范哲

摘 要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。機(jī)電一體化技術(shù)是一門多學(xué)科技術(shù)，包含諸多學(xué)科內(nèi)容，隨著工業(yè)化的深入發(fā)展，近年來發(fā)展較為迅速。光機(jī)電一體化、智能化、微型化等等都是機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)在和未來的發(fā)展趨勢。機(jī)電一體化技術(shù)的諸多功能都是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)與綜合來共同實(shí)現(xiàn)的，集先進(jìn)科學(xué)技術(shù)于一體。大力發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品，不僅能改變傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式，還能推動(dòng)機(jī)械工業(yè)朝著更好的方向發(fā)展。本文對機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行簡單分析，探討未來發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；技術(shù)；發(fā)展

機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科，而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)同時(shí)也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合，它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。

一、機(jī)電一體化技術(shù)

機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分組成。①機(jī)械技術(shù)。機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來，來提高其各項(xiàng)性能，滿足更廣的需求。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。②計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)。凡是能擴(kuò)展人的信息功能的技術(shù)，都是信息技術(shù)。可以說，這就是信息技術(shù)的基本定義。它主要是指利用電子計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通信手段實(shí)現(xiàn)獲取信息、傳遞信息、存儲(chǔ)信息、處理信息、顯示信息、分配信息等的相關(guān)技術(shù)。

③系統(tǒng)技術(shù)。系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面，它是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。④自動(dòng)控制技術(shù)。就定義而言，自動(dòng)控制技術(shù)是控制論的技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，是通過具有一定控制功能的自動(dòng)控制系統(tǒng)，來完成某種控制任務(wù)，保證某個(gè)過程按照預(yù)想進(jìn)行，或者實(shí)現(xiàn)某個(gè)預(yù)設(shè)的目標(biāo)。⑤傳感檢測技術(shù)。傳感技術(shù)是把各種量轉(zhuǎn)變成可物理識別的信號進(jìn)行輸出，檢測就是指人員對可是別的信號進(jìn)行處理的過程。傳感檢測技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn)，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。

二、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

在人們的日常生活當(dāng)中，自動(dòng)機(jī)械、信息處理設(shè)備、辦公室設(shè)備、車輛電子設(shè)備、醫(yī)療器械、光學(xué)裝置、智能家電、樓宇安全系統(tǒng)等機(jī)電一體化系統(tǒng)都離不開執(zhí)行元件為其提供動(dòng)力。而執(zhí)行元件和電子控制裝置之間是無法直接連接的，因此需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)部件。該驅(qū)動(dòng)部件在電子控制裝置的控制下，接收指令，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，從而得到目標(biāo)輸出。電子控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對于精密傳動(dòng)來說，需要在執(zhí)行元件輸出終端進(jìn)行傳動(dòng)測量.如測量其位置、速度、加速度，同時(shí)將所測得的數(shù)據(jù)反饋給電子控制裝置，讓其進(jìn)行比較，進(jìn)行誤差修正控制，最終實(shí)現(xiàn)精密傳動(dòng)。當(dāng)有多個(gè)執(zhí)行元件，其輸出動(dòng)作規(guī)律各不相同時(shí)，一方面要根據(jù)各執(zhí)行元件工作情況來考慮其控制的方式，另一方面需要確定它們之間是否存在輸出的聯(lián)系。如果它們之間沒有聯(lián)系，可以讓它們單獨(dú)來工作，也可以通過構(gòu)建PC機(jī)上位控制來統(tǒng)一管理。若工作聯(lián)動(dòng)內(nèi)容經(jīng)常變化，就應(yīng)構(gòu)建一個(gè)可以直接識別聯(lián)動(dòng)輸出的軟件，將聯(lián)動(dòng)輸出寫入軟件當(dāng)中，讓其直接轉(zhuǎn)化為控制程序，這樣就能靈活地應(yīng)對動(dòng)作輸出的需求。

三、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢

（1）綠色化

工業(yè)發(fā)達(dá)給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時(shí)也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果，所以綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀時(shí)應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時(shí)，產(chǎn)品可分解和再生利用。

（2）智能化

智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)，它由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的針對某一個(gè)方面的應(yīng)用的智能集合，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，其技術(shù)含量及復(fù)雜程度也越來越高，智能化的感念開始逐漸滲透到各行各業(yè)以及我們生活中的方方面面，同樣，機(jī)電一體化的智能化研究也在各個(gè)國家普遍開展。這里所提到的 “智能化”是指機(jī)器本身所具有的特性，它是在運(yùn)用控制理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、精細(xì)化制造、運(yùn)籌學(xué)等新學(xué)科、新技術(shù)和新方法，通過使機(jī)器模仿人類所具有的一些能力，如思維、推理、決策等，可以在一個(gè)比較復(fù)雜的工作和困難的環(huán)境中代替人類去工作。

（3）網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的里程碑，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展不僅推動(dòng)了人類的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)給人們的學(xué)習(xí)，工作和生活帶來重大的改變，同時(shí)，也深刻的影響著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。其中最重要的影響就是對機(jī)電一體化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)控制，控制的終端設(shè)備就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。

（4）微型化

微型化也是機(jī)電一體化未來發(fā)展的趨勢之一。微機(jī)電系統(tǒng)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統(tǒng)。微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。

四、我國機(jī)電一體化現(xiàn)狀和發(fā)展前景

隨著技術(shù)的發(fā)展，各種產(chǎn)品與裝置實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，有利實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，縮短開發(fā)新產(chǎn)品的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，加速科技成果向商品轉(zhuǎn)化，有利推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻變革，同時(shí)，隨著新產(chǎn)品的研發(fā)及高精密等設(shè)備的發(fā)展，要求新一代機(jī)電一體化技術(shù)、產(chǎn)品及系統(tǒng)朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量化、微型化方向發(fā)展，從而為國家?guī)砀蟮慕?jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：遼陽天正消防工程有限公司）