機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用及其趨勢(shì)展望

趙傳生

摘 要：借著改革開放的東風(fēng)，我國(guó)機(jī)械工程領(lǐng)域迅速發(fā)展，特別是在機(jī)電一體化技術(shù)不斷取得進(jìn)步后，進(jìn)一步擴(kuò)大了機(jī)械工程的發(fā)展范圍，使得其工作效率和生產(chǎn)質(zhì)量不斷提高。大大提高了生產(chǎn)力，大大促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本文將對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行全面系統(tǒng)的了解分析，并同時(shí)探討機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用，為進(jìn)一步探求并發(fā)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的全新用途提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù)；機(jī)械工程；應(yīng)用；趨勢(shì)；探究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.071

0 引言

在新的時(shí)代，在機(jī)械工程領(lǐng)域，許多專家認(rèn)為機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用是應(yīng)該作為核心課題來(lái)研究的，他們認(rèn)為機(jī)械工程的高速發(fā)展從根源上講是由于機(jī)電一體化技術(shù)促進(jìn)的結(jié)果，機(jī)電一體化技術(shù)使得機(jī)械工程技術(shù)成為當(dāng)今的熱門技術(shù)[1]。要想機(jī)械工程技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，并使其應(yīng)用領(lǐng)域得到進(jìn)一步拓展，就離不開對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的研究。積極的投入機(jī)電一體化技術(shù)的研究中去是每個(gè)技術(shù)工作者的責(zé)任。

1 對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單了解

1.1 機(jī)電一體化技術(shù)的簡(jiǎn)單概念

機(jī)電一體化技術(shù)屬于機(jī)械領(lǐng)域，是一門交叉性學(xué)科，其涉及學(xué)科廣泛包括機(jī)械技術(shù)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和通信技術(shù)等。在技術(shù)領(lǐng)域?qū)C(jī)電一體化技術(shù)的定義有很多，在機(jī)電一體化技術(shù)廣泛的定義中被大多數(shù)人接受的一種是：機(jī)電一體化技術(shù)是指在機(jī)械設(shè)備的功能擴(kuò)展和設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將機(jī)械系統(tǒng)集成化，使其控制中心與電腦上安裝的程序進(jìn)行雙向通信，來(lái)更好的運(yùn)用機(jī)械特用的主要功能[2]。通俗的講機(jī)電一體化技術(shù)就是將通信技術(shù)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)等技術(shù)結(jié)合起來(lái)，組成一個(gè)完整的整體并嵌入機(jī)械系統(tǒng)中的一項(xiàng)技術(shù)。

1.2 機(jī)電一體化技術(shù)具有的基本特征

（1）應(yīng)用范圍廣：正是由于機(jī)電一體化技術(shù)涉及學(xué)科廣泛，是一門交叉性很強(qiáng)的學(xué)科，使得機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛。特別是機(jī)械工程領(lǐng)域更是離不開機(jī)電一體化技術(shù)的支持，并且機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用早就已經(jīng)超出了機(jī)械工程領(lǐng)域。研究機(jī)電一體化技術(shù)在未來(lái)的應(yīng)用趨勢(shì)對(duì)機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展是十分有幫助的。

（2）邏輯性極強(qiáng)：因?yàn)闄C(jī)電一體技術(shù)融合了各項(xiàng)技術(shù)，把機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工程領(lǐng)域，將系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)與電腦軟件結(jié)合起來(lái)，使他們?nèi)跒橐粋€(gè)整體。在這個(gè)過(guò)程中充分體現(xiàn)出機(jī)電一體化技術(shù)具有很強(qiáng)的邏輯性和系統(tǒng)性[3]。

（3）理論體系完整：機(jī)電一體化技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一套完整的最優(yōu)化理論體系，具有很強(qiáng)最優(yōu)化理論。相關(guān)的算法都可以在參考文獻(xiàn)中找到，這對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的研究十分方便。

2 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程

相較于國(guó)外機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域于發(fā)展較早，我國(guó)起步就相對(duì)較晚了，例如：美國(guó)在上個(gè)世紀(jì)九十年代就曾在機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用了自動(dòng)化控制設(shè)備。但同時(shí)相較于外國(guó)我國(guó)的起點(diǎn)就相對(duì)較高了，二十世紀(jì)六十年代我國(guó)的機(jī)電控制設(shè)備還需要依賴進(jìn)口，進(jìn)口設(shè)備主要來(lái)源于蘇聯(lián)。直到二十世紀(jì)八十年代，我國(guó)才實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。到后來(lái)隨著我國(guó)科技水平的不斷提高，通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)處理技術(shù)不斷進(jìn)步并開始運(yùn)用于機(jī)電一體化技術(shù)，使得機(jī)電一體化技術(shù)又一次迎來(lái)了大發(fā)展，時(shí)至今日機(jī)電一體技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于許多個(gè)領(lǐng)域，促進(jìn)著許多個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展更是離不開機(jī)電一體化技術(shù)的支持。探討機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)很有必要，這將進(jìn)一步促進(jìn)我工業(yè)生產(chǎn)的又一次大發(fā)展。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的部分實(shí)踐

這些年我國(guó)機(jī)械制造業(yè)不斷發(fā)展，這離不開機(jī)電一體化技術(shù)的不斷完善。機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在機(jī)械工程領(lǐng)域得到了充分的體現(xiàn)。

3.1 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中應(yīng)用的需求

隨著人們生活水平的不斷提高，生活水平的不斷提高。人們?cè)诳紤]產(chǎn)品實(shí)用性的同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品的外觀的關(guān)注度也不斷提高[4]。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用使得產(chǎn)品質(zhì)量得和實(shí)用性得到保證的同時(shí)，產(chǎn)品外觀也得到了很大提高，使人們的需求得到了滿足。社會(huì)的不斷進(jìn)步人們的需求不斷變化，為了更好的為人們提供好的產(chǎn)品，發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)促進(jìn)機(jī)械工業(yè)的進(jìn)步是刻不容緩的。

3.2 機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)床控制上的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)床上的應(yīng)用是這一技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域最重要的應(yīng)用之一，機(jī)電一體化技術(shù)提高了現(xiàn)代機(jī)床的加工精度，加快了現(xiàn)代機(jī)床的加工速度，也使得現(xiàn)代機(jī)床更加智能化。同時(shí)計(jì)算機(jī)內(nèi)置多塊DPS芯片，使得現(xiàn)代機(jī)床具有很強(qiáng)的抗干擾性。這使機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)力得到了很大的提高，人們的需求得到了進(jìn)一步滿足。

3.3 機(jī)電一體化技術(shù)在自動(dòng)包裝機(jī)方面的應(yīng)用

通過(guò)機(jī)電一體化技術(shù)在自動(dòng)包裝機(jī)上的應(yīng)用，解決了包裝機(jī)作為機(jī)械工程領(lǐng)域結(jié)構(gòu)繁瑣控制困難的問(wèn)題，同時(shí)機(jī)電一體化技術(shù)在包裝機(jī)上的應(yīng)用也使得包裝機(jī)實(shí)現(xiàn)了模塊化，解決了包裝機(jī)故障維修十分困難的問(wèn)題。對(duì)于企業(yè)來(lái)講機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用使得包裝機(jī)操作得到優(yōu)化，維修成本得到有效降低，并且生產(chǎn)效率得到大大提高，是一項(xiàng)完美的應(yīng)用實(shí)踐。使得企業(yè)在提高利潤(rùn)的同時(shí)，業(yè)大大降低了生產(chǎn)所需的成本。

4 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域應(yīng)用的的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 機(jī)電一體化技術(shù)朝著微型方向發(fā)展

就當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向上看，機(jī)電一體化技術(shù)正朝著微型機(jī)電一體化系統(tǒng)方向發(fā)展，微型機(jī)電一體化指的是在幾何尺寸面積為納米的情況下進(jìn)行生產(chǎn)工作。微型機(jī)電一體化技術(shù)在某種程度上講是由納米程度上的電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù)融合的結(jié)果。這種技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)中表現(xiàn)出體積小、能耗低運(yùn)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，是一項(xiàng)十分關(guān)鍵的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)將會(huì)使工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量得到進(jìn)一步提高，時(shí)間產(chǎn)本得到進(jìn)一步縮減，達(dá)到事倍功半的效果。

4.2 機(jī)電一體化技術(shù)朝著智能化方向發(fā)展

一般而言，談到未來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向，人們大多會(huì)想到智能化技術(shù)方面。就現(xiàn)在機(jī)電一體化技術(shù)在控制理論基礎(chǔ)方面做出的貢獻(xiàn)體現(xiàn)的都是傳統(tǒng)機(jī)械控制化技術(shù)。智能機(jī)電一體化技術(shù)相較于傳統(tǒng)機(jī)電一體化技術(shù)其綜合了人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生理學(xué)以及其他一系列有關(guān)智能相關(guān)的技術(shù)，智能機(jī)電一體化技術(shù)正處于不斷的探

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索之中，并將在不遠(yuǎn)的將來(lái)得到運(yùn)用，例如在對(duì)人類智能進(jìn)行模擬方面[5]。智能機(jī)電一體化技術(shù)在未來(lái)一定會(huì)有廣闊的發(fā)展空間。智能機(jī)電一體化化技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)使機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)更加具備智能特點(diǎn)，將會(huì)進(jìn)一步減少企業(yè)對(duì)人工的需求，從而降低人工成本。

4.3 機(jī)電一體化技術(shù)朝著高性能方向發(fā)展

關(guān)于目前機(jī)電一體化技術(shù)朝著高性能方向發(fā)展，主要體現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)的高效性、可靠性、以及高精度高速度的特點(diǎn)。這些特性充分滿足了新型CNC系統(tǒng)中多個(gè)中央處理器結(jié)構(gòu)且利用總線進(jìn)行連接的方式。同時(shí)這個(gè)系統(tǒng)采用精簡(jiǎn)指令集機(jī)，可以讓多個(gè)操作系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行工作，處理多個(gè)工作任務(wù)。利用這種機(jī)電一體化技術(shù)生產(chǎn)產(chǎn)品不僅節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間而且生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品也具有更高的性能。高性能的機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用將會(huì)再一次提高工業(yè)生產(chǎn)的效率，節(jié)約企業(yè)的時(shí)間成本，為企業(yè)創(chuàng)造更大的利潤(rùn)。

5 機(jī)電一體化技術(shù)近年的發(fā)展趨勢(shì)的特點(diǎn)

隨著機(jī)電電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)出明顯的特點(diǎn)。

5.1 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展存在明顯的個(gè)性化

在這個(gè)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展人民生活水平日益提高的今天，追求個(gè)性化的心理在不斷的影響這人們的消費(fèi)觀。因而一個(gè)產(chǎn)品的是否能被更多的人所接受，技術(shù)的創(chuàng)新就必不可少了。所以在這個(gè)大背景的影響下，機(jī)電一體化產(chǎn)品也呈現(xiàn)出一定的個(gè)性化。

5.2 機(jī)電一體化技術(shù)體現(xiàn)高性能的特點(diǎn)

高速、精確、可靠、高效率是高性的體現(xiàn)，新一代的CNC系統(tǒng)的出現(xiàn)就很好的解決了這些問(wèn)題。并且該系統(tǒng)采用多處理器結(jié)構(gòu)，采用多總線連接，可以進(jìn)行多個(gè)任務(wù)的同時(shí)處理。

5.3 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)綠色化的特點(diǎn)

隨著機(jī)電一體化技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)電一體化產(chǎn)品不再污染環(huán)境，并且可以進(jìn)行回收再利用產(chǎn)品綠色化的趨勢(shì)，使得機(jī)電一體化技術(shù)能更好的適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展。

6 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)在機(jī)械工程領(lǐng)域都朝著機(jī)電一體化技術(shù)方向發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與進(jìn)步推動(dòng)著社會(huì)和生活的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)在經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)、科技等領(lǐng)域都有著積極的影響作用。要想使我國(guó)機(jī)械工業(yè)得到進(jìn)一步的發(fā)展離不開機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用。結(jié)合這篇文章的簡(jiǎn)單總結(jié)，為了進(jìn)一步推進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步，并且充分的使其在機(jī)械工程領(lǐng)域得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的進(jìn)一步機(jī)電一體化。技術(shù)人員應(yīng)積極的投入到機(jī)電一體化技術(shù)的總結(jié)分析中去，并在此基礎(chǔ)上做出新的創(chuàng)興。

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