機電一體化技術在工程機械中的應用

孫鵬

摘要：新中國成立以來，工業(yè)生產在中國經濟發(fā)展中的地位越來越突出，與此同時，隨著我國經濟的發(fā)展，科學技術水平的提升，工業(yè)生產中工程機械的運用也變得十分廣泛。機電一體化技術（Mechatronics）在工程機械中的運用也更加廣泛，同時在工程機械中運用Mechatronics，對提升工業(yè)生產中工作效率及質量具有非常重要的作用。除此之外，還對自動化與智能化的健康發(fā)展起到了一定的促進作用，對推動我國工業(yè)化進程具有非常重要的意義。所以，在實踐運用中，進一步研究Mechatronics，應研究其在工程機械中的運用，在很大程度上有利于工業(yè)生產。

關鍵詞：機電一體化技術;工程機械;應用

前言：隨著計算機技術、微電子技術的持續(xù)進步，Mechatronics在工程機械領域中的優(yōu)勢逐步擴大，引起了越來越多企業(yè)的關注，進而在各個領域中得到了非常廣泛的運用。為可以讓工程機械操作者及施工企業(yè)對電氣與電子控制裝置的功能、種類等進行更好地了解，文章主要對Mechatronics在工程機械中的應用進行了詳細分析，僅供參考。

1 Mechatronics發(fā)展進程闡述

從全球范圍角度出發(fā)，機電一體化的發(fā)展大致可以分為三個過程。第一階段是20世紀60年代以前，人們對電子技術的發(fā)展使機械產品的生產和發(fā)展成為可能。二戰(zhàn)爆發(fā)后，實現了電子技術與機械產品的融合。這些Mechatronics后來發(fā)展成為民用技術，促進了戰(zhàn)后經濟建設和發(fā)展。當時電子技術的發(fā)展還不成熟和完善，機械技術和電子技術的結合受到很大限制。從70年代到80年代，Mechatronics迎來了一個繁榮時期，在這一階段，計算機技術、通信技術和控制技術的不斷發(fā)展，集成電路的規(guī)模和微型計算機的發(fā)展和應用，使Mechatronics有了良好的技術基礎，引起了各國的重視。20世紀90年代末，Mechatronics以智能化為主要發(fā)展方向的物理技術，不斷探索新的發(fā)展模式和發(fā)展方法，不斷與光通信技術融合，使光Mechatronics得以發(fā)展。

2 Mechatronics概述

Mechatronics全面融合了伺服技術、自動控制技術、信息技術以及計算機等多種技術系統。在經濟日新月異發(fā)展下，Mechatronics也愈加成熟。當前可從三個方面來體現Mechatronics的特點：首先，整體結構最優(yōu)化。對于傳統機械產品，機電一體化可以通過增加機械機構來改進使用功能，在調節(jié)與控制機械功能時，只需要運用計算機軟件即可實現，能進一步優(yōu)化整體結構。其次，操作性能柔性化。計算機在機電一體化屬于極為重要的組成部分，將計算機技術應用在機電一體化系統中，無須改變硬件結構，即可實現系統的高效運行，通過調整軟件，保證生產安全性，提升工業(yè)生產效率。最后，系統控制智能化。能實現計算機電子系統控制，有效減少了人工操作傳統機械的工作量，不僅能提升系統的運行高效性，還能實現自動化診斷記錄、修改、處理以及檢測信息。

3 Mechatronics在智能制造中的應用優(yōu)勢分析

3.1model優(yōu)勢（模型優(yōu)勢）

在Mechatronics的優(yōu)勢中，model優(yōu)勢是較大的優(yōu)勢，⑴對于功能結構的明朗，其模塊化設計具有十分重要的作用;⑵電子元器件的功能模塊具有較強敏感性，能大幅度提升處理及傳輸數據的能力;⑶控制系統具有非常強悍的可編寫性，應用范圍難以被束縛。這使得智能制造獲取了全新的model控制，同時使得非固定結構的智能化模型參數控制得以實現，極大程度上對智能控制的發(fā)展方向具有開拓的作用。

3.2control優(yōu)勢（控制優(yōu)勢）

⑴為了可以智能制造對非線性及線性進行更加準確的控制，同時全面提升控制跟蹤能力，促使控制、制造系統能夠高效、穩(wěn)定運行，提升系統管理的有效性，需要進一步加大智能控制的范圍;⑵智能控制可以高效防止傳統控制的不利影響，如信息喪失真實性、控制操作復雜、信息漏洞等，還能全面提升IMS的控制水準及監(jiān)測水準。⑶在智能制造中應用Mechatronics，能夠通過可編模塊及微電腦的記憶功能，使得控制更加精準、更加標準及高質量，這從整體上促使性能及效率得以提升。

3.3exchange優(yōu)勢（交換優(yōu)勢）

Mechatronics的特點頗多，主要有高靈敏度、較強數據處理能力等優(yōu)勢，在智能制造中應用Mechatronics，能提升其處理數據的能力，提升制造信息交換的安全性、高效性。此種exchange優(yōu)勢完全突破了以往智能制造信息處理能力不足的技術缺陷，高效避免了信息交換引發(fā)的系統崩潰及故障現象，大幅度提升了數據的完整性、系統工作的安全性，促使信息交換安全且高效。

4 Mechatronics在工程機械行業(yè)中的具體運用

Mechatronics的根源在于工程機械行業(yè)。起初，人們發(fā)現可以用電子設備代替人來控制機器。隨著計算機信息技術的發(fā)展，在現代工程機械中，機電一體化產品集成了感知功能、機加功能及控制功能等，能夠符合機械加工過程的各種要求。以往機械加工過程大致上都是由人操作機械來完成的，如手動機床等，然后是機電一體化數控機床，它可以借助電子控制實現一些操作的自動化，并通過程序促使自動加工過程得以實現。此種代表性運用對現代機械加工方式的轉變具有非常重要的意義。再后來，誕生了更加簡便、靈活的工業(yè)機器人，起初工業(yè)機器人只應用于一些簡單的作業(yè)中，譬如搬運，再后來伴隨著自動化程度及精度的增強，工業(yè)機器人開始應用于具體的制造中以及一些裝配中，譬如機加、焊接等，對現代AI的發(fā)展起到了直接的促進作用。工業(yè)機器人能夠運用感知層對人類的感官功能如視覺等進行模仿，然后傳輸信息到控制層，經過內部處理器的判斷分析做出抉擇，從而推動執(zhí)行機構做出相應反應，最終促使加工過程得以實現。在這一過程中，工業(yè)機器人大大解放了人力，與此同時提升了安全性。

在工程機械中運用Mechatronics，還能實現更重要的功能，即監(jiān)控。工程機械監(jiān)控可分為兩種，一種是機械被動監(jiān)控，另一種是機械自我監(jiān)控，主要的目的有兩個：一個目的是避免機械加工期間產生失誤現象，另一個目的是避免施工期間產生人員傷亡事故。以往的監(jiān)控是人工采用特定的設備實施檢測，該種方式效率非常低，而且還會浪費大量時間，而機電一體化產品則是采用信息化技術方式進行高效地自我監(jiān)控，同時還能自己做出相應的防范措施。這樣一來不僅保障了機械加工產品的可靠性，還保障了工人的生命財產安全。

5 Mechatronics的發(fā)展趨勢

5.1網絡化

計算機技術的快速發(fā)展，在很大程度上改變了世界經濟，多樣化的網絡在同一平臺上提取了世界上的各種信息，以供世界共享。隨著經濟的迅猛發(fā)展、技術競爭的日趨激烈，用于網絡遠程控制的終端設備，即網絡化，本質上是一種機電一體化產品。

5.2環(huán)?；?/p>

低碳環(huán)境保護是世界性的焦點問題之一，也是世界經濟長期發(fā)展的關鍵。世界各國在低碳環(huán)境保護方面投入了大量的人力和財力，以促進節(jié)能，減少能耗和減少污染。 低碳環(huán)境保護已成為各國競爭生存和各行業(yè)發(fā)展的有力支撐。所以，Mechatronics也是如此。機電一體化產品的開發(fā)和應用與低碳環(huán)保要求相符，機電一體化產品發(fā)展空間和市場動力將逐步擴大。

5.3智能化

人們口中所講的智能化，主要是指吸收基于控制理論、AI，計算機科學，心理學，混沌動力學等新思想和新方法，來模擬人類智能，使人類智能具有判斷推理能力，自主決策能力和邏輯思維能力等，而不是控制高級控制模型。智能化是21世紀科技發(fā)展的重要特征之一，機電一體化智能化趨勢的重要體現是機器人和數控機床的智能化。

結束語：

總之作為工程機械的使用人員和管理人員，須順應科學技術發(fā)展潮流，全面了解Mechatronics，將其在工程機械的應用價值全面發(fā)揮出來，唯有這樣才可以更好地參與到現代化工程施工中，貢獻于我國的建設事業(yè)。

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