機電一體化工程技術(shù)應用及其發(fā)展趨勢

摘要：機電一體化技術(shù)是一門綜合計算機與信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和機械技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù)。機電一體化技術(shù)對現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展有巨大的推動力，我國在大力推廣機電一體化技術(shù)方面做出很大的努力。本文對機電一體化技術(shù)的應用與發(fā)展趨勢進行了探討

關(guān)鍵詞：機電一體化技術(shù);應用;發(fā)展趨勢

引言：

目前機電一體化技術(shù)在數(shù)控機床上的應用愈來愈多。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，不同學科之間不斷交叉與滲透，機電一體化將隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透逐漸形成并不斷完善，并隨著科學技術(shù)的日新月異，各種技術(shù)相互將越來越融合，未來機電一體化技術(shù)的發(fā)展將會更加的深化與進步。

1、機電一體化技術(shù)的應用領域

1.1機電一體化技術(shù)在數(shù)控機床方面的應用

數(shù)控機床以及相關(guān)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展超過30多年的時間，在涉及到數(shù)控機床的各個方面都有著大幅度的提高，表現(xiàn)在具體的操作、功能、控制精度等方面，也經(jīng)過發(fā)展具有了多種的結(jié)構(gòu)形式，包括模塊化、總線式以及緊湊型的結(jié)構(gòu)，一般來說，都是采用了多總線、多CPU的體系結(jié)構(gòu);為了有效保證用戶的使用效益，能夠保證硬件體系結(jié)構(gòu)功能模塊的開放性設計，能有效滿足相關(guān)的接口標準，具有較強的兼容性和層次性。比如，大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數(shù)控功能，也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能;還能實現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統(tǒng)中去;同時，具備了系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡功能，加強了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復雜加工系統(tǒng)的能力

1.2機電一體化技術(shù)在在機械制造業(yè)方面的應用

對于傳統(tǒng)機械制造業(yè)來說，往往在競爭中更多體現(xiàn)出一定在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量以及企業(yè)規(guī)模方面的內(nèi)容，主要涉及到如何有效地對于資源利用方面的應用，通過機器代替人力的方式，依靠復雜的專業(yè)加工來取代人的技能操作，通過低成本的生產(chǎn)，來實現(xiàn)企業(yè)的盈利要求。在進行先進的機械制造業(yè)中，則是體現(xiàn)出信息的主導作用，能夠更好地融合相應的先進的制造技術(shù)、制造系統(tǒng)、生產(chǎn)模式以及組織管理形式等，這種全新的機械制造業(yè)往往具備較強的智能化、虛擬化、網(wǎng)絡化和全球化的特點，同時，還能體現(xiàn)出具有可持續(xù)發(fā)展的綠色制造的特點。比如，CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。

1.3機電一體化技術(shù)在微型機電化中的應用

當前，亞微米級的機械元件通過先進的半導體蝕刻已經(jīng)成為可能，在實際產(chǎn)品中應用該項技術(shù)的情況下，就沒有必要進行相關(guān)的機械部分和控制部分的區(qū)分，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的融合處理，能夠把傳感器、CPU、執(zhí)行機構(gòu)進行有效的融合，能夠具備體積小的特點。所以，可以看出，機電一體化發(fā)展過程中，這種微型機械學的發(fā)展則是一個重要的方向，微型智能化控制也是發(fā)展的一個趨勢，有時候，也稱這種技術(shù)為微電子機械系統(tǒng)技術(shù)。

1.4機電一體化技術(shù)在工業(yè)機器人方面的應用

第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人，它們只能根據(jù)示教進行重復運動，對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應性和靈活性;第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現(xiàn)出低級智能，已開始走向?qū)嵱没?第3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨立行動，與第五代計算機關(guān)系密切。

2、機電一體化的發(fā)展趨勢

2.1向智能化方向發(fā)展

智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一，也是21世紀機電一體化的發(fā)展方向。近年來處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。

2.2向微型化方向發(fā)展

微型化是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫(yī)學、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。目前利用蝕刻技術(shù)，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。

2.3向網(wǎng)絡化方向發(fā)展

網(wǎng)絡技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革?，F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應用使家用電器網(wǎng)絡化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)，能使人們在家里就可分享各種高技術(shù)帶來的便利。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。

2.4向模塊化方向發(fā)展。模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項復雜的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標準單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。

2.5向綠色化方向發(fā)展

機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。綠色產(chǎn)品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。

2.6向系統(tǒng)化方向發(fā)展

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)，可以靈活組態(tài)，尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能和特征顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。

3、結(jié)語：

隨著時代的發(fā)展，科學技術(shù)不斷進步，各種新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，各學科相互融合進一步深入，機電一體化技術(shù)的發(fā)展空間也將越來越廣闊。

參考文獻

[1]殷際英.光機電一體化實用技術(shù)[M].北京：化學工業(yè)出版，2015

[2]王靜.淺析機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].同煤科.2016.（4）

[3]石美峰.機電一體化技術(shù)的發(fā)展與思考[J].山西焦煤科技.2016.（3）

作者簡介：鄒德學（1986-），男，遼寧北票，大專，助理工程師，身份證號：211381198601104114，研究方向：工業(yè)自動化?，F(xiàn)從事工作：工業(yè)技術(shù)PLC技術(shù)。

（作者單位：沈陽藍英工業(yè)自動化裝備股份有限公司）