機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展分析

徐軍

摘要：機(jī)電一體化是指將電子技術(shù)集成到機(jī)械信息處理、結(jié)構(gòu)、控制和電源等功能中，實(shí)現(xiàn)電子軟件、技術(shù)和機(jī)械設(shè)備的有效結(jié)合，建立一個(gè)完整的集成系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和完善。在實(shí)際應(yīng)用過程中，通過機(jī)械技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)、電力電子技術(shù)、信息轉(zhuǎn)換技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)的綜合應(yīng)用，軟件編程技術(shù)等，將充分發(fā)揮機(jī)電一體化技術(shù)的作用和價(jià)值，在提高工業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)上，促進(jìn)我國工業(yè)領(lǐng)域的長遠(yuǎn)發(fā)展。

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

引言

機(jī)電一體化技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，而且促進(jìn)了我國工業(yè)不斷向自動(dòng)化、信息化、智能化方向發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，分析了機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，僅供參考。

1機(jī)電一體化的概述

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)得到了不斷的提高，并給出了新的定義。機(jī)電一體化是集機(jī)械、微電子、自動(dòng)控制、信息、震動(dòng)感、計(jì)算機(jī)軟件編程等專業(yè)知識(shí)為一體的一門綜合性技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和組織目標(biāo)的不同定義，科學(xué)合理地安排各種功能不同的電子元器件和設(shè)備，在實(shí)現(xiàn)多樣化、高質(zhì)量、低消耗的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮其強(qiáng)大而有價(jià)值的技術(shù)。基于這種技術(shù)的系統(tǒng)通常被稱為“機(jī)電一體化系統(tǒng)”。根據(jù)“機(jī)電一體化系統(tǒng)”的內(nèi)容，機(jī)電一體化主要由以下兩部分組成：產(chǎn)品和技術(shù)。首先，機(jī)電一體化技術(shù)是上述“成組技術(shù)”。經(jīng)過長期的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，該技術(shù)還增加了許多自動(dòng)功能，如自動(dòng)檢測系統(tǒng)、信息自動(dòng)處理技術(shù)、自動(dòng)記錄顯示、自動(dòng)控制保護(hù)等，機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅局限于人體肢體的功能延伸，還可以將人體的感知和思維延伸到外部。機(jī)電一體化產(chǎn)品具有一定的人工智能，這與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械電氣化有著本質(zhì)的區(qū)別。

2機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用

2.1 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）

CIMS并非只是把系統(tǒng)當(dāng)中零散的結(jié)構(gòu)以及部件進(jìn)行整合、重組，而通過全局化的思維結(jié)合動(dòng)態(tài)化的方式來進(jìn)行綜合運(yùn)用。CIMS的運(yùn)用不但擺脫了傳統(tǒng)部門部互性不強(qiáng)的影響，而且將‘物流以及‘信息流進(jìn)行系統(tǒng)化的整理并進(jìn)行控制，以此來構(gòu)建成一個(gè)由最初的產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的經(jīng)營、生產(chǎn)設(shè)備的投入、以及到產(chǎn)品成形的系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)，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(chǎn)要素進(jìn)行重新規(guī)劃與配置，把效果和性能提升到最大化。

2.2 數(shù)控機(jī)床

（1）在數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)類型，也就是說運(yùn)用CPU（核心處理器）以及多總結(jié)設(shè)計(jì)構(gòu)成;（2）開放性的設(shè)計(jì)理念。所謂的開放性設(shè)計(jì)就是在硬件設(shè)備的結(jié)構(gòu)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(shù)以及人工智能技術(shù)。機(jī)電一體化系統(tǒng)可以為企業(yè)加工的批量化生產(chǎn)加入自主編程設(shè)計(jì)，并且還可以選擇性地加入二維、三維的動(dòng)態(tài)化仿真技術(shù)，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(chǎn);（4）擁有大容量的數(shù)據(jù)儲(chǔ)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(duì)接和控制功能的同時(shí)，提高設(shè)備的效率性;（5）輕松實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程以及三通道、四通道甚至更多通道的控制。

2.3 工業(yè)機(jī)器人

眾所周知，人類在機(jī)器人的研究過程當(dāng)中舉步維艱，取得的進(jìn)展相當(dāng)有限。而造成這個(gè)原因主要是由于技術(shù)上的問題。在進(jìn)行第一代機(jī)器人制造的過程當(dāng)中由于技術(shù)上的限制，制作出的機(jī)器人只能夠按照示教來重復(fù)人類的操作，而且對(duì)于作業(yè)環(huán)境和作業(yè)對(duì)象也都較為固定，缺少相應(yīng)的靈活性和變化性，而且成本高昂;和第一代機(jī)器人相比，第二代機(jī)器人則加入了大量的電子傳感設(shè)備，而且還能夠依據(jù)作業(yè)環(huán)境以及操作的要求進(jìn)行簡單化的信息處理，而且在計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)分析與編輯下還可以對(duì)一些行為作出簡單的邏輯判定，對(duì)于人類的某些特定動(dòng)作也可以作出反饋，在具備低級(jí)的人工智能的同時(shí)成本開始逐漸降低，被用到企業(yè)加工與生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中;第三代機(jī)器人就是智能機(jī)器人，第三代機(jī)器人的感知能力開始接近人類并且還能夠?qū)τ谝恍?fù)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(jì)算機(jī)技術(shù)是分不開的。

3 機(jī)電一體化發(fā)展前景

隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)制造業(yè)已經(jīng)開始朝著智能化、多樣化的目標(biāo)邁進(jìn)，因此開發(fā)下一代機(jī)電一體化系統(tǒng)是必然的。新一代機(jī)電一體化系統(tǒng)除了具有良好穩(wěn)定的硬件功能外，還必須具備適應(yīng)多種復(fù)雜環(huán)境的能力，機(jī)械設(shè)備本身易于維護(hù)和管理。

3.1 快速零件制造技術(shù)（RPM）

所謂快速制造技術(shù)，一般來說是指在CAD模型直接驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)不規(guī)則三維實(shí)體技術(shù)的高效、快速制造的總稱。但與傳統(tǒng)的CAD模型制造相比，整個(gè)過程幾乎沒有人為的干預(yù)，都是基于電子計(jì)算機(jī)來設(shè)計(jì)和生產(chǎn)零件。根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際功能和要求，采用不同的加工方法和工藝，然后根據(jù)產(chǎn)品參數(shù)和設(shè)備厚度的要求，從三維模型加工到三維平面。整個(gè)過程只需編輯代碼即可實(shí)現(xiàn)機(jī)床數(shù)量和激光與材料工藝的操作。該技術(shù)以其良好的預(yù)見性成為機(jī)電一體化未來發(fā)展的重要方向。

3.2 智能制造系統(tǒng)（MIT）

該系統(tǒng)是由業(yè)內(nèi)大量科研人員和專家利用智能機(jī)械設(shè)備構(gòu)建的“人機(jī)一體化”系統(tǒng)。經(jīng)過大量專家研究，實(shí)現(xiàn)了人與機(jī)的有機(jī)結(jié)合。人機(jī)集成系統(tǒng)不僅具有良好的穩(wěn)定性和自律性，而且可以應(yīng)用于虛擬制造業(yè)，在先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件中還具有基本的人的思維能力、邏輯判斷能力、自我完善和修復(fù)能力，已成為當(dāng)前機(jī)電一體化研究的核心內(nèi)容。

4結(jié)束語

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)集成了各種先進(jìn)技術(shù)，不僅是社會(huì)生產(chǎn)力不斷發(fā)展的重要體現(xiàn)，也是推動(dòng)中國工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用在機(jī)電一體化和工業(yè)中發(fā)揮了重要作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)將不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，從而充分發(fā)揮其更大的價(jià)值和作用。

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