機電一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向論文
摘要：在科技發(fā)展的推動下，機電一體化技術(shù)應(yīng)運而生，該技術(shù)結(jié)合了微電子技術(shù)和機械技術(shù)兩大技術(shù)，這也是科學技術(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)與計算機技術(shù)，促使工業(yè)生產(chǎn)逐漸轉(zhuǎn)向機電一體化方向發(fā)展。就當前這一階段的發(fā)展，工控技術(shù)中機電一體化技術(shù)是其中最快捷、可靠、方便的應(yīng)用技術(shù)。文章分析了機電一體化的主要技術(shù)以及機電一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上對機電一體化技術(shù)的發(fā)展方向做了深入研究。
關(guān)鍵詞：機電一體化技術(shù)；電子技術(shù)；機械技術(shù)；信息處理
1引言
現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，在一定程度上推動了不同學科的交叉與滲透，實現(xiàn)了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命。機電一體化技術(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，由此也推動了機電一體化技術(shù)持續(xù)向前發(fā)展，并被廣泛的關(guān)注。新問世的數(shù)控機床為機電一體化技術(shù)續(xù)寫了新篇章；機電一體化技術(shù)在其發(fā)展過程中是以可編程序控制器的發(fā)展為其基礎(chǔ)；機電一體化技術(shù)在微電子技術(shù)帶動下有了新生機；信息技術(shù)、激光技術(shù)等多種高新技術(shù)的發(fā)展推動了機電一體化技術(shù)的新飛躍。目前，在計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響下，不僅加快了機電一體化技術(shù)的發(fā)展，同時也擴大了機電一體化技術(shù)的應(yīng)用范圍，應(yīng)用前景也更為廣闊�？傊�，通過深入的研究機電一體化技術(shù)，有利于促進機電一體化技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用以及融合其他技術(shù)的發(fā)展。
2機電一體化的主要技術(shù)
機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，有機結(jié)合起機械設(shè)備和電子化設(shè)計與軟件，將其組建起來就是系統(tǒng)的統(tǒng)稱。軟件與硬件技術(shù)是常規(guī)的機電一體化兩個組成部分。硬件主要包括：機械自身、傳感設(shè)備、驅(qū)動模塊、參數(shù)處理模塊等。此外，還要保證傳輸標準化、規(guī)格化的參數(shù)，這也才能與計算機達到有效傳輸?shù)哪康�。在接口處要選取相同規(guī)格和指標，這樣就便于傳遞信息，也能方便設(shè)計。此外，軟件和硬件一定是相互制衡、統(tǒng)一發(fā)展的。因此，我們就要嘗試著對軟件予以指標化處理，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，機電一體化技術(shù)是一種拓展性技術(shù)，并不只是簡單的結(jié)合起微電子技術(shù)或機械技術(shù)，而是融合進群體技術(shù)。同時，機電一體化技術(shù)還能替代體力勞動，這是其核心功能。
2.1機械技術(shù)
在機械技術(shù)基礎(chǔ)上，經(jīng)過演變形成機電一體化技術(shù)。兩者的不同之處在于機械技術(shù)要迎合機電一體化技術(shù)的需求，運用其他高新技術(shù)，可以更新概念，進而不斷的優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)、材料及其性能，最終達到提高機械精度和剛度、減輕體積和重量的目的。
2.2系統(tǒng)技術(shù)
機電一體化包含了多種復雜技術(shù)，系統(tǒng)技術(shù)是一項關(guān)鍵技術(shù)，對于各項技術(shù)的相互作用，形成有機整體具有重要意義。將系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用其中，用整體概念來組織起各種相關(guān)技術(shù)，對這些技術(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入誤區(qū)。在整個系統(tǒng)中，可以按照不同的功能來對其劃分，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)中的個各部分。
2.3計算機信息處理技術(shù)
對于計算機信息處理技術(shù)來說，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自動控制技術(shù)
自動控制技術(shù)主要是以控制理論為基礎(chǔ)和源頭，控制理論可以擴大其應(yīng)用范疇。所以，自動控制技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展需要由控制理論來指導。自動控制系統(tǒng)即自動控制技術(shù)的物質(zhì)體現(xiàn)，系統(tǒng)經(jīng)過自動控制系統(tǒng)的設(shè)計之后還要對系統(tǒng)做現(xiàn)場調(diào)試，并按要求完成所有的控制任務(wù)，確保按照設(shè)計的預想進行，最終達到某個特定的目的。
3機電一體化技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀
要實現(xiàn)計算機集成制造系統(tǒng)就要打破常規(guī)系統(tǒng)的限制，采用全局動態(tài)手段，控制物流和信息流，而不是對現(xiàn)有的分散模式做隨機的排列，其目的是順利完成經(jīng)營決策到產(chǎn)品開發(fā)管理的全過程。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。而柔性制造機制即為計算機化的制造模式，該模式的構(gòu)建因素為：數(shù)控機床、計算機、機器人及自動運行車等。柔性制造機制是以裝配系統(tǒng)的實際需要為基礎(chǔ)的，被規(guī)定到柔性制造機制范圍內(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可以將其應(yīng)用到生產(chǎn)過程中。不僅如此，機電一體化技術(shù)在研發(fā)機器人領(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，在這一形勢驅(qū)使下，交流傳動技術(shù)也被全面應(yīng)用。由于交流傳動具有一定優(yōu)勢，這就使交流傳動技術(shù)取代了電氣傳動技術(shù)，實現(xiàn)了數(shù)字化目標，更有利于提高系統(tǒng)功能的有效性。對開放式控制系統(tǒng)而言，其基本是支持一類指標信息交換規(guī)程，在此基礎(chǔ)上達成共識，同時還能實現(xiàn)共享資源的目標。開放式控制系統(tǒng)利用的是工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各控制設(shè)備、管理計算機互聯(lián)的集成，通過連接控制室控制設(shè)備和現(xiàn)場總線儀表，實現(xiàn)控制與測量的一體化。從分布式控制系統(tǒng)的角度來看，該系統(tǒng)利用一臺中央計算機對若干臺面指揮智能控制，在工作生產(chǎn)過程中，監(jiān)視管理一直到完成生產(chǎn)都離不開計算機。與集中式控制系統(tǒng)進行多方面對比后可以發(fā)現(xiàn)，分布式控制系統(tǒng)的功能更為強大，也更穩(wěn)定，這是今后大型機電一體化系統(tǒng)發(fā)展的一個主要內(nèi)容。近年來，煤炭企業(yè)中也在應(yīng)用機電一體化技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)控設(shè)備的在線運行情況，如電動機、傳動機制及制動系統(tǒng)、工作設(shè)備等，發(fā)生故障后可以指出故障區(qū)域并自動報警。總之，應(yīng)用機電一體化技術(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)裝置的維護檢查工作量降低，由此便可以延長裝置的使用周期。很多被引進的機械工程都擇取了電子控制的自動變速技術(shù)，該技術(shù)能使傳動參數(shù)自行調(diào)節(jié)，促使最大限度的利用發(fā)動機功率，不僅使燃油的利用率得到提高，還更便于操作，工作者的勞動強度降低。
4機電一體化技術(shù)的發(fā)展方向
近年來，我國越來越重視機電一體化技術(shù)，并優(yōu)先發(fā)展數(shù)控機床、工業(yè)自動化控制等十五個機電一體化項目，重點研究六項共性關(guān)鍵機電一體化技術(shù)。通過對機電一體化技術(shù)的多方面深入研究，機電一體化技術(shù)也將朝以下方向發(fā)展：
4.1機電一體化技術(shù)向智能化方向發(fā)展
盡管傳統(tǒng)的`機械自動化模式已無法適應(yīng)科學技術(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世紀也將其作為機電一體化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。通過計算機的應(yīng)用不僅能使中央處理器的運轉(zhuǎn)速度加快，還提高了計算機的整體工作性能。經(jīng)過不斷的改進這幾個主要方面，為智能化模式創(chuàng)立提供了技術(shù)支持，在此基礎(chǔ)上機電一體化產(chǎn)品也實現(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。
4.2機電一體化技術(shù)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展
計算機技術(shù)在20世紀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到它的巨大優(yōu)勢，給科學技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、教育等方面都帶來了巨大的變革。目前，全球經(jīng)濟、生產(chǎn)因網(wǎng)絡(luò)的存在而聯(lián)系在一起，各企業(yè)間的競爭也呈現(xiàn)出全球化趨勢。機電一體化加入了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使機電一體化技術(shù)能遠程進行操作，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品，使操作更為便捷。因此，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，機電一體化技術(shù)必將會朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，生產(chǎn)更安全，效率也更高。
4.3機電一體化技術(shù)向微型化方向發(fā)展
微型化于2O世紀80年代末興起，微型化是指機電一體化開始向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展，國外將其稱之為微電子機械系統(tǒng)。能量耗費少、體積小、運動較靈活是當前微機電一體化產(chǎn)品具備的特點，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在醫(yī)療、信息、軍事方面。另外，微機電一體化產(chǎn)品需要由精細的機械技術(shù)來加工，這也是微機電一體化的發(fā)展進程中的一個阻礙，可以將精細加工技術(shù)分兩類：一個是光刻技術(shù)；另一個是蝕刻技術(shù)。
4.4機電一體化技術(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，也是未來的重要工程。如今科技發(fā)展水平不斷提高，機電一體化產(chǎn)品也研發(fā)出很多，并且對機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，為了各產(chǎn)品能達到相互兼容的要求，還要求所有的信息接口都能按照當前新標準的規(guī)定進行統(tǒng)一，在此基礎(chǔ)上可以進一步開發(fā)新產(chǎn)品。
4.5機電一體化技術(shù)向綠色化方向發(fā)展
工業(yè)技術(shù)的進步徹底改變了人們的生活，而人們的自身會影響到自己所產(chǎn)生的生活資源和生態(tài)環(huán)境，嚴重的污染還會降低生活質(zhì)量。因此，人們考慮到今天和未來的生活狀況，開始呼吁回歸自然，保護環(huán)境資源�；谶@一事實，綠色產(chǎn)品概念應(yīng)運而生，綠色化也成為時代的發(fā)展趨勢。因此，機電一體化的綠色環(huán)保產(chǎn)品成了各個工業(yè)企業(yè)的研究重點，為此不惜花費投入重金。設(shè)計、制造這些綠色環(huán)保產(chǎn)品時，不會危害到生態(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，工業(yè)企業(yè)為了更好發(fā)展，有必要在設(shè)計綠色機電一體化產(chǎn)品上下功夫。
參考文獻
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