機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

張桂琴

遼寧省葫蘆島市錦西工業(yè)學(xué)校

機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

張桂琴

遼寧省葫蘆島市錦西工業(yè)學(xué)校

本文結(jié)合實(shí)踐從機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)、發(fā)展的背景開始闡述，分析了國(guó)內(nèi)、外的機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并且列舉了有關(guān)機(jī)電一體化的例子，尤其是以Li/MnO2扣式電池為主的自動(dòng)生產(chǎn)線的應(yīng)用，最后指出了其最新發(fā)展的方向。

機(jī)電一體化；現(xiàn)狀；Li/MnO2扣式電池；發(fā)展趨勢(shì)

一、機(jī)電一體化的概要

目前，機(jī)電一體化得到了很快的發(fā)展，其自身成為一個(gè)具有新型學(xué)科的體系。綜合應(yīng)用了“在機(jī)械、微電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、信息、傳感測(cè)控、電力電子、接口、信息變換、軟件編程”等技術(shù)，依據(jù)系統(tǒng)的功能、組織等目標(biāo)，來進(jìn)行適宜的配置與布局每一個(gè)功能單元，使得全部系統(tǒng)達(dá)到優(yōu)化的、系統(tǒng)化的工程技術(shù)。因此而產(chǎn)生了功能的系統(tǒng)，這就被看做為一個(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)，即機(jī)電一體化的產(chǎn)品。所以，對(duì)于“機(jī)電一體化”，包括“技術(shù)”和“產(chǎn)品”等方面。機(jī)電一體化技術(shù)，是在以上所說的群體技術(shù)通過有機(jī)結(jié)合而形成的一種綜合的技術(shù)。比較機(jī)電一體化，與經(jīng)過機(jī)械加電氣而成的機(jī)械電氣化，從概念上分析有本質(zhì)的區(qū)分。對(duì)于機(jī)械工程技術(shù)，是從單純的技術(shù)變化為機(jī)械電氣化，但是其屬于傳統(tǒng)機(jī)械的范疇，其功能還是以“代替、放大體力為主”。但是，在機(jī)電一體化之后，對(duì)于微電子裝置，除了具有一些機(jī)械部件的初始功能外，還具能很多新的功能，如能夠進(jìn)行自我檢測(cè)、處理信息、顯示記錄、調(diào)節(jié)與控制、診斷與保護(hù)等。換句話說，機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了人的手與肢體的功能，還實(shí)現(xiàn)了人的感官、頭腦的功能，其變得智能化了。

二、機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀

在20世紀(jì)60年代以前，是機(jī)電一體化的發(fā)展的第一個(gè)階段，即初級(jí)階段。在這一階段，人們時(shí)常應(yīng)用電子技術(shù)功能去改善機(jī)械產(chǎn)品的一些性能。尤其是在第二次的世界大戰(zhàn)時(shí)期，通過戰(zhàn)爭(zhēng)促進(jìn)了機(jī)械產(chǎn)品結(jié)合與電子技術(shù)，即機(jī)電與軍用技術(shù)的結(jié)合，在戰(zhàn)后被民所用，在當(dāng)時(shí)，其電子技術(shù)的發(fā)展沒有達(dá)到一定的水平，而已開發(fā)的產(chǎn)品也沒有辦法被廣泛推行。到了20世紀(jì)70-80年代，這是第二個(gè)階段，即蓬勃發(fā)展的階段。在這一階段，是計(jì)算機(jī)、控制、通信等技術(shù)快速發(fā)展的階段，在此基礎(chǔ)上促進(jìn)了機(jī)電一體化的發(fā)展，而集成的電路、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，給予了機(jī)電一體化的的物質(zhì)基礎(chǔ)，促進(jìn)其快速發(fā)展。

在20世紀(jì)90年代后，使得機(jī)電一體化轉(zhuǎn)向智能化，這意味著機(jī)電一體化進(jìn)入到了更深的發(fā)展階段。第一方面，光學(xué)、通信等技術(shù)被引入機(jī)電一體化，而微細(xì)加工技術(shù)也被引入機(jī)電一體化，第二方面，深入研究了機(jī)電一體化系統(tǒng)，從其建模的設(shè)計(jì)、分析、集成的方法，以及其學(xué)科的體系、發(fā)展的方向開始研究。同時(shí)，在一些領(lǐng)域中已經(jīng)取得的很大進(jìn)步，如人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光纖技術(shù)等，這也促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。在我國(guó)，早在20世紀(jì)80年代初，已經(jīng)研究和應(yīng)用了這方面的技術(shù)。在數(shù)十年之后，其獲得了很多進(jìn)步、發(fā)展，但是與國(guó)民經(jīng)濟(jì)相比，還存在一定的差距。而相比較那些發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家，具有很多問題。

三、機(jī)電一體化的應(yīng)用

目前，各領(lǐng)域都在發(fā)展與滲透，且應(yīng)用廣泛。在機(jī)械制造業(yè)中，應(yīng)用了數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、輕紡工業(yè)、辦公機(jī)械，以及通信一體化，對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的倉庫管理，有一個(gè)典型的產(chǎn)品為自動(dòng)化的主體倉庫。另外，應(yīng)用和發(fā)展機(jī)電一體化還在以下方面，即儀器儀表、醫(yī)療器械、工業(yè)流程管理與控制等，對(duì)于機(jī)電一體化，在制造業(yè)方面的應(yīng)用，以Li/MnO2扣式電池為主的生產(chǎn)線，對(duì)于Li/ MnO2扣式電池生產(chǎn)線，其工藝路線，分為：“上負(fù)極片、加隔膜紙、注電解液、上正極片、滲透、上正極殼以及封口”等，通過Li/MnO2扣式電池的自動(dòng)組裝而形成的生產(chǎn)線來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，在系統(tǒng)中，所利用的是PLC而進(jìn)行的控制，在觸摸系統(tǒng)中，所利用了的是很多的傳感器，來檢測(cè)生產(chǎn)線在工作時(shí)候的情況，而該系統(tǒng)的功能為：控制系統(tǒng)、故障診斷、機(jī)械裝置、故障報(bào)警、氣動(dòng)故障、自動(dòng)監(jiān)測(cè)、次品檢測(cè)、自動(dòng)剔除、沖床人身安全、自動(dòng)監(jiān)測(cè)等。對(duì)于軟件設(shè)計(jì)部分的應(yīng)用，按照OMRON編程軟件和CX-Programmer而進(jìn)行的編程。在此基礎(chǔ)上，研發(fā)了一系列產(chǎn)品，即Li/MnO2的扣式電池負(fù)極、自動(dòng)環(huán)圈機(jī)、負(fù)極自動(dòng)焊網(wǎng)機(jī)等，這樣促進(jìn)了Li/MnO2扣式電池生產(chǎn)線的發(fā)展。

四、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

所謂機(jī)電一體化，是指把機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多個(gè)學(xué)科進(jìn)行交互而綜合在一起的，而它的發(fā)展和進(jìn)步，有利于有關(guān)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。在21世紀(jì)之后，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化，我結(jié)合實(shí)踐從以幾個(gè)方面談?wù)劇?/p>

1.智能化

在21世紀(jì)，對(duì)于智能化，促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。而人工智能化，使得機(jī)電一體化的建設(shè)者越來越重視對(duì)其的研究，即出現(xiàn)了機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化，對(duì)于“智能化”，往往給機(jī)器的行為而進(jìn)行的描述，其建立在控制理論的前提下，集合了“人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)”等新的思想與方法，然后通過模訪人類的智慧，而讓它能夠進(jìn)行判斷、推理、思維、以及決策，最終實(shí)現(xiàn)更高的控制為目的。但是，機(jī)電一體化是產(chǎn)品根本達(dá)不到人所具有的全部智能，只是能夠?qū)崿F(xiàn)低級(jí)的智能或部分智能。

2.數(shù)字化

對(duì)于數(shù)字化，要機(jī)電一體化產(chǎn)品具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力，這樣方便遠(yuǎn)程的操作、診斷和修復(fù)。

3.網(wǎng)絡(luò)化

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得機(jī)電一體化新產(chǎn)品被研制出來，即遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備，使得機(jī)電一體化產(chǎn)品朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。

4.微型化

對(duì)于微機(jī)電一體化發(fā)展，尤其是微機(jī)械技術(shù)，隨著微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工，利用精而細(xì)的加工技術(shù)，甚至超精密的技術(shù)，分為：“光刻技術(shù)、蝕刻技術(shù)等”兩類。

總而言之，機(jī)電一體化在許多科學(xué)技術(shù)的發(fā)展下而形成的，而以機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)為主的機(jī)電一體化技術(shù)，必是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

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[3]劉福祿.機(jī)電一體化技術(shù)的內(nèi)涵與發(fā)展[J].重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2009(03)