機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)

摘要：在分析機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，論述了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)的幾個(gè)特點(diǎn)，希望能夠?qū)τ诮窈蟮臋C(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展具有一定幫助。

關(guān)鍵詞：機(jī)電技術(shù)；機(jī)電一體化；應(yīng)用領(lǐng)域；發(fā)展趨勢(shì)特點(diǎn)

0 引言

所謂的機(jī)電一體化技術(shù)，就是能夠融合機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、電工、電子技術(shù)、接口技術(shù)、傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)等多個(gè)方面的內(nèi)容，有效應(yīng)用在實(shí)際工程中的復(fù)合性綜合技術(shù)。這種綜合技術(shù)則是在上述多方面的融合，而不僅僅是簡(jiǎn)單的機(jī)械技術(shù)與電工、電子技術(shù)的疊加和拼湊。相比于之前的機(jī)械電氣化來(lái)說(shuō)，這是不同的概念，主要涉及到技術(shù)和產(chǎn)品兩個(gè)內(nèi)容?？梢钥闯?，對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，能有效體現(xiàn)出人的肢體和手的進(jìn)一步延伸要求，也能體現(xiàn)出對(duì)于人的思維和頭腦進(jìn)一步發(fā)展，智能化則是其最為突出的特點(diǎn)[1，2]。機(jī)電一體化設(shè)備則可以涵蓋了現(xiàn)代的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。

1 機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域探討

1.1 在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用分析

數(shù)控機(jī)床以及相關(guān)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展超過(guò)30多年的時(shí)間，在涉及到數(shù)控機(jī)床的各個(gè)方面都有著大幅度的提高，表現(xiàn)在具體的操作、功能、控制精度等方面，也經(jīng)過(guò)發(fā)展具有了多種的結(jié)構(gòu)形式，包括模塊化、總線式以及緊湊型的結(jié)構(gòu)，一般來(lái)說(shuō)，都是采用了多總線、多CPU的體系結(jié)構(gòu)；為了有效保證用戶的使用效益，能夠保證硬件體系結(jié)構(gòu)功能模塊的開(kāi)放性設(shè)計(jì)，能有效滿足相關(guān)的接口標(biāo)準(zhǔn)，具有較強(qiáng)的兼容性和層次性，另外，還采用相關(guān)的智能化的技術(shù)。先進(jìn)的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)二維和三維加工的動(dòng)態(tài)仿真模擬研究，還能根據(jù)一定的要求，進(jìn)行編程處理，具有相應(yīng)的模糊控制、在線診斷等智能機(jī)制；通過(guò)有效的模塊化設(shè)計(jì)以及大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用，能保證數(shù)控功能更加完善，有效實(shí)現(xiàn)CNC系統(tǒng)的相關(guān)控制，保證實(shí)現(xiàn)多通道、多過(guò)程的控制，系統(tǒng)還具有多網(wǎng)絡(luò)性的服務(wù)功能，能夠有效處理較為復(fù)雜的加工要求。

1.1 在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用分析

對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)來(lái)說(shuō)，往往在競(jìng)爭(zhēng)中更多體現(xiàn)出一定在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量以及企業(yè)規(guī)模方面的內(nèi)容，主要涉及到如何有效地對(duì)于資源利用方面的應(yīng)用，通過(guò)機(jī)器代替人力的方式，依靠復(fù)雜的專(zhuān)業(yè)加工來(lái)取代人的技能操作，通過(guò)低成本的生產(chǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)的盈利要求。在進(jìn)行先進(jìn)的機(jī)械制造業(yè)中，則是體現(xiàn)出信息的主導(dǎo)作用，能夠更好地融合相應(yīng)的先進(jìn)的制造技術(shù)、制造系統(tǒng)、生產(chǎn)模式以及組織管理形式等，這種全新的機(jī)械制造業(yè)往往具備較強(qiáng)的智能化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化和全球化的特點(diǎn)，同時(shí)，還能體現(xiàn)出具有可持續(xù)發(fā)展的綠色制造的特點(diǎn)[3]。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷快速發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)在制造業(yè)中得到充分發(fā)揮，不斷提升了制造技術(shù)水平。近幾年，涉及到制造工程領(lǐng)域的技術(shù)層出不窮，比如，并行工程技術(shù)、柔性制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)、虛擬制造技術(shù)等方面。

1.3 在計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）中的應(yīng)用分析

對(duì)于實(shí)現(xiàn)CIMS來(lái)說(shuō)，并能簡(jiǎn)單認(rèn)為則是組合現(xiàn)有的分散系統(tǒng)，而是綜合實(shí)現(xiàn)全局的動(dòng)態(tài)最優(yōu)。對(duì)于原有部門(mén)的界限進(jìn)行打破，能夠有效對(duì)于信息流和物流，通過(guò)依照制造為基干來(lái)進(jìn)行有效的控制，保證能夠充分結(jié)合好相關(guān)的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理等活動(dòng)。為了使得企業(yè)相關(guān)內(nèi)部得到更好的配置，則應(yīng)該有效提高企業(yè)的集成度，保證各個(gè)生產(chǎn)要素能夠發(fā)揮更大的作用。

1.4 在微型機(jī)電化中的應(yīng)用分析

當(dāng)前，亞微米級(jí)的機(jī)械元件通過(guò)先進(jìn)的半導(dǎo)體蝕刻已經(jīng)成為可能，在實(shí)際產(chǎn)品中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的情況下，就沒(méi)有必要進(jìn)行相關(guān)的機(jī)械部分和控制部分的區(qū)分，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的融合處理，能夠把傳感器、CPU、執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效的融合，能夠具備體積小的特點(diǎn)。所以，可以看出，機(jī)電一體化發(fā)展過(guò)程中，這種微型機(jī)械學(xué)的發(fā)展則是一個(gè)重要的方向，微型智能化控制也是發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，有時(shí)候，也稱這種技術(shù)為微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)，主要涉及到小于1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并且當(dāng)前正在向著納米級(jí)的產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)。這種類(lèi)型的機(jī)電產(chǎn)品具有明顯的特點(diǎn)，能夠具有靈活的運(yùn)動(dòng)、體積小、能耗小，特別適用于信息對(duì)抗、生物醫(yī)療以及軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展

在未來(lái)的應(yīng)用過(guò)程中，有效提升并改造機(jī)電一體化技術(shù)，能夠更好體現(xiàn)出這門(mén)綜合性、交叉性學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，能夠在更多的領(lǐng)域中得到更好的應(yīng)用，保證有效進(jìn)行機(jī)電一體化產(chǎn)品的自主設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)，保證產(chǎn)品具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，能具備相關(guān)的快速化、自動(dòng)化以及智能化的特點(diǎn)，使得我國(guó)的機(jī)電一體化水平大幅度提升，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。經(jīng)過(guò)分析，機(jī)電一體化主要在以下幾個(gè)方向具有廣闊的發(fā)展情況，先分析如下。

2.1 系統(tǒng)化

對(duì)于機(jī)電一體化的發(fā)展來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)化就是表現(xiàn)為通過(guò)更為開(kāi)放的模式化的總線結(jié)構(gòu)，能夠保證系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)更加完備，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的組態(tài)，并且進(jìn)行任意形狀的組合和剪裁處理，在這樣的操作中，能夠有效保證協(xié)調(diào)控制多個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)綜合性的有效管理。另外，還能讓通信功能大大加強(qiáng)，包括RS232 等常用通信方式，除此以外，還能有效實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的通信連網(wǎng)的遠(yuǎn)程要求。從未來(lái)的機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)中可以看到，人和產(chǎn)品的關(guān)系則是更加的注重，在今后的設(shè)計(jì)中，如何有效地把人的情感和智能融入機(jī)電一體化產(chǎn)品中則是最為重要的方面。另外，在進(jìn)行某些新型機(jī)體的研究過(guò)程中，則是依靠相應(yīng)的生物體的優(yōu)良結(jié)構(gòu)進(jìn)行參考，能夠讓產(chǎn)品更具有生物化特點(diǎn)。

2.2 智能化

相比于傳統(tǒng)的機(jī)械自動(dòng)化，機(jī)電一體化所體現(xiàn)出的智能化則是主要的區(qū)別特點(diǎn)，也是當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)和方向。在當(dāng)前，隨著計(jì)算機(jī)芯片技術(shù)的突飛猛進(jìn)，處理器性能大幅度提高，計(jì)算速度越來(lái)越高，再加上發(fā)展很快的傳感器系統(tǒng)的集成化、以及嵌入式控制技術(shù)的進(jìn)步，這些都為機(jī)電一體化產(chǎn)品的智能化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在未來(lái)，具有智能型的機(jī)電一體化產(chǎn)品能夠有效模擬人腦的智能處理，具有一定的邏輯思維能力，能夠進(jìn)行一定的判斷推理，能有效代替制造業(yè)中的大部分人力勞動(dòng)。

2.3 模塊化

在機(jī)電產(chǎn)品一體化的過(guò)程中，模塊化也是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，具有非常重要的作用?？紤]到從事進(jìn)行機(jī)電一體化開(kāi)發(fā)廠家眾多，這樣就存在不同標(biāo)準(zhǔn)的接口，具體來(lái)說(shuō)，涉及到相關(guān)的信息接口、動(dòng)力結(jié)構(gòu)、電氣接口、以及機(jī)械接口等，這則是一項(xiàng)較為復(fù)雜和重要的工作，為了能夠有效保證各個(gè)單位部件能夠有效工作，應(yīng)該制定相關(guān)的一系列的接口標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)模塊化方法，相關(guān)企業(yè)可有效對(duì)于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用。

2.4 微型化

微型機(jī)電一體化技術(shù)中主要涉及到軟件技術(shù)、微電子技術(shù)以及微機(jī)械技術(shù)等方面，則是當(dāng)前較為新型的機(jī)電一體化發(fā)展方向。一般來(lái)說(shuō)，微電子機(jī)械系統(tǒng)都是具備不超過(guò)1cm3的結(jié)構(gòu)尺寸，并且朝著納米級(jí)進(jìn)行研發(fā)。這樣就能有充分利用其具有運(yùn)動(dòng)靈活、體積小、能耗小的特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的精細(xì)操作的本領(lǐng)，能夠有效保證在工農(nóng)業(yè)、軍事國(guó)防、航天航空以及生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用，能夠完成以往機(jī)械產(chǎn)品所不能完成的任務(wù)。當(dāng)前，在相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室中，亞微米級(jí)的機(jī)械元件通過(guò)半導(dǎo)體制造中所用的蝕刻技術(shù)已經(jīng)完成，有待進(jìn)一步進(jìn)行深入研究。

2.5 網(wǎng)絡(luò)化

在機(jī)電一體化發(fā)展過(guò)程中，能夠充分體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展特點(diǎn)，也使得其產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)性功能越來(lái)越強(qiáng)。對(duì)于多種類(lèi)型的機(jī)電一體化產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，其具有不同網(wǎng)絡(luò)連接方式，也能較好適用于基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)?；谶h(yuǎn)程監(jiān)控的終端設(shè)備則是有效的一種機(jī)電一體化產(chǎn)品。

3 結(jié)束語(yǔ)

由此可見(jiàn)，對(duì)于機(jī)電一體化發(fā)展來(lái)說(shuō)，是在原有的基礎(chǔ)學(xué)科條件下所發(fā)展的新興技術(shù)，也是多門(mén)學(xué)科的有效綜合，能夠經(jīng)過(guò)各種綜合技術(shù)的融合而發(fā)揮出最大的生產(chǎn)力，能夠滿足生產(chǎn)力發(fā)展的最大化要求。隨著不斷進(jìn)步的科學(xué)技術(shù)以及信息時(shí)代的發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)和新理論層出不窮，這也給機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了一系列的機(jī)遇和調(diào)整，應(yīng)該通過(guò)大力發(fā)展機(jī)電一體化，來(lái)滿足社會(huì)的快速發(fā)展需求。

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