胡楠 余鵬程

【摘要】隨著社會的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升和完善，機電一體化技術(shù)也在不斷發(fā)展，目前在各領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。對于未來的機電一體化技術(shù)，其發(fā)展的結(jié)果是必將實現(xiàn)智能機器人的批量生產(chǎn)及應(yīng)用。本文對機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行了探討。

【關(guān)鍵詞】機電一體化技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

機電一體化是在生產(chǎn)力發(fā)展、科學(xué)技術(shù)進步的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型學(xué)科，自機電一體化技術(shù)產(chǎn)生以來， 對工業(yè)生產(chǎn)方式， 企業(yè)管理方法， 人們的生活工作方式，軍事、醫(yī)學(xué)、信息技術(shù)等各行的技術(shù)改革都產(chǎn)生了巨大影響。隨著時代的變化，機電一體化的核心技術(shù)會不斷完善，就目前來看，智能化、標準化、網(wǎng)絡(luò)化、精密化、綠色環(huán)保是機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢， 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、各項科學(xué)技術(shù)的親密融合，機電一體化技術(shù)將會越來越完善、在各行業(yè)發(fā)揮越來越重要的作用。

一、機電一體化技術(shù)的主要功能特性

1、 能夠根據(jù)邏輯程序控制要求完成各種功能，并具備記憶、數(shù)據(jù)運算、邏輯控制、歷史數(shù)據(jù)分析、信息功能相互轉(zhuǎn)換等功能。從而實現(xiàn)機電設(shè)備的高性能、多功能化、數(shù)字智能化、網(wǎng)絡(luò)集成化等功能特性。

2、結(jié)構(gòu)緊湊集約化。使機電產(chǎn)品向著輕、薄、細、巧等方向迅速發(fā)展，并結(jié)合標準化、模塊化集成體系進行設(shè)計、制造和應(yīng)用，可以大大提高機械結(jié)構(gòu)、電控系統(tǒng)間的交互共享性能和兼容性。微機電一體化設(shè)備的研發(fā)應(yīng)用，其具有的體積小、耗能少、運動靈活等優(yōu)點，可以進入到常規(guī)機械設(shè)備無法達到的空間進行操作，易于實現(xiàn)精細化、精益化操控，在生物醫(yī)療、軍事、信息等工程領(lǐng)域，具有不可比擬的強大優(yōu)勢。

3、 結(jié)合系統(tǒng)內(nèi)部的DSP 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可以根據(jù)負荷及設(shè)備實時運行工況狀態(tài)，按照預(yù)設(shè)程序要求進行調(diào)整與控制，確保設(shè)備長期工作在最優(yōu)工況，具有明顯的節(jié)能降耗優(yōu)點。

4、 具有遠程操控、在線監(jiān)測、自動監(jiān)視、自診斷功能，以及一些智能決策等功能，使系統(tǒng)運行的安全可靠性和性能水平得到大幅度提高。

二、機電一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1、機電一體化技術(shù)在數(shù)控機床中的應(yīng)用

歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，不管是構(gòu)造、功能還是在操控精度方面，數(shù)控機床及數(shù)控技術(shù)的機電一體化技術(shù)的應(yīng)用效果都十分顯著。例如在構(gòu)造方面，不僅實現(xiàn)了構(gòu)造的總線式和緊湊型，還實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的模塊化，這主要地應(yīng)用了多CPU和多住總線的體系結(jié)構(gòu)，又如在功能方面，不僅采用了開放性的設(shè)計，還應(yīng)用WOP 技術(shù)并逐漸實現(xiàn)了智能化，加上模塊化的軟件設(shè)計和應(yīng)用大容量的儲存器，單板機和單片機組成的控制機等，這些都極大地提升了數(shù)控機床的操控性及技術(shù)精度，為生產(chǎn)更好的產(chǎn)品提供強大機械技術(shù)支持力度。

2、機電一體化技術(shù)在CIMS 中的應(yīng)用

CIMS 即計算機集成與制造系統(tǒng)，通過機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，其并不是各分散系統(tǒng)的組合，而是實現(xiàn)全局動態(tài)的最優(yōu)化和綜合化，既打破了傳統(tǒng)時代部門之間存在的界限，基于制造為基干的控制信息流和物流，達到經(jīng)營決策和產(chǎn)品的開發(fā)以及生產(chǎn)的準備和實驗?zāi)酥凉芾碇g結(jié)合的有機化。

3、機電一體化技術(shù)在FMS 中的應(yīng)用

FMS 即柔性制造系統(tǒng)，通過機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，該系統(tǒng)主要由計算機、機器人、數(shù)控機床、料盤、自動化倉庫、自動搬運小車等構(gòu)成，其能根據(jù)裝配的需要隨機隨地按量地生產(chǎn)其能生產(chǎn)的任意弓箭，尤其適用品種多、批量不大且需要頻繁更改等零散零件的生產(chǎn)。

4、機電一體化技術(shù)在工業(yè)機器人中的應(yīng)用

工業(yè)機器人中機電一體化技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)歷了三個階段，第一階段的工業(yè)機器人主要按照示教而重復(fù)某一動作或運動，其對作業(yè)環(huán)境和對象的變更缺乏靈活適應(yīng)性；第二階段的工業(yè)機器人的傳感元件則較為先進，能簡單地獲取作業(yè)環(huán)境和對象的一般信息，經(jīng)過計算機的處理與分析而做出判斷，從而反饋動作信息并控制動作方式，已經(jīng)具備水平較低的職能，且逐步達到實用化；而第三階段的工業(yè)機器人則成為智能化機器人，不僅具備很多感知給你，而且還能運行復(fù)雜化的邏輯思維，并做出正確的判斷與決策，尤其是具有較強的環(huán)境適應(yīng)性和行動的獨立性，同第五代計算機有著十分密切的關(guān)系。

三、 機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

1、 智能化

未來的機電一體化技術(shù)，將更加朝著智能化的方向發(fā)展，這是必然的，是時代發(fā)展的大趨勢。通過機器人與數(shù)控機床的智能化就可以看出，人工智能越來越被廣泛的應(yīng)用于機電一體化體系中。人工智能的應(yīng)用，使機電產(chǎn)品不再是簡單的機械，而是具有了自己的職能，它可以模擬人的邏輯方式進行思考，進行推理判斷和自主決策。隨著科技的進步，各種高新技術(shù)被應(yīng)用到生產(chǎn)中，相應(yīng)的，制造自動化程度也得以提高。

2、 模塊化

機械、電子和軟件，這三部分的有機結(jié)合就構(gòu)成了機電一體化的產(chǎn)品和技術(shù)。而這三部分之間，又存在著一個共同的技術(shù)，即模塊化技術(shù)。目前，模塊化技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展，通過運用模塊化技術(shù)，可以提高不同產(chǎn)品間的零部件通用化程度，便于對產(chǎn)品的裝配、維修和擴展，從而有效減少產(chǎn)品的設(shè)計成本和制造成本。電氣產(chǎn)品的標準化、系列化所帶來的成效無疑顯著的，意義深遠。由此，更加可以清楚地看到機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，即以機械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機結(jié)合為主體的機電一體化技術(shù)是未來的發(fā)展方向，而規(guī)?；瘜⒊蔀闄C電一體化企業(yè)快速健康發(fā)展的前提。

3、 網(wǎng)絡(luò)化

電子技術(shù)突飛猛進的發(fā)展深刻地影響科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育及日常生活等多個方面，掀起了驚人的變革，機電一體化產(chǎn)品也不例外，正在向著網(wǎng)絡(luò)化的方向前進。

4、微型化

微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。微機電一體化產(chǎn)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。

5、 綠色化

隨著人類對生存環(huán)境重視程度的加深，綠色化已經(jīng)成為社會發(fā)展的主題。對于機電一體化產(chǎn)品來說，也要注重其綠色化生產(chǎn)，即不對生態(tài)環(huán)境造成污染，并且可以進行回收和再利用。近年來，工業(yè)以膨脹的速度飛速發(fā)展起來，帶給人們豐富的物質(zhì)享受的同時，也嚴重污染了生態(tài)環(huán)境，自然資源逐年減少，陷入了發(fā)展的危機。于是，綠色產(chǎn)品概念由此而生，綠色化是時代發(fā)展的趨勢。綠色產(chǎn)品對生態(tài)環(huán)境是無害的，或者造成的危害極小，具有很高的資源利用率和回收率。設(shè)計和生產(chǎn)綠色的機電一體化產(chǎn)品，不僅可以保護環(huán)境，還可以帶來經(jīng)濟效益和社會效益，前景十分光明。

6、 數(shù)字化

控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。

7、 光機電一體化

在機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上，引進光學(xué)技術(shù)，促進光電技術(shù)和一體化技術(shù)的發(fā)展。作為一項高科技的技術(shù)，光學(xué)技術(shù)有著其他技術(shù)所不具備的自身優(yōu)勢，通過運用光學(xué)技術(shù)，可以對機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)進行有效的改進。因此，不難看出，光機電一體化促進機電產(chǎn)品和經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。

綜上所述，機電一體化技術(shù)的產(chǎn)生是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必要產(chǎn)物，也是提高社會生產(chǎn)力的有效手段，在未來隨著技術(shù)人員的綜合素質(zhì)的不斷提高，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日益成熟，機電一體化技術(shù)必定會實現(xiàn)更高的價值。

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