祝霞

摘 ? 要：科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展在加快我國工業(yè)化進(jìn)程的同時，也給機(jī)電一體化技術(shù)注入了新的生機(jī)。機(jī)電一體化作為一門交叉性強(qiáng)、涉及面廣的重要學(xué)科，它既是我國工業(yè)化進(jìn)程的重要助力，同時也是多種學(xué)科與技術(shù)的綜合體，所涉及到的技術(shù)與配置也都是高能效、高質(zhì)量的。本文概述了機(jī)電一體化的背景，并對當(dāng)前國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用和前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 ?應(yīng)用 ?發(fā)展前景

中圖分類號：G64 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（a）-0084-02

機(jī)電一體化（Electromechanical integration），作為機(jī)械工程與自動化系統(tǒng)的重要分支，機(jī)電一體化也被稱之為‘機(jī)械電子工程。機(jī)電一體化概念最初是由日本機(jī)械制造雜制上提出的，在推出之后受到了世界各國的關(guān)注并開始研究與發(fā)展，也給傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計理念和設(shè)計思維帶來巨大變革。當(dāng)前的機(jī)電一體化技術(shù)開始加入了先進(jìn)的微電子與信息技術(shù)，開始向著人工智能化方向延伸。由此可見加大機(jī)電一體化發(fā)展的力度，既是提高我國綜合國力的重要基礎(chǔ)，并且也是振興我國民族工業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。

1 ?機(jī)電一體化概述

經(jīng)過了數(shù)十年時間的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)在不斷完善的同時也被賦予了全新的定義。機(jī)電一體化作為集機(jī)械、微電子、自動控制、信息、搖感以及計算機(jī)軟件編程等專業(yè)知識于一身的群體性技術(shù)，按照系統(tǒng)功能目標(biāo)以及組織目標(biāo)定義的不同，將各類電子元件以及不同功能的設(shè)備進(jìn)行科學(xué)、合理地布置，在實現(xiàn)多元化、優(yōu)質(zhì)化、以及弱耗損的基礎(chǔ)上發(fā)揮出自身強(qiáng)大的強(qiáng)能價值的技術(shù)。而基于該技術(shù)上所研制而成的系統(tǒng)就是人們常說的‘機(jī)電一體化系統(tǒng)。按照‘機(jī)電一體化系統(tǒng)的內(nèi)容可以了解到，機(jī)電一體化主要是由以下兩個部分構(gòu)成，一是產(chǎn)品，二是技術(shù)。首先，機(jī)電一體化技術(shù)就是上文中所提到的‘群體技術(shù)，該項技術(shù)經(jīng)過長時間的發(fā)展和技術(shù)革新也加入了許多自動化功能，例如說自動檢測系統(tǒng)、信息自動化處理技術(shù)、自動記錄與自動顯示、自動調(diào)控以及自動保護(hù)等等。其次，機(jī)電一體化產(chǎn)品則并不只是局限在人體四肢的功能性延展，而且還能夠?qū)⑷梭w的感知能力以及思維向外延伸，機(jī)電一體化產(chǎn)品擁有一定的人工智能，而這也與傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計以及機(jī)械電氣化有著根本上的不同。

2 ?機(jī)電一體化技術(shù)的主要運用

2.1 數(shù)控機(jī)床

（1）在數(shù)控機(jī)床的設(shè)計與制造方面所采用的是總線式、模塊化、空間布置合理化的結(jié)構(gòu)類型，也就是說運用CPU（核心處理器）以及多總結(jié)設(shè)計構(gòu)成;（2）開放性的設(shè)計理念。所謂的開放性設(shè)計就是在硬件設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及功能方面添加了大量層次性明顯的功能模塊;（3）WOP技術(shù)以及人工智能技術(shù)。機(jī)電一體化系統(tǒng)可以為企業(yè)加工的批量化生產(chǎn)加入自主編程設(shè)計，并且還可以選擇性地加入二維、三維的動態(tài)化仿真技術(shù)，通過在線診斷以及線上智能化管控的方式來完成批量化生產(chǎn);（4）擁有大容量的數(shù)據(jù)儲存空間和功能全面的軟件模塊，在完善數(shù)控功能以及CNC功能的對接和控制功能的同時，提高設(shè)備的效率性;（5）輕松實現(xiàn)多進(jìn)程以及三通道、四通道甚至更多通道的控制。

2.2 工業(yè)機(jī)器人

眾所周知，人類在機(jī)器人的研究過程當(dāng)中舉步維艱，取得的進(jìn)展相當(dāng)有限。而造成這個原因主要是由于技術(shù)上的問題。在進(jìn)行第一代機(jī)器人制造的過程當(dāng)中由于技術(shù)上的限制，制作出的機(jī)器人只能夠按照示教來重復(fù)人類的操作，而且對于作業(yè)環(huán)境和作業(yè)對象也都較為固定，缺少相應(yīng)的靈活性和變化性，而且成本高昂;和第一代機(jī)器人相比，第二代機(jī)器人則加入了大量的電子傳感設(shè)備，而且還能夠依據(jù)作業(yè)環(huán)境以及操作的要求進(jìn)行簡單化的信息處理，而且在計算機(jī)的數(shù)據(jù)分析與編輯下還可以對一些行為作出簡單的邏輯判定，對于人類的某些特定動作也可以作出反饋，在具備低級的人工智能的同時成本開始逐漸降低，被用到企業(yè)加工與生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中;第三代機(jī)器人就是智能機(jī)器人，第三代機(jī)器人的感知能力開始接近人類并且還能夠?qū)τ谝恍?fù)雜的邏輯判精心做出正確的選擇，并給出正確的答案，而且還可以在各種惡劣的作業(yè)環(huán)境里完成作業(yè)，而這與第五代電子計算機(jī)技術(shù)是分不開的。

2.3 計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）

CIMS并非只是把系統(tǒng)當(dāng)中零散的結(jié)構(gòu)以及部件進(jìn)行整合、重組，而通過全局化的思維結(jié)合動態(tài)化的方式來進(jìn)行綜合運用。CIMS的運用不但擺脫了傳統(tǒng)部門部互性不強(qiáng)的影響，而且將‘物流以及‘信息流進(jìn)行系統(tǒng)化的整理并進(jìn)行控制，以此來構(gòu)建成一個由最初的產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計、產(chǎn)品的經(jīng)營、生產(chǎn)設(shè)備的投入、以及到產(chǎn)品成形的系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)，值得注意的是，企業(yè)集成度的高低變化能夠把原本不同的生產(chǎn)要素進(jìn)行重新規(guī)劃與配置，把效果和性能提升到最大化。

3 ?機(jī)電一體化發(fā)展前景

社會的進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的制造行業(yè)也開始向智能化、多元化的目標(biāo)前進(jìn)，因此研發(fā)出下一代的機(jī)電一體化系統(tǒng)成為了必然。新一代的機(jī)電一體化系統(tǒng)除了具備良好穩(wěn)定的硬件功能之外，還必須要擁有適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境的自動化作業(yè)能力，并且機(jī)械設(shè)備本身便于維護(hù)與管理。

3.1 智能制造系統(tǒng)（MIT）

該系統(tǒng)是由大量的科研人員以及業(yè)內(nèi)的專家運用智能機(jī)械設(shè)備構(gòu)建而成的“人機(jī)一體”系統(tǒng)，在經(jīng)過大量專家的研究后實現(xiàn)了人與機(jī)械的有機(jī)融合，所制造出的人機(jī)一體化系統(tǒng)不但具有良好的穩(wěn)定性和自律性，同時也能夠適用于虛擬制造業(yè)當(dāng)中，在先進(jìn)的計算機(jī)軟件環(huán)境里還能夠具備基礎(chǔ)的人類思維能力、邏輯判斷能力以及自我提高和修復(fù)能力，而這也成為當(dāng)下機(jī)電一體化研究的核心內(nèi)容。

3.2 快速零件制造技術(shù)（RPM）

所謂的RPM技術(shù)，通俗地講就是在CAD模型直接驅(qū)動的基礎(chǔ)上實現(xiàn)高效、快速制造不規(guī)則3D實體技術(shù)的統(tǒng)稱。但相比較于傳統(tǒng)的CAD模型制造而言，整個過程幾乎沒有人為干預(yù)行為，全部是由電子計算機(jī)為基礎(chǔ)來進(jìn)行零部件的設(shè)計與生產(chǎn)，依據(jù)實際功能和需求標(biāo)準(zhǔn)的不同運用不同的加工方式與工藝，然后再依據(jù)產(chǎn)品參數(shù)和設(shè)備厚度的要求來進(jìn)行由3D模型到3D平面的加工。整個過程只需要通過對代碼的編輯就能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)床的數(shù)以及激光、材料技術(shù)的操作等等，該項技術(shù)也因為具有良好的前瞻性而成為了未來機(jī)電一體化發(fā)展的重要方向。

4 ?結(jié)語

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)作為新時期制造業(yè)的關(guān)鍵組成，不僅被廣泛地運用到了機(jī)電產(chǎn)業(yè)以及其他工業(yè)企業(yè)當(dāng)中，而且還是我國制造業(yè)發(fā)展的動力來源，也是國家戰(zhàn)略發(fā)展的重要方向。我們有理由相信，隨著技術(shù)的不斷完善和更新，機(jī)電一體化技術(shù)必然能夠為經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國家發(fā)展做出更多的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 趙世龍，黃劍鋒.機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械中的發(fā)展運用分析[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化，2018（3）：155-168.