機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

張英杰

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司升華實業(yè)分公司，山西 陽泉 045000）

機電一體化是指將電子技術(shù)融入機械信息處理、結(jié)構(gòu)、控制以及動力功能中，實現(xiàn)電子軟件、技術(shù)與機械裝置的有效結(jié)合，并構(gòu)建完整一體化系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，機電一體化技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和完善。在實際應(yīng)用過程中，通過對機械技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息技術(shù)、電力電子技術(shù)、信息變換技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、接口技術(shù)、軟件編程技術(shù)等的綜合應(yīng)用，充分發(fā)揮出機電一體化技術(shù)的作用和價值，在提升工業(yè)生產(chǎn)效率、質(zhì)量的基礎(chǔ)上，推動我國工業(yè)領(lǐng)域的長久發(fā)展。

1 機電一體化技術(shù)發(fā)展歷程以及發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 初級階段

最開始的發(fā)現(xiàn)階段，是在二十世紀(jì)六十年代之前。在沒有較多機電一體化意識的情況下，通過最初的電子技術(shù)，逐步完善著機械產(chǎn)品的各項性能。例如：在第二次世界大戰(zhàn)期間，因為戰(zhàn)爭的范圍逐步擴大，需要機械產(chǎn)品和電子技術(shù)之間的高度配合，并且結(jié)合的腳步要有所加快。

1.2 高速發(fā)展階段

在二十世紀(jì)七八十年代。在這一發(fā)展階段，實現(xiàn)了計算機技術(shù)、控制技術(shù)以及通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展。這些科學(xué)技術(shù)的提升，促進(jìn)了機電一體化技術(shù)的提升，并打下牢固的基礎(chǔ)。

1.3 現(xiàn)代化發(fā)展階段

到了二十世紀(jì)九十年代，集成電路已經(jīng)向大規(guī)?；约俺笠?guī)模化的方向發(fā)展，和微型計算機共同成長，發(fā)展的速度令世界驚嘆。這一基礎(chǔ)成了一體化發(fā)展重要的科技力量。此外，還該階段，機電一體化開始邁向更高的層次，慢慢開始了智能化的發(fā)展方向，為之后的智能化實現(xiàn)打好了基礎(chǔ)。在現(xiàn)代化發(fā)展的過程中，不管哪項科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，如光學(xué)技術(shù)、通訊技術(shù)等，都開始慢慢發(fā)揮自身的價值，這時開始出現(xiàn)了分支，其中包括光機電、微機電等。

2 機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢

2.1 人工智能化

智能化技術(shù)的研究與發(fā)展是21世紀(jì)科學(xué)領(lǐng)域的主要研究話題，也是發(fā)展機電一體化技術(shù)的主要方向。因此，機電一體化技術(shù)的研究發(fā)展中，針對人工智能技術(shù)的應(yīng)用備受關(guān)注，例如針對智能化數(shù)控機床與機器人的研發(fā)。所謂智能化，是指對機械行為的描述，是基于控制理論、技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合人工智能、計算機科學(xué)、心理學(xué)、混沌動力學(xué)、運籌學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、生理學(xué)等思想方來進(jìn)行人類智能的模擬。通過人工智能技術(shù)的應(yīng)用來使機械裝置具備判斷推理能力、自主決策能力、邏輯思維能力等，進(jìn)而實現(xiàn)控制目標(biāo)的更高層次的提升。誠然，現(xiàn)階段針對人工智能產(chǎn)品的研發(fā)，雖然無法真正與人類智能進(jìn)行比肩，但是通過對人工智能技術(shù)的應(yīng)用，能夠促使機電一體化技術(shù)的應(yīng)用效果更加顯著。通過為機電一體化產(chǎn)品進(jìn)行部分智能或者是低級智能的賦予，以此充分發(fā)揮出機電一體化的最大化作用和價值。

2.2 機器模塊化

模塊化發(fā)展是現(xiàn)階段機電一體化技術(shù)發(fā)展面臨的主要難題，因為現(xiàn)階段進(jìn)行機電一體化產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)的企業(yè)較多，雖然在具體研發(fā)、生產(chǎn)過程中，有固定、標(biāo)準(zhǔn)的機械接口、動力接口、電氣接口、環(huán)境接口，但是仍存在較大的難題。針對機器模塊化發(fā)展，例如智能調(diào)速、減速、電機集成為一體的動力單元研究，或者是具備視覺、識別、圖像處理、測距等功能的控制單位，通過對上述單元的模塊化發(fā)展，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)規(guī)模的大幅度增加，并推動我國工業(yè)行業(yè)的發(fā)展。但是受到多種因素的影響，導(dǎo)致現(xiàn)階段其單元、部件以及接口的國際標(biāo)準(zhǔn)尚未有效制定。而要想實現(xiàn)機器模塊化發(fā)展，可以通過大企業(yè)的組建聯(lián)合來逐漸形成一種模塊化發(fā)展趨勢，以此實現(xiàn)企業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)。

2.3 環(huán)保綠色化

縱觀現(xiàn)階段我國工業(yè)行業(yè)的發(fā)展，雖然帶動我國經(jīng)濟(jì)水平提升，提高民眾的物質(zhì)生活水平，但是在資源生產(chǎn)方面的存在的問題卻愈發(fā)嚴(yán)重。也正因此，節(jié)能環(huán)保理念的提出受到人們的重視和歡迎，并且被廣泛滲透于各個行業(yè)領(lǐng)域之中?；诖耍G色產(chǎn)品的設(shè)計儼然成為現(xiàn)階段工業(yè)發(fā)展的主要趨勢。而針對綠色產(chǎn)品而言，并非是產(chǎn)品不會對環(huán)境造成破壞就屬于綠色產(chǎn)品，而是需要在設(shè)計、制造、使用以及銷毀等環(huán)節(jié)都符合相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)要求和標(biāo)準(zhǔn)。與此同時，需保障綠色產(chǎn)品在具體使用期間可以提高資源利用率，避免對生態(tài)環(huán)境造成破壞。在此背景下，進(jìn)行機電一體化產(chǎn)品的綠色化設(shè)計至關(guān)重要，以此在保障機電一體化產(chǎn)品不對生態(tài)環(huán)境造成破壞的同時，可以達(dá)到回收利用的目的。

2.4 體積微型化

微型化最早在20世紀(jì)80年代提出，是指機電一體化技術(shù)在發(fā)展過程中，需要朝著微觀領(lǐng)域、微型機器的方向不斷發(fā)展。在此背景下，機電一體化技術(shù)的微型化研究不斷深入。當(dāng)前，針對機電一體化的微型研究已經(jīng)取得一定的成效，具備體積小、靈活性高、能耗低等特點，在軍事、生物醫(yī)療以及信息等領(lǐng)域都得到充分的應(yīng)用。針對微機電一體化技術(shù)而言，需要在具體應(yīng)用過程中依靠精密儀器進(jìn)行制造加工，所以技術(shù)性方面有著較高的要求。

3 結(jié)語

機電一體化技術(shù)，是多項科學(xué)和技術(shù)共同發(fā)展的產(chǎn)物，更是社會生產(chǎn)力發(fā)展的必然趨勢。該項技術(shù)目前正在向智能化、模塊化以及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，為工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)，使得我國在激烈的國際競爭中占據(jù)了絕對的優(yōu)勢。