郭洪武 （山西華電廣靈風力發(fā)電有限公司 山西大同037000）

淺析我國機電一體化研究

郭洪武 （山西華電廣靈風力發(fā)電有限公司 山西大同037000）

機電一體化是近年來較為新興的一個學科。主要探討了機電一體化的概念、發(fā)展歷史，以及機電一體化在我國國內(nèi)的研究動態(tài)，并重點分析了機電一體化的發(fā)展趨勢，以期為相關(guān)研究提供一定的借鑒。

機電一體化 數(shù)控機床 工業(yè)機器人

0 引言

機電一體化是一個較為新興的邊緣學科，目前仍處在發(fā)展階段，在一定程度上代表了機械工業(yè)技術(shù)革命的發(fā)展方向。機電一體化有時也稱作機械電子學，一般認為，機電一體化技術(shù)是一門跨學科的綜合性技術(shù)，它是由微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、機械技術(shù)及其他技術(shù)相融合而構(gòu)成的一門獨立的學科。關(guān)于機電一體化的報道在日本最早出現(xiàn)，當時刊登在《機械設計》的副刊上（1971），之后由于機電一體化的迅猛發(fā)展以及社會對機電一體化越來越廣泛的應用，機電一體化的概念也就越來越廣泛的被大眾所接受。值得注意的是隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和廣泛應用，機電一體化技術(shù)也因此獲得前所未有的發(fā)展。在現(xiàn)在的機電一體化技術(shù)中，機械和微電子技術(shù)結(jié)合得更加融洽，它的發(fā)展使機械性很強的機器有了人性化、智能化等特點。本文主要分析了機電一體化的國內(nèi)外研究趨勢及發(fā)展方向，以期為相關(guān)研究提供一定的借鑒。

1 機電一體化國內(nèi)外研究動態(tài)

我國對機電一體化的重視和研究起步較晚，從20世紀80年代初才開始有了對機電一體化的研究和應用，國務院還特別成立了機電一體化領(lǐng)導小組，并將其列為“863”計劃，可見我國對機電一體化的重視程度。在我國啟動的“863”計劃中，將光電子器件及其集成技術(shù)列為信息領(lǐng)域的三大主題之一，光機電一體化技術(shù)也特別被列為國家“十五”高新技術(shù)重點扶持項目，我國在制定“九五”規(guī)劃時也充分考慮了國際上機電一體化的發(fā)展動向以及可能對我國未來發(fā)展造成的影響。但是目前，我國機電一體化技術(shù)與日本，歐美等先進國家相比仍然存在著較大的差距。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，新技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展，同時我國也大大加強了機電一體化研究力度。

1.1 我國機電一體化在數(shù)控機床方面的進展

我國數(shù)控機床技術(shù)起步于1958年，多年來在國家扶持下已得到了迅猛的發(fā)展，目前，國內(nèi)數(shù)控機床的國內(nèi)市場占有率已達到50%，較1958年時有了很大幅度的提高，

現(xiàn)在，我國國內(nèi)已經(jīng)具備年產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)3 000多套、主軸與進給裝置5 000多套的生產(chǎn)能力，近10年來普通數(shù)控機床精度也得到大幅提高，達到納米級別。

1.2 我國機電一體化在工業(yè)機器人方面的進展

多關(guān)節(jié)機械手和多自由度機器人在很多情況下被我們統(tǒng)稱為工業(yè)機器人，其主要的使用空間目前仍然集中在工業(yè)領(lǐng)域。工業(yè)機器人在自動化方面得到了長足的發(fā)展，可以自動執(zhí)行各種工作，其實現(xiàn)各種功能的基礎是依靠自身動力和控制能力?，F(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動（直接接受人類的指揮或按照預先設置好的程序運行）。我國在1986年就已經(jīng)將機器人的研究開發(fā)應用等列入了國家重點科技計劃，現(xiàn)已掌握了機器人操作機的設計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)和軟件編程技術(shù)、運動學和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人的關(guān)鍵元器件，并進入實用化階段，開發(fā)出弧焊、點焊、噴漆、裝配、搬運、注塑、沖壓及能前后行走、爬墻、水下作業(yè)的多種機器人。目前，國內(nèi)相關(guān)科研機構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機器人操作機的優(yōu)化制造技術(shù)，解決了工業(yè)機器人控制、驅(qū)動系統(tǒng)的設計要點，機器人軟件的設計和編程等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握弧焊、點焊及大型機器人自動生產(chǎn)線（工作站）與周邊配套設備的開發(fā)和制備技術(shù)。

2 機電一體化發(fā)展趨勢

雖然機電一體化在我國已經(jīng)有了長足的發(fā)展，但是把握未來的發(fā)展趨勢也十分重要。目前機電一體化主要朝著數(shù)字化、智能化、援塊化、網(wǎng)絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化、綠色化7個方面發(fā)展，數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性和可維護性以及自診斷能力，其人機界面視覺效果對用戶更加友好，易于使用，并且用戶能根據(jù)需要參與改進。智能化要求賦予機電產(chǎn)品一定的智慧處理能力，具有人的判斷推理、邏輯思考等能力。援塊化要求機電一體化產(chǎn)品具有速度調(diào)節(jié)單元（可實現(xiàn)減速、智能調(diào)速）和功能控制單元（需要具備視覺成像、圖像處理、識別和測距等功能），并且能圓滿完成典型操作，這樣可利用標準單元大大提高開發(fā)出新產(chǎn)品的速度。網(wǎng)絡化是指利用網(wǎng)絡將各種機電產(chǎn)品統(tǒng)一配置起來，將網(wǎng)絡作為配置的平臺，然后由計算機統(tǒng)一分配管理，使對于機電產(chǎn)品的管理更加完善有序。由于機電產(chǎn)品最終還是服務于人的，因而在機電一體化領(lǐng)域提出了人性化概念，而人性化的核心思想就是在機電產(chǎn)品中賦予更多的人的智能、情感和人性。工業(yè)一體化目前也有朝著越來越微型化方面發(fā)展的趨勢，微型化可促進精細加工技術(shù)進步，同時也可以提高生產(chǎn)效率。集成化目前也得到了越來越廣泛的重視，集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合，和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。帶源化是提高設備續(xù)航能力的重要方法，機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，無需外部供電，因此能源一直是研究的重點。綠色化是近年來才提出的一個新觀點，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時產(chǎn)品殘存部分的可分解和可再生利用?！?/p>

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2012-07-09