郭廣超

【摘要】機電一體化技術(shù)是一門不斷更新、有著自身體系的新型學(xué)科，本文從其基本概念和發(fā)展歷程、在各行各業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀、未來發(fā)展趨勢、加快發(fā)展需采取的策略四方面展開概述。

【關(guān)鍵詞】機電一體化;應(yīng)用現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

1.機電一體化技術(shù)的基本概念及發(fā)展歷程

機電一體化技術(shù)使機械電子設(shè)備的微型化、智能化、環(huán)?；蔀榭赡?，是科研人員的研究熱點也與國民經(jīng)濟關(guān)系緊密。

1.1 簡述機電一體化基本概念

機電一體化技術(shù)不是機械技術(shù)與微電子技術(shù)其某種新技術(shù)的簡單結(jié)合，即與機械電子化具有根本區(qū)別，現(xiàn)在比較為人認可的機電一體化定義：機械技術(shù)與微電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、信號傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號變化技術(shù)等各種技術(shù)的有機結(jié)合，并綜合應(yīng)用于實際生活以提高社會效益、經(jīng)濟效益。機械技術(shù)應(yīng)致力于實現(xiàn)機械設(shè)備在構(gòu)造、材料和性能的變更，在提高設(shè)備精度、剛度、性能的同時減小體積、降低重量，以適應(yīng)機電一體化技術(shù)的發(fā)展需求。信號傳感器技術(shù)是系統(tǒng)實現(xiàn)智能化控制與調(diào)節(jié)的核心環(huán)節(jié)，其功能的強大與系統(tǒng)智能化程度密切相關(guān)。

1.2 簡述機電一體化發(fā)展歷程

機電一體化技術(shù)主要歷經(jīng)三個發(fā)展階段。分別是20世紀60年代之前、20世紀70到80年代、20世紀90年代三個階段。

（1）20世紀60年代之前屬于初級階段。在這期間，人們開始嘗試將機械技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合以提高機械設(shè)備性能。第二次世界大戰(zhàn)更是加劇了該技術(shù)的發(fā)展，機電結(jié)合技術(shù)被應(yīng)用于部分軍用設(shè)備中并在戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用。雖然當(dāng)時的技術(shù)存在發(fā)展不成熟、應(yīng)用范圍不大等特點，仍在促進經(jīng)濟復(fù)蘇上起到了一定作用。

（2）20世紀70到80年代信息技術(shù)的崛起促進了機電一體化技術(shù)的發(fā)展。微處理器功能變得強大能滿足更高級的機電一體化設(shè)備，數(shù)控機床、工業(yè)機器人和電子控制系統(tǒng)就是當(dāng)時產(chǎn)生的典型產(chǎn)品。

（3）20世紀90年代，通信技術(shù)的開始應(yīng)用于機電一體化、遙控和虛擬多媒體技術(shù)的蓬勃發(fā)展等因素極大地普及了機電一體化技術(shù)。部分機電一體化設(shè)備可以實現(xiàn)兩種或兩種以上用途，微傳感器及執(zhí)行器的發(fā)展衍生出“微機電一體化”這一新分支，“微機電一體化”的特點是精密度、集成度高。

2.機電一體化技術(shù)在各行各業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

機電一體化產(chǎn)品具有性能好、安全性高、效率高、適用范圍廣的突出優(yōu)勢，在各個領(lǐng)域發(fā)揮著不可取代的作用。

2.1 數(shù)控機床

數(shù)控機床性能是一個國家機床生產(chǎn)水準高低的核心指標(biāo)，我國機床擁有量居全球首位，因此數(shù)控機床自主化生產(chǎn)顯得尤為重要。目前我國數(shù)控機床技術(shù)有待提高，近七層機床仍從美國、歐洲、日本進口，中高端數(shù)控機床市場幾乎都被國外產(chǎn)品占據(jù)。

2.2 產(chǎn)品生產(chǎn)流線化、自動化

機械化的流水線生產(chǎn)由于效率高、成本低的特點，幾乎完全取代了手工生產(chǎn)，例如，灌裝啤酒流水線可以實現(xiàn)2000至80000瓶/小時的生產(chǎn)速度;高速香煙生產(chǎn)線以滿足巨大的香煙需求量;生產(chǎn)FEBOPP型三層共擠雙向拉伸聚丙烯膜的流水線和各種包裝生產(chǎn)線等。

2.3 機器人

機器人無疑是二十世紀最偉大、最大膽的發(fā)明之一，機器人不僅能完成很多復(fù)雜操作，例如在軍事、醫(yī)學(xué)、服務(wù)、娛樂行業(yè)發(fā)揮著重要作用，還將被賦予更多功能，甚至知名電影中出現(xiàn)機器人與常人相戀的情節(jié)。

2.4 汽車智能化

汽車上常用的電流測量表、機油壓力測量表、水溫測量表、燃油測量表、車速里程測量表五種儀表，以及機油壓力傳感器、水溫傳感器、油量傳感器三種相應(yīng)的傳感器，都是汽車智能化產(chǎn)品。

3.機電一體化技術(shù)未來發(fā)展方向

為了更適應(yīng)各行各業(yè)需求，機電一體化正朝著微型化、智能化、環(huán)保化、網(wǎng)絡(luò)化的方向改進，在不久的將來其應(yīng)用也將越來越廣泛。

3.1 微型化

隨著人們越來越追求高品質(zhì)的生活，高新科技產(chǎn)品的微型化成為一種發(fā)展趨勢。微型化技術(shù)使產(chǎn)品具有體型袖珍、耗能低、運作靈敏的特質(zhì)，因而常用于醫(yī)學(xué)、軍事、通信等方面完成人類無法或很難完成的艱巨任務(wù)。

3.2 智能化

計算機科學(xué)特別是微處理器的發(fā)展使機電一體化技術(shù)正朝著智能化方向飛速前進。智能化就是以計算機為主要平臺并結(jié)合其他各個學(xué)科，通過向計算機輸入相應(yīng)的程序指令，使機械設(shè)備按照人的意愿進行相關(guān)操作。智能化技術(shù)優(yōu)勢明顯：安全性高、效率高、減少勞動力。廣為人們關(guān)注的“機器人”必然也將更加智能化，目前機器人只能做較為復(fù)雜的工作，很多人類行為都不能或不能很好地完成，未來將產(chǎn)生具有感知的機器人，使其成為家政服務(wù)業(yè)、危險行業(yè)的主力軍極大地造福人類。

3.3 環(huán)?；?/p>

保護環(huán)境是人類不可推卸的責(zé)任，環(huán)?；歉呖萍加篮愕淖非蟆Ｌ貏e是在我國人均資源少的基本國情下，要做到最大化或回收利用資源，同時最大限度減少環(huán)境污染，這就要求在機械設(shè)備的設(shè)計、生產(chǎn)、包裝、使用整個過程均將環(huán)保因素考慮其中。向著環(huán)保化方向不僅是機電一體化技術(shù)的需要，也是社會可持續(xù)發(fā)展的需求。

3.4 網(wǎng)絡(luò)化

在各行各業(yè)都朝著網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的今天，機電一體化技術(shù)也必將更好與網(wǎng)絡(luò)接軌。網(wǎng)絡(luò)不僅為人們的工作生活帶來巨大便利，還引起了科學(xué)技術(shù)、教學(xué)、工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、政治軍事的各種創(chuàng)新與變革?；跈C電一體化技術(shù)的設(shè)備是遠程監(jiān)控技術(shù)的終端設(shè)備，而以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的遠程監(jiān)控技術(shù)正處于飛速發(fā)展的時期。作為一門綜合性如此強的學(xué)科，要想保持不斷的創(chuàng)新力和競爭力就需要網(wǎng)絡(luò)大平臺的信息、資源互享，同時一旦研制出高科技的一體化產(chǎn)品也需借用網(wǎng)絡(luò)的宣傳力度。

4.針對加快機電一體化技術(shù)發(fā)展的策略

機電一體化技術(shù)的發(fā)展與各個學(xué)科發(fā)展密切相關(guān)，任意學(xué)科的發(fā)展滯后都將成為遏制其發(fā)展的關(guān)卡。

4.1 機械技術(shù)自身的改良

機械技術(shù)自身的改良要從性能的提升、質(zhì)量的減小和精確度的增加開始。鋼作為當(dāng)前使用最多的原材料具有質(zhì)量偏重的不足，可以適當(dāng)選用最新科技的非金屬復(fù)合型材料。

4.2 加快傳感技術(shù)的發(fā)展

傳感技術(shù)最重要的是靈敏度、可靠性和精確度三個指標(biāo)。為了提高傳感器的性能和指標(biāo)，目前外部信息傳感器一般采用非接觸性檢測技術(shù)（該技術(shù)正處于發(fā)展中）。先進的光纖電聯(lián)傳感器在預(yù)防電干擾上效果顯著。

4.3 注重信息處理水平的提高

機電一體化技術(shù)的發(fā)展與微電技術(shù)的水準、微型設(shè)備的廣泛應(yīng)用息息相關(guān)，促進機電一體化進步的核心是：協(xié)調(diào)信息處理速度要求高與抗外界干擾能力低、標(biāo)準化程度較不統(tǒng)一的矛盾。

4.4 保證驅(qū)動技術(shù)相匹配

電機的響應(yīng)速度尚不能達到理想要求這一不足極大地影響了機械設(shè)備的驅(qū)動能力，伺服驅(qū)動單元的出現(xiàn)為大大提高驅(qū)動能力帶來曙光，伺服驅(qū)動單元包含電機機身、電機內(nèi)部裝備編碼和專用控制組件、信號傳感器三部分。

5.結(jié)束語

機電一體化技術(shù)在經(jīng)濟全球化的當(dāng)今和各行各業(yè)的聯(lián)系越來越緊密并發(fā)揮著越來越重要的作用，在促進社會效益、經(jīng)濟效益方面作出了突出貢獻，是二十一世紀機械工業(yè)的靈魂也是機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻

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