機(jī)電一體化的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析

陳勇

（六盤水市水利水電綜合服務(wù)中心，貴州六盤水553000）

0 引言

現(xiàn)代化的工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，機(jī)電一體化發(fā)展需求也在不斷擴(kuò)大。正因如此，電子通信技術(shù)等信息技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了契機(jī)，整體帶動(dòng)機(jī)械化發(fā)展。可以說(shuō)，我國(guó)機(jī)電一體化發(fā)展在經(jīng)歷幾個(gè)重要階段之后，再加上對(duì)機(jī)電一體化的理論研究，對(duì)深入了解并推動(dòng)機(jī)電一體化的完善發(fā)展來(lái)說(shuō)，是至關(guān)重要的部分。

1 機(jī)電一體化內(nèi)涵

現(xiàn)階段，我國(guó)科學(xué)技術(shù)的成熟發(fā)展，從某種程度上促進(jìn)機(jī)電一體化的深入發(fā)展與整合，促使其各方面獲得良好的發(fā)展成果。雖然機(jī)電一體化已經(jīng)從行業(yè)獨(dú)立出來(lái)，成為一門獨(dú)立科學(xué)被研究與發(fā)展，且很多高等院校為了培養(yǎng)更多該領(lǐng)域的人才，理工科院校均開(kāi)設(shè)機(jī)電一體化專業(yè)，為我國(guó)工業(yè)發(fā)展提供了人才保障。從機(jī)電一體化技術(shù)來(lái)討論，其主要涉及機(jī)電一體化產(chǎn)品與技術(shù)。在進(jìn)行該領(lǐng)域的技術(shù)研究時(shí)，應(yīng)對(duì)二者之間關(guān)系進(jìn)行思考，避免過(guò)度使用創(chuàng)新技術(shù)，造成技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)和生產(chǎn)之間的脫節(jié)問(wèn)題[1]。在技術(shù)研究領(lǐng)域，應(yīng)該促使先進(jìn)技術(shù)融合，加快轉(zhuǎn)化技術(shù)成果，推動(dòng)其高速、高質(zhì)量發(fā)展。

對(duì)此，梳理機(jī)電一體化技術(shù)內(nèi)容，可以從以下幾個(gè)方面入手：①機(jī)電一體化技術(shù)的技術(shù)專業(yè)技術(shù)，即為機(jī)械技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)間的融合，有利于機(jī)電一體化技術(shù)的觀念更替與科學(xué)創(chuàng)新發(fā)展，促進(jìn)該技術(shù)在材料、性能與組成架構(gòu)上的技術(shù)變更，為促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)設(shè)備貢獻(xiàn)力量，集中表現(xiàn)在重量、體積與精準(zhǔn)度及其他性能優(yōu)化上。機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)，科學(xué)應(yīng)用機(jī)械設(shè)備制作工藝及理論知識(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，積極應(yīng)用專業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及人工智能，來(lái)促使機(jī)械制造技術(shù)奠定基礎(chǔ)；②信息計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)運(yùn)算、交換、存取與判斷，人工智能與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)都在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的處理內(nèi)容內(nèi)。自動(dòng)控制的應(yīng)用范圍較廣，進(jìn)行理論指導(dǎo)，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，做好系統(tǒng)仿真及自動(dòng)化控制技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作。如機(jī)電一體化控制技術(shù)的速度控制、方位控制、系統(tǒng)自動(dòng)診斷與校正、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)再現(xiàn)的內(nèi)容；③傳感檢測(cè)技術(shù)。傳感檢測(cè)技術(shù)是整個(gè)系統(tǒng)感受組成，促使傳感器檢測(cè)技術(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)和精確自動(dòng)化控制，促使其發(fā)揮具體應(yīng)用價(jià)值。機(jī)電一體化傳感器能夠快速獲取信息資源，對(duì)加快機(jī)電一體化的系統(tǒng)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2 機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用范圍

2.1 工業(yè)機(jī)器人

人工成本增加，必然導(dǎo)致市場(chǎng)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求變化，促使工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)升級(jí)與普及應(yīng)用提供了發(fā)展空間。尤其是核算工作，缺少人性化思維情感，借助于演算邏輯，來(lái)感應(yīng)與適應(yīng)周圍環(huán)境，這是人們?cè)诠ぷ鳠o(wú)法比較的。

2.2 柔性制造系統(tǒng)

柔性制造系統(tǒng)包括數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)、機(jī)器設(shè)備等，需要滿足自動(dòng)化設(shè)備需求與生產(chǎn)，機(jī)電一體化設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)這些需求，且在市場(chǎng)需求中，對(duì)于種類多、工藝復(fù)雜等要求，其也有較好的回應(yīng)。機(jī)電一體化對(duì)于零件更換頻率高、設(shè)備耗損率大等，也表現(xiàn)出較好的應(yīng)用效果[2]。

2.3 數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床提升了生產(chǎn)效率，其高質(zhì)量生產(chǎn)率及安全性已經(jīng)被人們所認(rèn)同。創(chuàng)新與升級(jí)發(fā)展機(jī)電一體化，為我國(guó)數(shù)控機(jī)床的高水平發(fā)展提供了技術(shù)，提升了數(shù)控機(jī)床的操作精細(xì)化，逼近全面化目標(biāo)。集中作用于功能與構(gòu)造兩個(gè)方面，構(gòu)造的模塊化，以及總線式改觀，促使功能更加健全，同時(shí)利于自動(dòng)化的發(fā)展。

2.4 計(jì)算機(jī)繼承和制造系統(tǒng)

機(jī)電一體化的良好運(yùn)作，在計(jì)算機(jī)集成和制造系統(tǒng)的應(yīng)用中，切實(shí)提升了機(jī)電一體化的可控性與精確度，其所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)效果是傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法比擬的。并且，機(jī)電一體化打破部門間隔閡，促使各部門之間緊密聯(lián)系，合作形成規(guī)劃方案與生產(chǎn)工作，以及實(shí)驗(yàn)的良好運(yùn)行?？梢哉f(shuō)，各部門之間有效合作，資源配置的效率較高，具有很好的生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)意義。

3 機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)電一體化是傳統(tǒng)簡(jiǎn)單機(jī)電技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的，并開(kāi)始向信息化、智能化方向發(fā)展。在機(jī)電一體化發(fā)展中，同時(shí)產(chǎn)生的社會(huì)效應(yīng)也不可忽視，如對(duì)人們生產(chǎn)生活所帶來(lái)的便捷之處。深入發(fā)展機(jī)電一體化，將先進(jìn)光纖與人工智能等計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在機(jī)電一體化技術(shù)中，促使機(jī)電一體化與前沿科學(xué)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新融合，為機(jī)電一體化的作用提供了更強(qiáng)的技術(shù)支撐?，F(xiàn)階段，我國(guó)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)與技術(shù)創(chuàng)新速度、質(zhì)量正不斷提升，這一技術(shù)力量為機(jī)電一體化的深層次發(fā)展提動(dòng)了動(dòng)力，促使其深入人們的生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。如人們?nèi)粘＜庇秒娖鳎照{(diào)、洗衣機(jī)、冰箱、電視等，以及工業(yè)生產(chǎn)中。機(jī)電一體化技術(shù)研究開(kāi)始轉(zhuǎn)向電子智能技術(shù)，為機(jī)電一體化技術(shù)的智能化發(fā)展提供智力支持。在相關(guān)研究人員的努力下，現(xiàn)已經(jīng)取得成績(jī)。對(duì)此，我國(guó)機(jī)電一體化智能機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用，仍然處于技術(shù)探索階段，智能機(jī)器人也是應(yīng)用在特殊環(huán)境或工作中[3]。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自然也會(huì)給機(jī)電一體化發(fā)展提供支持，且促使其圍繞需求驅(qū)動(dòng)而獲得更大的發(fā)展，提升人們生產(chǎn)生活能力。

4 機(jī)電一體化發(fā)展特點(diǎn)

機(jī)電一體化并不是學(xué)科產(chǎn)物，而是信息處理、微電子、計(jì)算機(jī)等基礎(chǔ)上所實(shí)現(xiàn)的。對(duì)此，機(jī)電一體化以某些科學(xué)技術(shù)為載體，可以從以下幾個(gè)方面來(lái)切入。

4.1 數(shù)字化

微控制器的工作是為機(jī)電產(chǎn)品做好數(shù)字化的基礎(chǔ)，如數(shù)控機(jī)床、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、不同類型機(jī)器人等方面，且具有更廣的普遍應(yīng)用，應(yīng)用效果越來(lái)越明顯。尤其是機(jī)電一體化，為工業(yè)生產(chǎn)制造與設(shè)計(jì)提供了數(shù)字化保障，同時(shí)反過(guò)來(lái)提升機(jī)電一體化的可靠性、可維護(hù)性與簡(jiǎn)易性。數(shù)字化技術(shù)在遠(yuǎn)程操作、遠(yuǎn)程診斷與修復(fù)上也表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。

4.2 智能化

機(jī)電產(chǎn)品能替代部分人工作業(yè)，如邏輯思考、調(diào)研判斷與決策，人機(jī)對(duì)話功能則對(duì)智能數(shù)據(jù)庫(kù)操作提供了幫助，提升了其操作性能。模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論等的機(jī)電一體化也有相應(yīng)的擴(kuò)展?，F(xiàn)代化機(jī)電一體化系統(tǒng)，智能控制應(yīng)用領(lǐng)域最為廣泛，被開(kāi)發(fā)性能，工業(yè)化水平及效率也是遠(yuǎn)超傳統(tǒng)控制水平的。

4.3 模塊化

機(jī)電一體化一般會(huì)受到產(chǎn)品與生產(chǎn)商的影響，作用于開(kāi)發(fā)與研發(fā)過(guò)程，機(jī)電一體化產(chǎn)品的模塊化施工問(wèn)題非常明顯，具體表現(xiàn)在視覺(jué)、識(shí)別與測(cè)距。而機(jī)電一體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊在減速、調(diào)速變頻也表現(xiàn)突出。對(duì)此，機(jī)電一體化研究生產(chǎn)，能夠促使這些方面的模塊與標(biāo)準(zhǔn)更加優(yōu)越，有效保障了開(kāi)發(fā)效率與質(zhì)量[4]。

4.4 綠色化

因我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)與發(fā)展環(huán)境，部分來(lái)自工業(yè)化的生產(chǎn)，且為我國(guó)社會(huì)帶來(lái)極大經(jīng)濟(jì)效益，環(huán)境污染問(wèn)題卻不可忽視，因?yàn)楣I(yè)化生產(chǎn)已經(jīng)產(chǎn)生了生態(tài)環(huán)境危機(jī)問(wèn)題。對(duì)此，在致力于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，還應(yīng)該發(fā)展環(huán)境保護(hù)。國(guó)民對(duì)生態(tài)保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，綠色食品生產(chǎn)加工行業(yè)現(xiàn)已取得良好發(fā)展，如食品加工各個(gè)環(huán)節(jié)，均表現(xiàn)出環(huán)境保護(hù)價(jià)值理念?？梢哉f(shuō)，綠色化機(jī)電一體化發(fā)展存在很大可能性。

5 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

5.1 全息系統(tǒng)化

全息系統(tǒng)化同時(shí)也是智能化，對(duì)機(jī)器行為的描述，基于控制理論，吸收應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)、混沌力學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、心理學(xué)、人工智能等新學(xué)科方法，模擬人類思維和行為，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更高水平控制。機(jī)電一體化技術(shù)智能特征也將會(huì)越來(lái)越明顯，機(jī)電一體化發(fā)展速度加快，研究層次也深入。數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人的智能化，但是促使機(jī)電一體化產(chǎn)品與人類具有相同智能是不可能的，同時(shí)也沒(méi)必要。但高速度與高性能微型處理器促使機(jī)電一體化的智能化，利于生產(chǎn)生活質(zhì)量的提升。

5.2 微型機(jī)電化

微型機(jī)電化的研究開(kāi)發(fā)，結(jié)合足浴半導(dǎo)體蝕刻技術(shù)，且已經(jīng)完成亞微米級(jí)機(jī)械元件，若其應(yīng)用在實(shí)際產(chǎn)品中，則實(shí)現(xiàn)了電子與機(jī)械“融合”，機(jī)體、傳感器、CPU等集成后，自律元件的體積將會(huì)縮小很多。微型機(jī)械學(xué)則是機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向，外觀尺寸非常小，同時(shí)具有運(yùn)動(dòng)靈活、體積小、耗能少等，一般應(yīng)用在信息產(chǎn)業(yè)、軍事及生物醫(yī)療領(lǐng)域。

5.3 光機(jī)電一體化

光機(jī)電一體化也是機(jī)電產(chǎn)品的重要發(fā)展趨勢(shì)，其因能源系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)部件構(gòu)成，在引進(jìn)光學(xué)技術(shù)后，發(fā)揮這一技術(shù)優(yōu)勢(shì)，促使機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、能源系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯。

5.4 產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)的全球化

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，為全球生產(chǎn)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)提供了發(fā)展契機(jī)，同時(shí)企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)也從資源競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)全球化。網(wǎng)絡(luò)普及，由此產(chǎn)生的控制技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)也朝向網(wǎng)絡(luò)全球化的發(fā)展。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言之，機(jī)電一體化技術(shù)是多門學(xué)科與技術(shù)的整合產(chǎn)物，是新興科學(xué)技術(shù)，也是多科學(xué)技術(shù)融合的結(jié)果。并且其作為一種智慧結(jié)晶，人們對(duì)機(jī)電一體化的深入研究，提升了機(jī)電一體化水平，其功能與作用，為人們帶來(lái)更為舒適的環(huán)境與生活方式，促進(jìn)了工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，也為社會(huì)進(jìn)步貢獻(xiàn)了力量。