關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展態(tài)勢的探討

包兆華

【摘 要】機(jī)電一體化技術(shù)屬于微電子技術(shù)、機(jī)械化技術(shù)以及電子控制技術(shù)相互滲透的、相互融合的一種有機(jī)產(chǎn)物、一種完善的機(jī)電一體系統(tǒng)。本文結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)的概念，討論機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展態(tài)勢。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化技術(shù)；智能化；發(fā)展態(tài)勢

伴隨當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，這在很大程度上促進(jìn)了不同學(xué)科相互間的滲透和交流，從而使得工程領(lǐng)域當(dāng)中產(chǎn)生技術(shù)的更新與改變。伴隨當(dāng)前電子技術(shù)日益成熟，微型計算機(jī)和微型處理器被廣泛的應(yīng)用到各個行業(yè)當(dāng)中，作為一項跨學(xué)科使用的技術(shù)，機(jī)電一體化屬于計算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動化控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多方面學(xué)科相互滲透的一種系統(tǒng)工程。

1 機(jī)電一體化技術(shù)的概念

機(jī)電一體化技術(shù)主要指的是基于動力功能、控制功能、主功能和信息處理等集多種功能于一身的新型電子技術(shù)，這也是將電子化設(shè)計與軟件系統(tǒng)、硬件設(shè)施相結(jié)合的一種多系統(tǒng)總稱。其主要的特性為：機(jī)電一體化技術(shù)它是從系統(tǒng)工作中出發(fā)，對微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、控制系統(tǒng)、軟件編程以及信息交換技術(shù)等加以綜合應(yīng)用的技術(shù)，依照系統(tǒng)中優(yōu)化組織的功能目標(biāo)與組織目標(biāo)，通過對每個不同功能單元的科學(xué)合理的布局，實現(xiàn)一種高質(zhì)量、低能耗、可靠程度高和功能多樣化的多方面價值，最終使得整體的系統(tǒng)達(dá)到最佳的工程技術(shù)。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

為了提升機(jī)電產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，不斷發(fā)展高新技術(shù)，當(dāng)前有很多零件在制作工藝上的精度要求非常高，制作的形狀也越來越復(fù)雜。為了提升零件的工作效率，降低阻力以及降低聲噪，通常零件會被設(shè)計成較為復(fù)雜的曲面形狀。比如螺旋桿壓縮機(jī)中的零件會被設(shè)計成螺旋形曲面。膨脹機(jī)中的葉輪葉片、潛水艇的推進(jìn)裝置以及直升機(jī)的螺旋槳等都被設(shè)計成非常復(fù)雜的空間曲面。在汽車制造過程中，發(fā)動機(jī)中的活塞也不是規(guī)則的形狀，而是設(shè)計成橢圓形，為了提升零件的使用壽命以及使用的強(qiáng)度，機(jī)械軸不再是被設(shè)計成規(guī)則的圓柱形，而是由多段的圓弧形組成的復(fù)雜圓柱體。

機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用實例：第一代工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)，只能依照對應(yīng)的指示，進(jìn)行重復(fù)的工作。所以說第一代工業(yè)機(jī)器人，對工作的環(huán)境與作業(yè)的對象嚴(yán)重缺乏適應(yīng)性與應(yīng)變性。第二代工業(yè)機(jī)器人當(dāng)中帶有各種各樣較為先進(jìn)的傳感器。可以對其工作的環(huán)境和操作的對象信息進(jìn)行簡單的處理，并且通過遠(yuǎn)程計算機(jī)的控制，作出相應(yīng)的判斷還可以對對本身的動作進(jìn)行及時的反饋，初步的表現(xiàn)出低級的智能化。第三代機(jī)器人就具有多方面的感知功能，可以進(jìn)行較為復(fù)雜的系統(tǒng)操作與邏輯操作，在作業(yè)環(huán)境當(dāng)中可以進(jìn)行獨立的操作，這和第五代計算機(jī)有著不可分割的聯(lián)系。[1]

3 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展態(tài)勢的討論

機(jī)電一體化技術(shù)在歷經(jīng)長時間的快速發(fā)展，早在20世紀(jì)70年代初，通過日本的科技工作人員對機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行了科學(xué)與系統(tǒng)的概述，最終形成了一種相對比較完整的機(jī)電一體化的概念。在此之后因為大規(guī)模的集成電路技術(shù)與微型計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，讓機(jī)電結(jié)合技術(shù)變得更加靈活、內(nèi)容更加豐富、使用層面更加廣泛。我國在機(jī)電一體化技術(shù)方面，經(jīng)過十余年的發(fā)展歷程已經(jīng)取得了良好成果。主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

3.1 智能化方面

智能化操控是機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終追求目標(biāo)，我國在專家系統(tǒng)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方面已經(jīng)取得了重大突破，其中的科研成果正在不斷地被應(yīng)用到機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中。而且機(jī)電一體化的產(chǎn)品，在智能化方面用途是多種多樣的，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

3.1.1 模糊邏輯控制技術(shù)

這種技術(shù)是人工智能當(dāng)中的一個子系統(tǒng)，屬于一種經(jīng)過模仿人大腦的思維方式來展現(xiàn)出非精確的信息的工具。當(dāng)前模糊控制系統(tǒng)，已經(jīng)在社會范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用。例如在列車的啟動和停止的過程中，乘客不再需要扶著把手，盡管列車出現(xiàn)了慣性，也不會使乘客出現(xiàn)前俯后仰的情況。

3.1.2 專家系統(tǒng)技術(shù)

專家系統(tǒng)，屬于一種對一些問題不解的智能型軟件控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)將相關(guān)的經(jīng)驗與知識，表示成計算機(jī)當(dāng)中，可以充分接受的和處理的符號方式。運用專家推理的方式與控制方式。搜集知識領(lǐng)域當(dāng)中的只有專家才可以解決的問題，而且要達(dá)到專家級別的水平。盡管專家系統(tǒng)所表現(xiàn)出來的智能化有著很大的局限性。但是在部分的領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用還是有著一定的成效。比如在某些數(shù)控機(jī)床當(dāng)中融入專家系統(tǒng)可以有效地提升機(jī)床加工的自動化層次。[2]

3.1.3 智能化工程

智能化工程是一門關(guān)于知識與自動化技術(shù)處理以及應(yīng)用的全新科學(xué)，人們也稱之為知識化工程。相關(guān)的目標(biāo)主要是關(guān)于知識的表示方式、獲取形式，知識的保存，傳輸交換以及理論方式的實現(xiàn)的技術(shù)。對信息的處理和數(shù)值的處理，屬于更高層次的技術(shù)，其中所講述的知識層面包含了經(jīng)驗性知識。從某種意義上來分析，知識就代表了智能化，而智能化工程當(dāng)中所分析對知識的處理，相比專家系統(tǒng)來說更加的廣泛，其主要的目的就在于運用智能化計算機(jī)，去對一些實際的問題加以解決。

3.2 人格化方面

所謂的機(jī)電一體人格化，指的就是通過機(jī)電一體化系統(tǒng)來模仿人的生命機(jī)體，還有就是機(jī)電一體化系統(tǒng)，重點強(qiáng)調(diào)的是產(chǎn)品和人類之間的關(guān)系，也就是讓機(jī)電一體化產(chǎn)品更加適合人類使用與人類共生，對于機(jī)電一體化產(chǎn)品來說，最終的使用對象就是人，怎樣將機(jī)電一體化產(chǎn)品融入人的智慧和情感這對機(jī)械智能化是非常重要的。機(jī)電一體化產(chǎn)品不單需要完善本身的性能，還需要在其色彩和造型等方面和周圍的環(huán)境相適應(yīng)。比如，家用機(jī)器人就是機(jī)電一體化產(chǎn)品使用的最高境界。

4 結(jié)束語

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢包含智能化方面和人格化方面，其中智能化方面包含、模糊邏輯控制技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)和智能化工程；機(jī)電一體化技術(shù)屬于微電子技術(shù)、機(jī)械化技術(shù)以及電子控制技術(shù)相互滲透的、相互融合的一種有機(jī)產(chǎn)物、一種完善的機(jī)電一體系統(tǒng)，其中應(yīng)當(dāng)包含了動力和驅(qū)動部分、機(jī)械的本體、傳感測試部分、執(zhí)行結(jié)構(gòu)以及信息的控制部分。通過對機(jī)電一體化技術(shù)實際應(yīng)用和其在未來發(fā)展方向的分析，從中可以看出科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，促進(jìn)了不同學(xué)科相互間的滲透和交流，使得工程領(lǐng)域當(dāng)中產(chǎn)生技術(shù)的更新與改變。

【參考文獻(xiàn)】

[1]胡泓，姚伯威.機(jī)電一體化原理及應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2012.

[2]張春良，陳子辰.機(jī)械制造業(yè)與新技術(shù)革命[J].機(jī)床與液壓，2013（5）.

[3]蔣學(xué)華，韓虎，田相克，等.機(jī)械設(shè)計實驗教學(xué)創(chuàng)新模式探索與實踐[J].機(jī)械制造與自動化，2014（6）：110-112.