機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用探究

方海容

摘要：機(jī)電一體化是機(jī)械電子一體化的簡稱，是信息技術(shù)、微電子技術(shù)等與機(jī)械技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，是現(xiàn)代科技迅猛發(fā)展的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)技術(shù)在社會(huì)各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，有力促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。本文分析了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展歷程、在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用以及發(fā)展方向等。

關(guān)鍵詞：機(jī)電—體化應(yīng)用發(fā)展

隨著科技的不斷發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)在社會(huì)上占據(jù)著越來越重要的作用。在機(jī)械行業(yè)廣泛使用機(jī)電一體化技術(shù)，不但使機(jī)械行業(yè)的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品性能都得到了顯著提高，而且還大大減少了能源資源的浪費(fèi)和原料的消耗，最重要的是使企業(yè)的市場競爭力得到了加強(qiáng)和提高，為企業(yè)的更好發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

一、機(jī)電一體化的發(fā)展歷程

從世界范圍來看，機(jī)電一體化發(fā)展至今已有70多年的歷史。初級階段是上世紀(jì)60年代以前，人們?yōu)榱烁纳茩C(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和性能而開始研究并利用電子技術(shù)，當(dāng)時(shí)的電子技術(shù)還不發(fā)達(dá)也不完善；“二戰(zhàn)”加快和促進(jìn)了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合并應(yīng)用于軍工行業(yè)，雖然戰(zhàn)后機(jī)電技術(shù)開始轉(zhuǎn)為民用并在一定程度上推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但由于電子技術(shù)在當(dāng)時(shí)還比較落后，使得機(jī)電技術(shù)發(fā)展緩慢，更不可能被推廣和廣泛使用。1970年到1990年的20年間，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成電路、通信技術(shù)以及控制技術(shù)的不斷發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)，使得機(jī)電技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展。特別是在上世紀(jì)末期，機(jī)電一體化技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，光學(xué)、通信技術(shù)和微加工技術(shù)等都加入了快速發(fā)展的步伐，隨之出現(xiàn)了光機(jī)電和微機(jī)電一體化技術(shù)。隨著人們對機(jī)電一體化研究的進(jìn)一步深入，光纖技術(shù)和人工智能技術(shù)都取得了長足發(fā)展，使機(jī)電一體化科學(xué)體系更加完善。

我國從1980年以后才開始著手研究機(jī)電一體化技術(shù)并逐步應(yīng)用，但由于我國建國時(shí)間短，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較差導(dǎo)致缺乏發(fā)展后勁，使得高科技產(chǎn)品比例太小。雖然經(jīng)過30多年的發(fā)展有了很大進(jìn)步，在很多領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用，但是與發(fā)達(dá)國家相比仍有很大差距，很多高端技術(shù)沒有取得大的突破，還需要廣大科技工作者的努力來發(fā)展我國的機(jī)電技術(shù)。

二、機(jī)電一體化的特征及產(chǎn)品特性

1、基本特征。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化經(jīng)過70多年的發(fā)展歷程，已經(jīng)形成一門新型的綜合性技術(shù)學(xué)科，并且有其獨(dú)特的特征。機(jī)電一體化從機(jī)械結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能的特點(diǎn)出發(fā)，把機(jī)械技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、軟件編程技術(shù)、自動(dòng)控制及傳感測控技術(shù)和信息變換技術(shù)等有機(jī)統(tǒng)一起來，合理配置并綜合利用，使各個(gè)技術(shù)單元的功能得到優(yōu)化組合，并使組合后整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)達(dá)到最科學(xué)和最優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)功能更多、質(zhì)量和可靠性更高、能耗更低的目標(biāo)。機(jī)電一體化系統(tǒng)是通過各技術(shù)單元優(yōu)化組合而形成的一個(gè)全新系統(tǒng)，具有記憶、運(yùn)算、信息處理、自動(dòng)診斷和監(jiān)視等智能功能，在使用過程中能夠根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行情況自動(dòng)調(diào)整與控制，不但節(jié)省了能源資源，而且使機(jī)械設(shè)備更加安全可靠。機(jī)電一體化技術(shù)不是把機(jī)械技術(shù)和微電子等現(xiàn)代化技術(shù)簡單地組裝在一起，而是把多種技術(shù)優(yōu)化組合并達(dá)到最佳性能的一種綜合性技術(shù)，除了原有機(jī)械部件的功能外，還開發(fā)出很多新功能，實(shí)現(xiàn)了檢測與信息處理、調(diào)節(jié)與控制以及診斷與保護(hù)等方面的自動(dòng)化和智能化。

2、產(chǎn)品特點(diǎn)。隨著科技的迅猛發(fā)展，機(jī)電一體化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加簡化，并具有更輕、更小和更薄等特點(diǎn)，便于對產(chǎn)品進(jìn)行模塊化、規(guī)?；蜆?biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造，最終使產(chǎn)品達(dá)到多功能、高性能和智能化。

三、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

1、數(shù)控機(jī)床。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床及其相應(yīng)技術(shù)在設(shè)備結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)、實(shí)際操作和控制精度上都得到了空前發(fā)展。一是在結(jié)構(gòu)上采用多CPU的緊湊型、模塊化和總線式的體系結(jié)構(gòu)；二是設(shè)計(jì)更具開放性，使功能模塊和硬件體系的兼容性和層次性更好，能最大程度地滿足客戶需求，使設(shè)備的使用效率最大化；三是實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)診斷和智能化控制，能向生產(chǎn)第一線提供程序編制技術(shù)和操作過程的動(dòng)態(tài)化管理。存儲(chǔ)器的容量更大、軟件設(shè)計(jì)的模塊化等使數(shù)控功能得到了加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)機(jī)床能同時(shí)進(jìn)行多個(gè)不同任務(wù)等。

2、柔性制造系統(tǒng)。這是由計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)搬運(yùn)小車和自動(dòng)化倉庫等組成的智能化制造系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是能根據(jù)裝配部門發(fā)出的指令，隨時(shí)隨機(jī)完成任何任務(wù)，特別適合生產(chǎn)品種較多、批量較小但又頻繁更改設(shè)計(jì)的零件。

3、機(jī)器人。機(jī)器人經(jīng)過多年的發(fā)展，從最初只是進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng)的示教再現(xiàn)機(jī)器人，到現(xiàn)在具有感知功能、能進(jìn)行邏輯思維、判斷和決策并能獨(dú)立完成作業(yè)的智能機(jī)器人，機(jī)電一體化技術(shù)的作用得到了最大程度地發(fā)揮和利用。

四、機(jī)電一體化的發(fā)展方向

1、智能化發(fā)展趨勢。21世紀(jì)以來，隨著計(jì)算機(jī)性能、處理器速度以及傳感系統(tǒng)的集成化程度的提高，為機(jī)電一體化向智能化方向發(fā)展提供了便利條件。智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有一定的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，可以替代制造過程中人的部分勞動(dòng)。

2、系統(tǒng)化發(fā)展趨勢。系統(tǒng)化主要表現(xiàn)在系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)使用多cpu的總線結(jié)構(gòu)，能夠把多個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理和協(xié)調(diào)控制，使機(jī)電一體化產(chǎn)品朝著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展，更具人的智能和情感等。

3、微型化發(fā)展趨勢。微型化系統(tǒng)多應(yīng)用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)以及國防等領(lǐng)域，是把微機(jī)械技術(shù)和微電子技術(shù)高度整合在一起，使微機(jī)電一體化系統(tǒng)體積更小、耗能更少、運(yùn)動(dòng)更加方便靈活，因此發(fā)展前景非常廣闊。

4、模塊化發(fā)展趨勢。模塊化能夠使產(chǎn)品單元的機(jī)械、電氣和信息等各種接口更加規(guī)范和統(tǒng)一，方便各部件單元的接口配合，使新產(chǎn)品開發(fā)更加快捷，節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

5、綠色化發(fā)展趨勢。綠色化是指從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸和使用的過程中，對生態(tài)環(huán)境不產(chǎn)生污染或污染很小，產(chǎn)品報(bào)廢后還能回收利用，從而使資源的利用率達(dá)到最高。綠色化是時(shí)代發(fā)展的要求和趨勢。

總之，機(jī)電一體化技術(shù)在社會(huì)各領(lǐng)域的普遍應(yīng)用正日益改變著人們的生活，相信隨著科技的迅猛發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)會(huì)有更加廣闊的發(fā)展前景。

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