邢玉奎

【摘 要】機電一體化技術是將機械、電工電子、微電子、信息、傳感器、接口、信號變換等多種技術進行有機地結合，并應用到實際中的綜合技術。機電一體化技術在工程機械中主要有以下應用。電子監(jiān)控、自動報警及故障自診；節(jié)能降耗，提高生產率；提高作業(yè)精度，使稱量過程實現自動化；實現作業(yè)過程的自動化或半自動化。展望機電一體化技術的未來，其發(fā)展呈現智能化、微型化、網絡化、系統化趨勢。

【關鍵詞】機電一體化 工程機械 應用 展望

從我國工程機械領域的發(fā)展趨勢來看，現代工程機械目前正處于機電一體化的快速發(fā)展時代。機電一體化技術在工程機械領域的應用已相當普及。

一、機電一體化概述

機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術?，F在的機電一體化技術，是機械和微電子技術緊密集合的一門技術。機電一體化是當今自動化技術發(fā)展的最高階段。

二、機電一體化和工程機械的關系

在工程機械領域引入機電一體化技術大大提高了機械性能，而工程機械性能的不斷提高也使機電一體化應用更加廣泛，兩者相互影響，共同促進形成了一個良性發(fā)展的循環(huán)系統。

三、機電一體化技術在工程機械中的應用

總體上看，機電一體化技術在工程機械中主要有以下方面應用。

1.電子監(jiān)控、自動報警及故障自診。

即對工程機械的發(fā)動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的運行狀態(tài)監(jiān)控，工作中一旦出現異?，F象，能自動報警并準確地指出故障的部位，從而改善駕駛員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設備維護檢查工作，降低使用維修費用，縮短停機維修時間，延長設備的使用壽命。

2.節(jié)能降耗，提高生產率。

傳統工程機械的能量利用率較低，例如，液壓挖掘機的燃料能量利用率僅為30%左右，如此低的能量利用率迫使工程機械的發(fā)展必須著眼于節(jié)能。日本日立公司挖掘機節(jié)能控制系統采用了卡特電子效率控制系統，通過對發(fā)動機和泵的綜合控制，使功率的利用率可達98%，同時生產率也大大提高。

3.提高作業(yè)精度，使稱量過程實現自動化。

為保證成品料的作業(yè)精度，現代瀝青及水泥混凝土拌和設備廣泛采用了微機控制的電子稱量系統，并使稱量過程實現了自動化。自動找平系統的應用，使瀝青混凝土攤鋪機的施工質量有了較大的提高。采有超聲波技術的自動供料系統，使瀝青混凝土攤鋪機的供料實現了自動調節(jié)，進一步提高了攤鋪質量。推土機鏟刀、平地機刮刀、鏟運機鏟斗刀刃的電子控制，不僅提高了作業(yè)精度和作業(yè)效率，而且也減輕了操作人員的勞動強度。

4.實現作業(yè)過程的自動化或半自動化。

工程機械實現自動化或半自動化控制，可以減輕操作者的勞動強度，提高生產率，并減少因操作者的經驗不足對作業(yè)精度的影響，例如，日本三菱公司的挖掘機設有挖掘軌跡控制系統，操作者在控制板上設定好鏟斗運動軌跡的形狀后，微機控制系統能夠根據各種角度傳感器的信號，自動控制動臂、斗桿和鏟刀的運動，實現各種特定開口和斷面溝槽、斜面的精確挖掘，使挖掘作業(yè)實現了自動化。

四、機電一體化技術發(fā)展展望

機電一體化是當今世界機械工業(yè)發(fā)展的主要趨向，它的應用與發(fā)展已引起工農業(yè)、科技、經濟、軍事等領域。展望機電一體化技術的未來，其發(fā)展趨勢如下：

1.智能化。

智能化是21世紀機電一體化技術發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。智能化是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。

2.微型化。

微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。

3.網絡化趨勢。

網絡技術的興起和飛速發(fā)展給科學技術、工業(yè)生產、政治、軍事、教育及人們的日常生活都帶來了翻天覆地的變化。機電一體化新產品一經研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術迅速發(fā)展起來，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品?，F場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。這也使機電一體化技術朝著網絡化方向發(fā)展成為必然趨勢。

4.系統化。

系統化的特點之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構，系統可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。系統化的特點之二是通信功能的大大加強，即未來的機電一體化更加注重產品與人的關系。機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。

參考文獻：

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