程得通

摘要：本文簡述了機電一體化技術(shù)，分析了機電一體化的發(fā)展歷程，以及應(yīng)用領(lǐng)域，研究了機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：機電一體化；發(fā)展現(xiàn)狀；技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號：TH-39 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）08-0230-02

1 機電一體化技術(shù)概述

1.1 機電一體化技術(shù)定義

機電一體化技術(shù)是一項系統(tǒng)技術(shù)，是將機械技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)等相關(guān)技術(shù)有機融合，實現(xiàn)功能集約化、控制過程自動化，機電一體化技術(shù)重點強調(diào)各種技術(shù)的相互協(xié)調(diào)，以達到系統(tǒng)總體最優(yōu)的目的，而不是各技術(shù)的簡單疊加。

1.2 機電一體化的技術(shù)

（1）機械技術(shù)。機械技術(shù)實現(xiàn)機電一體化的載體與基礎(chǔ)，機械技術(shù)側(cè)重與機電一體化的匹配性與適應(yīng)性。機電一體化技術(shù)利用人工智能等其他高新技術(shù)來更新設(shè)計、制造等理念，借助機械技術(shù)進行實現(xiàn)，例如在功能、使用材料、作業(yè)環(huán)節(jié)上的變更，滿足高精度、多功能、低耗能的特定要求。（2）信息處理技術(shù)。信息處理技術(shù)是在生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的同時，計算機對產(chǎn)品各種信息和參數(shù)的交換、存取、運算、判斷、決策的過程。在機電一體化技術(shù)中，對于信息處理的正確性、及時性要求極高，因為這將直接影響到產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，信息處理技術(shù)目前是推動機電一體化技術(shù)發(fā)展的最活躍的力量。（3）伺服傳動技術(shù)。生產(chǎn)設(shè)備中，伺服產(chǎn)品（例如伺服電機）扮演者動力源的角色，扭矩與轉(zhuǎn)速直接決定了動力源的輸出能力，伺服傳動技術(shù)也是直接執(zhí)行操作的關(guān)鍵技術(shù)例如機械傳動中的慣量、速比、能效、剛性等都需要借助伺服傳動技術(shù)調(diào)整控制，實現(xiàn)機電一體化產(chǎn)品的動態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)精度與控制效果。（4）自動控制技術(shù)。自動控制技術(shù)包括高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷等控制技術(shù)。隨著計算機的不斷更新發(fā)展，在自動控制技術(shù)中融入計算機信息處理技術(shù)將使得自動控制過程更加智能、高效、精準(zhǔn)。（5）傳感檢測技術(shù)。傳感與檢測技術(shù)機電一體化技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，該技術(shù)扮演了感知器官的角色，傳感器能否快速、精確的獲取工況信息、能否經(jīng)受各種嚴(yán)酷工況環(huán)境的考驗，將是機電一體化技術(shù)的重要保障[1]。

1.3 機電一體化技術(shù)的特點

（1）效率高、精度高。隨著集成電路的飛速發(fā)展，電路集成度日益提升，單片機等處理器功能越來越強大，響應(yīng)速度、處理速度日益精準(zhǔn)、迅速，相關(guān)電子設(shè)備的體積也越來越小，向著微型化的方向發(fā)展，這些由于上述技術(shù)的發(fā)展，機電一體化技術(shù)能夠滿足實際生產(chǎn)需要，在進行自動控制、信息處理等方面能夠滿足實際生產(chǎn)要求，實現(xiàn)高效生產(chǎn)；同時在生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量把控上，機電一體化技術(shù)推動了超精密加工技術(shù)的發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)機械設(shè)備的精密運動控制與高精度加工。（2）可靠性高。伴隨著激光、電磁應(yīng)用技術(shù)的飛速發(fā)展，各類開關(guān)、傳感器、控制器等也進行了技術(shù)革新，傳統(tǒng)的接觸式控制器由于存在磨損、斷裂等相關(guān)問題，易導(dǎo)致機電設(shè)備發(fā)生故障，影響生產(chǎn)效率，當(dāng)前非接觸式已大面積替代接觸式，通過非接觸、遠(yuǎn)程控制即可實現(xiàn)操作動作，大大提升了機電設(shè)備的可靠性。（3）控制效果好。傳統(tǒng)機械控制需要人來進行，且控制過程復(fù)雜、繁瑣，但是利用機電一體化技術(shù)在實際控制中，通過計算機控制軟件就可以確定機械動作。

2 機電一體化的發(fā)展歷程

機電一體化技術(shù)發(fā)展迅速，在短短幾十年的發(fā)展歷程中已突飛猛進，上世紀(jì)70年代以前機電一體化技術(shù)仍處在萌芽階段，二戰(zhàn)后資本主義國家的經(jīng)濟發(fā)展刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的相融合，出現(xiàn)了機電一體化的雛形，這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)對于戰(zhàn)后經(jīng)濟復(fù)蘇起到了關(guān)鍵作用；70年代到80年代，日本在推動機電一體化技術(shù)的發(fā)展方面起到了主導(dǎo)作用，機電一體化技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用范圍也日益廣泛，伴隨著此次技術(shù)革新，日本也一躍成為世界第二大經(jīng)濟體；自上世紀(jì)90年代開始，機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進，內(nèi)容更加豐富，應(yīng)用更加廣泛。

3 機電一體化的應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 工業(yè)機器人

工業(yè)生產(chǎn)過程中往往會涉及到異常危險的生產(chǎn)環(huán)節(jié)或者生產(chǎn)工況環(huán)境異常惡劣，人工作業(yè)存在巨大的安全隱患，因此在充分利用機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上，人們制造出工業(yè)機器人，以代替人工從事高危作業(yè)，由此降低勞動強度與危險系數(shù)，避免安全事故的發(fā)生。工業(yè)生產(chǎn)機器人的發(fā)展經(jīng)歷過三次里程碑意義的事件，第一代機器人自動化程度較低，只能從事機械重復(fù)的工作，無法感知外界工作環(huán)境的變化；第二代機器人相對智能，各類傳感器使得其能部分感知工況條件，還能進行部分信息的處理、判斷，第三代機器人即智能機器人，即能夠?qū)崿F(xiàn)像人一樣思考判斷，這是當(dāng)前的研究熱點。

3.2 全自動照相機

全自動照相機是通過機電一體化技術(shù)制造出的典型產(chǎn)品，可根據(jù)現(xiàn)場光線強弱、拍攝對象遠(yuǎn)近自動選擇合適光圈、焦距和曝光速度，上述功能借助微電子技術(shù)，通過內(nèi)置程序可瞬間完成大量運算，作出準(zhǔn)確判斷。全自動照相機中的機械部分和電子部分是不可分割的整體，照相機的機械部分既是整個設(shè)備的基礎(chǔ)，也是被控制的對象（即執(zhí)行對象），在相機所包含的技術(shù)中，不僅有精密機械與復(fù)雜電子線路，還包括光電檢測、液晶顯示等核心技術(shù)[2]。

4 機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

4.1 智能化

隨著人工智能技術(shù)的崛起，機電一體化技術(shù)也將吸收人工智能技術(shù)，朝著智能化的方向發(fā)展，具體是指機械設(shè)備能夠像人腦一樣，對傳感器所收集的信息進行高效處理、自主思考與判斷并形成控制決策，例如第三代工業(yè)機器人正朝著這個方向大踏步的前進，人工智能技術(shù)中的學(xué)習(xí)能力也至關(guān)重要，能夠使得機電設(shè)備在控制環(huán)節(jié)更加準(zhǔn)確、高效。

4.2 網(wǎng)絡(luò)化

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，使機電一體化的發(fā)展水平不斷提升。我國通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，深入研究國際先進的機電一體化的科技新技術(shù)，不斷提高國內(nèi)的發(fā)展高度，并且通過計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的途徑，推銷機電一體化的產(chǎn)品走向世界。另外，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實現(xiàn)設(shè)備零距離的交流與溝通（即當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)），同時可以對機電一體化設(shè)備進行遠(yuǎn)程控制式的運行，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的引進給人類帶來了極大便利。這種技術(shù)將來會在我們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)揮著越來越重要的作用[3]。

4.3 模塊化

機電一體化產(chǎn)品中往往涉及到機械、電子與軟件等部分，規(guī)范上述三部分的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高元器件的通用程度（例如規(guī)范各接口的尺寸、類型等），各零部件能夠互相匹配兼容，將會相關(guān)產(chǎn)品的市場推廣、保養(yǎng)維修提供極大的便利，上述模塊之間可互相聯(lián)系并實現(xiàn)功能集成，這樣可以提高設(shè)備的集約化程度。通過模塊化生產(chǎn)的方式，將會使得企業(yè)的生產(chǎn)更加快速、便捷以及高效，從而有效的降低生產(chǎn)成本。

5 結(jié)語

機電一體化的發(fā)展有力推動了工業(yè)生產(chǎn)的進步，同時工業(yè)生產(chǎn)中的具體要求倒逼機電一體化技術(shù)不斷革新并吸收融合其他技術(shù)，未來機電一體化技術(shù)將朝著綠色化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化等方向發(fā)展，并在工業(yè)生產(chǎn)中扮演更加重要的角色。

參考文獻

[1]劉桂超，李玉滿.機電一體化技術(shù)在機械工程上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢探析[J].化工管理，2017，（35）：202.

[2]李凱.機電一體化的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢[J].中國設(shè)備工程，2017，（24）：108-109.

[3]周琴.機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].機械，2010，（7）：24-26.