機電一體化技術的應用及發(fā)展分析

祝霞

摘 ? 要：科學技術的進步與發(fā)展在加快我國工業(yè)化進程的同時，也給機電一體化技術注入了新的生機。機電一體化作為一門交叉性強、涉及面廣的重要學科，它既是我國工業(yè)化進程的重要助力，同時也是多種學科與技術的綜合體，所涉及到的技術與配置也都是高能效、高質量的。本文概述了機電一體化的背景，并對當前國內外機電一體化技術的主要應用和前景進行了展望。

關鍵詞：機電一體化 ?應用 ?發(fā)展前景

中圖分類號：G64 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（a）-0084-02

機電一體化（Electromechanical integration），作為機械工程與自動化系統(tǒng)的重要分支，機電一體化也被稱之為‘機械電子工程。機電一體化概念最初是由日本機械制造雜制上提出的，在推出之后受到了世界各國的關注并開始研究與發(fā)展，也給傳統(tǒng)機械設計理念和設計思維帶來巨大變革。當前的機電一體化技術開始加入了先進的微電子與信息技術，開始向著人工智能化方向延伸。由此可見加大機電一體化發(fā)展的力度，既是提高我國綜合國力的重要基礎，并且也是振興我國民族工業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。

1 ?機電一體化概述

經(jīng)過了數(shù)十年時間的發(fā)展，機電一體化技術在不斷完善的同時也被賦予了全新的定義。機電一體化作為集機械、微電子、自動控制、信息、搖感以及計算機軟件編程等專業(yè)知識于一身的群體性技術，按照系統(tǒng)功能目標以及組織目標定義的不同，將各類電子元件以及不同功能的設備進行科學、合理地布置，在實現(xiàn)多元化、優(yōu)質化、以及弱耗損的基礎上發(fā)揮出自身強大的強能價值的技術。而基于該技術上所研制而成的系統(tǒng)就是人們常說的‘機電一體化系統(tǒng)。按照‘機電一體化系統(tǒng)的內容可以了解到，機電一體化主要是由以下兩個部分構成，一是產品，二是技術。首先，機電一體化技術就是上文中所提到的‘群體技術，該項技術經(jīng)過長時間的發(fā)展和技術革新也加入了許多自動化功能，例如說自動檢測系統(tǒng)、信息自動化處理技術、自動記錄與自動顯示、自動調控以及自動保護等等。其次，機電一體化產品則并不只是局限在人體四肢的功能性延展，而且還能夠將人體的感知能力以及思維向外延伸，機電一體化產品擁有一定的人工智能，而這也與傳統(tǒng)機械設計以及機械電氣化有著根本上的不同。

2 ?機電一體化技術的主要運用

2.1 數(shù)控機床

（1）在數(shù)控機床的設計與制造方面所采用的是總線式、模塊化、空間布置合理化的結構類型，也就是說運用CPU（核心處理器）以及多總結設計構成;（2）開放性的設計理念。所謂的開放性設計就是在硬件設備的結構以及功能方面添加了大量層次性明顯的功能模塊;（3）WOP技術以及人工智能技術。機電一體化系統(tǒng)可以為企業(yè)加工的批量化生產加入自主編程設計，并且還可以選擇性地加入二維、三維的動態(tài)化仿真技術，通過在線診斷以及線上智能化管控的方式來完成批量化生產;（4）擁有大容量的數(shù)據(jù)儲存空間和功能全面的軟件模塊，在完善數(shù)控功能以及CNC功能的對接和控制功能的同時，提高設備的效率性;（5）輕松實現(xiàn)多進程以及三通道、四通道甚至更多通道的控制。

2.2 工業(yè)機器人

眾所周知，人類在機器人的研究過程當中舉步維艱，取得的進展相當有限。而造成這個原因主要是由于技術上的問題。在進行第一代機器人制造的過程當中由于技術上的限制，制作出的機器人只能夠按照示教來重復人類的操作，而且對于作業(yè)環(huán)境和作業(yè)對象也都較為固定，缺少相應的靈活性和變化性，而且成本高昂;和第一代機器人相比，第二代機器人則加入了大量的電子傳感設備，而且還能夠依據(jù)作業(yè)環(huán)境以及操作的要求進行簡單化的信息處理，而且在計算機的數(shù)據(jù)分析與編輯下還可以對一些行為作出簡單的邏輯判定，對于人類的某些特定動作也可以作出反饋，在具備低級的人工智能的同時成本開始逐漸降低，被用到企業(yè)加工與生產環(huán)節(jié)當中;第三代機器人就是智能機器人，第三代機器人的感知能力開始接近人類并且還能夠對于一些復雜的邏輯判精心做出正確的選擇，并給出正確的答案，而且還可以在各種惡劣的作業(yè)環(huán)境里完成作業(yè)，而這與第五代電子計算機技術是分不開的。

2.3 計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）

CIMS并非只是把系統(tǒng)當中零散的結構以及部件進行整合、重組，而通過全局化的思維結合動態(tài)化的方式來進行綜合運用。CIMS的運用不但擺脫了傳統(tǒng)部門部互性不強的影響，而且將‘物流以及‘信息流進行系統(tǒng)化的整理并進行控制，以此來構建成一個由最初的產品的研發(fā)和設計、產品的經(jīng)營、生產設備的投入、以及到產品成形的系統(tǒng)化結構，值得注意的是，企業(yè)集成度的高低變化能夠把原本不同的生產要素進行重新規(guī)劃與配置，把效果和性能提升到最大化。

3 ?機電一體化發(fā)展前景

社會的進步與科學技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的制造行業(yè)也開始向智能化、多元化的目標前進，因此研發(fā)出下一代的機電一體化系統(tǒng)成為了必然。新一代的機電一體化系統(tǒng)除了具備良好穩(wěn)定的硬件功能之外，還必須要擁有適應各種復雜環(huán)境的自動化作業(yè)能力，并且機械設備本身便于維護與管理。

3.1 智能制造系統(tǒng)（MIT）

該系統(tǒng)是由大量的科研人員以及業(yè)內的專家運用智能機械設備構建而成的“人機一體”系統(tǒng)，在經(jīng)過大量專家的研究后實現(xiàn)了人與機械的有機融合，所制造出的人機一體化系統(tǒng)不但具有良好的穩(wěn)定性和自律性，同時也能夠適用于虛擬制造業(yè)當中，在先進的計算機軟件環(huán)境里還能夠具備基礎的人類思維能力、邏輯判斷能力以及自我提高和修復能力，而這也成為當下機電一體化研究的核心內容。

3.2 快速零件制造技術（RPM）

所謂的RPM技術，通俗地講就是在CAD模型直接驅動的基礎上實現(xiàn)高效、快速制造不規(guī)則3D實體技術的統(tǒng)稱。但相比較于傳統(tǒng)的CAD模型制造而言，整個過程幾乎沒有人為干預行為，全部是由電子計算機為基礎來進行零部件的設計與生產，依據(jù)實際功能和需求標準的不同運用不同的加工方式與工藝，然后再依據(jù)產品參數(shù)和設備厚度的要求來進行由3D模型到3D平面的加工。整個過程只需要通過對代碼的編輯就能夠實現(xiàn)機床的數(shù)以及激光、材料技術的操作等等，該項技術也因為具有良好的前瞻性而成為了未來機電一體化發(fā)展的重要方向。

4 ?結語

綜上所述，機電一體化技術作為新時期制造業(yè)的關鍵組成，不僅被廣泛地運用到了機電產業(yè)以及其他工業(yè)企業(yè)當中，而且還是我國制造業(yè)發(fā)展的動力來源，也是國家戰(zhàn)略發(fā)展的重要方向。我們有理由相信，隨著技術的不斷完善和更新，機電一體化技術必然能夠為經(jīng)濟建設和國家發(fā)展做出更多的貢獻。

參考文獻

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