王碩

一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)

機(jī)電一體化技術(shù)主要包括技術(shù)原理和使機(jī)電一體化產(chǎn)品（或系統(tǒng)）得以實(shí)現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)是一個(gè)技術(shù)群（族）的總稱，包括檢測(cè)傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等。

（1）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)，利用其高、新技術(shù)來更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。

（2）計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)。信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策，人工智能技術(shù)，專家系統(tǒng)技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。

（3）系統(tǒng)技術(shù)。即以整體概念組織應(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，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)。其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。

（5）傳感檢測(cè)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)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度就越高。

（6）伺服傳動(dòng)技術(shù)。包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件，對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。

二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)

縱觀國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，未來機(jī)電一體化技術(shù)將朝著智能化、高性能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、模塊化、綠色化等多方向發(fā)展。

1.智能化

人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究中日益得到重視。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)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(biāo)。即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。隨著制造自動(dòng)化程度的不斷提高，將會(huì)出現(xiàn)智能制造系統(tǒng)控制器來模擬人類專家的智能制造活動(dòng)，并會(huì)對(duì)制造中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策。

2.高性能化

高性能化一般包含高速、高精度、高效率和高可靠性。它采用多CPU結(jié)構(gòu)，以多總線連接，進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳遞，采有精簡(jiǎn)指令集機(jī)，實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)并進(jìn)行處理。設(shè)置多重緩沖器，故障診斷，自動(dòng)檢錯(cuò)、糾錯(cuò)，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)等技術(shù)保證該機(jī)電一體化產(chǎn)品具有高性能。

3.網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育以及人們?nèi)粘Ｉ疃紟砹司薮蟮淖兏铩８鞣N網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到、質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。

4.微型化

微型機(jī)電一體化產(chǎn)品向微米、納米級(jí)發(fā)展，體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)越性。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(hào)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或系統(tǒng)。

5.人性化

機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感顯得愈來愈重要，機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品對(duì)人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。未來的機(jī)電一體化將會(huì)加速它們與生命機(jī)體的相似性，更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系（人一機(jī)的協(xié)調(diào)）并與人共生（人一系統(tǒng)一一體化），更關(guān)注適宜人的使用與操作、人的可靠性及安個(gè)性問題。

6.綠色化

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化，同時(shí)資源減少、生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生并成為時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。綠色化成了時(shí)代的趨勢(shì)，產(chǎn)品的綠色化更成為適應(yīng)未來發(fā)展的一大特色。

三、結(jié)束語

機(jī)電一體化不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組合目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。所以，機(jī)電一體化已是當(dāng)今世界機(jī)械工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨向，也是我國(guó)現(xiàn)代化礦山企業(yè)發(fā)展的必由之路。其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)勢(shì)在必行。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展具有廣闊的天地。

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