機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的實(shí)際應(yīng)用

賈成芬 唐小潔 張攀

（四川大學(xué)錦江學(xué)院 四川眉山 620860）

近年來(lái)，我國(guó)的工業(yè)一直處在飛速發(fā)展的階段，工業(yè)的發(fā)展對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高有很重要的作用，同樣，工業(yè)的發(fā)展也離不開先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和手段的支持。傳統(tǒng)的機(jī)械工程自動(dòng)化水平較低，大部分工作都是依靠人力來(lái)完成，不但工作效率較低，而且還需要耗費(fèi)大量的人力資源，一些高難度的操作中還存在很大的安全隱患，因此，傳統(tǒng)的機(jī)械工程模式已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，亟需進(jìn)行改革和創(chuàng)新。

機(jī)電一體化技術(shù)的出現(xiàn)給機(jī)械工程的發(fā)展指明了方向。機(jī)電一體化技術(shù)是借助信息化的技術(shù)手段，將電子信息技術(shù)和機(jī)械工程進(jìn)行有機(jī)的融合，在傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)的基礎(chǔ)上，增加了更多信息化的技術(shù)。在機(jī)械工程中應(yīng)用機(jī)電一體化系統(tǒng)，能夠減少機(jī)械工程中的人工投入，降低機(jī)械工程的人工成本，提高機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化程度，借助先進(jìn)的信息化處理技術(shù)，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行信息的處理，從而保證機(jī)械設(shè)備高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，大大提高了機(jī)械工程的工作效率和質(zhì)量。

1 機(jī)電一體化概述

機(jī)電一體化技術(shù)是在信息化時(shí)代下產(chǎn)生的一種將機(jī)械技術(shù)和電子信息技術(shù)相結(jié)合的工程技術(shù)手段［1］。機(jī)電一體化技術(shù)并不是簡(jiǎn)單地將機(jī)械技術(shù)和電子信息進(jìn)行疊加，而是充分結(jié)合兩者的特點(diǎn)，將兩者進(jìn)行有機(jī)的融合建立起來(lái)的更優(yōu)化的機(jī)械工程技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用能夠提高機(jī)械操作的自動(dòng)化程度，大大簡(jiǎn)化操作的程序和過(guò)程，提高生產(chǎn)的效率和企業(yè)的生產(chǎn)能力。機(jī)電一體化技術(shù)集多種技術(shù)和功能于一體，其功能更強(qiáng)大，應(yīng)用的范圍更廣泛，能夠滿足更多的生產(chǎn)需要，簡(jiǎn)化了企業(yè)生產(chǎn)中繁瑣的人工操作。機(jī)電一體化技術(shù)在信息化技術(shù)的推動(dòng)下得到了飛快的發(fā)展。

面對(duì)日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)傳統(tǒng)的工業(yè)模式暴露出了很多的不足之處，產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率不足，生產(chǎn)中的工作量大，影響生產(chǎn)的效率，生產(chǎn)技術(shù)不夠先進(jìn)，導(dǎo)致產(chǎn)品的科技水平較低等，這些都是我國(guó)工業(yè)發(fā)展中面臨的難題，亟需先進(jìn)的技術(shù)和手段來(lái)改進(jìn)現(xiàn)狀。

機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的應(yīng)用能夠給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)更好的發(fā)展。一方面，能夠降低人工的成本［3］。傳統(tǒng)的機(jī)械工程需要消耗大量的人力資源，大部分工作都是靠人工來(lái)完成，人工的成本很高，但是工作效率卻不高。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)⒋蟛糠值娜斯げ僮魍ㄟ^(guò)電腦控制來(lái)完成，不但工作效率大大提高，也大大減少了人力資源的消耗，降低了機(jī)械工程的人工成本，一定程度上增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。另一方面，降低了機(jī)械工程中安全事故的發(fā)生率。機(jī)械工程中一些高難度的操作存在很高的安全隱患，傳統(tǒng)的機(jī)械工程這些操作主要靠人力完成，因此，出現(xiàn)安全事故的概率比較大。機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用能夠降低人工操作的難度，用機(jī)器代替人工來(lái)完成那些高難度的操作，大大降低了安全事故發(fā)生的概率，提高了工程的安全性?？傊?，機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的應(yīng)用能夠使機(jī)械工程工作更高效、更安全地開展。

2 機(jī)電一體化系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

2.1 降低空氣污染指數(shù)

新型機(jī)電一體化設(shè)備在運(yùn)用過(guò)程中基本都是被信息技術(shù)所覆蓋，因此，減少了在空氣中排放的污染物。在之前的設(shè)備中，有很多步驟都是可以使用信息技術(shù)來(lái)控制的，工藝也非常簡(jiǎn)單，這就降低了空氣中二氧化碳的含量，對(duì)環(huán)境保護(hù)是有利的?，F(xiàn)代新型的機(jī)電一體化系統(tǒng)可以降低很多空氣中的污染，并且人工智能也可以節(jié)省很多在生產(chǎn)過(guò)程中的繁瑣步驟。

2.2 使用性能強(qiáng)

機(jī)電一體化設(shè)備可以使用數(shù)字顯示，并且可以進(jìn)行軟件控制，無(wú)需另外安裝按鈕，這也減輕了工作人員的壓力。機(jī)電一體化技術(shù)可以做到重復(fù)性操作，設(shè)備更加先進(jìn)，程序也可以進(jìn)行自動(dòng)選擇。由于機(jī)電一體化設(shè)備使用的是復(fù)合技術(shù)，因此也要開發(fā)復(fù)合功能。和其他的技術(shù)進(jìn)行比較，機(jī)電一體化可以在各個(gè)領(lǐng)域中得到有效使用，以往的技術(shù)一般是和特殊功能相對(duì)的，機(jī)電一體化就完全避免了這一類問(wèn)題，其復(fù)合技術(shù)及復(fù)合功能非常強(qiáng)大，可以提升設(shè)備的整體性能，最大化地滿足顧客的需求。

3 機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

機(jī)電一體化技術(shù)作為一種新型的機(jī)械技術(shù)，在我國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用突破了傳統(tǒng)的技術(shù)限制，大大提高了產(chǎn)品的性能。但是，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中應(yīng)用的過(guò)程中也遇到了一些問(wèn)題。

首先，自動(dòng)控制技術(shù)的精度不夠［2］。自動(dòng)控制技術(shù)是通過(guò)一些附加的裝置和設(shè)備使生產(chǎn)機(jī)械按照設(shè)定好的程序進(jìn)行運(yùn)行的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程不需要人直接操作和參與，就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械的自動(dòng)運(yùn)行?，F(xiàn)階段，機(jī)電一體化中的自動(dòng)控制技術(shù)還不夠成熟，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度較低，依然需要消耗大量的人力資源。

其次，傳感檢測(cè)技術(shù)不成熟。傳感檢測(cè)技術(shù)相當(dāng)于機(jī)械系統(tǒng)的感覺(jué)器官，是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)，傳感器對(duì)信號(hào)的接收速度和精確度直接決定了系統(tǒng)的水平。目前，機(jī)電一體化技術(shù)中的傳感器精確度還不夠高，因此，在一定程度上影響了機(jī)械工程的自動(dòng)化程度。

最后，計(jì)算機(jī)的信息處理技術(shù)的有效性不高。機(jī)電一體化中的信息處理技術(shù)指借助計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)分析和處理技術(shù)對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行處理的技術(shù)。信息處理技術(shù)的應(yīng)用能夠保證機(jī)械按照正確的指令完成相應(yīng)的操作。目前，信息處理技術(shù)對(duì)信息處理的有效性并不高，不能保證指令識(shí)別的正確度，因此給機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)了一定的影響。

總之，機(jī)電一體化系統(tǒng)給機(jī)械工程的發(fā)展帶來(lái)了更廣闊的發(fā)展前景，但在實(shí)際的應(yīng)用中還需要進(jìn)一步改進(jìn)和提高。

4 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

4.1 自動(dòng)控制技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的機(jī)械工程大部分工作都是依靠人力來(lái)完成，對(duì)一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)和數(shù)據(jù)的控制也是人工來(lái)完成的，這樣的方式不但需要大量的人力消耗，而且工作效率也不高，人工對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)的控制也不夠準(zhǔn)確，從而影響了機(jī)械工程的質(zhì)量。

機(jī)電一體化系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù)是指借助相關(guān)的設(shè)備和技術(shù)，根據(jù)工程的實(shí)際情況和特點(diǎn)，制定一系列自動(dòng)控制的指令，使機(jī)械設(shè)備在自動(dòng)控制的指令下完成相關(guān)操作的過(guò)程。自動(dòng)控制技術(shù)不僅能夠解決人工的問(wèn)題，還能提高工作效率，提高機(jī)械工程的工作質(zhì)量。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù)能夠提高機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化程度，不斷提升機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化水平，傳統(tǒng)的機(jī)械工程中的人工操作被自動(dòng)控制技術(shù)所替代，減少了機(jī)械工程中的人力投入，降低了人工成本，還可以有效避免因人為因素造成的機(jī)械工程中的差錯(cuò)，提高了機(jī)械工程的質(zhì)量，給機(jī)械工程帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。比如，在機(jī)械工程中安裝自動(dòng)監(jiān)控裝置［4］，自動(dòng)監(jiān)控裝置就是機(jī)電一體化系統(tǒng)中自動(dòng)控制技術(shù)的一種體現(xiàn)，其能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械工程狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果機(jī)械工程中出現(xiàn)問(wèn)題，自動(dòng)監(jiān)控裝置會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員，從而保證工作人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械工程中出現(xiàn)的問(wèn)題，并采取相應(yīng)的解決措施，大大降低了機(jī)械工程中事故發(fā)生的概率，提高了工程的質(zhì)量?？傊詣?dòng)控制技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用能夠最大化地實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程的自動(dòng)化程度，提高機(jī)械工程的自動(dòng)化水平，從而保證機(jī)械工程更高效地開展。

4.2 傳感技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳感技術(shù)是很重要的一項(xiàng)技術(shù)，傳感技術(shù)相當(dāng)于機(jī)械設(shè)備的感覺(jué)器官［5］，通過(guò)傳感器將信息傳遞給相應(yīng)的設(shè)備，設(shè)備在接收到信號(hào)后會(huì)進(jìn)行不同的操作。傳感技術(shù)是機(jī)械工程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要因素，因此，將傳感技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械工程中，能夠促進(jìn)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化程度的不斷提高。在機(jī)械工程中，借助機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳感技術(shù)，能夠提高機(jī)械設(shè)備的精確度和靈敏度，通過(guò)安裝傳感器，能夠使機(jī)械設(shè)備具備更全面的功能，提高機(jī)械設(shè)備的性能；借助傳感器，還能更好地提高機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化程度，保證機(jī)械工程更高效地開展。例如，對(duì)于激光傳感器在機(jī)械工程中的應(yīng)用而言，激光傳感器通過(guò)激光能夠?qū)z測(cè)的物理量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，然后借助光電轉(zhuǎn)化器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而得出測(cè)量結(jié)果。激光傳感器具有方向性好、精確度高、分辨率強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)很好的傳輸信號(hào)功能，在機(jī)械工程中的應(yīng)用能夠很好地解決機(jī)械設(shè)備信息傳輸?shù)膯?wèn)題，保證傳輸信息的精確度和速度。

總之，機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳感技術(shù)是一項(xiàng)重要的信息傳輸技術(shù)，借助傳感技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)信息準(zhǔn)確、快速地傳播，為機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化奠定良好的基礎(chǔ)。機(jī)械工程中，要充分利用傳感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)機(jī)械設(shè)備的特點(diǎn)和工程的需要，將傳感技術(shù)更好地應(yīng)用到機(jī)械工程中，保證機(jī)械工程更高效、高質(zhì)量地開展。

4.3 計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

機(jī)電一體化系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)技術(shù)主要指信息的處理技術(shù)，借助計(jì)算機(jī)的相關(guān)軟件和技術(shù)，對(duì)采集到的信息進(jìn)行處理和分析，通過(guò)信息的篩選，找到正確的指令，進(jìn)而指導(dǎo)機(jī)械設(shè)備按照正確的指令完成相應(yīng)的操作［6］。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的信息處理技術(shù)直接決定了機(jī)械設(shè)備信息處理的效率和質(zhì)量，因此，相關(guān)人士也在不斷研究和改進(jìn)，進(jìn)一步提高機(jī)電一體化系統(tǒng)中信息處理的能力，保證機(jī)械設(shè)備具備較高的性能。

信息處理技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用是提高機(jī)械設(shè)備處理信息能力的關(guān)鍵，借助信息處理技術(shù)，機(jī)械設(shè)備能夠?qū)鞲衅鹘邮盏降男畔⑦M(jìn)行快速的處理，從而更快地指導(dǎo)機(jī)械設(shè)備完成相應(yīng)的操作，提高了機(jī)械設(shè)備的工作效率，同時(shí)，信息處理技術(shù)的準(zhǔn)確性還能降低機(jī)械設(shè)備操作中失誤的概率，保證機(jī)械設(shè)備更高效地開展工作。例如，一些傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備沒(méi)有應(yīng)用信息處理技術(shù)，會(huì)在固定的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率下運(yùn)轉(zhuǎn)，不能根據(jù)生產(chǎn)的需要調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)的頻率，使機(jī)械設(shè)備一直處在高頻的運(yùn)轉(zhuǎn)中，會(huì)在一定程度上帶來(lái)能源的浪費(fèi)。借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，在機(jī)械設(shè)備中安裝信息處理裝置，信息處理設(shè)備會(huì)根據(jù)接收到的信息進(jìn)行處理，選擇合適的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，保證機(jī)械設(shè)備根據(jù)生產(chǎn)的頻率適時(shí)調(diào)整機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，減少了不必要的能源消耗［7］?？傊?，機(jī)電一體化中的信息處理技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用能夠提高機(jī)械設(shè)備的信息處理能力，提高機(jī)械設(shè)備的工作效率。

4.4 機(jī)械技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的基礎(chǔ)技術(shù)，機(jī)械技術(shù)在機(jī)械工程中應(yīng)用的主要目的是改變傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)、體積和性能。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備存在體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能單一的特點(diǎn)，借助機(jī)電一體化中的機(jī)械技術(shù)，能夠通過(guò)優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的材料、改變機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)等，彌補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)械的缺陷［8］。機(jī)械技術(shù)能夠優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的選材，最大限度地降低機(jī)械設(shè)備的重量，縮小機(jī)械設(shè)備的體積。通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)備的性能進(jìn)行分析，將機(jī)械設(shè)備的多種性能進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的多功能性。例如，傳統(tǒng)的吸塵器體積大、性能單一，在使用和存放過(guò)程中都很不方便，借助機(jī)電一體化技術(shù)的機(jī)械技術(shù)發(fā)明了掃地機(jī)器人，不但減小了吸塵器的體積，而且在性能方面也有了很大的提升，在掃地功能的基礎(chǔ)上，還增加了拖地和清潔的功能，大大提高了自動(dòng)化的程度?？傊?，機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備在重量、體積和性能方面的不足，改變了機(jī)械設(shè)備的外觀，提高了機(jī)械設(shè)備的性能。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，給我國(guó)的工業(yè)發(fā)展帶來(lái)了更好的技術(shù)支持。傳統(tǒng)的機(jī)械工程工程量大、自動(dòng)化程度低、工作效率低，已經(jīng)不能滿足飛速發(fā)展的時(shí)代需求。在信息化時(shí)代的背景下，機(jī)械工程也要借助先進(jìn)的信息技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。機(jī)電一體化技術(shù)作為信息化時(shí)代的產(chǎn)物，將先進(jìn)的信息技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械工程進(jìn)行有機(jī)融合，為機(jī)械工程的發(fā)展指明了方向。機(jī)械工程借助機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳感技術(shù)，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備的各種信號(hào)傳輸?shù)较鄳?yīng)的信息處理器，通過(guò)信息處理技術(shù)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和分析，篩選出正確的信息，從而指導(dǎo)機(jī)械設(shè)備按照設(shè)定的自動(dòng)化程序進(jìn)行相應(yīng)的操作，這一系列的操作可以大大提高機(jī)械設(shè)備工作的精確性和自動(dòng)化水平，使機(jī)械工程更高效地開展。因此，機(jī)械工程要充分借助機(jī)電一體化系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際的工作中，根據(jù)具體的情況進(jìn)行適時(shí)的調(diào)整，保證機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中發(fā)揮最大的價(jià)值，提高機(jī)械工程的質(zhì)量和效率，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的提高。