淺談機電一體化技術的發展與應用

尹德祿

【摘 要】 隨著時代的發展，機電一體化技術已成為國民經濟發展的不可或缺的重要技術之一，機電一體化是現代科學技術發展的必然結果。科學技術日新月異，信息飛速更新，計算機技術的快速發展及網絡技術的日趨成熟推動了機電一體化技術的飛速發展。機電一體化通過相關計算機通信網絡，突破了傳統機電一體化技術在時間、地域上的限制，拓展了機電一體化的空間與范圍，使得機電一體化成為更方便、更快捷、更安全可靠的工控技術模式。對新時期機電一體化技術的研究進行更加深入的探討，將會對推動機電一體化技術的發展與促進技術的融合，具有十分重要的現實意義。本文首先簡述了機電一體化核心技術的內涵；然后展望了機電一體化技術的發展趨勢；最后總結機電一體化技術更為廣闊的應用前景和實際價值。

【關鍵詞】 機電一體化 技術 發展趨勢與應用

1 前言

現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。機電一體化又稱機械電子工程，是機械工程與自動化的一種，隨著電子技術、計算機技術，特別是微電子技術和信息技術的日趨成熟，使機電一體化技術在機械工程領域獲得了前所未有的發展。由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化。當今的機電一體化技術是機械和微電子技術密切結合的一種新型技術，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

2 機電一體化的技術

（1）機械技術：機械技術是機電一體化的基礎，它著重于適應機電一體化技術，利用其它高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上的變更，以達到重量減小、體積縮小、剛度與精度均提高、及性能得到改善的目的。（2）計算機信息處理技術：計算機信息處理技術主要包括信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術。（3）系統技術：用整體概念來組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，系統技術中一個重要方面是接口技術，保證了系統各部分有機連接。（4）自動控制技術：自動控制技術的范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。自動控制技術是實現應用控制論的技術，是通過具有一定控制功能的自動控制系統，來完成某種控制任務，保證某個過程按照預想進行，或者實現某個預設的目標。（5）傳感檢測技術：它是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的中心環節。其系統的自動化程序強度隨著其功能的性能變化。（6）伺服傳動技術：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝臵，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝臵與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。

3 機電一體化技術發展趨勢與應用

（1）智能化：智能化是未來機電一體化技術發展的一個重要發展方向。機電一體化對人工智能的運用日益重視，機器人與數控機床的智能化就是最好的例證。要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。隨著制造自動化程度的不斷提高，將會出現智能制造系統控制器來模擬人類專家的智能制造活動，并會對制造中出現的問題進行分析、判斷、推理、構思和決策。即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設臵智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。（2）模塊化：機電一體化產品和技術可分為機械、電子和軟件三大部分。模塊化技術是這三者的共同技術。模塊化技術可以減少產品的開發和生產成本，提高不同產品間的零部件通用化程度，提高產品的可裝配性、可維修性和可擴展性等。從電氣產品的標準化、系列化所產生的效果來看，機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢，規模化將給機電一體化企業帶來美好的光景。（3）網絡化：電子技術日新月異的發展引起了巨大的變革，科學技術、工業生產、政治、軍事、教育及日常生活都受其影響。機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。（4）微型化：微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢，向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小 、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。（5）綠色化：機電一體化產品的綠色化主要是指，不污染生態環境并能回收利用。工業的發展使得物質豐富，生活舒適的同時也導致資源減少，生態環境受到嚴重污染。綠色產品概念在這種矛盾環境下應運而生，綠色化是時代的要求與趨勢。綠色產品在其設計、生產、使用和銷毀的過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率和回收率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。（6）數字化：控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。（7）光機電一體化：引進光學技術，在機電一體化技術的基礎上，促進光電及一體化技術的發展，利用光學技術的先天優勢有效的改進機電一體化系統的傳感系統、能源系統和信息處理系統，光機電一體化是機電產品和市場發展的必要趨勢。

4 結語

機電一體化的出現是一個時代發展到一定程度的產物，隨著科技的發展和電子技術的成熟和廣泛應用，各種技術相互融合，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，機電一體化產品在國民經濟建設、企業的技術改造和電子產品的更新換代方面扮演著重要的角色，使機電產品功能和質量得到提高，在各方面均可帶來顯著的經濟效益和社會效益。機電一體化的出現許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。

參考文獻：

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