機(jī)械電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)的融合發(fā)展研究

王 浩

（荊楚理工學(xué)院，湖北荊門448000）

1 前言

信息技術(shù)逐漸朝著智能化方向發(fā)展，最早在1970年日本即提出了“機(jī)電一體化”的概念，所謂機(jī)電一體化就是將機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)融合為一體用于工業(yè)發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展與廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，逐漸發(fā)展為一門將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)及機(jī)械電子技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)相互融合的綜合性系統(tǒng)技術(shù)。為此，機(jī)械電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合與應(yīng)用成為當(dāng)前信息化技術(shù)領(lǐng)域的焦點(diǎn)話題。

2 技術(shù)發(fā)展概況

2.1 機(jī)械電子化技術(shù)的發(fā)展

在傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中主要的生產(chǎn)形式為手工制造，在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)調(diào)控的過(guò)程中，所使用的工具一般都是老式儀器，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)溫度、濕度及操縱壓力、速度等參數(shù)進(jìn)行操控，在傳統(tǒng)生產(chǎn)模式背景下，加強(qiáng)對(duì)機(jī)械原理的了解成為了重點(diǎn)內(nèi)容。同時(shí)隨著機(jī)械技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)相關(guān)參數(shù)的自動(dòng)化控制，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的整體控制。在當(dāng)前的市場(chǎng)發(fā)展?fàn)顩r下，機(jī)械電子技術(shù)成為主要的制造類工業(yè)應(yīng)用技術(shù)，這也就是所謂的機(jī)電一體化技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)分為兩個(gè)內(nèi)容，即為模糊系統(tǒng)控制及變結(jié)構(gòu)控制。其中模糊系統(tǒng)控制的理論基礎(chǔ)為模糊數(shù)學(xué)，通過(guò)建設(shè)擬人化的控制過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)情況的了解與判斷。通過(guò)模糊系統(tǒng)技術(shù)能夠保證整個(gè)控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)、方便操作的同時(shí)，也更好的滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。在機(jī)械電子化系統(tǒng)中，存在著很多變量及繁雜內(nèi)容，模糊系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)各項(xiàng)內(nèi)容的有效控制。

2.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展

計(jì)算機(jī)技術(shù)是指計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中應(yīng)用的技術(shù)方法與手段，計(jì)算機(jī)技術(shù)的核心內(nèi)容為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)部件技術(shù)、計(jì)算機(jī)組裝技術(shù)及計(jì)算機(jī)器件技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍極為廣泛，成為人類文明發(fā)展中最為輝煌的篇章，計(jì)算機(jī)技術(shù)甚至關(guān)系到世界未來(lái)的發(fā)展。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)是采樣理論、變換理論、差分理論及狀態(tài)空間理論等多項(xiàng)理論的有機(jī)結(jié)合而形成的完整系統(tǒng)。在多元性計(jì)算機(jī)理論的作用下更好的促進(jìn)了控制技術(shù)的發(fā)展，并且發(fā)展成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，同時(shí)還會(huì)隨著時(shí)間的推移而變化，是一種非線性系統(tǒng)。為了將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有效應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)需要在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上融入各種控制理論，包括預(yù)測(cè)控制、模糊控制、魯棒控制等等，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與多項(xiàng)控制理論融合過(guò)程中，逐漸形成了成熟的工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)。

通常在化工生產(chǎn)中的自動(dòng)化檢查環(huán)節(jié)中會(huì)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大量參數(shù)的分析與控制。計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的全面控制，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。

3 機(jī)械電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合應(yīng)用

機(jī)械電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合是機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向。在機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，充分的發(fā)揮了計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也促進(jìn)了機(jī)械電子技術(shù)的充分應(yīng)用。隨著機(jī)械電子技術(shù)功能的不斷豐富，實(shí)現(xiàn)了信息的科學(xué)處理，同時(shí)還提高了控制效率。在本文對(duì)機(jī)械電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合與實(shí)際應(yīng)用方式進(jìn)行了分析，確保在未來(lái)的工業(yè)化生產(chǎn)中，促進(jìn)機(jī)械電子朝著智能化與自動(dòng)化方向發(fā)展。

3.1 機(jī)械電子化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合

機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)際上就是機(jī)械電子化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合，充分發(fā)揮了兩項(xiàng)技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了自身性能的不斷優(yōu)化。機(jī)電一體化系統(tǒng)中融合了控制因素、動(dòng)力功能及信息處理等各項(xiàng)功能，保證了機(jī)械裝置與軟件系統(tǒng)的統(tǒng)一發(fā)展。同時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)充分發(fā)揮了機(jī)械電子化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用功能，在生活及工業(yè)生產(chǎn)中都得到了廣泛運(yùn)用。

3.2 機(jī)械電子化技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)融合的應(yīng)用

機(jī)電一體技術(shù)在融合了機(jī)械電子化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了不斷的發(fā)展與使用，尤其是在柔性制造系統(tǒng)中得到了充分運(yùn)用。例如橡塑機(jī)械，作為機(jī)械行業(yè)中的一個(gè)重要類型實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)的初級(jí)應(yīng)用。大連的橡塑機(jī)械廠研發(fā)了塑料注射成型機(jī)械多級(jí)控制系統(tǒng)，并且在上世紀(jì)80年研發(fā)了空成型多點(diǎn)控制技術(shù)，進(jìn)一步促進(jìn)了橡塑機(jī)械機(jī)電一體化發(fā)展。將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用于柔性制造控制系統(tǒng)中主要內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床等傳輸系統(tǒng)，并且在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，結(jié)合產(chǎn)品需求進(jìn)行針對(duì)性加工，實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)。

機(jī)械電子化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合下，不僅實(shí)現(xiàn)了操作系統(tǒng)的優(yōu)化，同時(shí)還促進(jìn)了生產(chǎn)過(guò)程的可操作性及可編程性，在機(jī)電一體化應(yīng)用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了針對(duì)性生產(chǎn)，同時(shí)還對(duì)原有生產(chǎn)中存在的缺陷進(jìn)行不斷的優(yōu)化。在信息化生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展驅(qū)使下，實(shí)現(xiàn)機(jī)械電子化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合具有重要意義，能有效的提升使用性能。在各個(gè)發(fā)展領(lǐng)域中，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，拓展了原有機(jī)械功能的同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了智能化因素的增加，為機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展起到了促進(jìn)作用。在未來(lái)的機(jī)械發(fā)展中，機(jī)器人同樣也實(shí)現(xiàn)了機(jī)械智能化發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用不僅提高了人們的生活質(zhì)量，同時(shí)也提高了人力資源的優(yōu)化配置。為此，機(jī)械電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)融合技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用對(duì)于社會(huì)的發(fā)展具有重要意義。

4 機(jī)械電子化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)融合的具體應(yīng)用

4.1 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用

工業(yè)化機(jī)器人是運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，具有多關(guān)節(jié)機(jī)械手，自由度較高的機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人能夠自動(dòng)執(zhí)行工作，能夠通過(guò)固定程序來(lái)控制與操作，完成各項(xiàng)功能提高工業(yè)生產(chǎn)效率。通常工業(yè)化機(jī)器人的控制系統(tǒng)主要依賴于數(shù)控機(jī)床的伺服軸及遙控操縱器的連桿機(jī)構(gòu)的配合，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程使機(jī)器人在電腦指揮下完成重復(fù)操作，保證機(jī)器人能夠按照預(yù)先編排的程序基礎(chǔ)上運(yùn)行，因此機(jī)器人就能夠脫離人工控制而自行工作。所以，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的主要技術(shù)即為計(jì)算機(jī)編程及指令重復(fù)示教再現(xiàn)技術(shù)，兩種技術(shù)的綜合運(yùn)用實(shí)現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人完成簡(jiǎn)單工作，有效的緩解了工業(yè)勞動(dòng)力壓力，減少了出錯(cuò)率，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)流水線的優(yōu)化，提升了生產(chǎn)效率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

4.2 自動(dòng)售賣機(jī)的應(yīng)用

當(dāng)前在社會(huì)中，自動(dòng)售賣機(jī)隨處可見(jiàn)，自動(dòng)售賣機(jī)實(shí)際上就是將機(jī)械電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)了微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的充分利用。用戶只需要將錢幣放置在投放位置，自動(dòng)售賣機(jī)就能夠?qū)ω泿胚M(jìn)行識(shí)別，再由用戶通過(guò)屏幕選擇商品，經(jīng)過(guò)售賣機(jī)的判別操作，完成商品識(shí)別，最后實(shí)現(xiàn)出貨與找零。自動(dòng)售賣機(jī)都是于設(shè)備內(nèi)部放置光傳感技術(shù)設(shè)備，提高對(duì)貨幣及商品掃描的成功率。自動(dòng)售賣機(jī)應(yīng)用于火車站、公園等場(chǎng)所的售票系統(tǒng)，大大的方便了人們的生活，提高了人們的消費(fèi)水平。

4.3 農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也獲得了廣泛應(yīng)用，推動(dòng)著傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)朝著智能化生產(chǎn)發(fā)展。傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)方式結(jié)合信息化技術(shù)中的微電子、實(shí)時(shí)控制及傳感等技術(shù)，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率獲得顯著提升。例如，通過(guò)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)中的視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的處理，該技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)民能夠遠(yuǎn)程管理及檢查農(nóng)產(chǎn)品的生長(zhǎng)狀況；通過(guò)高精度導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用，指揮農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行大規(guī)模的作業(yè)，例如大面積的耕種、松土或者收割，在很大程度上降低了人力資源消耗，提高生產(chǎn)效率。機(jī)械電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)融合技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)整個(gè)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域都產(chǎn)生了影響，通過(guò)新型技術(shù)的應(yīng)用，降低了人力、物力及財(cái)力上的消耗，節(jié)約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)化，改善了勞動(dòng)者的操作環(huán)境，提高了農(nóng)民的生活水平。

4.4 電腦橫機(jī)的應(yīng)用

所謂橫機(jī)就是指組織橫機(jī)，是一種使用橫向編制床進(jìn)行編制的機(jī)器，橫機(jī)的發(fā)展史中，先后出現(xiàn)了手搖橫機(jī)、電腦加針橫機(jī)及電動(dòng)橫機(jī)。其中電腦橫機(jī)就實(shí)現(xiàn)了機(jī)械電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合，使得電腦橫機(jī)發(fā)展成為世界針織行業(yè)中最為普遍的針織生產(chǎn)方式。電腦橫機(jī)的生產(chǎn)穩(wěn)定，操作方便，針織操作系統(tǒng)也容易編輯，在實(shí)際生產(chǎn)中還能夠通過(guò)高級(jí)的設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用而實(shí)現(xiàn)針織方式的設(shè)計(jì)。電腦橫機(jī)技術(shù)的應(yīng)用有效的縮短了生產(chǎn)工期，產(chǎn)品質(zhì)量也得到提高，相比于傳統(tǒng)橫機(jī)操作，更加簡(jiǎn)單，突破傳統(tǒng)橫機(jī)限制，改善了工人工作環(huán)境，對(duì)于推動(dòng)行業(yè)發(fā)展起到了關(guān)鍵作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)信息改革背景下機(jī)械電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)融合的重要性，并且對(duì)當(dāng)前融合技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)，包括工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)售賣機(jī)、電腦橫機(jī)及農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用，為機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用起到積極作用。