機電一體化技術(shù)的發(fā)展與探析

楊瑩

摘 要：機電一體化是機電工業(yè)實際應(yīng)用效果的復(fù)合技術(shù)之一，也是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。同時，機電一體化是多種學科的綜合交叉，具有一定的復(fù)雜性。當前，機電一體化的應(yīng)用范圍日益廣泛，已成為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)與經(jīng)濟發(fā)展中不可或缺的部分。對機電一體化做出探討，分析機電一體化的優(yōu)勢和發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：機電一體化 優(yōu)勢 現(xiàn)狀 發(fā)展

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）006-052-02

機電一體化（Mechatronics）是一門綜合的技術(shù)，是指在結(jié)構(gòu)的主功能、信息處理功能、動力功能與控制功能上引進電子技術(shù)，將電子化設(shè)計、機械裝置與軟件相結(jié)合所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機電一體化技術(shù)包括有計算機與信息技術(shù)、機械技術(shù)、自動控制技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、伺服傳動技術(shù)與傳感檢測等技術(shù)。機電一體化涵蓋了“產(chǎn)品”與“技術(shù)”兩個概念，它的應(yīng)用對工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式以及管理方式都產(chǎn)生了很重要的影響并促使其發(fā)生了改變。機電一體化具有一定的進化性，隨著科技的發(fā)展與技術(shù)、生產(chǎn)理念的更新，機電一體化也在不斷的被改進?，F(xiàn)階段可以看到的是，由于機電一體化具備有很強的優(yōu)勢，現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)正由“機械電氣化”向“機電一體化”邁進中。機電一體化的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下方面。

1 機電一體化的優(yōu)勢

1.1 生產(chǎn)使用的安全性與可靠性獲得提升

應(yīng)用了機電一體化的生產(chǎn)器械，一般都具有自動監(jiān)視、診斷、報警及自我保護的功能。在生產(chǎn)過程中，一旦發(fā)生過壓、過載、過流、短路等電力故障時，生產(chǎn)器械能夠自動采取保護措施，降低或減少事故發(fā)生的可能性，這明顯能提高生產(chǎn)使用的安全性與可靠性。

1.2 生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)能力都獲得提升

應(yīng)用了機電一體化的生產(chǎn)器械基本都具控制功能和信息自動處理功能，故而其檢測與控制的精度、范圍以及靈敏度都會有提升。除此之外，機電一體化的應(yīng)用能夠使機械的工作不受操控者主管因素的影響，可精確的保障器械的執(zhí)行機構(gòu)完成預(yù)設(shè)動作，如此以來便可實現(xiàn)最佳的操作方案，保障最佳的工作質(zhì)量，并能保障最高的產(chǎn)品合格率。同時，應(yīng)用了機電一體化的器械能夠進行自動化生產(chǎn)工作，克服了人力及時間的限制能夠大大提升生產(chǎn)能力。因此，應(yīng)用了機電一體化，生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)能力都獲得提升。

1.3 使用性能的提升

應(yīng)用了機電一體化的器械多會采用數(shù)字顯示與程序控制，手柄、按鈕之類的操作部件減少，使得操作程序更加簡單化、方便化。機電一體化器械可通過預(yù)設(shè)由電子控制系統(tǒng)控制實現(xiàn)生產(chǎn)過程，并可重復(fù)。高級的機電一體化器械還可根據(jù)被控對象的數(shù)學模型以及外部參數(shù)的變化而自動選擇最佳工作程序，能夠自動進行最優(yōu)化操作。故而，應(yīng)用了機電一體化，器械的使用性能獲得了提升。

1.4 使產(chǎn)品的性能得到提升

應(yīng)用了機電一體化的器械多具有復(fù)合功能可使用復(fù)合技術(shù)，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品自動化程度與功能水平獲得極大提升。機電一體化器械通常都具備自動控制、自動校驗、自動調(diào)節(jié)、自動補償、自動保護等智能化功能，可以應(yīng)用到不同的領(lǐng)域，對用戶需求能力的應(yīng)變性增強。

2 機電一體化技術(shù)的發(fā)展分析

機電一體化的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)意義上電子工程、機械工程、信息工程與控制工程的學科分類，并將微電子技術(shù)、機械技術(shù)與信息技術(shù)等多種技術(shù)融為一體，形成了一門新型的交叉學科。機電一體化的發(fā)展從最初的自發(fā)狀態(tài)逐漸發(fā)展到了現(xiàn)在的自主發(fā)展狀態(tài)，應(yīng)用已經(jīng)越來越廣，其重要是被越來越多的人所熟知。

發(fā)展至現(xiàn)在，機電一體化已經(jīng)形成了自身的體系并且還將會隨著科技的發(fā)展不斷被賦予新的內(nèi)容。但不管內(nèi)容如何變化，它的基本特征都可概況成以下概念：機電一體化從系統(tǒng)的觀點出發(fā)并綜合運用計算機技術(shù)、信息技術(shù)、機械技術(shù)、自動控制技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、伺服傳動技術(shù)與傳感檢測技術(shù)預(yù)計編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)生產(chǎn)目標而優(yōu)化組織，合理進行各功能單元的配置，高質(zhì)量、低消耗、多功能的實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)達到最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。

機電一體化的應(yīng)用可分為三個時期：第一階段是機電一體化的產(chǎn)生及初步應(yīng)用階段。機電一體化產(chǎn)生于上世紀60年代并隨之初步應(yīng)用于機械產(chǎn)品的生產(chǎn)中。但是這一階段的電子技術(shù)整體發(fā)展水平較低，真正意義上的機電一體化還為形成，嚴格而言只能算是電子技術(shù)與機械技術(shù)的初步配合應(yīng)用。第二階段是機電一體化的快速發(fā)展階段。這階段主要是在上世紀的七八十年代。在第二階段，控制技術(shù)及計算機技術(shù)都在快速的發(fā)展中，這也給機電一體化的發(fā)展提供了技術(shù)保障。同時，各國都注意到了機電一體化對生產(chǎn)的促進作用加大了對機電一體化的重視程度，機電一體化發(fā)展的大環(huán)境變得更加有利。第三階段是機電一體化的發(fā)展新時期。這一階段自上世紀90年代開始，而今的機電一體化正處于這一階段。在這一階段，機電一體化主要是向智能化、模塊化及自動化發(fā)展。我國的機電一體化起步雖然較晚，但是在良好的國際發(fā)展基礎(chǔ)上也取得了很高的研究效果。

現(xiàn)在機電一體化已經(jīng)進入了深度發(fā)展時期，通訊技術(shù)、光學技術(shù)在機電一體化中得以大力應(yīng)用，微加工技術(shù)也發(fā)揮除了很大效果，機電一體化出現(xiàn)了微機電一體化與光機電一體化等新分支。

3 機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

機電一體化是一門涉及到計算機、光學、電子、機械、信息等知識的綜合學科，他的發(fā)展與進步與相關(guān)技術(shù)呈依賴與相互促進的關(guān)系。同時，技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生于實際的需求。故而，通過對相關(guān)學科以及對市場需求的分析，我們可以得出，機電一體化將以以下機電為發(fā)展方向：

3.1 智能化

智能化是新世紀各項技術(shù)的最主要發(fā)展趨勢。機電一體化現(xiàn)階段已經(jīng)具備了一定的智能功能，但是隨著人們對智能需求的提升以及技術(shù)的進一步發(fā)展，機電一體化的必然將向更高程度的智能化發(fā)展。我們所談?wù)摰闹悄芑饕菍C器行為的描述，是指機械的制造在控制論的基礎(chǔ)上，吸納計算機科學、人工智能學、運籌學等知識，模擬人工智能，使機器具有一定的判斷推理與邏輯思維、自主決策的能力，從而實現(xiàn)更高的控制目標。當然，機電一體化具備有與人一般無二的智能是不需要也不可能的，但是賦予高性能的一體化產(chǎn)品部分人類智能或者其他低級智能則是可行的，而這，也是機電一體化智能的發(fā)展方向。

3.2 模塊化

模塊化同樣是機電一體化的發(fā)展目標。模塊化是一項重要且艱難的工程。機電一體化的產(chǎn)品種類繁多且各個廠家所研制開發(fā)的器械標準不盡相同。進行具備標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口與電氣接口機電一體化產(chǎn)品單元研發(fā)是重要且難度較大的問題。比如要研制一種具有特定功能的動力單元，如果能利用標準單元進行研發(fā)，則能較快的得出結(jié)果并且也可擴大生產(chǎn)。但當前，由于利益的沖突，國際或者國內(nèi)難以制定統(tǒng)一標準。不過，顯而易見的是，模塊化不論是對機電一體化單元的生產(chǎn)企業(yè)還是機電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)都有很大主要。模塊化的發(fā)展是必然趨勢，非先階段狀況所能阻止。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

現(xiàn)階段，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普及，并且應(yīng)用到了幾乎所有的生產(chǎn)生活領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)將全球的生產(chǎn)與經(jīng)濟連為一體，并帶動了企業(yè)競爭的全球化。在這樣的大環(huán)境些，機電一體化的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展是大勢所趨。網(wǎng)絡(luò)的遠程控制與監(jiān)視功能發(fā)展很迅速，而實現(xiàn)其功能的產(chǎn)品本身就是機電一體化的產(chǎn)品。在未來，以計算機為中心的家電集成系統(tǒng)必然將在全球家庭中得以應(yīng)用。

3.4 微型化

實際應(yīng)用表明，體積較小、耗能少、運動靈活的一體化產(chǎn)品應(yīng)用更廣泛，在醫(yī)療、軍事、信息等方面也更有顯著優(yōu)勢，機電一體化的微型化是實際的需求，故而將成為未來的發(fā)展趨勢。

3.5 綠色化

工業(yè)的發(fā)展給人們帶來的并不僅僅是有益變化，在人們的物質(zhì)生活在不斷被豐富的同時，資源過度消耗與環(huán)境污染成為了影響人們生活的重要因素?！熬G色”成為了現(xiàn)階段生產(chǎn)與生活的重要標準之一。機電一體化在未來也必須應(yīng)用綠色理念，在產(chǎn)品的設(shè)計及生產(chǎn)、使用過程符合綠色環(huán)保、資源節(jié)約的概念，這，是人類的生產(chǎn)對機電一體化發(fā)展提出的不可違背的要求。

4 結(jié)語

機電一體化是多門學科的優(yōu)化結(jié)晶，是生產(chǎn)生活的技術(shù)的重要發(fā)展。機電一體化能推動人們的生活與生產(chǎn)方式的改變具有其他技術(shù)無可比擬的優(yōu)勢。我們要對其投入更多的研究并促使其發(fā)展進一步加快，使它的應(yīng)用更加廣泛，使人們的生活更加方便有效。

參考文獻：

[1] 牟景華.淺析“機電一體化”的發(fā)展趨勢[J].黑龍江科技信息，2008（11）.

[2] 關(guān)金華，祝貴胤.淺談機電一體化的發(fā)展方向[J].黑龍江科技信息，2008（03）.