試論機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化呈現(xiàn)出快速發(fā)展的特點(diǎn)，且已經(jīng)在生活中大量應(yīng)用。該技術(shù)的使用，打破了原有技術(shù)的限制，有很大的發(fā)展空間。但機(jī)電一體化技術(shù)在發(fā)展過程中，也會受到不同因素的影響，有自己的優(yōu)勢與不足，需要進(jìn)一步完善。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；現(xiàn)狀；發(fā)展

當(dāng)下，各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，促進(jìn)了不同技術(shù)的交叉、融合，加快了工程領(lǐng)域的發(fā)展，推進(jìn)技術(shù)變革。機(jī)電一體化技術(shù)的建立，是把微電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)引入原有的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的融合，使技術(shù)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)的產(chǎn)品都發(fā)生很大的變化，工業(yè)生產(chǎn)正式進(jìn)入“機(jī)電一體化”的階段。

1 機(jī)電一體化

機(jī)電一體化從出現(xiàn)到發(fā)展，已經(jīng)有豐富的理論基礎(chǔ)，并融合了各方面的技術(shù)，成為一項(xiàng)新學(xué)科，隨著科技的發(fā)展不斷加入新內(nèi)容，有新的內(nèi)涵。其特征包括：它是從系統(tǒng)、整體的角度出發(fā)，綜合運(yùn)用各類技術(shù)，包括微電子、自動控制、接口技術(shù)等，制定系統(tǒng)的目標(biāo)，并把系統(tǒng)的目標(biāo)細(xì)化，合理劃分功能，明確各單元的工作范圍，真正實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)的可靠性，減少能耗的目標(biāo)，體現(xiàn)出其具有的價(jià)值，優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，并衍生出多個產(chǎn)品種類。

所以，對機(jī)電一體化的理解，可以認(rèn)為是技術(shù)與產(chǎn)品，但機(jī)電一體化技術(shù)是以多個技術(shù)為載體，把技術(shù)融合后形成的綜合技術(shù)，具有綜合性的特點(diǎn)，并不是把所有技術(shù)簡單的融合，這是該項(xiàng)技術(shù)與原有技術(shù)的區(qū)別所在。即機(jī)電一體化工作中，會引入微電子裝置，該裝置能夠代替原有的零件，實(shí)現(xiàn)速度的自動調(diào)節(jié)，自主檢測，搜集生產(chǎn)的信息，調(diào)節(jié)程序，如果系統(tǒng)發(fā)生故障，可自動檢測原因并及時保護(hù)。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

該技術(shù)的發(fā)展共有三個發(fā)展階段，分別是初級、深入、規(guī)劃。

首先，初級階段是，機(jī)電一體化技術(shù)最初出現(xiàn)于上世紀(jì)六十年代，人們會總結(jié)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展成果，并把這個成果在機(jī)械生產(chǎn)中應(yīng)用，而二戰(zhàn)之后，科技發(fā)展緩慢，但也促進(jìn)了技術(shù)與機(jī)械的融合，在軍事領(lǐng)域應(yīng)用，隨著戰(zhàn)爭結(jié)束，其逐漸在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中應(yīng)用，加快了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度。當(dāng)時，人們對機(jī)電一體化技術(shù)還比較陌生，缺少認(rèn)可，而這項(xiàng)技術(shù)也不可以稱之為機(jī)電一體化技術(shù)，只是一項(xiàng)技術(shù)的雛形。

其次，技術(shù)的深入發(fā)展是上世紀(jì)六十年代到九十年代，這段時間內(nèi)，該技術(shù)快速發(fā)展，在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上加入了新技術(shù)。即它融合了光學(xué)、通信、細(xì)微處理等技術(shù)，慢慢形成一個體系，用理論知識不斷充實(shí)，初步呈現(xiàn)出體系的特點(diǎn)。且人工智能、光纖也為技術(shù)的發(fā)展留下了很大的發(fā)展空間。

最后，規(guī)劃發(fā)展階段是從上世紀(jì)八十年代初開始，國家有關(guān)人員對該項(xiàng)技術(shù)做了深入的研究，組建專業(yè)的分析小組，而當(dāng)時，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在國外取得發(fā)展成果。由此，我國對機(jī)電一體化技術(shù)給予了足夠的重視，加大了研究力度?，F(xiàn)階段，我國機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)建立自己的體系，為我國發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)[1]。

2.2 應(yīng)用現(xiàn)狀

2.2.1 開發(fā)并利用工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)，可減少機(jī)械生產(chǎn)中人力的投入，提搞生產(chǎn)效率。機(jī)器人的研制分為三個階段。

第一個階段是，機(jī)器人最初被研發(fā)出來后，只可以用簡單的程序控制，智能化水平較低，讓其做一些簡單的動作，且多以重復(fù)動作為主，復(fù)雜工序的崗位仍需要人工操作。第二個階段是，機(jī)器人的控制程序中已經(jīng)加入傳感器，很多信息都可以通過傳感器傳到機(jī)器人的系統(tǒng)，再由分析人員加以分析，處理各項(xiàng)操作，并把經(jīng)過處理后的信息重新傳送機(jī)器人的系統(tǒng)，控制機(jī)器人的操作。第三個階段是，機(jī)器人有很高的智能水平，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行智能控制，機(jī)器人會使用系統(tǒng)中的設(shè)備搜集數(shù)據(jù)，在不同的環(huán)境中應(yīng)用，但其存在的不足是，需要投入較多的成本，限制其向外推廣。

2.2.2 數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床是其應(yīng)用的代表，是所用應(yīng)用中成功的典范。經(jīng)過技術(shù)人員不斷的研究與嘗試，提高了數(shù)控機(jī)床操作的精度，豐富了其具有的功能，使操作更加便利，而大量功能也被分成不同的模塊，呈現(xiàn)總線型、緊湊型的特點(diǎn)，同時它也會使用大量的cpu控制。而模塊化的整合，是把不同的功能整合在一起，增加功能，以簡化操作的過程，用一臺機(jī)械完成數(shù)個操作，提高工作效率。

2.2.3 分布式控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)是由一臺主計(jì)算機(jī)，控制現(xiàn)場多臺設(shè)備，指揮這些設(shè)備工作，其與集中式控制相比，有明顯的優(yōu)勢。它可保證操作的安全，有多種功能，所以，它是很多大型設(shè)備生產(chǎn)主要使用的技術(shù)，用于控制機(jī)械的生產(chǎn)，即可以對設(shè)備統(tǒng)一管理，同時又能夠分別控制各個設(shè)備，根據(jù)設(shè)備的實(shí)際操作情況，適當(dāng)調(diào)整。該系統(tǒng)會與測控技術(shù)同步發(fā)展，不斷創(chuàng)新，加入新技術(shù)，實(shí)時調(diào)整機(jī)械的操作方案，做到在線優(yōu)化，展開對生產(chǎn)計(jì)劃的多方面管理，體現(xiàn)出系統(tǒng)的綜合性[2]。

3 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

機(jī)電一體化技術(shù)融合了多個技術(shù)，會隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，向數(shù)字化、智能化等方向轉(zhuǎn)變。

3.1 數(shù)字化

現(xiàn)在，很多科學(xué)技術(shù)都開始向“微”轉(zhuǎn)變，研發(fā)出很多新技術(shù)，比如微處理器等，其會為單機(jī)數(shù)字化的發(fā)展提供技術(shù)支持，就像是上文提到的機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床。同時，計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，也加快了數(shù)字技術(shù)的發(fā)展速度，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的集成處理，而數(shù)字化對機(jī)電一體化提出的要求是，提高軟件運(yùn)行的穩(wěn)定性，便于維護(hù)，出現(xiàn)故障后可以自我診斷，建立人機(jī)互動。

3.2 智能化

運(yùn)用機(jī)電一體化生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，可以完成智能化操作，模仿人的思維方式，判斷一個事物，善于用邏輯思考，對出現(xiàn)的故障或運(yùn)行情況有自己的判斷，能夠自主決策。比如，機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用，可讓人與數(shù)控機(jī)床建立對話，在系統(tǒng)中加入智能I/O通道，建立工藝數(shù)據(jù)庫，給系統(tǒng)的操作帶來很大的便利。而當(dāng)下，人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也已經(jīng)取得了很大的發(fā)展成果，成為促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的新動力，使大量產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，采用“模糊控制”與“混沌控制”的方式控制。

3.3 模塊化

因?yàn)闄C(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)的種類不斷增加，且有眾多生產(chǎn)廠家，所以， 制定規(guī)范的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范各類接口的生產(chǎn)，是優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)必做的工作，相對復(fù)雜，就像把減速、智能調(diào)速、機(jī)電一體融合，構(gòu)建一個動力單元，可處理圖像，識別不同的數(shù)據(jù)、信息，測量距離，控制生產(chǎn)的進(jìn)行，同時，也會制作能夠操作較為復(fù)雜、具有典型特點(diǎn)的機(jī)械。如此，可以以標(biāo)準(zhǔn)單元為基礎(chǔ)，快速研發(fā)出很多新產(chǎn)品，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。因此，模塊化的操作，必須明確不同產(chǎn)品的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，保證每個零部件有對應(yīng)的單元與接口。

即機(jī)電一體化的模塊化轉(zhuǎn)變，可以為新產(chǎn)品的研發(fā)提供動力，進(jìn)一步增加產(chǎn)品的種類，并在原有基礎(chǔ)上不斷翻新，增加功能，縮短了技術(shù)開發(fā)的周期，并快速投入市場，用于機(jī)械生產(chǎn)。所有的模塊單元中，驅(qū)動與控制模塊單元會建立兩條線，串聯(lián)各個功能，生產(chǎn)產(chǎn)品[3]。

3.4 網(wǎng)絡(luò)化

現(xiàn)在，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)全面滲透到人們的生活中，用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把不同地區(qū)的人們連在一起，加強(qiáng)人與人之間的交流。機(jī)電一體化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化，是利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，找到向外交流的平臺，如果新生產(chǎn)的產(chǎn)品符合質(zhì)量要求，且可提高工作效率，放到網(wǎng)絡(luò)平臺上傳播后，可以快速進(jìn)入市場，銷路遍布全球。同時，人們也已經(jīng)用網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制設(shè)備的操作，不斷提高遠(yuǎn)程控制終端的性能，構(gòu)建大范圍的網(wǎng)絡(luò)體系。

3.5 人性化

采用機(jī)電一體技術(shù)生產(chǎn)出來產(chǎn)品最終的使用者是人，所以，技術(shù)的發(fā)展需要體現(xiàn)出人性化的特征，給設(shè)備賦予人的智慧，符合人的需求。即要求技術(shù)的運(yùn)用可提高產(chǎn)品生產(chǎn)的性能，讓產(chǎn)品有更好的造型，與環(huán)境發(fā)展相協(xié)調(diào)，給人們帶來美的享受，實(shí)現(xiàn)人機(jī)一體化。

3.6 綠色化

工業(yè)的發(fā)展可促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但它也會破壞環(huán)境，減少資源的儲備，對此，機(jī)電一體化技術(shù)必須向綠色化轉(zhuǎn)變，減少工業(yè)給環(huán)境造成的影響，生產(chǎn)綠色產(chǎn)品。綠色化是時代發(fā)展的產(chǎn)物，也是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的必然趨勢，所以，技術(shù)的應(yīng)用與產(chǎn)品的生產(chǎn)，都需要符合可持續(xù)發(fā)展提出的要求，充分利用各類資源，進(jìn)一步擴(kuò)大發(fā)展空間。

4 結(jié)語

機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與形成，改變了工業(yè)的生產(chǎn)模式，符合社會發(fā)展提出的要求，而隨著科技水平的提升，該技術(shù)也會快速發(fā)展，并進(jìn)入各個行業(yè)，向數(shù)字化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、綠色化等方向發(fā)展，增加產(chǎn)品的種類，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動化操作，優(yōu)化人機(jī)互動的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉耀海.淺談機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢[J].信息系統(tǒng)工程，2012，10：89+95.

[2]楊曉雨.淺談機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].江西建材，2015，24：98+102.

[3]單策，于灝.關(guān)于我國機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的分析[J].職大學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，02：2930.

作者簡介：李媛（1986），女，四川樂山人，碩士，工程師，研究方向：機(jī)電。