貴州六盤水553000)
現(xiàn)代化的工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中,機(jī)電一體化發(fā)展需求也在不斷擴(kuò)大。正因如此,電子通信技術(shù)等信息技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了契機(jī),整體帶動(dòng)機(jī)械化發(fā)展。可以說(shuō),我國(guó)機(jī)電一體化發(fā)展在經(jīng)歷幾個(gè)重要階段之后,再加上對(duì)機(jī)電一體化的理論研究,對(duì)深入了解并推動(dòng)機(jī)電一體化的完善發(fā)展來(lái)說(shuō),是至關(guān)重要的部分。
現(xiàn)階段,我國(guó)科學(xué)技術(shù)的成熟發(fā)展,從某種程度上促進(jìn)機(jī)電一體化的深入發(fā)展與整合,促使其各方面獲得良好的發(fā)展成果。雖然機(jī)電一體化已經(jīng)從行業(yè)獨(dú)立出來(lái),成為一門獨(dú)立科學(xué)被研究與發(fā)展,且很多高等院校為了培養(yǎng)更多該領(lǐng)域的人才,理工科院校均開(kāi)設(shè)機(jī)電一體化專業(yè),為我國(guó)工業(yè)發(fā)展提供了人才保障。從機(jī)電一體化技術(shù)來(lái)討論,其主要涉及機(jī)電一體化產(chǎn)品與技術(shù)。在進(jìn)行該領(lǐng)域的技術(shù)研究時(shí),應(yīng)對(duì)二者之間關(guān)系進(jìn)行思考,避免過(guò)度使用創(chuàng)新技術(shù),造成技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)和生產(chǎn)之間的脫節(jié)問(wèn)題[1]。在技術(shù)研究領(lǐng)域,應(yīng)該促使先進(jìn)技術(shù)融合,加快轉(zhuǎn)化技術(shù)成果,推動(dòng)其高速、高質(zhì)量發(fā)展。
對(duì)此,梳理機(jī)電一體化技術(shù)內(nèi)容,可以從以下幾個(gè)方面入手:①機(jī)電一體化技術(shù)的技術(shù)專業(yè)技術(shù),即為機(jī)械技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)間的融合,有利于機(jī)電一體化技術(shù)的觀念更替與科學(xué)創(chuàng)新發(fā)展,促進(jìn)該技術(shù)在材料、性能與組成架構(gòu)上的技術(shù)變更,為促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)設(shè)備貢獻(xiàn)力量,集中表現(xiàn)在重量、體積與精準(zhǔn)度及其他性能優(yōu)化上。機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng),科學(xué)應(yīng)用機(jī)械設(shè)備制作工藝及理論知識(shí),通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù),積極應(yīng)用專業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及人工智能,來(lái)促使機(jī)械制造技術(shù)奠定基礎(chǔ);②信息計(jì)算機(jī)技術(shù),對(duì)運(yùn)算、交換、存取與判斷,人工智能與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)都在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的處理內(nèi)容內(nèi)。自動(dòng)控制的應(yīng)用范圍較廣,進(jìn)行理論指導(dǎo),優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì),做好系統(tǒng)仿真及自動(dòng)化控制技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作。如機(jī)電一體化控制技術(shù)的速度控制、方位控制、系統(tǒng)自動(dòng)診斷與校正、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)再現(xiàn)的內(nèi)容;③傳感檢測(cè)技術(shù)。傳感檢測(cè)技術(shù)是整個(gè)系統(tǒng)感受組成,促使傳感器檢測(cè)技術(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)和精確自動(dòng)化控制,促使其發(fā)揮具體應(yīng)用價(jià)值。機(jī)電一體化傳感器能夠快速獲取信息資源,對(duì)加快機(jī)電一體化的系統(tǒng)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
人工成本增加,必然導(dǎo)致市場(chǎng)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求變化,促使工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)升級(jí)與普及應(yīng)用提供了發(fā)展空間。尤其是核算工作,缺少人性化思維情感,借助于演算邏輯,來(lái)感應(yīng)與適應(yīng)周圍環(huán)境,這是人們?cè)诠ぷ鳠o(wú)法比較的。
柔性制造系統(tǒng)包括數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)、機(jī)器設(shè)備等,需要滿足自動(dòng)化設(shè)備需求與生產(chǎn),機(jī)電一體化設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)這些需求,且在市場(chǎng)需求中,對(duì)于種類多、工藝復(fù)雜等要求,其也有較好的回應(yīng)。機(jī)電一體化對(duì)于零件更換頻率高、設(shè)備耗損率大等,也表現(xiàn)出較好的應(yīng)用效果[2]。
數(shù)控機(jī)床提升了生產(chǎn)效率,其高質(zhì)量生產(chǎn)率及安全性已經(jīng)被人們所認(rèn)同。創(chuàng)新與升級(jí)發(fā)展機(jī)電一體化,為我國(guó)數(shù)控機(jī)床的高水平發(fā)展提供了技術(shù),提升了數(shù)控機(jī)床的操作精細(xì)化,逼近全面化目標(biāo)。集中作用于功能與構(gòu)造兩個(gè)方面,構(gòu)造的模塊化,以及總線式改觀,促使功能更加健全,同時(shí)利于自動(dòng)化的發(fā)展。
機(jī)電一體化的良好運(yùn)作,在計(jì)算機(jī)集成和制造系統(tǒng)的應(yīng)用中,切實(shí)提升了機(jī)電一體化的可控性與精確度,其所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)效果是傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法比擬的。并且,機(jī)電一體化打破部門間隔閡,促使各部門之間緊密聯(lián)系,合作形成規(guī)劃方案與生產(chǎn)工作,以及實(shí)驗(yàn)的良好運(yùn)行??梢哉f(shuō),各部門之間有效合作,資源配置的效率較高,具有很好的生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)意義。
機(jī)電一體化是傳統(tǒng)簡(jiǎn)單機(jī)電技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的,并開(kāi)始向信息化、智能化方向發(fā)展。在機(jī)電一體化發(fā)展中,同時(shí)產(chǎn)生的社會(huì)效應(yīng)也不可忽視,如對(duì)人們生產(chǎn)生活所帶來(lái)的便捷之處。深入發(fā)展機(jī)電一體化,將先進(jìn)光纖與人工智能等計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在機(jī)電一體化技術(shù)中,促使機(jī)電一體化與前沿科學(xué)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新融合,為機(jī)電一體化的作用提供了更強(qiáng)的技術(shù)支撐?,F(xiàn)階段,我國(guó)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)與技術(shù)創(chuàng)新速度、質(zhì)量正不斷提升,這一技術(shù)力量為機(jī)電一體化的深層次發(fā)展提動(dòng)了動(dòng)力,促使其深入人們的生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。如人們?nèi)粘<庇秒娖鳎照{(diào)、洗衣機(jī)、冰箱、電視等,以及工業(yè)生產(chǎn)中。機(jī)電一體化技術(shù)研究開(kāi)始轉(zhuǎn)向電子智能技術(shù),為機(jī)電一體化技術(shù)的智能化發(fā)展提供智力支持。在相關(guān)研究人員的努力下,現(xiàn)已經(jīng)取得成績(jī)。對(duì)此,我國(guó)機(jī)電一體化智能機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用,仍然處于技術(shù)探索階段,智能機(jī)器人也是應(yīng)用在特殊環(huán)境或工作中[3]。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,自然也會(huì)給機(jī)電一體化發(fā)展提供支持,且促使其圍繞需求驅(qū)動(dòng)而獲得更大的發(fā)展,提升人們生產(chǎn)生活能力。
機(jī)電一體化并不是學(xué)科產(chǎn)物,而是信息處理、微電子、計(jì)算機(jī)等基礎(chǔ)上所實(shí)現(xiàn)的。對(duì)此,機(jī)電一體化以某些科學(xué)技術(shù)為載體,可以從以下幾個(gè)方面來(lái)切入。
微控制器的工作是為機(jī)電產(chǎn)品做好數(shù)字化的基礎(chǔ),如數(shù)控機(jī)床、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、不同類型機(jī)器人等方面,且具有更廣的普遍應(yīng)用,應(yīng)用效果越來(lái)越明顯。尤其是機(jī)電一體化,為工業(yè)生產(chǎn)制造與設(shè)計(jì)提供了數(shù)字化保障,同時(shí)反過(guò)來(lái)提升機(jī)電一體化的可靠性、可維護(hù)性與簡(jiǎn)易性。數(shù)字化技術(shù)在遠(yuǎn)程操作、遠(yuǎn)程診斷與修復(fù)上也表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。
機(jī)電產(chǎn)品能替代部分人工作業(yè),如邏輯思考、調(diào)研判斷與決策,人機(jī)對(duì)話功能則對(duì)智能數(shù)據(jù)庫(kù)操作提供了幫助,提升了其操作性能。模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論等的機(jī)電一體化也有相應(yīng)的擴(kuò)展?,F(xiàn)代化機(jī)電一體化系統(tǒng),智能控制應(yīng)用領(lǐng)域最為廣泛,被開(kāi)發(fā)性能,工業(yè)化水平及效率也是遠(yuǎn)超傳統(tǒng)控制水平的。
機(jī)電一體化一般會(huì)受到產(chǎn)品與生產(chǎn)商的影響,作用于開(kāi)發(fā)與研發(fā)過(guò)程,機(jī)電一體化產(chǎn)品的模塊化施工問(wèn)題非常明顯,具體表現(xiàn)在視覺(jué)、識(shí)別與測(cè)距。而機(jī)電一體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊在減速、調(diào)速變頻也表現(xiàn)突出。對(duì)此,機(jī)電一體化研究生產(chǎn),能夠促使這些方面的模塊與標(biāo)準(zhǔn)更加優(yōu)越,有效保障了開(kāi)發(fā)效率與質(zhì)量[4]。
因我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)與發(fā)展環(huán)境,部分來(lái)自工業(yè)化的生產(chǎn),且為我國(guó)社會(huì)帶來(lái)極大經(jīng)濟(jì)效益,環(huán)境污染問(wèn)題卻不可忽視,因?yàn)楣I(yè)化生產(chǎn)已經(jīng)產(chǎn)生了生態(tài)環(huán)境危機(jī)問(wèn)題。對(duì)此,在致力于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),還應(yīng)該發(fā)展環(huán)境保護(hù)。國(guó)民對(duì)生態(tài)保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),綠色食品生產(chǎn)加工行業(yè)現(xiàn)已取得良好發(fā)展,如食品加工各個(gè)環(huán)節(jié),均表現(xiàn)出環(huán)境保護(hù)價(jià)值理念??梢哉f(shuō),綠色化機(jī)電一體化發(fā)展存在很大可能性。
全息系統(tǒng)化同時(shí)也是智能化,對(duì)機(jī)器行為的描述,基于控制理論,吸收應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)、混沌力學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、心理學(xué)、人工智能等新學(xué)科方法,模擬人類思維和行為,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更高水平控制。機(jī)電一體化技術(shù)智能特征也將會(huì)越來(lái)越明顯,機(jī)電一體化發(fā)展速度加快,研究層次也深入。數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人的智能化,但是促使機(jī)電一體化產(chǎn)品與人類具有相同智能是不可能的,同時(shí)也沒(méi)必要。但高速度與高性能微型處理器促使機(jī)電一體化的智能化,利于生產(chǎn)生活質(zhì)量的提升。
微型機(jī)電化的研究開(kāi)發(fā),結(jié)合足浴半導(dǎo)體蝕刻技術(shù),且已經(jīng)完成亞微米級(jí)機(jī)械元件,若其應(yīng)用在實(shí)際產(chǎn)品中,則實(shí)現(xiàn)了電子與機(jī)械“融合”,機(jī)體、傳感器、CPU等集成后,自律元件的體積將會(huì)縮小很多。微型機(jī)械學(xué)則是機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向,外觀尺寸非常小,同時(shí)具有運(yùn)動(dòng)靈活、體積小、耗能少等,一般應(yīng)用在信息產(chǎn)業(yè)、軍事及生物醫(yī)療領(lǐng)域。
光機(jī)電一體化也是機(jī)電產(chǎn)品的重要發(fā)展趨勢(shì),其因能源系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)部件構(gòu)成,在引進(jìn)光學(xué)技術(shù)后,發(fā)揮這一技術(shù)優(yōu)勢(shì),促使機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、能源系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù),為全球生產(chǎn)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)提供了發(fā)展契機(jī),同時(shí)企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)也從資源競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)全球化。網(wǎng)絡(luò)普及,由此產(chǎn)生的控制技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)也朝向網(wǎng)絡(luò)全球化的發(fā)展。
總而言之,機(jī)電一體化技術(shù)是多門學(xué)科與技術(shù)的整合產(chǎn)物,是新興科學(xué)技術(shù),也是多科學(xué)技術(shù)融合的結(jié)果。并且其作為一種智慧結(jié)晶,人們對(duì)機(jī)電一體化的深入研究,提升了機(jī)電一體化水平,其功能與作用,為人們帶來(lái)更為舒適的環(huán)境與生活方式,促進(jìn)了工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展,也為社會(huì)進(jìn)步貢獻(xiàn)了力量。