淺談機(jī)械電子行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展

摘要：本文機(jī)械電子行業(yè)的結(jié)合出發(fā)，主要講述當(dāng)前機(jī)械電子行業(yè)中，機(jī)械與電子技術(shù)的融合與應(yīng)用，簡(jiǎn)要分析機(jī)電行業(yè)今后的創(chuàng)新點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械電子行業(yè)；發(fā)展特點(diǎn)；發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)是機(jī)械制造大國(guó)，如果從“機(jī)械制造大國(guó)”向“機(jī)械制造強(qiáng)國(guó)”發(fā)展，機(jī)械電子行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展就顯得尤為讓我們關(guān)注。隨著全球近年來電子技術(shù)的飛速發(fā)展，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路制作成功，單片機(jī)的產(chǎn)生與應(yīng)用，使得機(jī)械電子行業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)突飛猛進(jìn)之勢(shì)。主要的創(chuàng)新和發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.機(jī)械電子技術(shù)形成

20 世紀(jì) 80 年代初，日本最早提出了機(jī)械電子工程的概念，它是集機(jī)械、電了、控制、計(jì)算機(jī)為一體的交義學(xué)科，其學(xué)科范圍廣、知識(shí)點(diǎn)豐富、適用面寬、新技術(shù)和新方向發(fā)展迅猛，全面覆蓋了提升國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力最重要的支柱領(lǐng)域。近年來，隨著電子計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)電系統(tǒng)向著信息化、智能化、綜合化方向發(fā)展，日前己很難在國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要部門中找到?jīng)]有滲透電子控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的純機(jī)械領(lǐng)域。

在一些書籍或網(wǎng)絡(luò)上我們也會(huì)看到這樣一些定義，例如：傳統(tǒng)的機(jī)械、電器、儀表技術(shù)與微電子技術(shù)相結(jié)合形成了“機(jī)械一電子”一體化技術(shù)。對(duì)于這樣的定義，雖然很普遍，但是卻有它的局限性。 如果機(jī)械電子技術(shù)僅僅是機(jī)械與電子技術(shù)簡(jiǎn)單的組合， 那么機(jī)械電子這個(gè)概念就沒有必要提出來。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的機(jī)械設(shè)備中，也會(huì)有電器控制，典型的代表，如車床。如果沒有電力的控制，那么車床就不會(huì)正常運(yùn)行。因此，對(duì)于機(jī)械電子技術(shù)的定義，應(yīng)該跟深入的理解為：在機(jī)器的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。它的特征為：從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)等群體技術(shù)優(yōu)化組合，合理布局；在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低耗能的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。 通過以上解釋，可以把機(jī)械電子理解為機(jī)械與電子技術(shù)相互融合，相互補(bǔ)充，形成一個(gè)相互

依存的有機(jī)體。

在研究和發(fā)展的層次上，機(jī)電一體化學(xué)科涵蓋十個(gè)不同的技術(shù)領(lǐng)域。它們是：運(yùn)動(dòng)控制；機(jī)器人技術(shù)；機(jī)動(dòng)車技術(shù)；智能控制；執(zhí)行器和傳感器；建模和設(shè)計(jì)；系統(tǒng)整合；制造業(yè)；微型設(shè)備和光電子學(xué)；振動(dòng)和噪聲控制。機(jī)械電子技術(shù)的核心包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分組成。軟件是把每一個(gè)硬件聯(lián)系起來的一個(gè)信息載體 。

2.當(dāng)前機(jī)械電子行業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)

當(dāng)前的機(jī)械電子行業(yè)中，大部分產(chǎn)品都兼具機(jī)械和電子一體化的多種功能，大體可概括為“功能強(qiáng)大、精度提高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、可靠性高、可操控性強(qiáng)、柔性化強(qiáng)度”等特點(diǎn)。如有些數(shù)控機(jī)床或加工中心可將多臺(tái)普通機(jī)床的多道工序在一次裝夾中完成，并自動(dòng)檢測(cè)工件和刀具精度，顯示刀具運(yùn)動(dòng)軌跡；采用計(jì)算機(jī)輔助控制技術(shù)則可以提高誤差補(bǔ)償，及時(shí)反饋，從而提高精度；采用大規(guī)模的集成電路，則可以使產(chǎn)品的零部件減少，體積變小，從而簡(jiǎn)化整體結(jié)構(gòu)；利用電氣控制中的連鎖控制、過載保護(hù)、失控保護(hù)、失電保護(hù)等，可以進(jìn)一步提高機(jī)電設(shè)備的可靠性；而隨著現(xiàn)在人機(jī)界面的改進(jìn)，觸控操作性能提高，大大提高了產(chǎn)品的自動(dòng)化生產(chǎn)程度，可操控性增強(qiáng)；還有部分設(shè)備能根據(jù)所生產(chǎn)產(chǎn)品的型號(hào)規(guī)格不同，可以隨時(shí)更改生產(chǎn)程序，從而達(dá)到生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求，加快了生產(chǎn)柔性化的過程。

3.電子裝置在機(jī)械裝置中的應(yīng)用越來越多

使電子裝置的體積愈來愈小，可以將其裝在機(jī)械上而不影響總體布置。 由于集成片大量生產(chǎn)，價(jià)格愈來愈低，一片 CPU 或一個(gè)單片機(jī)的價(jià)格已下降到幾個(gè)美元，在機(jī)械上增設(shè)電子裝置，不會(huì)使機(jī)械成本有很大提高。 同時(shí)電子裝置的性能和可靠性不斷提高， 使用故障率不斷下降。因此，帶電子裝置的機(jī)械愈來愈受到用戶歡迎。再由于近代傳感器技術(shù)、激光技術(shù)、機(jī)電接口技術(shù)（電液閥、比例閥等）的發(fā)展，給電子技術(shù)的應(yīng)用展開了廣闊的前景。電子化、自動(dòng)化正在進(jìn)人工業(yè)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，并且正在不斷擴(kuò)大。

例如，國(guó)外大部分高級(jí)轎車竟然在一輛車上裝有10 到 20 臺(tái)微機(jī)（CPU）。用來控制發(fā)動(dòng)機(jī)噴油、點(diǎn)火、怠速和冷卻風(fēng)扇，以達(dá)到提高功率、降低能耗、凈化排氣、降低噪聲、振動(dòng)和改善啟動(dòng)性能等目的；還可控制傳動(dòng)系統(tǒng)的變矩器自動(dòng)閉鎖、變速箱自動(dòng)換擋和平穩(wěn)結(jié)合等。電子控制的懸掛系統(tǒng)具有保持車體高度（不隨乘坐人數(shù)而改變），改善懸掛彈簧常數(shù)與阻尼力大小等功能，大大改善了乘坐的舒適性。電子控制的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可按照駕駛者的愛好選擇轉(zhuǎn)向反應(yīng)。電子控制的防滑裝置，可使緊急制動(dòng)時(shí)保持方向控制性能，提高了安全性。此外，還有車內(nèi)空調(diào)自控裝置，駕駛者坐位自調(diào)裝置和自動(dòng)括水器等。

可見，機(jī)械和電子相結(jié)合，能充分發(fā)揮各自特點(diǎn)。實(shí)踐證明，如果局限于機(jī)械本身來考慮，則很難獲得較大的變革。當(dāng)前，機(jī)械的舊概念（機(jī)械由動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置和工作裝置組成）正在改變，應(yīng)該朝著柔性化、自動(dòng)化、智能化發(fā)展，如給機(jī)械產(chǎn)品裝上“感覺器官”——傳感器，布上“神經(jīng)系統(tǒng)”——電路，添上“智能大腦”——微機(jī)，就能使機(jī)械性能發(fā)生巨大變化。機(jī)械產(chǎn)品必定要經(jīng)歷偉大的變革，如同生物從低級(jí)向高級(jí)進(jìn)化一樣，逐步變?yōu)橛泄歉欤C(jī)械）、有血液（液壓）、有感覺器官、神經(jīng)和頭腦的現(xiàn)代化機(jī)械。

參考文獻(xiàn)：

[1]王萌.淺談機(jī)械電子行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展[J].科技信息，2011，31：136+173.

[2]陳國(guó)棟.淺析我國(guó)機(jī)械電子行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展[J].機(jī)電信息，2012，21：176-177.

[3]王宏.機(jī)械電子行業(yè)科技創(chuàng)新的討論[J].科技致富向?qū)В?013，06：62.

[4]李慧敏.機(jī)械電子技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的討論[J].電子制作，2013，04：179.

作者簡(jiǎn)介：

張文正（1984.8-），男，安徽鳳陽人，現(xiàn)工作單位為安徽三聯(lián)學(xué)院，助理實(shí)驗(yàn)師職稱，主要研究方向：機(jī)械電子技術(shù)。