機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)

徐 斌（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司, 哈爾濱 150040）

機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)

徐 斌
（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司, 哈爾濱 150040）

摘 要：近些年隨著新型微電子技術(shù)、新材料技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，作為未交叉學(xué)科的機(jī)電一體化技術(shù)也隨之快速發(fā)展，作為跨學(xué)科技術(shù)每一個(gè)學(xué)科的發(fā)展都會(huì)帶動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)的改革，近些年機(jī)電一體化更是向智能化和微型化、仿生物性能等方向發(fā)展，逐漸滲透到機(jī)械加工等等各行各業(yè)，本文總結(jié)了機(jī)電一體化的特點(diǎn)和發(fā)展?fàn)顩r,并對(duì)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)；產(chǎn)品功能；協(xié)調(diào)和綜合

現(xiàn)代技術(shù)革命總是伴隨著學(xué)科間的交叉和大綜合，通過(guò)這種交叉和綜合總是能夠推動(dòng)工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)前微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合就推動(dòng)了機(jī)械工業(yè)的技術(shù)變革，這就使得機(jī)械的加工、結(jié)構(gòu)、功能等方面都會(huì)產(chǎn)生較大的變化，機(jī)械加工有電氣化已經(jīng)進(jìn)入了機(jī)電一體化時(shí)代，工業(yè)生產(chǎn)到了極大的提高。

從當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的反戰(zhàn)大趨勢(shì)來(lái)看，機(jī)電一體化是個(gè)必然趨勢(shì)，也是科技革命的必然產(chǎn)物，機(jī)電一體化的發(fā)展必將影響傳統(tǒng)機(jī)械、電氣工業(yè)化工生產(chǎn)，逐步引領(lǐng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向智能化、自動(dòng)化、高效能的方向發(fā)展。

1 機(jī)電一體化技術(shù)特點(diǎn)

機(jī)電一體化的結(jié)構(gòu)功能主要包括：整體功能、動(dòng)力功能、信息處理、控制功能等方面，尤其是控制功能結(jié)合現(xiàn)代電子技術(shù)的設(shè)計(jì)，通過(guò)相應(yīng)軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制，構(gòu)成了一個(gè)完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)。機(jī)電一體化從交叉學(xué)科而來(lái)，目前已經(jīng)是自成一體，具備了具有自身專業(yè)特色的新的學(xué)科，其總的特征是：綜合運(yùn)用自控技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感、技術(shù)、接口技術(shù)和電力電子技術(shù)的合理配置，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程，在功能上能夠?qū)崿F(xiàn)高效能、多功能、高可靠性的目標(biāo)，其核心技術(shù)包括軟件和硬件，硬件的要求是比較高的，涵蓋高性能的機(jī)械本體，傳感器和驅(qū)動(dòng)信息單元。軟件部分主要是起到保證準(zhǔn)確性和可靠性的控制程序。

機(jī)電一體化技術(shù)和相應(yīng)的產(chǎn)品已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域涵蓋范圍廣泛，目前我們所能接觸到的所有工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域都已經(jīng)覆蓋了機(jī)電一體化的技術(shù)，其生產(chǎn)產(chǎn)品根據(jù)專業(yè)類別分為“數(shù)控機(jī)械類、電子設(shè)備類 、機(jī)電結(jié)合類、電液伺服類、信息控制類”。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

在制造業(yè)技術(shù)高速發(fā)展的今天，應(yīng)用機(jī)電一體化的產(chǎn)品也是層出不窮，在2013年我國(guó)新增機(jī)器人3.7萬(wàn)臺(tái)，成為全世界2013年機(jī)器人數(shù)量增加最多的國(guó)家，據(jù)統(tǒng)計(jì)在2014年新增機(jī)器人數(shù)量已達(dá)到5.6萬(wàn)臺(tái)，從這個(gè)方面也可以看出智能化、自動(dòng)化結(jié)合微電子技術(shù)的行業(yè)發(fā)展是機(jī)電一體化的發(fā)展大方向，通過(guò)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展將帶動(dòng)各個(gè)行業(yè)共同的發(fā)展。

2.1 發(fā)展歷程

“機(jī)電一體化”很多人簡(jiǎn)單的理解為機(jī)械與電子的結(jié)合。在早期我們國(guó)內(nèi)剛剛接觸到機(jī)電一體化時(shí)僅是將機(jī)械和電子學(xué)的簡(jiǎn)單融合，稱作機(jī)械電子學(xué)，近些年由于其不可抵擋的發(fā)展勢(shì)頭，機(jī)電一體化的的稱謂更加適合。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展離不開微處理技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，微型芯片技術(shù)的進(jìn)步必將帶動(dòng)相應(yīng)的數(shù)控、機(jī)器人、電子控制等機(jī)電一體化前沿技術(shù)的革新，當(dāng)然在不同的行業(yè)由于行業(yè)特殊性，也勢(shì)必存在相對(duì)低級(jí)的機(jī)電一體化，在當(dāng)前應(yīng)該是高級(jí)和低級(jí)并存，以效率優(yōu)先為標(biāo)準(zhǔn)。隨著整個(gè)國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)和改變，我們?cè)絹?lái)越提倡綠色經(jīng)濟(jì)，綠色工業(yè)，機(jī)電一體化也應(yīng)向環(huán)保、節(jié)約的方向發(fā)展。另外在硬件方面，以電腦控制為主的機(jī)電結(jié)構(gòu)集成化技術(shù)日趨成熟，而與之緊密結(jié)合的控制技術(shù)、驅(qū)動(dòng)部分、機(jī)械結(jié)構(gòu)部分都將提高集成化程度，高度集成化降低了使用和操作的難度，另外整體的機(jī)械效率也得到了較大提高。

2.2 技術(shù)應(yīng)用

在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中充分利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代制造技術(shù)，制造工程領(lǐng)域的新技術(shù)相繼誕生，如數(shù)控技術(shù)、柔性制造技術(shù)、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)、虛擬制造、敏捷制造等。在飲料加工行業(yè)，利用機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)飲料自動(dòng)灌裝，使單機(jī)的自動(dòng)化程度有了較大的改善和提高，整個(gè)飲料生產(chǎn)及其包裝生產(chǎn)線的自控技術(shù)和生產(chǎn)能力得到了極大的改善，使其競(jìng)爭(zhēng)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的機(jī)械控制的同類設(shè)備。在金屬加工企業(yè)中利用CIMS技術(shù)將人與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，生產(chǎn)管理和過(guò)程控制有機(jī)組合，連成一體，實(shí)現(xiàn)從原料采集到進(jìn)廠技工，再到生產(chǎn)、加工、銷售發(fā)貨等等整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都有機(jī)電一體化的技術(shù)體現(xiàn)。

3 機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)

今后隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)將向智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、自源化、人性化、綠色化的方向發(fā)展。智能化即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的邏輯思考、判斷推理、自主決策等智能，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、通用性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程控制操作、診斷和修復(fù)。目前我國(guó)擁有機(jī)床接近320萬(wàn)臺(tái)，是當(dāng)今世界上機(jī)床數(shù)量最多的國(guó)家，但是處于技術(shù)領(lǐng)先的數(shù)控機(jī)床不到一成，而在這些機(jī)床中大部分也都是一些普通數(shù)控機(jī)床。機(jī)床中的電氣傳動(dòng)部件，近些年也在逐漸向交流傳動(dòng)轉(zhuǎn)變，電氣傳動(dòng)技術(shù)被交流傳動(dòng)所取代是必然趨勢(shì)，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展將復(fù)雜的矢量控制技術(shù)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，而且交流調(diào)速系統(tǒng)的性能已經(jīng)大大超過(guò)了直流調(diào)速水平。

機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，因此模塊化是一項(xiàng)復(fù)雜的工程。在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，利用標(biāo)準(zhǔn)化模塊開發(fā)出新的產(chǎn)品。模塊化是需要生產(chǎn)廠家統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，應(yīng)該從行業(yè)發(fā)展角度出發(fā)，加速實(shí)現(xiàn)模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程。另外網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也會(huì)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，家庭網(wǎng)絡(luò)化可以將家用電器連接成集成家用電器系統(tǒng)，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化、接近生活化方向發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 機(jī)電一體化和各種專業(yè)技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來(lái)越明顯，以機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為主體的機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來(lái)越光明。

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