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        機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用探析

        2012-12-31 11:59:35代曾蘭
        關(guān)鍵詞:機(jī)電計(jì)算機(jī)機(jī)器人

        代曾蘭

        (云南省文山州民族職業(yè)技術(shù)學(xué)校,云南 文山 663000)

        20世紀(jì)60年代以來機(jī)電一體化技術(shù)開始迅猛發(fā)展起來,它的發(fā)展基礎(chǔ)是傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù),再此基礎(chǔ)上結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)。機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的主體,另外包括了多門技術(shù)學(xué)科,目前機(jī)電一體化技術(shù)正在逐步完善。機(jī)電一體化技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng),它將機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)等綜合運(yùn)用,根據(jù)系統(tǒng)功能和優(yōu)化組織的目標(biāo)進(jìn)行各功能單元的優(yōu)化配置,它對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)和管理體系等都產(chǎn)生了很大的影響,我國(guó)目前正在向“機(jī)電一體化”發(fā)展階段邁進(jìn)。

        1 機(jī)電一體化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

        1.1 安全性能高

        機(jī)電一體化產(chǎn)品在很多領(lǐng)域具有較強(qiáng)的功能,其中包括有監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)保護(hù)等方面。工作中發(fā)生一些電力故障的時(shí)候,機(jī)電一體化產(chǎn)品能夠自動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)措施,使人和設(shè)備的損害降到最低,提高了使用設(shè)備的安全性能。

        1.2 較高的生產(chǎn)能力

        機(jī)電一體化產(chǎn)品自動(dòng)處理信息和自動(dòng)控制能力很強(qiáng),在控制和檢測(cè)方面的靈敏度和精度等都很高。機(jī)電一體化產(chǎn)品有自身的控制系統(tǒng),通過啟動(dòng)這個(gè)系統(tǒng)可以使機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成動(dòng)作,可以保證工作完成的質(zhì)量和產(chǎn)品的高合格率。機(jī)電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)能力也隨著自動(dòng)化的成功實(shí)現(xiàn)得以提高。

        1.3 較高的使用性能

        機(jī)電一體化產(chǎn)品采用了數(shù)字顯示和程序控制,這使得手柄和按鈕的數(shù)量得到很大程度的減少,方便了操作過程。機(jī)電一體化產(chǎn)品可以重復(fù)大量的動(dòng)作,更先進(jìn)的產(chǎn)品還能夠篩選工作程序。

        1.4 適用范圍大

        機(jī)電一體化產(chǎn)品具有復(fù)合技術(shù)和功能,不具有單技術(shù)、單功能的局限性,這使得機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能得到很大提高,也深化了自動(dòng)化的程度。機(jī)電一體化產(chǎn)品具有的自動(dòng)和智能功能可以輕松應(yīng)對(duì)用戶的需求。

        1.5 維護(hù)方便

        程度的控制可以對(duì)安裝調(diào)試機(jī)電一體化產(chǎn)品,在其控制系統(tǒng)中輸入控制程序就可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)控了,這樣就不用改變產(chǎn)品的零件或者哪一個(gè)部件了。機(jī)電一體化產(chǎn)品還能夠?qū)ぷ髦械墓收献詣?dòng)進(jìn)行檢驗(yàn)和監(jiān)視等,并且可以自動(dòng)采取應(yīng)對(duì)措施。工作對(duì)象不同時(shí),具有存儲(chǔ)功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品可以根據(jù)存儲(chǔ)的執(zhí)行程序自動(dòng)工作。

        2 機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用

        2.1 數(shù)控機(jī)床

        數(shù)控技術(shù)已經(jīng)有40年的發(fā)展史了,它在多個(gè)方面都有明顯的提高,比如結(jié)構(gòu)、功能和控制精度,具體表現(xiàn)為:1)結(jié)構(gòu)為多CPU、多主總線形式,具有緊湊、模塊化的特點(diǎn)。2)設(shè)計(jì)具有開放性,硬件系統(tǒng)和功能模塊可以最大限度地使用戶受益。3)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)仿真二、三維加工過程,通過在線診斷和模糊控制等向車間提供編程技術(shù)。4)存儲(chǔ)器采用了大容量同時(shí)軟件設(shè)計(jì)為模塊化,這種改變使得數(shù)控的功能變得更加豐富,也使得CNC系統(tǒng)具有更強(qiáng)大的控制功能。5)一個(gè)機(jī)床可以通過多過程和多通道控制實(shí)現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立任務(wù)同時(shí)完成,并且系統(tǒng)中還集成了刀具破損檢測(cè)等。

        2.2 工業(yè)機(jī)器人

        第一代機(jī)器人對(duì)工作對(duì)象和環(huán)境的適應(yīng)性較低、靈活性較差,也被稱為示教再現(xiàn)機(jī)器人,它們?cè)谶M(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)只能根據(jù)示教內(nèi)容進(jìn)行。在第一代機(jī)器人的基礎(chǔ)上改進(jìn)的第二代機(jī)器人擁有了先進(jìn)的傳感設(shè)備,它和計(jì)算機(jī)聯(lián)系密切,可以通過計(jì)算機(jī)來對(duì)工作進(jìn)行處理和分析,從而做出自己的判斷進(jìn)而控制動(dòng)作,這表明工業(yè)機(jī)器人開始變得實(shí)用化,表現(xiàn)出了低級(jí)智能。第三代機(jī)器人即是我們所稱的智能機(jī)器人了,它的工作離不開第五代計(jì)算機(jī),通過傳感元件和計(jì)算機(jī)的作用來達(dá)到復(fù)雜的邏輯、判斷和決策能力。

        2.3 計(jì)算機(jī)的集成系統(tǒng)

        全局動(dòng)態(tài)最有綜合幫助實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),它并非是由各分散系統(tǒng)簡(jiǎn)單組合而成的。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)打破了原有部門間的界限,制造是它的基干,通過這個(gè)基干達(dá)到對(duì)“物流”和“信息流”的控制,最終將經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品開發(fā)等有機(jī)結(jié)合起來。一個(gè)企業(yè)如果具有很高的集成度將會(huì)更好地優(yōu)化各種生產(chǎn)要素的配置關(guān)系,更大程度地開發(fā)出各生產(chǎn)要素的潛力。

        3 展望機(jī)電一體化技術(shù)前景

        3.1 高性能化

        現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)處于快速發(fā)展期,機(jī)電一體化需要不斷滿足發(fā)展的需要、不斷提高其現(xiàn)實(shí)應(yīng)用性,主要要提高的方面表現(xiàn)在速度、精度、效率和可靠性等。未來機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一就是高速、高精度、高效和高可靠性。

        3.2 微型化

        機(jī)電一體化趨向微型領(lǐng)域發(fā)展,它的發(fā)展動(dòng)力是人們不斷追求高新技術(shù)微型化。微型的機(jī)電一體化產(chǎn)品在一些特殊領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)是其他技術(shù)不可并肩而論的,比如軍事、醫(yī)療、信息方面,因?yàn)檫@些微型化產(chǎn)品體積小、耗能少、靈活性強(qiáng),可以成功完成常人不能想象到的任務(wù)。

        3.3 智能化

        21世紀(jì)機(jī)電一體化建設(shè)者更加重視研究人工智能,主要是機(jī)器人智能和數(shù)控機(jī)床智能的應(yīng)用。人工智能主要指的是機(jī)器方面,通過吸收新方法在基礎(chǔ)控制理論之上模擬人類智能,使機(jī)器具有推理、判斷和自主決策的能力,這樣也就能實(shí)現(xiàn)更高的控制目標(biāo)。當(dāng)然要求機(jī)電一體化產(chǎn)品具有和人類一樣的智能是沒必要的,我們可以使用高性能的微處理器讓機(jī)電一體化產(chǎn)品擁有部分人類智能。

        3.4 系統(tǒng)化

        通信功能通過系統(tǒng)化得到了較大的升級(jí),未來機(jī)電一體化技術(shù)會(huì)更多關(guān)注人與產(chǎn)品的關(guān)系,機(jī)電一體化將更加有人性化的特點(diǎn)。很多機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)靈感都來自于動(dòng)物或人類的啟發(fā),未來研究的兩個(gè)方向分別是賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品更多智能和研制更多的人性化產(chǎn)品。

        3.5 網(wǎng)絡(luò)化

        網(wǎng)絡(luò)技術(shù)促進(jìn)了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的很大變革,現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展這必將使機(jī)電一體化和其相互融合。網(wǎng)絡(luò)普及的同時(shí)遠(yuǎn)程和監(jiān)視技術(shù)不斷涌現(xiàn),機(jī)電一體化產(chǎn)品就是遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)化還將影響到大量的家用電器方面,計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)可以幫助人們?cè)诓怀鲩T的情況下享受高新技術(shù)帶來的生活便利與快樂。

        3.6 綠色環(huán)?;?/h3>

        工業(yè)不斷發(fā)展、我們的生活舒適度不斷提升的同時(shí)環(huán)境污染缺越來越嚴(yán)重,資源也越來越緊缺。人們都在強(qiáng)烈呼吁保護(hù)環(huán)境、節(jié)約社會(huì)資源,所以機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)就是綠色環(huán)保。在新的時(shí)代背景下機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品必須要無害或者對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害極小,必須符合人類健康要求,必須有極高的資源利用率,回收利用率也要很高,這就是綠色環(huán)?;跈C(jī)電一體化產(chǎn)品中的具體體現(xiàn)。

        3.7 人性化

        不管機(jī)電一體化產(chǎn)品怎么變,它的使用對(duì)象都是人,所以機(jī)電一體化產(chǎn)品必須要有人性化,它需要在色彩、造型等方面與環(huán)境保持協(xié)調(diào)一致,人們使用這些產(chǎn)品不僅可以達(dá)到實(shí)用的目的還可以在使用過程中得到一種藝術(shù)的享受。

        結(jié)語(yǔ)

        機(jī)電一體化通過機(jī)電設(shè)備、微機(jī)軟硬件相結(jié)合,工業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)借助機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了勞動(dòng)密集型向智力密集型的轉(zhuǎn)化。新時(shí)期不斷研發(fā)的新產(chǎn)品和高精密設(shè)備的較大發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)提出了更高的要求,機(jī)電一體化技術(shù)也將會(huì)向著高性能、高智能、系統(tǒng)化等方向發(fā)展,將為國(guó)家經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的提高做出更大貢獻(xiàn)。

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