淺析我國(guó)機(jī)電一體化研究

郭洪武 （山西華電廣靈風(fēng)力發(fā)電有限公司 山西大同037000）

淺析我國(guó)機(jī)電一體化研究

郭洪武 （山西華電廣靈風(fēng)力發(fā)電有限公司 山西大同037000）

機(jī)電一體化是近年來(lái)較為新興的一個(gè)學(xué)科。主要探討了機(jī)電一體化的概念、發(fā)展歷史，以及機(jī)電一體化在我國(guó)國(guó)內(nèi)的研究動(dòng)態(tài)，并重點(diǎn)分析了機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)，以期為相關(guān)研究提供一定的借鑒。

機(jī)電一體化 數(shù)控機(jī)床 工業(yè)機(jī)器人

0 引言

機(jī)電一體化是一個(gè)較為新興的邊緣學(xué)科，目前仍處在發(fā)展階段，在一定程度上代表了機(jī)械工業(yè)技術(shù)革命的發(fā)展方向。機(jī)電一體化有時(shí)也稱(chēng)作機(jī)械電子學(xué)，一般認(rèn)為，機(jī)電一體化技術(shù)是一門(mén)跨學(xué)科的綜合性技術(shù)，它是由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)及其他技術(shù)相融合而構(gòu)成的一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。關(guān)于機(jī)電一體化的報(bào)道在日本最早出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)刊登在《機(jī)械設(shè)計(jì)》的副刊上（1971），之后由于機(jī)電一體化的迅猛發(fā)展以及社會(huì)對(duì)機(jī)電一體化越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，機(jī)電一體化的概念也就越來(lái)越廣泛的被大眾所接受。值得注意的是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)也因此獲得前所未有的發(fā)展。在現(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)中，機(jī)械和微電子技術(shù)結(jié)合得更加融洽，它的發(fā)展使機(jī)械性很強(qiáng)的機(jī)器有了人性化、智能化等特點(diǎn)。本文主要分析了機(jī)電一體化的國(guó)內(nèi)外研究趨勢(shì)及發(fā)展方向，以期為相關(guān)研究提供一定的借鑒。

1 機(jī)電一體化國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)

我國(guó)對(duì)機(jī)電一體化的重視和研究起步較晚，從20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始有了對(duì)機(jī)電一體化的研究和應(yīng)用，國(guó)務(wù)院還特別成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組，并將其列為“863”計(jì)劃，可見(jiàn)我國(guó)對(duì)機(jī)電一體化的重視程度。在我國(guó)啟動(dòng)的“863”計(jì)劃中，將光電子器件及其集成技術(shù)列為信息領(lǐng)域的三大主題之一，光機(jī)電一體化技術(shù)也特別被列為國(guó)家“十五”高新技術(shù)重點(diǎn)扶持項(xiàng)目，我國(guó)在制定“九五”規(guī)劃時(shí)也充分考慮了國(guó)際上機(jī)電一體化的發(fā)展動(dòng)向以及可能對(duì)我國(guó)未來(lái)發(fā)展造成的影響。但是目前，我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)與日本，歐美等先進(jìn)國(guó)家相比仍然存在著較大的差距。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展，同時(shí)我國(guó)也大大加強(qiáng)了機(jī)電一體化研究力度。

1.1 我國(guó)機(jī)電一體化在數(shù)控機(jī)床方面的進(jìn)展

我國(guó)數(shù)控機(jī)床技術(shù)起步于1958年，多年來(lái)在國(guó)家扶持下已得到了迅猛的發(fā)展，目前，國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率已達(dá)到50%，較1958年時(shí)有了很大幅度的提高，

現(xiàn)在，我國(guó)國(guó)內(nèi)已經(jīng)具備年產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)3 000多套、主軸與進(jìn)給裝置5 000多套的生產(chǎn)能力，近10年來(lái)普通數(shù)控機(jī)床精度也得到大幅提高，達(dá)到納米級(jí)別。

1.2 我國(guó)機(jī)電一體化在工業(yè)機(jī)器人方面的進(jìn)展

多關(guān)節(jié)機(jī)械手和多自由度機(jī)器人在很多情況下被我們統(tǒng)稱(chēng)為工業(yè)機(jī)器人，其主要的使用空間目前仍然集中在工業(yè)領(lǐng)域。工業(yè)機(jī)器人在自動(dòng)化方面得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，可以自動(dòng)執(zhí)行各種工作，其實(shí)現(xiàn)各種功能的基礎(chǔ)是依靠自身動(dòng)力和控制能力?，F(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)（直接接受人類(lèi)的指揮或按照預(yù)先設(shè)置好的程序運(yùn)行）。我國(guó)在1986年就已經(jīng)將機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)應(yīng)用等列入了國(guó)家重點(diǎn)科技計(jì)劃，現(xiàn)已掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)和軟件編程技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人的關(guān)鍵元器件，并進(jìn)入實(shí)用化階段，開(kāi)發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、噴漆、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓及能前后行走、爬墻、水下作業(yè)的多種機(jī)器人。目前，國(guó)內(nèi)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的優(yōu)化制造技術(shù)，解決了工業(yè)機(jī)器人控制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，機(jī)器人軟件的設(shè)計(jì)和編程等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握弧焊、點(diǎn)焊及大型機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)（工作站）與周邊配套設(shè)備的開(kāi)發(fā)和制備技術(shù)。

2 機(jī)電一體化發(fā)展趨勢(shì)

雖然機(jī)電一體化在我國(guó)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是把握未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)也十分重要。目前機(jī)電一體化主要朝著數(shù)字化、智能化、援塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化、綠色化7個(gè)方面發(fā)展，數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性和可維護(hù)性以及自診斷能力，其人機(jī)界面視覺(jué)效果對(duì)用戶(hù)更加友好，易于使用，并且用戶(hù)能根據(jù)需要參與改進(jìn)。智能化要求賦予機(jī)電產(chǎn)品一定的智慧處理能力，具有人的判斷推理、邏輯思考等能力。援塊化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品具有速度調(diào)節(jié)單元（可實(shí)現(xiàn)減速、智能調(diào)速）和功能控制單元（需要具備視覺(jué)成像、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能），并且能圓滿(mǎn)完成典型操作，這樣可利用標(biāo)準(zhǔn)單元大大提高開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品的速度。網(wǎng)絡(luò)化是指利用網(wǎng)絡(luò)將各種機(jī)電產(chǎn)品統(tǒng)一配置起來(lái)，將網(wǎng)絡(luò)作為配置的平臺(tái)，然后由計(jì)算機(jī)統(tǒng)一分配管理，使對(duì)于機(jī)電產(chǎn)品的管理更加完善有序。由于機(jī)電產(chǎn)品最終還是服務(wù)于人的，因而在機(jī)電一體化領(lǐng)域提出了人性化概念，而人性化的核心思想就是在機(jī)電產(chǎn)品中賦予更多的人的智能、情感和人性。工業(yè)一體化目前也有朝著越來(lái)越微型化方面發(fā)展的趨勢(shì)，微型化可促進(jìn)精細(xì)加工技術(shù)進(jìn)步，同時(shí)也可以提高生產(chǎn)效率。集成化目前也得到了越來(lái)越廣泛的重視，集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合，和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過(guò)程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測(cè)、管理等多種工序。帶源化是提高設(shè)備續(xù)航能力的重要方法，機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，無(wú)需外部供電，因此能源一直是研究的重點(diǎn)。綠色化是近年來(lái)才提出的一個(gè)新觀點(diǎn)，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)品殘存部分的可分解和可再生利用?！?/p>

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2012-07-09