機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向論文
摘要：在科技發(fā)展的推動(dòng)下，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)結(jié)合了微電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù)兩大技術(shù)，這也是科學(xué)技術(shù)大發(fā)展的必然結(jié)果。在工程領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)，促使工業(yè)生產(chǎn)逐漸轉(zhuǎn)向機(jī)電一體化方向發(fā)展。就當(dāng)前這一階段的發(fā)展，工控技術(shù)中機(jī)電一體化技術(shù)是其中最快捷、可靠、方便的應(yīng)用技術(shù)。文章分析了機(jī)電一體化的主要技術(shù)以及機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向做了深入研究。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù)；電子技術(shù)；機(jī)械技術(shù)；信息處理
1引言
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在一定程度上推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，實(shí)現(xiàn)了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命。機(jī)電一體化技術(shù)始于電子技術(shù)的發(fā)展，并在此基礎(chǔ)上緊密結(jié)合了機(jī)械技術(shù)，尤其是在大規(guī)模集成電路出現(xiàn)后表現(xiàn)的更為突出，由此也推動(dòng)了機(jī)電一體化技術(shù)持續(xù)向前發(fā)展，并被廣泛的關(guān)注。新問(wèn)世的數(shù)控機(jī)床為機(jī)電一體化技術(shù)續(xù)寫了新篇章；機(jī)電一體化技術(shù)在其發(fā)展過(guò)程中是以可編程序控制器的發(fā)展為其基礎(chǔ)；機(jī)電一體化技術(shù)在微電子技術(shù)帶動(dòng)下有了新生機(jī)；信息技術(shù)、激光技術(shù)等多種高新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了機(jī)電一體化技術(shù)的新飛躍。目前，在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響下，不僅加快了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也擴(kuò)大了機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用范圍，應(yīng)用前景也更為廣闊�？傊�，通過(guò)深入的研究機(jī)電一體化技術(shù)，有利于促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用以及融合其他技術(shù)的發(fā)展。
2機(jī)電一體化的主要技術(shù)
機(jī)電一體化指的是將電子技術(shù)滲透到主功能、控制功能、信息處理功能上，有機(jī)結(jié)合起機(jī)械設(shè)備和電子化設(shè)計(jì)與軟件，將其組建起來(lái)就是系統(tǒng)的統(tǒng)稱。軟件與硬件技術(shù)是常規(guī)的機(jī)電一體化兩個(gè)組成部分。硬件主要包括：機(jī)械自身、傳感設(shè)備、驅(qū)動(dòng)模塊、參數(shù)處理模塊等。此外，還要保證傳輸標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化的參數(shù)，這也才能與計(jì)算機(jī)達(dá)到有效傳輸?shù)哪康�。在接口處要選取相同規(guī)格和指標(biāo)，這樣就便于傳遞信息，也能方便設(shè)計(jì)。此外，軟件和硬件一定是相互制衡、統(tǒng)一發(fā)展的。因此，我們就要嘗試著對(duì)軟件予以指標(biāo)化處理，將軟件程序固化、程序模塊化，軟件工程也要大范圍應(yīng)用。從宏觀角度上分析，機(jī)電一體化技術(shù)是一種拓展性技術(shù)，并不只是簡(jiǎn)單的結(jié)合起微電子技術(shù)或機(jī)械技術(shù)，而是融合進(jìn)群體技術(shù)。同時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)還能替代體力勞動(dòng)，這是其核心功能。
2.1機(jī)械技術(shù)
在機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)演變形成機(jī)電一體化技術(shù)。兩者的不同之處在于機(jī)械技術(shù)要迎合機(jī)電一體化技術(shù)的需求，運(yùn)用其他高新技術(shù)，可以更新概念，進(jìn)而不斷的優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)、材料及其性能，最終達(dá)到提高機(jī)械精度和剛度、減輕體積和重量的目的。
2.2系統(tǒng)技術(shù)
機(jī)電一體化包含了多種復(fù)雜技術(shù)，系統(tǒng)技術(shù)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于各項(xiàng)技術(shù)的相互作用，形成有機(jī)整體具有重要意義。將系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用其中，用整體概念來(lái)組織起各種相關(guān)技術(shù)，對(duì)這些技術(shù)合理應(yīng)用。從整體上看，應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)可以從根本上避免進(jìn)入誤區(qū)。在整個(gè)系統(tǒng)中，可以按照不同的功能來(lái)對(duì)其劃分，分成各具功能又相互聯(lián)系的若干單元，并采用接口技術(shù)連接起系統(tǒng)中的個(gè)各部分。
2.3計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)
對(duì)于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)來(lái)說(shuō)，其涉及面是很廣的，它主要涵蓋以下技術(shù)：信息交換、存取、運(yùn)算、人工智能技術(shù)、判斷與決策、專家系統(tǒng)技術(shù)。
2.4自動(dòng)控制技術(shù)
自動(dòng)控制技術(shù)主要是以控制理論為基礎(chǔ)和源頭，控制理論可以擴(kuò)大其應(yīng)用范疇。所以，自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展需要由控制理論來(lái)指導(dǎo)。自動(dòng)控制系統(tǒng)即自動(dòng)控制技術(shù)的物質(zhì)體現(xiàn)，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之后還要對(duì)系統(tǒng)做現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，并按要求完成所有的控制任務(wù)，確保按照設(shè)計(jì)的預(yù)想進(jìn)行，最終達(dá)到某個(gè)特定的目的。
3機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀
要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)就要打破常規(guī)系統(tǒng)的限制，采用全局動(dòng)態(tài)手段，控制物流和信息流，而不是對(duì)現(xiàn)有的分散模式做隨機(jī)的排列，其目的是順利完成經(jīng)營(yíng)決策到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)管理的全過(guò)程。企業(yè)集成水平得到提高后，促使生產(chǎn)要素間的配置被全面深化，使生產(chǎn)要素的潛能被挖掘出來(lái)。而柔性制造機(jī)制即為計(jì)算機(jī)化的制造模式，該模式的構(gòu)建因素為：數(shù)控機(jī)床、計(jì)算機(jī)、機(jī)器人及自動(dòng)運(yùn)行車等。柔性制造機(jī)制是以裝配系統(tǒng)的實(shí)際需要為基礎(chǔ)的，被規(guī)定到柔性制造機(jī)制范圍內(nèi)的工件可以隨意的生產(chǎn)，生產(chǎn)中小批量零件及繁雜類型的零件時(shí)可以將其應(yīng)用到生產(chǎn)過(guò)程中。不僅如此，機(jī)電一體化技術(shù)在研發(fā)機(jī)器人領(lǐng)域中也得到廣泛應(yīng)用。目前，微電子技術(shù)和電子技術(shù)都得到快速發(fā)展，在這一形勢(shì)驅(qū)使下，交流傳動(dòng)技術(shù)也被全面應(yīng)用。由于交流傳動(dòng)具有一定優(yōu)勢(shì)，這就使交流傳動(dòng)技術(shù)取代了電氣傳動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化目標(biāo)，更有利于提高系統(tǒng)功能的有效性。對(duì)開(kāi)放式控制系統(tǒng)而言，其基本是支持一類指標(biāo)信息交換規(guī)程，在此基礎(chǔ)上達(dá)成共識(shí)，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)共享資源的目標(biāo)。開(kāi)放式控制系統(tǒng)利用的是工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)的集成，通過(guò)連接控制室控制設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)總線儀表，實(shí)現(xiàn)控制與測(cè)量的一體化。從分布式控制系統(tǒng)的角度來(lái)看，該系統(tǒng)利用一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)對(duì)若干臺(tái)面指揮智能控制，在工作生產(chǎn)過(guò)程中，監(jiān)視管理一直到完成生產(chǎn)都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)。與集中式控制系統(tǒng)進(jìn)行多方面對(duì)比后可以發(fā)現(xiàn)，分布式控制系統(tǒng)的功能更為強(qiáng)大，也更穩(wěn)定，這是今后大型機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)主要內(nèi)容。近年來(lái)，煤炭企業(yè)中也在應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控設(shè)備的在線運(yùn)行情況，如電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)制及制動(dòng)系統(tǒng)、工作設(shè)備等，發(fā)生故障后可以指出故障區(qū)域并自動(dòng)報(bào)警�？傊瑧�(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)可以提高設(shè)備的工作有效性，能改善操作人員的工作環(huán)境，使相關(guān)裝置的維護(hù)檢查工作量降低，由此便可以延長(zhǎng)裝置的使用周期。很多被引進(jìn)的機(jī)械工程都擇取了電子控制的自動(dòng)變速技術(shù)，該技術(shù)能使傳動(dòng)參數(shù)自行調(diào)節(jié)，促使最大限度的利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，不僅使燃油的利用率得到提高，還更便于操作，工作者的勞動(dòng)強(qiáng)度降低。
4機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向
近年來(lái)，我國(guó)越來(lái)越重視機(jī)電一體化技術(shù)，并優(yōu)先發(fā)展數(shù)控機(jī)床、工業(yè)自動(dòng)化控制等十五個(gè)機(jī)電一體化項(xiàng)目，重點(diǎn)研究六項(xiàng)共性關(guān)鍵機(jī)電一體化技術(shù)。通過(guò)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的多方面深入研究，機(jī)電一體化技術(shù)也將朝以下方向發(fā)展：
4.1機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向發(fā)展
盡管傳統(tǒng)的`機(jī)械自動(dòng)化模式已無(wú)法適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，但是仍能起到一定作用。在傳統(tǒng)模式的基礎(chǔ)上，形成了新的智能化發(fā)展模式，21世紀(jì)也將其作為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。通過(guò)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用不僅能使中央處理器的運(yùn)轉(zhuǎn)速度加快，還提高了計(jì)算機(jī)的整體工作性能。經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)這幾個(gè)主要方面，為智能化模式創(chuàng)立提供了技術(shù)支持，在此基礎(chǔ)上機(jī)電一體化產(chǎn)品也實(shí)現(xiàn)了新發(fā)展，能真正的模擬人類智能，獲得更高的控制目標(biāo)。
4.2機(jī)電一體化技術(shù)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展
計(jì)算機(jī)技術(shù)在20世紀(jì)9O年代最突出的成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起讓我們充分體會(huì)到它的巨大優(yōu)勢(shì)，給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、教育等方面都帶來(lái)了巨大的變革。目前，全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)因網(wǎng)絡(luò)的存在而聯(lián)系在一起，各企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也呈現(xiàn)出全球化趨勢(shì)。機(jī)電一體化加入了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使機(jī)電一體化技術(shù)能遠(yuǎn)程進(jìn)行操作，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，使操作更為便捷。因此，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，機(jī)電一體化技術(shù)必將會(huì)朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，生產(chǎn)更安全，效率也更高。
4.3機(jī)電一體化技術(shù)向微型化方向發(fā)展
微型化于2O世紀(jì)80年代末興起，微型化是指機(jī)電一體化開(kāi)始向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展，國(guó)外將其稱之為微電子機(jī)械系統(tǒng)。能量耗費(fèi)少、體積小、運(yùn)動(dòng)較靈活是當(dāng)前微機(jī)電一體化產(chǎn)品具備的特點(diǎn)，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在醫(yī)療、信息、軍事方面。另外，微機(jī)電一體化產(chǎn)品需要由精細(xì)的機(jī)械技術(shù)來(lái)加工，這也是微機(jī)電一體化的發(fā)展進(jìn)程中的一個(gè)阻礙，可以將精細(xì)加工技術(shù)分兩類：一個(gè)是光刻技術(shù)；另一個(gè)是蝕刻技術(shù)。
4.4機(jī)電一體化技術(shù)向模塊化方向發(fā)展
受技術(shù)革新的影響，模塊化發(fā)展模式已經(jīng)成為必然發(fā)展的趨勢(shì)，也是未來(lái)的重要工程。如今科技發(fā)展水平不斷提高，機(jī)電一體化產(chǎn)品也研發(fā)出很多，并且對(duì)機(jī)械的接口等方面提出了新要求，產(chǎn)品的可裝配性也隨之提高。同時(shí)，為了各產(chǎn)品能達(dá)到相互兼容的要求，還要求所有的信息接口都能按照當(dāng)前新標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行統(tǒng)一，在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。
4.5機(jī)電一體化技術(shù)向綠色化方向發(fā)展
工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步徹底改變了人們的生活，而人們的自身會(huì)影響到自己所產(chǎn)生的生活資源和生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)重的污染還會(huì)降低生活質(zhì)量。因此，人們考慮到今天和未來(lái)的生活狀況，開(kāi)始呼吁回歸自然，保護(hù)環(huán)境資源�；谶@一事實(shí)，綠色產(chǎn)品概念應(yīng)運(yùn)而生，綠色化也成為時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)。因此，機(jī)電一體化的綠色環(huán)保產(chǎn)品成了各個(gè)工業(yè)企業(yè)的研究重點(diǎn)，為此不惜花費(fèi)投入重金。設(shè)計(jì)、制造這些綠色環(huán)保產(chǎn)品時(shí)，不會(huì)危害到生態(tài)環(huán)境，滿足環(huán)保要求，也不影響人類健康，這樣就使資源得到更好的利用。由此可見(jiàn)，工業(yè)企業(yè)為了更好發(fā)展，有必要在設(shè)計(jì)綠色機(jī)電一體化產(chǎn)品上下功夫。
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