機(jī)電一體化在智能制造中的實(shí)踐分析

李小雷，孟凡旭，李海濤

（山東恒業(yè)石油新技術(shù)應(yīng)用有限公司，山東 東營 257000）

引言

企業(yè)應(yīng)該在我國現(xiàn)代制造行業(yè)市場發(fā)展形勢(shì)日益嚴(yán)峻的全新背景下，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造過程中存在的問題進(jìn)行詳細(xì)分析，明確了解導(dǎo)致相關(guān)問題產(chǎn)生的原因，從而采取多樣化有效措施將相關(guān)問題妥善解決，加快對(duì)智能制造行業(yè)的全面發(fā)展，促進(jìn)我國制造業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，為智能制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)健康、穩(wěn)定發(fā)展目標(biāo)提供技術(shù)支持。

1 機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的發(fā)展與應(yīng)用

1.1 機(jī)電一體化技術(shù)在傳感技術(shù)中的應(yīng)用

作為智能制造的基礎(chǔ)技術(shù)支撐，傳感技術(shù)的全面發(fā)展，能夠充分展示機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展水平。傳感技術(shù)不僅具有的敏感性較高，而且能夠?qū)ν饨缧畔⑦M(jìn)行精準(zhǔn)接收。特別是在我國智能制造行業(yè)全面發(fā)展的背景下，越來越多的制造行業(yè)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了利用機(jī)器人操作取代傳統(tǒng)人工操作，而機(jī)器人操作系統(tǒng)的正常運(yùn)行主要以傳感系統(tǒng)的控制為主。比如，利用傳感技術(shù)能夠?qū)C(jī)器人系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行真實(shí)反饋，確保各項(xiàng)工作能夠嚴(yán)格按照系統(tǒng)指令如實(shí)操作。

1.2 機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控生產(chǎn)中的應(yīng)用

在數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)中靈活運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)，能夠使工作效率得到大幅度提升。比如，對(duì)數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)行起到重要支撐作用的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠結(jié)合產(chǎn)品具體位置、形狀等要素輸入信號(hào)，對(duì)數(shù)控機(jī)床的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)控制。長時(shí)間以來，在機(jī)械加工領(lǐng)域，數(shù)控機(jī)床精度不高的問題始終無法得到充分解決，然而通過合理應(yīng)用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，則能夠?yàn)楫a(chǎn)品精度提供有力保障。

1.3 機(jī)電一體化技術(shù)在工業(yè)智能機(jī)器人研發(fā)中的應(yīng)用

在智能機(jī)器人中合理應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，已經(jīng)成為目前我國機(jī)電一體化技術(shù)主要發(fā)展方向，而智能機(jī)器人各項(xiàng)功能的有效實(shí)現(xiàn)則對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)生了高度依賴。在眾多擁有智能機(jī)器人的領(lǐng)域中，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展水平趨于成熟。比如，以治安防范領(lǐng)域的智能機(jī)器人為例，相關(guān)技術(shù)熱點(diǎn)包括計(jì)算機(jī)視覺、移動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制、目標(biāo)檢測與識(shí)別、人機(jī)交互、傳感器、算法、目標(biāo)跟蹤和導(dǎo)航定位等。

在工業(yè)機(jī)器人中運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)，具有的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，對(duì)具體工作對(duì)象進(jìn)行快速甄別，采取針對(duì)性措施確保工作流程順利完成。比如，在對(duì)快遞進(jìn)行分揀的過程中，機(jī)器人可以根據(jù)快遞信息中的地理位置進(jìn)行精準(zhǔn)分區(qū)，使傳統(tǒng)人工操作的錯(cuò)誤率和工作強(qiáng)度有效降低。第二，能夠確保機(jī)械生產(chǎn)具有的精準(zhǔn)性得到有效提升。利用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)能夠使機(jī)械加工嚴(yán)格按照預(yù)定計(jì)劃執(zhí)行各項(xiàng)操作，從根源解決傳統(tǒng)機(jī)械制造殘次品概率無法降低的問題[1]。

2 機(jī)電一體化在智能制造中的有效實(shí)踐途徑——以汽車行業(yè)為例

2.1 自動(dòng)變速器

在汽車自動(dòng)化變速器中運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)，能夠?yàn)楝F(xiàn)代智能汽車制造行業(yè)全面發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)，為我國汽車未來發(fā)展指明方向。通過運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)，不僅能夠使汽車自動(dòng)變速器的功率損耗明顯降低，而且還能確保汽車的舒適性得到有效提升，對(duì)汽車的運(yùn)行速度進(jìn)行精準(zhǔn)控制。汽車在行駛過程中，變速器能夠?qū)ζ嚢l(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行隨時(shí)檢驗(yàn)，通過加入智能機(jī)電技術(shù)，能夠使變速器的智能化水平得到有效提升。比如，汽車的電路與電子監(jiān)控設(shè)施都可以利用變速器進(jìn)行檢測，如果在汽車發(fā)動(dòng)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)處于熄火狀態(tài)，則說明變速器保持在正常狀態(tài)；當(dāng)自動(dòng)變速器出現(xiàn)故障問題時(shí)，則會(huì)呈現(xiàn)出非電控工作狀態(tài)，從而為發(fā)動(dòng)機(jī)的持續(xù)、穩(wěn)定工作提供保障[2]。

在我國機(jī)電技術(shù)發(fā)展水平全面提升的背景下，對(duì)自動(dòng)變速器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，電磁閥門具有的功能越來越多元，而且電磁閥門與閥體之間整合方式也得到了不斷調(diào)整。比如，目前大部分智能汽車所使用的自動(dòng)變速器主要是采取捆綁電磁閥的方式，從而形成一個(gè)獨(dú)立的電磁閥模塊。這樣的方式不僅能夠使智能汽車變速器系統(tǒng)中的各個(gè)敏感電子元件得到有效保護(hù)，而且還能使變速器的使用壽命得到進(jìn)一步延長[3]。

2.2 激光測距雷達(dá)系統(tǒng)

作為我國汽車行業(yè)目前的主要發(fā)展趨勢(shì)之一，無人汽車的核心制造問題是如何使汽車行駛安全得到保障。對(duì)于無人汽車而言，關(guān)鍵技術(shù)就是智能感知系統(tǒng)，通過對(duì)智能感知系統(tǒng)的不斷完善，能夠使無人汽車對(duì)行駛線路進(jìn)行精準(zhǔn)判斷[4]。

根據(jù)對(duì)目前我國無人汽車運(yùn)行情況展開的全面測試能夠知道，車載雷達(dá)系統(tǒng)以及車載光學(xué)系統(tǒng)是無人汽車制造的關(guān)鍵技術(shù)，而環(huán)境感測中機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用形式包括毫米波傳感器、激光雷達(dá)傳感器、視覺傳感器三種。其中無人汽車普遍采取的技術(shù)措施為激光雷達(dá)傳感器，具體工作原理以系統(tǒng)掃描為主，通過從一個(gè)物體上反射回來的激光對(duì)距離進(jìn)行確定，從而形成具有較高精準(zhǔn)度的3D環(huán)境地圖，使無人駕駛的輔助功能得到有效實(shí)現(xiàn)。云平臺(tái)和機(jī)電技術(shù)是確保激光雷達(dá)系統(tǒng)始終保持正常運(yùn)行狀態(tài)的有效實(shí)現(xiàn)途徑，通過利用車載激光雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)汽車在行駛過程中周圍的環(huán)境進(jìn)行全面掃描，然后建立對(duì)應(yīng)的3D模型，以此對(duì)汽車周圍的環(huán)境進(jìn)行及時(shí)判斷，并且將北斗導(dǎo)航系統(tǒng)與3D模型的反饋信息進(jìn)行順利對(duì)接，從而對(duì)汽車的行駛路線進(jìn)行精準(zhǔn)定位[5]。

2.3 制動(dòng)系統(tǒng)

作為汽車制造的關(guān)鍵部件之一，制動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)也是機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，在自動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)主要集中在以下幾個(gè)方面。

第一，車輪智能控制系統(tǒng)。隨著汽車對(duì)制動(dòng)性能要求的不斷提升，傳統(tǒng)以機(jī)械項(xiàng)目為主的制動(dòng)方式對(duì)汽車行駛的安全性和舒適性產(chǎn)生了一定影響，而采取電力制動(dòng)方式，能夠使汽車制動(dòng)效果以及舒適性得到大幅度提升。對(duì)于汽車智能制動(dòng)而言，主要是指在汽車采取制動(dòng)措施的過程中，通過對(duì)集成力以及力矩傳感器的有效利用，對(duì)存在的問題進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合對(duì)制動(dòng)力以及制動(dòng)力力矩的精準(zhǔn)計(jì)算，確保設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制系統(tǒng)具有較高有效性，為汽車整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)提供具有較高安全性和可靠性的保障[6]。

第二，中央電力控制單元。對(duì)于中央控制單元而言，主要是指通過對(duì)機(jī)電自動(dòng)化控制技術(shù)的有效應(yīng)用，使汽車制動(dòng)的自動(dòng)化控制目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)。比如，福特公司生產(chǎn)的自動(dòng)剎車系統(tǒng)，其具有的智能感應(yīng)制動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)主要是通過毫米波雷達(dá)以及攝像頭共同工作，對(duì)汽車行駛過程中前方存在的潛在危險(xiǎn)進(jìn)行檢測和識(shí)別[7]。

3 結(jié)語

機(jī)電一體化技術(shù)憑借自身具有的眾多優(yōu)勢(shì)以及現(xiàn)代化特征，在提高我國智能制造能力水平以及實(shí)現(xiàn)智能制造戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)的過程中，發(fā)揮了不可替代的作用。因此，企業(yè)應(yīng)該從思想和行動(dòng)層面入手，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)具有的重要性給予正確認(rèn)知和高度重視，不僅要將現(xiàn)代化理念以及多元化措施充分結(jié)合其中，不斷提高機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展水平，而且還要從各個(gè)層面入手，確保機(jī)電一體化技術(shù)各項(xiàng)措施能夠在智能制造工作中得到有效落實(shí)。