機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

張海梅

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)電行業(yè)的發(fā)展速度越來越快，其中機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們的生活中。該技術(shù)突破了以往機(jī)電技術(shù)的時間和地域限制，機(jī)電一體化的發(fā)展空間更加廣闊。本文主要分析機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，并探討其發(fā)展趨勢，以供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

1機(jī)電一體化技術(shù)的概述

機(jī)電一體化是機(jī)械設(shè)備和電子技術(shù)融合后的統(tǒng)稱，機(jī)電一體化深入應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備可以使機(jī)械設(shè)備在性能控制和信息處理等各方面更加智能化、自動化。機(jī)電一體化作為一項機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)，其基礎(chǔ)就是機(jī)械電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)以及自動化技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)的綜合。目前，機(jī)電一體化已經(jīng)有很強(qiáng)的系統(tǒng)性和相對獨立性，很大一部分的職業(yè)院校把機(jī)電一體化技術(shù)作為一門新興學(xué)科進(jìn)行教學(xué)，培養(yǎng)出許多的高素質(zhì)的機(jī)電一體化方面的技術(shù)性、應(yīng)用型人才，為我國工業(yè)技術(shù)的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。

2機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1數(shù)控技術(shù)方面

目前數(shù)控技術(shù)方面正在朝著高速化、高精密化、高可靠性、結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊化、智能化發(fā)面發(fā)展。為了滿足市場的多變需求，數(shù)控機(jī)械不斷的提高切削速度，干切削和準(zhǔn)干切削成為發(fā)展的主流，精度也在不斷提高。數(shù)控車床隨著技術(shù)的發(fā)展取消了皮帶、帶輪等傳統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，采用電主軸技術(shù)，用直線電機(jī)做伺服驅(qū)動，省去滾珠絲杠這一傳統(tǒng)的傳送環(huán)節(jié)。使得主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到了10000r/min以上，目前我國的普通數(shù)控車床加工精度已經(jīng)達(dá)到了5μm，精密級加工達(dá)到了1～1.5μm，超精密加工精度已步入了納米級時代。

2.2工業(yè)機(jī)器人方面

隨著勞動力資源的不斷緊張，用工成本大幅度提升，目前越來越多的企業(yè)投入巨資引進(jìn)機(jī)器人自動生產(chǎn)線，供需關(guān)系的產(chǎn)生督促著機(jī)器人控制技術(shù)，驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，軟件及編程技術(shù)以及周邊配套設(shè)備的發(fā)展。中國市場上現(xiàn)擁有近萬臺工業(yè)機(jī)器人，完全由中國研發(fā)及生產(chǎn)的機(jī)器人占據(jù)30%的市場份額。未來越來越多的機(jī)器人技術(shù)將進(jìn)入加工制造行業(yè)，成為我國緩解勞動力短缺的重要發(fā)展方向。

2.3計算機(jī)集成制造系統(tǒng)方面

我國經(jīng)過多年的理論和技術(shù)準(zhǔn)備，CIMS已經(jīng)有了較快發(fā)展。目前，已在清華大學(xué)建成國家CIMS工程研究中心，在著名高校和研究單位建立了七個CIMS單元技術(shù)實驗室和八個CIMS培訓(xùn)中心。2000年，全國已有20多個省市、10多個行業(yè)、200多家不同規(guī)模和類型的企業(yè)通過實施CIMS應(yīng)用示范工程，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前CIMS的進(jìn)一步試點推廣應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到機(jī)械、電子、航空、航天、輕工、紡織、冶金、石油化工等諸多領(lǐng)域，正得到各行各業(yè)越來越多的關(guān)注和投入。

3機(jī)電一體化未來的發(fā)展趨勢

3.1人工智能化

從目前機(jī)電一體化的發(fā)展來看，人工智能化是機(jī)電一體化未來發(fā)展的主要方向。人工智能主要是對運籌學(xué)和模糊數(shù)學(xué)的研究基礎(chǔ)上加以實現(xiàn)的。伴隨著科技的快速發(fā)展，人工智能已經(jīng)運用到實際當(dāng)中，例如，可以人工對話的數(shù)控機(jī)床，大大提高了實際的生產(chǎn)效率以及操作效率。以及可以與人輕松交流的人工智能機(jī)器人，人工智能機(jī)器人主要是通過賦予機(jī)器類似于人的邏輯思維以及行為方式加以實現(xiàn)的?，F(xiàn)在對于機(jī)器人的應(yīng)用尚處于發(fā)展階段，只運用于少數(shù)的工業(yè)生產(chǎn)以及服務(wù)行業(yè)，但是按照現(xiàn)在的發(fā)展趨勢來看，我們距離人工智能化的時代已經(jīng)不遠(yuǎn)了。

3.2模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機(jī)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)，還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

3.3光機(jī)電一體化

光機(jī)電一體化技術(shù)主要是利用計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)和光學(xué)技術(shù)等等，通過不同技術(shù)手段的交叉融合，為這種一體化系統(tǒng)實現(xiàn)奠定加好的基礎(chǔ)。機(jī)電一體化的快速發(fā)展，能夠推動光機(jī)電一體化的實現(xiàn)。通過這種技術(shù)手段的應(yīng)用，能夠增加技術(shù)創(chuàng)新的價值，并完善技術(shù)應(yīng)用具有的功能。由此，未來技術(shù)—光機(jī)電一體化，需要多種技術(shù)手段的共同配合，在激化打孔、標(biāo)記和光化學(xué)沉積中，實現(xiàn)技術(shù)的交叉，并在此基礎(chǔ)上研究光機(jī)器人的制作。

3.4綠色化

綠色化發(fā)展趨勢是機(jī)電一體化未來發(fā)展的重要目標(biāo)。迅速發(fā)展的科技雖然在生活方面給我們帶來了許多便利，但是在生態(tài)環(huán)境方面卻帶來了很大的破壞，例如工業(yè)排放的污水量以及達(dá)到了總排水量的百分之六十，嚴(yán)重違反了我國制定的可持續(xù)發(fā)展的原則。我相信隨著可持續(xù)發(fā)展理念的進(jìn)一步深化，機(jī)電一體化的綠色發(fā)展目標(biāo)也將進(jìn)一步實現(xiàn)。

3.5微型化

機(jī)電一體化技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已在微型化方面取得了一些客觀的研究成果，然而，與之相關(guān)的產(chǎn)品體積仍然較大。由于微機(jī)型的機(jī)電一體化產(chǎn)品的體積較小，消耗的能源相對較少，運用靈活，因此，利用這些特點可進(jìn)入到很多機(jī)械無法進(jìn)入的微型空間中，方便了精細(xì)化的操作過程。這種微機(jī)型的產(chǎn)品在生物療、軍事和信息等方面都有著非常獨特的發(fā)展優(yōu)勢。

4結(jié)束語

機(jī)電一體化技術(shù)結(jié)合了技術(shù)和科學(xué)的各個領(lǐng)域。這是科研人員無數(shù)日日夜夜辛勤工作的結(jié)果。這也是新時期社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定程度的必然結(jié)果。機(jī)電一體化對提高人們的生產(chǎn)和生活水平具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王磊，陳明振.煤礦機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2014，33：52-53.

[2]郭龍.實現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的反思[J].科技視界，2015，12：90.

[3]馬海明，霍增龍.機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的實際應(yīng)用[J].民營科技，2018，07：31.

（作者單位：黑龍江省雞西市正陽煤礦機(jī)電科技術(shù)室）