汪家勇李靖

（1.安徽東風(fēng)機(jī)電科技股份有限公司安徽 合肥 2312022.安徽新華學(xué)院安徽 合肥 231202）

機(jī)電一體化技術(shù)的研究與運(yùn)用

汪家勇1李靖2

（1.安徽東風(fēng)機(jī)電科技股份有限公司安徽 合肥 2312022.安徽新華學(xué)院安徽 合肥 231202）

隨著經(jīng)濟(jì)與技術(shù)不斷發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)以其自身靈活性、便捷性等優(yōu)勢(shì)，在社會(huì)各領(lǐng)域中得到了廣泛推廣和應(yīng)用，取得了不錯(cuò)的效果。機(jī)電一體化技術(shù)形成涉及多門學(xué)科知識(shí)，作為社會(huì)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，已經(jīng)成為促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動(dòng)力。本文從機(jī)電一體化技術(shù)概念入手，研究機(jī)電一體化技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上探討機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用，旨在為我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展提供幫助。

機(jī)電一體化技術(shù)；運(yùn)用；發(fā)展

前言

近年來，機(jī)電一體化技術(shù)在理論、實(shí)踐等方面日趨成熟，在各個(gè)行業(yè)都得到了非常廣泛的應(yīng)用，且隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)融合了機(jī)械加工技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，具有較強(qiáng)的綜合性特點(diǎn)，為企業(yè)生產(chǎn)制造提供了極大的支持。因此加強(qiáng)機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，不僅能夠讓更多的人了解該項(xiàng)技術(shù)，且能夠促進(jìn)技術(shù)得到進(jìn)一步推廣。

1 機(jī)電一體化技術(shù)概念

技術(shù)飛速發(fā)展，促使多個(gè)學(xué)科相互交叉、滲透，為工程領(lǐng)域技術(shù)改革提供了極大支持，其中將機(jī)械、電子信息技術(shù)作為核心的機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，受到了學(xué)術(shù)研究的重要方向。對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的認(rèn)識(shí)，各個(gè)國(guó)家理解角度不同，得出的結(jié)論也有所差別。如德國(guó)認(rèn)為“機(jī)械、電工及電子等技術(shù)的組合”；美國(guó)認(rèn)為“由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制，完成包括機(jī)械等多動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械系統(tǒng)”。但是無論從哪個(gè)角度，都不可否認(rèn)的是該項(xiàng)技術(shù)是由多項(xiàng)技術(shù)的組合。因此所謂機(jī)電一體化技術(shù)，在機(jī)構(gòu)主要功能、動(dòng)力功能等引進(jìn)電子技術(shù)，并立足于系統(tǒng)、整體思想，將機(jī)械裝置與電子設(shè)備有機(jī)整合形成系統(tǒng)涉及的技術(shù)?？梢?，機(jī)電一體化技術(shù)是一項(xiàng)綜合性技術(shù)。

2 機(jī)電一體化技術(shù)研究

從機(jī)電一體化技術(shù)概念中能夠了解到該項(xiàng)技術(shù)是由多項(xiàng)技術(shù)共同組成。系統(tǒng)運(yùn)行框架如圖1。每個(gè)技術(shù)都具備其獨(dú)特的功能。

圖1 機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行框架

2.1 機(jī)械技術(shù)

機(jī)電產(chǎn)品具備的基本功能、作用都是由機(jī)械本體實(shí)現(xiàn)的。因此本體優(yōu)質(zhì)材料、在精密加工及深度支持下，能夠在一定程度上降低機(jī)械結(jié)構(gòu)重量，縮小設(shè)備體積，從而賦予機(jī)械設(shè)備更快的響應(yīng)力，以此來提高零部件精度、剛度，從而延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，并在生產(chǎn)、制造工作中發(fā)揮積極作用。

2.2 傳感技術(shù)

傳感技術(shù)，作為機(jī)電一體化技術(shù)的關(guān)鍵性技術(shù)，其能夠?qū)y(cè)試出來的位移、速度等各類參數(shù)信息轉(zhuǎn)變?yōu)榻y(tǒng)一格式的電信號(hào)，并將這些信號(hào)輸入到信息處理系統(tǒng)當(dāng)中，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，以此來決定執(zhí)行設(shè)備的運(yùn)行形式，達(dá)到事半功倍的生產(chǎn)制造目標(biāo)。

2.3 信息處理技術(shù)

信息處理技術(shù)涉及信息輸入、識(shí)別及運(yùn)算等技術(shù)。機(jī)電一體化設(shè)備在運(yùn)行過程中，主要是接受信息處理裝置的影響，能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的處理，最后直接影響到產(chǎn)品工作質(zhì)量及效率。

2.4 自動(dòng)控制技術(shù)

自動(dòng)控制技術(shù)作為一項(xiàng)新型技術(shù)，是機(jī)電一體化系統(tǒng)的重要組成部分，其在運(yùn)行過程中，控制設(shè)備按照預(yù)定規(guī)律，對(duì)被控制對(duì)象、過程進(jìn)行自動(dòng)控制，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用范圍較廣，涉及自動(dòng)控制理論、控制系統(tǒng)涉及等多項(xiàng)內(nèi)容。在技術(shù)支持下，該項(xiàng)技術(shù)能夠從理論過渡到實(shí)踐。機(jī)電一體化系統(tǒng)中，自動(dòng)控制技術(shù)由位置、速度及模糊等多元控制形式，能夠滿足多元生產(chǎn)需求，促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)朝著多元方向發(fā)展。

2.5 接口技術(shù)

通常來說，機(jī)電一體化系統(tǒng)由多個(gè)要素及子系統(tǒng)構(gòu)成。為了提高要素、系統(tǒng)之間信息交互、物質(zhì)能量轉(zhuǎn)換能力，應(yīng)在它們之間構(gòu)建相應(yīng)的聯(lián)系條件，即接口。接口可以是硬件或者軟件。

2.6 驅(qū)動(dòng)技術(shù)

驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要體現(xiàn)在執(zhí)行元件、驅(qū)動(dòng)裝置方面。其中執(zhí)行元件由電動(dòng)、氣動(dòng)及液壓等部分構(gòu)成[1]。機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中，常常采用電動(dòng)執(zhí)行元件，驅(qū)動(dòng)裝置是指各類電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源電路，如電力電子器件、集成化功能電路等。

2.7 系統(tǒng)總體技術(shù)

系統(tǒng)總體技術(shù)，是一種立足于全局層面，圍繞著系統(tǒng)目標(biāo)，利用系統(tǒng)觀點(diǎn)及方法，將系統(tǒng)劃分為多個(gè)相互聯(lián)系的功能單位，并針對(duì)對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)功能做出相應(yīng)的反應(yīng)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，通過對(duì)各項(xiàng)技術(shù)的分析，對(duì)技術(shù)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從而確保各項(xiàng)社會(huì)功能得到最大限度發(fā)揮。

3 機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用

現(xiàn)階段，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)成為人們生產(chǎn)、生活中常見的一部分，無論是醫(yī)療、辦公，還是建筑、機(jī)械等領(lǐng)域都能夠看到該項(xiàng)技術(shù)的影子。具體來說：

3.1 數(shù)控機(jī)床方面

經(jīng)過多年發(fā)展歷程，機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床（如圖2）操控精度、功能等方面都取得了顯著的呈現(xiàn)。如針對(duì)構(gòu)造來說，應(yīng)用總線、CPU體系結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的模塊化、構(gòu)造緊湊等目標(biāo)。而針對(duì)功能而言，可以充分利用開放性設(shè)計(jì)，采用WOP技術(shù)，在一定程度上提高數(shù)控機(jī)床智能化水平。同時(shí)引入大容量存儲(chǔ)器等設(shè)備，在原有基礎(chǔ)之上增強(qiáng)了數(shù)控機(jī)床技術(shù)精度，為產(chǎn)品生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

圖2 數(shù)控機(jī)床

3.2 CMS方面

CMS是計(jì)算機(jī)制造、集成系統(tǒng)的統(tǒng)稱。將機(jī)電一體化技術(shù)引入到CMS中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全局的動(dòng)態(tài)化、最優(yōu)化處理，從而在傳統(tǒng)基礎(chǔ)之上突破部門之間的界限，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)信息流、物流等各項(xiàng)工作的有效控制。不僅如此，還能夠?qū)a(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備等多項(xiàng)內(nèi)容有機(jī)整合到一起，以此來深化企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)集成化水平，不斷優(yōu)化生產(chǎn)要素，從而促進(jìn)技術(shù)在各要素配置中得到廣泛應(yīng)用。

3.3 FMS方面

所謂FMS，主要是柔性制造系統(tǒng)，一般由料盤、計(jì)算機(jī)及自動(dòng)搬運(yùn)小車等多個(gè)設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)。結(jié)合裝配具體要求來看，能夠按照生產(chǎn)要求生產(chǎn)出定量工件，不僅能夠減少資源浪費(fèi)、且能夠提高生產(chǎn)有效性。該系統(tǒng)具有靈活性、便捷性優(yōu)勢(shì)，非常適合小批量，多品種零散構(gòu)件生產(chǎn)[2]。工業(yè)化趨勢(shì)下，在生產(chǎn)過程中引入機(jī)電一體化技術(shù)成為企業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的具體要求，且能夠從根本上提高生產(chǎn)效率及質(zhì)量。

3.4 工業(yè)機(jī)器人方面

工業(yè)機(jī)器人作為工業(yè)現(xiàn)代化產(chǎn)物，機(jī)電一體化技術(shù)在其中的應(yīng)用具體表現(xiàn)如下：①工業(yè)機(jī)器人能夠按照指令重復(fù)某個(gè)動(dòng)作，僅能夠完成簡(jiǎn)單的指令，在對(duì)象變更、作業(yè)環(huán)境應(yīng)變能力較差；②傳感器在其中的應(yīng)用，能夠處理并獲得對(duì)象一般信息，并將機(jī)器人運(yùn)行動(dòng)態(tài)狀況反饋到系統(tǒng)當(dāng)中，進(jìn)行針對(duì)性處理，促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人朝著實(shí)用化方向發(fā)展；③在智能技術(shù)的支持下，工業(yè)機(jī)器人朝著智能化方向轉(zhuǎn)變，具有一定的邏輯思維，且能夠在工作中根據(jù)外部環(huán)境的變化做出準(zhǔn)確的判斷與決策，具備較強(qiáng)的獨(dú)立行動(dòng)力、環(huán)境適應(yīng)力。

隨著科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)提供了極大的支持，同時(shí)給技術(shù)帶來了更多發(fā)展契機(jī)，促使其朝著新方向發(fā)展。如微型化，微型化作為該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的重要方向，能夠?yàn)樾畔?、醫(yī)療及軍事等多個(gè)方面提供巨大的支持[3]。具體表現(xiàn)在能耗低、體積小，且能夠幫助人們完成難度較大的工作；智能化作為該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的主要方向，主要表現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人智能化。在實(shí)踐中，將控制理論作為指導(dǎo)，吸收各類新方法，賦予機(jī)器人智能化特點(diǎn)，提高機(jī)器人推理判斷力，從而提高控制目標(biāo)。

4 結(jié)論

根據(jù)上文所述，機(jī)電一體化技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)，在滿足人們需求、提高社會(huì)生產(chǎn)力等方面占據(jù)至關(guān)重的位置。作為一門綜合性技術(shù)，要想最大限度上促使技術(shù)發(fā)揮積極作用，相關(guān)人員應(yīng)進(jìn)一步對(duì)技術(shù)進(jìn)行研究，挖掘技術(shù)特點(diǎn)，并將其應(yīng)用于醫(yī)療、制造等多個(gè)領(lǐng)域中，不斷提高社會(huì)各領(lǐng)域生產(chǎn)有效性，為人們創(chuàng)建良好的生活空間，從而促使技術(shù)轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力，促進(jìn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康發(fā)展。

[1]姜新嘉.淺析機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].電子制作，2013（08）：231.

[2]劉軼婭.淺析機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2013（07）：14～15.

[3]張寒松.淺析機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展及其在鋼鐵行業(yè)中的應(yīng)用[J].機(jī)械制造，2012（12）：68～71.

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1004-7344（2016）16-0244-02

2016-5-20