機電一體化技術的應用與發(fā)展趨勢

胡環(huán)宇

摘要

進入21世紀以來，機電一體化技術已逐漸發(fā)展成為了我國工業(yè)技術領域的核心技術之一，它不僅有力促進了傳統(tǒng)機電產品結構的簡化，提高了產品的工作性能與自動化程度，而且還極大提高了生產加工過程的智能化與柔性化控制水平。本文結合工作實踐，首先分析了機電一體化技術的主要應用，并就其未來發(fā)展趨勢進行了探索與研究。

【關鍵詞】機電一體化技術 應用 發(fā)展趨勢

機電一體化技術，是將現(xiàn)代微電子技術、機械技術、自動控制技術、信息技術、自動檢測技術等多種技術所交叉與融合的一門新興技術。與傳統(tǒng)的機電產品相比，機電一體化產品普遍具有使用可靠性、安全性高，反應靈敏快速，提高生產能力與工作質量等多項技術優(yōu)勢，在當前的生產過程控制、企業(yè)自動化以及各行業(yè)技術應用等多個領域中，都有著非常廣泛的普及與應用。

1 機電一體化技術的應用分析

1.1 在過程控制中的應用

隨著生產技術的發(fā)展，使得生產規(guī)模越來越大，生產的過程也越來越復雜。特別是在連續(xù)化、流程化的生產過程中，尋求最佳工況，實現(xiàn)自動控制，己成為了人們主要追求的目標。利用機電一體化技術具有的高可靠性、安全性及反應速度，不僅能提高生產過程中的加工效率與加工精度，而且能簡化產品結構，實現(xiàn)柔性化與智能化的生產目標。

1.1.1 提高生產效率和加工精度

目前，多數(shù)機電一體化產品（或系統(tǒng)），均具備了較強的自動控制、自動檢測、自動計算以及連續(xù)作業(yè)的能力，從而極大減少了輔助時間，增加了有效工時，實現(xiàn)了生產效率的大幅度提升。例如，利用普通車床上加工生產時，約有50%的時間花費在了測量檢查、裝夾零件、看圖樣等輔助時間上，而通過數(shù)控機床的應用，則能明顯縮短輔助時間，并使整個加工時間減少1/2以上，提高了生產效率。

同時，利用機電一體化產品，能實現(xiàn)自動調速、自動校正、自動補償、自動監(jiān)控等多項功能，從而使得生產加工的一致性良好、互換性更強，以極大的提高加工精度，減少廢次品的產生。

1.1.2 簡化產品結構

隨著微電子技術、電力電子技術、自動控制技術的快速發(fā)展，原有機電產品中部分笨重的結構，被取代為新型的電子裝置，從而使得機電一體化產品的結構得到了大幅度簡化。例如，利用電子調速系統(tǒng)替代復雜、笨重的齒輪結構，不僅能實現(xiàn)無級變速控制，而且能明顯提高機電產品的動態(tài)響應速度與靈敏性。

1.1.3 實現(xiàn)柔性化、智能化生產過程控制

隨著信息技術、計算機技術的快速發(fā)展，目前機電一體化產品的工作狀態(tài)，己基本實現(xiàn)了程序化控制。當現(xiàn)場工藝發(fā)生改變時，只需要重新編寫軟件程序，即可以實現(xiàn)對機電設備控制操作的改變，因此尤其適用于生產過程中的多品種、大批量的柔性化、智能化操作控制。

1.2 在行業(yè)技術中的應用

近年來，隨著技術的發(fā)展，機電一體化技術正越來越廣泛的我國各個領域的行業(yè)技術相結合起來，如農業(yè)、鋼鐵、紡織、建材、化工等等，并產生出了巨大的經(jīng)濟價值與社會效益。以農業(yè)和紡織工業(yè)為例：

1.2.1 在農業(yè)領域中的應用

（1）提高了農業(yè)機械產品的現(xiàn)代化與自動化。例如，我國近年來研制的聯(lián)合收割機，利用機電一體化技術，可實現(xiàn)對收割機切割器速度的自動調節(jié)，以保證機器運行的穩(wěn)定，減少谷物收割時的損失；而新研制的播種機械，利用機電一體化技術，則實現(xiàn)了自動播種、自動駕駛、自動對行等多種功能，有效提高了播種的效率。

（2）實現(xiàn)了農田的智能化管理。利用機電一體化技術，還能實現(xiàn)對農田、溫室中溫濕度的自動調節(jié)與控制，以改善農作物的生長環(huán)境。

1.2.2 在紡織工業(yè)中的應用

利用機電一體化技術，使傳統(tǒng)的紡織機械與微電子技術相有機結合，不僅能極大減輕勞動強度，提高紡織生產的效率與產品質量，而且還能使得紡織機械具有自動控制、自動調節(jié)、自動信息處理、自動故障檢測等多種功能，使紡織工業(yè)由人員密集型生產，向著技術化、智能化的方向不斷發(fā)展。

2 機電一體化技術的發(fā)展趨勢

經(jīng)過多年以來的發(fā)展，我國的機電一體化技術己取得了較為豐碩的成果，如技術水平不斷提高，產品品種也不斷增多。但總體而言，我國機電一體化技術的研究與開發(fā)成果，仍處于初級階段，并將主要朝著以下幾個方向重點發(fā)展：

2.1 高速化

高速的靈敏性與反應速度，是所有機電一體化產品的基本開發(fā)目標。然而，目前許多產品在反應速度及靈敏性方面，卻不盡如人意。其原因既有機械方面的因素（摩擦力矩），也有電子方面的因素（軟件程序算法和硬件響應速度）。

而隨著近年來各種新材料、新技術的出現(xiàn)與應用，以及計算機軟件、硬件技術的高速發(fā)展，機電一體化產品在反映速度及靈敏性方

面的問題將得到逐步解決，并向不斷促進產品向著高速化的方向發(fā)展。

2.2 智能化

智能化也是機電一體化技術的一個重要發(fā)展方向。尤其是伴隨著近年來神經(jīng)網(wǎng)絡技術、模糊控制技術、圖像識別技術等智能化技術的逐漸成熟，再加上專家知識庫、方法庫的建立與應用，各種機電一體化產品的智能化水平將得到進一步提升，以更好的發(fā)揮出在生產加工過程中智能化控制的作用。

2.3 復合化

復合化是指以現(xiàn)有技術為基礎，并根據(jù)生產工藝和加工過程的實際需要，通過綜合與匹配使各種技術能成為一個有機的整體，并產生出有利于生產加工的新功能。伴隨著近年來微電子技術、電力電子技術、機械技術的快速發(fā)展，各種技術之間的界線正逐漸趨于模糊，并表現(xiàn)出相互滲透與融合的趨勢，尤其是微電子技術中的納米技術的蓬勃發(fā)展，可以使人們在微觀環(huán)境下拆卸與組裝分子和原子，以制造出具備更多功能的電子元件和機械元件，以更好的滿足機電一體化產品實際生產與發(fā)展的需要。

2.4 微型化

結構微型化、輕量化，也是機電一體化產品的一個主要發(fā)展方向，例如，我國己成功研制出了可供電機提供能源的毫米級微型電池、制造出了直徑為毫米級的機械軸承、研制出了納米級的中國地圖顯示儀等等。尤其是隨著近年來納米技術、分子測量技術、原子掃描技術、微觀顯示技術等多種新興技術的快速發(fā)展，相應在不久的將來，各種機電產品的結構將進一步簡化，微型化和輕量化程度將越來越高。

3 總結

本文主要就機電一體化技術的應用與發(fā)展趨勢進行探索與研究。伴隨著機電一體化技術進一步向著高速化、智能化、系統(tǒng)化和微型化的方向發(fā)展，必然將為我國生產工藝及加工過程帶來更大的變革，并會對我國經(jīng)濟的發(fā)展起到更加有力的推動與促進作用。

參考文獻

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