機電一體化技術在汽車智能制造中的應用

安廣彬，周 叢

(長城汽車股份有限公司，河北 保定 071000)

人們通過智能終端可以讓機電機組獨立完成汽車控制的多個環(huán)節(jié)，提高了汽車行駛的安全性。但僅通過智能終端對分散的汽車機械組件進行控制并不能最大限度地保障用戶安全，為了優(yōu)化汽車質量，需要進一步對汽車智能制造模式進行優(yōu)化。機電一體化技術能夠將分散的機電機組集成，使不同指令之間的連貫性加強，提升機組運作效率。

1 機電一體化及智能制造

1.1 機電一體化

機電一體化涉及多個專業(yè)領域，如電子力學、微電子、機械等，大體上可以分為電子和機械兩部分。過去，電子技術與機械技術相互獨立，并沒有太多聯(lián)系，隨著技術水平的提升及相關研究的深入，二者開始融合，形成了機電一體化概念。機電一體化是利用電子技術對汽車機械組件整合，可以直接對電子進行控制，使汽車機械組件完成相關指令，所以可以將機電一體化視為利用電子對汽車機械組件進行集中控制的一項技術體系。機電一體化還具有遠程控制特征，即電子技術的控制作用來源于電子信號，信號能夠作為信息載體往返于控制端與機械組件端，幫助人工傳輸控制指令到機械組件處，使其運作，并將機械組件的運作狀態(tài)反饋給控制端，便于人工進行調控，這一特征在汽車智能制造中有更突出的表現(xiàn)，因此機電一體化技術是汽車智能制造模式的基礎[1]。

1.2 智能制造

智能制造概念來源于智能技術，屬于通用性技術，在汽車制造領域中起到了巨大的作用?，F(xiàn)代汽車智能制造是一個系統(tǒng)性的概念，即利用智能技術制造一個智能控制系統(tǒng)終端，終端具有智能邏輯功能，在一定程度上可以取代人工對制造需求與相關事件進行判斷，再根據(jù)判斷結果設定控制指令，并通過傳輸渠道將指令發(fā)送給控制單元，由控制單元對制造機械進行控制，使其執(zhí)行指令，實現(xiàn)制造目的。由此可知，智能制造最大的特點是可以取代人工，其中智能邏輯是支撐整個系統(tǒng)運作的關鍵因素，該邏輯由人工預設得來，同時會隨著人工或其他信息來不斷增強、不斷完善自身智能水平，以保障制造效率與質量。目前，汽車制造領域還無法做到完全脫離人工，大部分人工主要負責對智能制造運作進行監(jiān)督、調整與應急控制，在未來，智能技術是可能完全取代人工的，推行智能制造是現(xiàn)代汽車制造領域的趨勢。

2 機電一體化技術在汽車智能制造中的應用

2.1 制動防抱死

在汽車智能制造模式出現(xiàn)前，傳統(tǒng)汽車在制動過程中經(jīng)常出現(xiàn)抱死現(xiàn)象，使得用戶遭受了很大困擾，人們開始針對抱死現(xiàn)象進行研究，機電一體化技術應運而生，構建了制動防抱死系統(tǒng)(ABS)。制動防抱死系統(tǒng)的主要作用是控制汽車速度，這樣可以最大限度地排除制動時的不穩(wěn)定因素，以防汽車追尾等安全事故發(fā)生，但傳統(tǒng)制動防抱死系統(tǒng)只是簡單的地減少了制動裝置，即只在后輪安裝制動裝置，這種行為使得汽車制動性能大幅下降，因此不可取。采用機電一體化技術的汽車智能系統(tǒng)能夠對每個制動裝置與車輪瞬時運動狀態(tài)進行感知與監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結果對每個制動裝置力矩進行合理設計，一方面起到了防抱死作用，另一方面也兼顧了汽車制動需求，不再需要減少制動裝置。例如：某汽車智能制造廠中，工作人員在每個制動裝置與制動輪上都安裝了智能傳感器，傳感器類型為電子裝置，該裝置能夠高效率地采集瞬時力矩情況，并通過電子信號將力矩信息傳輸給汽車智能控制系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)信息可作出準確判斷，擬定合理力矩參數(shù)，設定控制指令，這樣根據(jù)指令制動裝置的控制單元會被調整到合理力矩指令。經(jīng)測試可知，傳感器的應用成功實現(xiàn)了制動防抱死現(xiàn)象，安全水平符合現(xiàn)行安全標準?？梢?，在汽車智能制造中有必要利用機電一體化技術來建造制動防抱死系統(tǒng)，不但可以對汽車制動性能起到了保障作用，還提高了汽車行駛安全性，具有突出的智能水平[2]。

2.2 自動變速器

自動變速器利用機電一體化技術，可降低汽車損耗功率，提高汽車動力傳遞質量，汽車在行駛過程中的安全性與舒適性都會得到提升。例如：某廠在汽車自動變速器機電一體化生產(chǎn)中，在汽車發(fā)動機附近安裝了若干傳感器，用于檢測發(fā)動機的振動頻率、溫度等參數(shù)，通過傳感器可知汽車發(fā)動機的工作狀態(tài)，并通過電子信號將狀態(tài)信息傳輸給智能終端，終端會根據(jù)信息對發(fā)動機開關程序進行控制，進行開關程序選擇、開關跳合自動化控制、換擋信息控制等。自動變速器具有機電一體化技術特征，借助智能技術可以降低汽車操控難度，提高汽車行駛安全，應在汽車智能制造中重點推廣。自動變速器還具有自檢功能，即智能終端根據(jù)反饋信息可知自動變速器當前狀態(tài)是否正常，如果發(fā)現(xiàn)異常，將停止自動模式，轉入手動模式，排除因自動變速器異常而產(chǎn)生的安全隱患。

2.3 測距雷達

測距雷達一般用于汽車?？繒r，主要功能在于檢測汽車首尾兩端與周邊障礙物的距離，并實時通過語音提示用戶當前距離，以便用戶做出判斷，解決了以往汽車?？繒r的視野盲區(qū)問題，同時也大幅避免了汽車碰撞情況的發(fā)生概率，所以測距雷達具有較高的應用價值。測距雷達是機電一體化技術的一種應用形式，其大體架構可以分為激光傳感器子系統(tǒng)、中央處理系統(tǒng)，前者可以根據(jù)激光在不同距離的強度判斷汽車與障礙物的距離，并將距離信息反饋給中央處理系統(tǒng)(即智能終端)，智能終端會連通車載語音提示功能進行提示，以保障汽車在停靠或其他情況下的安全。測距雷達基本可以實現(xiàn)無差別測距，應在汽車智能制造中廣泛應用。

3 機電一體化技術在汽車智能制造應用中的問題

3.1 傳感器敏銳度問題

現(xiàn)代機電傳感器在敏銳度上存在一定缺陷，在某些時候無法實時識別障礙物或識別延時等，這種現(xiàn)象都可能導致用戶遭遇危險。提高傳感器敏銳度是解決問題的關鍵，未來可采用光學技術來深入研究。

3.2 技術柔性問題

機電一體化技術在汽車智能制造中的應用處于受控地位，即各技術系統(tǒng)需要根據(jù)智能終端指令來運作，面對智能終端指令，現(xiàn)代汽車的機電一體化技術系統(tǒng)通常是無條件執(zhí)行，說明技術柔性稍有欠缺。有時用戶希望汽車速度能夠更快，但礙于智能終端對自動變速器發(fā)出的指令，汽車制動力會受到限制，速度可能無法滿足用戶需求，而如果智能終端能夠根據(jù)周邊環(huán)境判斷是否有必要對制動力進行限制，就可以提高技術柔性，這是機電一體化技術在未來汽車智能制造中需要解決的問題。

4 結語

機電一體化技術與汽車智能制造關系緊密，其各種應用能夠支撐智能邏輯運作，但技術應用存在缺陷，在特殊情況下可能帶來負面影響，還需要繼續(xù)深入研究，以提高技術水平，提高汽車操作便捷性，延長汽車使用壽命，保障汽車行駛安全。