淺析機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

冀孝國(guó)

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)日益走向整體化、交叉化和數(shù)字化以及微電子技術(shù)信息技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。機(jī)電一體化技術(shù)是跨學(xué)科技術(shù)，朝著光機(jī)電一體化、柔性化、智能化、微型化的方向發(fā)展。因此，本文首先分析了機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，接著就其發(fā)展趨勢(shì)展開論述。

【關(guān)鍵詞】：機(jī)電一體化；技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)不斷發(fā)展完善，極大的提高了社會(huì)生產(chǎn)力。機(jī)電一體化技術(shù)是一門具有自身體系的學(xué)科，在科技迅速發(fā)展的前提下，不斷賦予一體化技術(shù)新的內(nèi)涵。機(jī)電一體化系統(tǒng)的實(shí)體部分，主要是機(jī)械部分與電子部分，又通過(guò)信息技術(shù)把這些部分有機(jī)結(jié)合在一起，從而構(gòu)成更為先進(jìn)的產(chǎn)品，具體包括成型和設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、執(zhí)行器和傳感器、智能控制、機(jī)器人、制造、運(yùn)動(dòng)控制、振動(dòng)和噪聲控制、微器件和光電子系統(tǒng)、汽車系統(tǒng)、其他應(yīng)用等方面內(nèi)容。因此，本文首先分析了機(jī)電一體化產(chǎn)品的優(yōu)越性，接著論述機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向，同時(shí)提出合理化意見和建議。

一、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)及電力電子技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(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)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制、自動(dòng)診斷與保護(hù)等。也就是說(shuō)，機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，智能化特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

二、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化在發(fā)展過(guò)程中，涉及很多行業(yè)和學(xué)科，比如計(jì)算機(jī)、光學(xué)、電子以及機(jī)械等。但是就目前的發(fā)展而言，我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距。當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展方向主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面：

1.智能化。智能化成為機(jī)電一體化發(fā)展的重要方向，尤其是人工智能越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用，比如機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用。同時(shí)計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊書序額以及生理學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，給當(dāng)前機(jī)電一體化的智能化發(fā)展提供了更多的新方法和方向。同時(shí)隨著微處理器的性能越來(lái)越完善，為機(jī)電一體化產(chǎn)品智能化創(chuàng)造良好的外部條件。

2.模塊化。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于機(jī)電一體化種類很多，相應(yīng)的機(jī)械、電氣、動(dòng)力以及動(dòng)力借口也十分的復(fù)雜。因此，要研制智能調(diào)速和機(jī)電一體化的動(dòng)力單元，提高視覺(jué)和圖像等功能的控制單元，最大限度的提高機(jī)械裝置的操作的效率。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)單元，可以有效提高新產(chǎn)品開發(fā)的效率，促進(jìn)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大。另外，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，還要不斷完善相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，做好機(jī)電產(chǎn)品的匹配。

3.網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了當(dāng)前生產(chǎn)力的變革，對(duì)促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)一體化起到了重要的推動(dòng)作用，為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供廣闊的市場(chǎng)。比如各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)的終端設(shè)備就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。同時(shí)隨著局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，給社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了極大的便利。因此，機(jī)電一體化技術(shù)也會(huì)朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

4.微型化。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)電一體化朝著微觀方向發(fā)展。微型化就是要朝著微米和納米的方向發(fā)展。微型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，占有空間較小，耗能很低，很有很強(qiáng)的量活性，被廣泛的應(yīng)用在社會(huì)的各個(gè)方面，具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。作為機(jī)電一體化技術(shù)的新尖端分支而倍受重視，泛指幾何尺寸不超過(guò)1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并且向微米、納米級(jí)發(fā)展，讓機(jī)電耗能更少，運(yùn)動(dòng)更加的靈活。微型機(jī)電一體化發(fā)展的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)就是微機(jī)械技術(shù)，因此，為促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的良性發(fā)展，可以采用超精密技術(shù)。

5.環(huán)保化。隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了翻天覆地的變化，在享受豐富的物質(zhì)生活同時(shí)，也面臨著資源不斷減少和環(huán)境污染問(wèn)題，成為制約社會(huì)發(fā)展的主要因素。因此，在機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，要進(jìn)行綠色環(huán)保設(shè)計(jì)，提高機(jī)械系統(tǒng)的可回收性，降低原材料消耗，降低機(jī)械系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的污染，最大限度的保護(hù)環(huán)境，避免對(duì)環(huán)境和人類身體健康造成危害，提高資源的利用率，做好資源的循環(huán)利用。因此，節(jié)能、環(huán)保也是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的重要方向。

6.系統(tǒng)化。系統(tǒng)化的主要特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)的開放式和模式化，要求整個(gè)系統(tǒng)能夠進(jìn)行靈活的組合和裁剪。同時(shí)不斷加強(qiáng)通信功能。就目前而言，機(jī)電一體化發(fā)展趨勢(shì)更加重視人與產(chǎn)品之間的關(guān)系，賦予產(chǎn)品更多的智能和情感。另外，還要要求產(chǎn)品能夠模仿生物激勵(lì)。

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，，是社會(huì)生產(chǎn)力客觀要求。隨著制造自動(dòng)化程度的不斷提高，將會(huì)出現(xiàn)智能制造系統(tǒng)控制器來(lái)模擬人類專家的智能制造活動(dòng)，并會(huì)對(duì)制造中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策機(jī)電一體化技術(shù)將成為機(jī)械工業(yè)的主角，在各方面均可帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，我國(guó)要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)又好又快的發(fā)展。

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