機電一體化技術的發(fā)展趨勢及應用研究

牟軍明

（北京天海工業(yè)有限公司，北京 100023）

現(xiàn)階段，機電一體化技術已經(jīng)被廣泛應用在各領域的生產(chǎn)經(jīng)營建設環(huán)節(jié)，對提升實際生產(chǎn)質(zhì)量與效率具有重要意義。為從根本上提升機電一體化技術在實際應用過程中的可行性，各企業(yè)的相關管理部門需結合實際生產(chǎn)方案，對機電一體化結構進行不斷完善，確保機電一體化技術能夠在提升生產(chǎn)效益過程中發(fā)揮重要作用。

1 機電一體化技術的理論研討

機電一體優(yōu)化主要由計算機技術、信息技術、機械技術、控制技術等組成，是一門專業(yè)性強的復合型學科。機電一體化主要發(fā)展方向為智能化、模塊化以及網(wǎng)絡化，實際應用范圍還在不斷擴大。

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展速度的不斷加快，現(xiàn)代電子技術革新頻率提升，在市場中涌現(xiàn)出了諸多先進的電子技術，對從根本上推動現(xiàn)代電子技術快速發(fā)展具有重要意義。現(xiàn)代電子技術是機電一體化的重要基礎，為不斷完善機電一體化結構，保證機電一體化功能穩(wěn)定革新，企業(yè)的相關部門需要增強現(xiàn)代電子技術的更新與優(yōu)化的投入力度，通過將多種現(xiàn)代電子技術有機融合在一起，保障實際生產(chǎn)過程中的質(zhì)量與效率。在機電一體化技術實際應用過程中，不同生產(chǎn)領域對機電一體化結構功能的要求存在較大差異，需相關設計人員在設計機電一體化產(chǎn)品期間，對生產(chǎn)需求以及生產(chǎn)特征進行細致分析。圖1 為常見的機電一體化結構功能。

圖1

2 機電一體化技術發(fā)展趨勢

2.1 機電一體化技術智能化發(fā)展趨勢

機電一體化產(chǎn)品現(xiàn)已經(jīng)朝向智能化發(fā)展，應用在多種領域，對加快實際生產(chǎn)期間的質(zhì)量與效率具有重要意義。具體來說，機電一體化技術的智能化發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）模糊邏輯控制技術。是人工智能技術下屬子系統(tǒng)，通過模擬人類思維的方式，展現(xiàn)出不精準的信息方法。就目前，模糊控制系統(tǒng)已經(jīng)被應用在很多生產(chǎn)經(jīng)營建設領域，為保障生產(chǎn)期間的質(zhì)量與效率奠定了堅實基礎。例如，在列車啟動與停車環(huán)節(jié)應用模糊控制系統(tǒng)，可以確保列車在運行過程中，乘客不會因為慣性而出現(xiàn)危險情況。

（2）專家系統(tǒng)。能夠在一定領域內(nèi)，將相關經(jīng)驗以及理論知識轉化成計算機能夠處理的程序系統(tǒng)，采用專家推理以及控制策略，確保問題解決效果能夠達到專家級水平?，F(xiàn)階段，專家系統(tǒng)并不成熟，在實際應用過程中存在諸多問題，需要相關研究部門將當前關注重點放置在專家系統(tǒng)的完善過程，通過在實際生產(chǎn)過程中不斷優(yōu)化專家系統(tǒng)結構，從根本上提升專家系統(tǒng)運行期間的技術可行性與經(jīng)濟適用性。

（3）人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)是最為簡單的處理單元，經(jīng)常用在連接負責的網(wǎng)絡系統(tǒng)中，具有復雜性顯著的特征。與其他技術相比，人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術具有一定的自適應能力以及容錯能力，可以快速處理實際生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)節(jié)的各類問題。在人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)內(nèi)，可以應用數(shù)字或者模擬等方式進行開展分析工作，對許多問題因素并不精準的信息進行高效處理。在機電一體化改造過程中，應用人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)，可以切實提升信息的傳輸力以及可利用率，幫助相關生產(chǎn)領域節(jié)省下更多的人力與物力資源，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化發(fā)展目標。

（4）智能工程技術。智能工程技術也是基于機電一體優(yōu)化技術下發(fā)展出的自動化處理與應用新科學，主要就是將研究目標放置在表示、獲取、保存與變換等方面，確保信息處理、知識處理達到更深層次。與人工智能技術相比，智能工程技術的應用更被設計領域、制造領域所接受，為不斷優(yōu)化機電一體化結構、提升機電一體化設計水平奠定了堅實的技術基礎。

2.2 機電一體化技術人格化發(fā)展趨勢

機電一體化技術人格化發(fā)展趨勢主要就是使機電一體化產(chǎn)品具有更高的模仿功能，能夠模仿各個生命機體，確保機電一體化生產(chǎn)更加適應不同領域的生產(chǎn)經(jīng)營建設要求。機電一體化發(fā)展的最終目標就是服務于人民，與人共生，因此，如何提升機電一體化的情感以及人性尤為重要，通過結合不同領域生產(chǎn)建設特征，對機電一體化進行人格化改造，盡早實現(xiàn)人機一體化目標。

2.3 機電一體化技術微型化發(fā)展趨勢

20 世紀50 年代末，微型化理念被首次提出，通過在不影響運行水平的前提下進一步縮小機械設備的占地面積，從根本上提升各類資源的實際利用率。機電一體化微型化發(fā)展趨勢是一定新興且具有多學科交叉特征的課題，在機械設備內(nèi)部零部件縮小到一定程度時，隨之而來的生產(chǎn)效率與平穩(wěn)運行問題將會日漸增多。為盡早實現(xiàn)機電一體化微型化發(fā)展目標，相關工作人員需要結合器件以及系統(tǒng)的實際運行要求，對系統(tǒng)設計方案進行專項評估以及優(yōu)化，引入先進的虛擬現(xiàn)實技術，確保微型化發(fā)展方向能夠在提升機電一體化產(chǎn)品運行經(jīng)濟效益中發(fā)揮主重要作用。

2.4 機電一體化技術集成化發(fā)展趨勢

機電一體化產(chǎn)品集成化發(fā)展趨勢能夠從根本上提升產(chǎn)品的功能性與可控性。具體而言，機電一體化集成就是將機械、電子以及其他領域先進技術有機融為一體，形成一個具備顯著綜合特征的集合體，滿足大眾實際生產(chǎn)建設期間的各類需求。不僅如此，機電一體化集承技術也是利用系統(tǒng)工程技術指導機電一體化產(chǎn)品開發(fā)與應用環(huán)節(jié)，在機電一體化產(chǎn)品設計與應用過程中結合熱能、光能、生物及化學能等先進技術，確保不同學科之間的相互耦合關系能夠得到正確處理。

2.5 機電一體化技術綠色化發(fā)展趨勢

伴隨著社會可持續(xù)發(fā)展進程不斷推進，機電一體化產(chǎn)品在設計與后期運營過程中也應當嚴格遵循綠色環(huán)保原則，推動機電一體化技術朝向綠色化發(fā)展。要求在機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)、制作、報裝以及后期報廢處理的全生命周期內(nèi)，對周邊生產(chǎn)環(huán)境的影響程度最小，不可再生資源的利用率提高，確保機電一體化產(chǎn)業(yè)能夠更加滿足社會可持續(xù)發(fā)展目標。

3 機電一體化技術的實際應用

為確保機電一體化產(chǎn)品在實際運行過程中具有更高效率，需要進一步提升機電一體化結構內(nèi)部零件的精準度，控制產(chǎn)品運行阻力以及產(chǎn)生的噪聲值?，F(xiàn)階段，機電一體化內(nèi)部產(chǎn)品構件多被設計成螺旋曲筒或者膨脹機的葉輪葉片形態(tài)，可以更好地適應不同領域實際生產(chǎn)要求。

3.1 機電一體化技術在數(shù)控機床中的應用

數(shù)控機床以及數(shù)控機床管理系統(tǒng)現(xiàn)已經(jīng)經(jīng)歷了40 多年的發(fā)展歷史，隨著機電一體化技術日漸成熟，將該技術應用在數(shù)控機床的監(jiān)控以及優(yōu)化過程中，對提升數(shù)控機床的功能性、控制精度以及結構性能具有重要意義。

將機電一體化技術應用在數(shù)控機床的開放性設計環(huán)節(jié)，能夠確保數(shù)控機床模塊具有一定的層次性、兼容性，符合各類接口標準，從根本上提升數(shù)控機床的實際利用率。

將機電一體化技術應用在大容量存儲器的模塊色劑過程中，在原有基礎上豐富數(shù)控功能，實現(xiàn)數(shù)控機床多過程、多渠道控制目標。舉例而言，在數(shù)控機床實際應用環(huán)節(jié)，一臺機床可以同時完成多個獨立加工任務。通過開發(fā)出相應的集成管理系統(tǒng)，將數(shù)控機床內(nèi)刀具破損檢測、物料板云以及機械手的操作均在統(tǒng)一集成系統(tǒng)中實現(xiàn)。

3.2 機電一體化技術在制造系統(tǒng)中的應用

通過將機電一體化技術應用在集成制造系統(tǒng)內(nèi)，能夠使各分散的系統(tǒng)簡單結合在一起，實現(xiàn)系統(tǒng)動態(tài)最優(yōu)化綜合目標。通過計算機集成制造系統(tǒng)，可以打破部門與部門之間的界線，高效控制物流以及信息流，使經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)與產(chǎn)品準備工作均能夠有機地結合在一起，確保各生產(chǎn)要素中的潛力能夠被充分發(fā)揮出來。

3.3 機電一體化技術在工業(yè)機器人生產(chǎn)中的應用

傳統(tǒng)工業(yè)機器人雖然進一步提升了實際生產(chǎn)質(zhì)量與效率，但是，只能夠用作重復運行，無法適應多變的作業(yè)環(huán)境以及作業(yè)對象。將機電一體化產(chǎn)品應用在工業(yè)機器人生產(chǎn)制造過程中，能夠切實提升機器人的感知功能，確保機器人可以進行較為復雜的邏輯思維以及決策。

4 結語

總之，機電一體化技術發(fā)展領域極為廣闊，實際應用期間的綜合效益顯著。與其他發(fā)達國家相比，我國機電一體化技術研發(fā)與推廣時間較短，實際積累經(jīng)驗不足，為從根本上提升機電一體化技術在實際應用過程中的有效性，相關管理部門需將當前機電一體化技術的研發(fā)重點放置在機電系統(tǒng)化、微型化等方面，通過細致分析生產(chǎn)經(jīng)營建設期間各類需求，對機電一體化結構進行不斷優(yōu)化，推動機電行業(yè)平穩(wěn)可持續(xù)發(fā)展。