機(jī)電一體化技術(shù)及其發(fā)展探析

張良秀

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司)

機(jī)電一體化在很多領(lǐng)域中都應(yīng)涉及，是一項(xiàng)跨學(xué)科的應(yīng)用型技術(shù)，其中包括了電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、機(jī)械設(shè)備技術(shù)、電子技術(shù)、接口技術(shù)等，并合理運(yùn)用于實(shí)際生活中。

1 機(jī)電一體化核心技術(shù)分析

機(jī)電一體化的核心技術(shù)主要包括了以下幾類:一是電子計(jì)算機(jī)信息技術(shù)。計(jì)算機(jī)信息技術(shù)大多應(yīng)用在信息更新、保存、轉(zhuǎn)換、評定及判斷、自動(dòng)化、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬等;二是機(jī)械設(shè)備技術(shù)。機(jī)械設(shè)備技術(shù)在機(jī)電一體化中屬于基礎(chǔ)學(xué)科，機(jī)械設(shè)備技術(shù)與機(jī)電一體化的結(jié)合，使得兩者相互適應(yīng)，并借助機(jī)電一體化的新型技術(shù)與新理論對施工概念進(jìn)行改革，并使其無論是結(jié)構(gòu)上、性能上還是材料上都得到了明顯的改善，有效的降低的設(shè)備自重、提高設(shè)備進(jìn)度與剛度等;三是，系統(tǒng)技術(shù)。系統(tǒng)技術(shù)就是將各類應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行組織，以整體的概念從全局的角度進(jìn)行出發(fā)，并合理的將整體劃分為相互管理的多項(xiàng)功能單元，系統(tǒng)技術(shù)中接口技術(shù)有著重要地位，是有效保證系統(tǒng)各分部有機(jī)連接的重要因素;四是，智能控制技術(shù)。這類技術(shù)的運(yùn)用范圍極為廣泛，在相關(guān)理論的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)科學(xué)的系統(tǒng)，并進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試與技術(shù)控制;五是傳感器感測技術(shù)。傳感器相關(guān)技術(shù)組成了系統(tǒng)的感應(yīng)器官，是進(jìn)行智能控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的主要部件。傳感器感測技術(shù)的高低，直接影響了智能系統(tǒng)的具體性能;六是，傳動(dòng)伺服技術(shù)。傳動(dòng)伺服技術(shù)主要包括了電動(dòng)、液壓及氣動(dòng)等幾類轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，伺服系統(tǒng)是將電子信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，這很大程度上對系統(tǒng)部件、動(dòng)態(tài)性、質(zhì)量控制以及功能有著影響。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展情況分析

機(jī)電一體化從出現(xiàn)到發(fā)展經(jīng)過了三個(gè)階段。一是20 世紀(jì)中葉，當(dāng)時(shí)的機(jī)電一體化技術(shù)的研發(fā)尚處于自發(fā)階段。電子技術(shù)的落后也限制了機(jī)電一體化的發(fā)展，機(jī)械設(shè)備技術(shù)與電子技術(shù)的融合存在較多的問題，研制的相關(guān)產(chǎn)品也未能得到廣泛的使用;二是20 世紀(jì)80年代初，根據(jù)時(shí)間的劃分可看出機(jī)電一體化發(fā)展的速度極快，此時(shí)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、設(shè)備控制技術(shù)及通信技術(shù)等得到了高速的發(fā)展，使機(jī)電一體化的發(fā)展做好了鋪墊。各類技術(shù)水平已達(dá)較先進(jìn)的高度。集成電路與微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，在物質(zhì)上加快了機(jī)電一體化的發(fā)展;三是，20 世紀(jì)末。此時(shí)機(jī)電一體化已經(jīng)發(fā)展了進(jìn)半個(gè)世紀(jì)，各項(xiàng)技術(shù)已朝著高度智能化的方向發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨向成熟。同時(shí)，與機(jī)電一體化關(guān)聯(lián)緊密的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光纖技術(shù)及人工智能技術(shù)等得到了空前發(fā)展，使機(jī)電一體化對人們的生活工作帶來了巨大的便利。

3 機(jī)電一體化今后的發(fā)展分析

機(jī)電一體化技術(shù)由于涉及的學(xué)科較為廣泛，以致機(jī)電一體化的發(fā)展與其他學(xué)科的發(fā)展與改革呈相互依賴的情形。機(jī)電一體化在今后必將得到更好的發(fā)展，而大致趨勢如下所述。

(1)數(shù)字信息化。微控制器技術(shù)的發(fā)展是機(jī)電產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息化的基礎(chǔ)，而計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的興起，也為數(shù)字信息化的發(fā)展鋪平了道路。要使機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息化，其自身應(yīng)具備良好的可靠性、可維護(hù)性、操作便捷、自我診斷等。機(jī)電一體化的數(shù)字信息化，在設(shè)備遠(yuǎn)程操作、設(shè)備診斷修復(fù)中有著重要意義。

(2)高度智能化。高度智能化是當(dāng)今世界主要研究的內(nèi)容。機(jī)電一體化的發(fā)展中融入高度智能化，受到了社會(huì)的廣泛關(guān)注，其中數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人就是智能化的表現(xiàn)。微處理具備高速、高性能的優(yōu)勢，進(jìn)而在機(jī)電一體化技術(shù)中運(yùn)用時(shí)，可將設(shè)備具有部分的智能使機(jī)電一體化在生活中的運(yùn)用更加廣泛。

(3)模塊化。進(jìn)行艱巨而必要的模塊化工程，對于機(jī)電一體化有著重要意義，其自身產(chǎn)品的種類及生產(chǎn)商家眾多，因此在進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)與制作中采用標(biāo)準(zhǔn)化的各類設(shè)備接口是一項(xiàng)較為復(fù)雜且容易出錯(cuò)的工作。將設(shè)備接口合理融入動(dòng)力系統(tǒng)中，能夠具備有效的視覺、分析圖形、識別事物及測距等功效，以及具備一定操作能力的機(jī)械設(shè)備。將這樣的標(biāo)準(zhǔn)單元進(jìn)行研發(fā)，進(jìn)而擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，大量的運(yùn)用于生活或生產(chǎn)中。

(4)網(wǎng)絡(luò)化。信息時(shí)代的來臨，使網(wǎng)絡(luò)在社會(huì)上得到普及，而網(wǎng)絡(luò)的各類遠(yuǎn)程控制及監(jiān)控技術(shù)仍在開發(fā)中。遠(yuǎn)程控制的設(shè)備終端屬于機(jī)電一體化合理運(yùn)用的產(chǎn)品，互聯(lián)網(wǎng)與家庭局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了家用電器的網(wǎng)絡(luò)化，在家用電器中以計(jì)算機(jī)為核心，構(gòu)建科學(xué)的計(jì)算機(jī)集成家用電器體系，進(jìn)而使人們在生活中對科學(xué)技術(shù)帶來的舒適與方便進(jìn)行享受。

(5)微型化。微型化發(fā)展于20 世紀(jì)末，機(jī)電一體化的微型化發(fā)展不僅是朝著設(shè)備微型的發(fā)展，也是在微觀領(lǐng)域的發(fā)展。國際上將其稱為微電子系統(tǒng)，整體幾何尺寸不大于1 cm，并在尺寸上向著更細(xì)微的方向發(fā)展。微型機(jī)電一體化產(chǎn)品具備小體積、低能耗、運(yùn)用靈活等優(yōu)點(diǎn)，可在醫(yī)療、軍事及通信等方面有效的運(yùn)用。微型機(jī)電一體化的發(fā)展主要是研究微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化采取超精密技術(shù)，主要包括光刻技術(shù)與蝕刻技術(shù)兩種。

(6)人性化。各類電氣設(shè)備都是為人提供服務(wù)的，怎樣將人的情感、智能及人性賦予機(jī)械設(shè)備中，是需要我們不斷開發(fā)研究的課題，機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展不僅局限在性能的優(yōu)化，還要對外形、色澤等方面與環(huán)境相融合，使人們在生活中使用機(jī)電設(shè)備時(shí)，還能體現(xiàn)到一種藝術(shù)欣賞，例如，家用機(jī)器人的最終發(fā)展則是人機(jī)一體化。

(7)綠色環(huán)保化。科技的進(jìn)步帶來的不僅是舒適的生活，也對地球的環(huán)境造成了一定的影響，人們的生活豐富多彩，而相反也大量消耗了地球資源，破壞了生態(tài)環(huán)境。因此，多數(shù)人呼吁著保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而促使了綠色產(chǎn)品的出現(xiàn)。綠色產(chǎn)品試制能耗低、零污染及可再利用的產(chǎn)品。綠色環(huán)保產(chǎn)品在進(jìn)行制作、使用或報(bào)廢時(shí)，都不會(huì)對周邊環(huán)境造成影響，滿足環(huán)保要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色環(huán)保化具有良好的實(shí)際意義，且產(chǎn)品報(bào)廢后還能進(jìn)行分解，進(jìn)而再次利用。

(8)集成化。集成化的概念，不僅是包括了各類技術(shù)的相互滲透結(jié)合、設(shè)備結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，還包括在生產(chǎn)時(shí)同步進(jìn)行其他工序。如裝配。加工、檢測等。為了保證系統(tǒng)的柔韌性，可采取多類別、小批量生產(chǎn)的高效化及自動(dòng)化。首先應(yīng)將系統(tǒng)進(jìn)行妥善劃分，將系統(tǒng)功能進(jìn)行區(qū)分，對各構(gòu)造的運(yùn)作保持協(xié)調(diào)，之后將各個(gè)層次進(jìn)行聯(lián)系，以達(dá)到最優(yōu)性能與功能。

(9)附源化。附源化是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品自身具有能源的重要?jiǎng)?chuàng)舉，由于并非在所以場合中都有電能進(jìn)行使用，因此產(chǎn)品自帶能源的設(shè)計(jì)相當(dāng)有必要，目前使用較多的能源有太陽能電池、燃料電池以及大容量電池等。特別在一些運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品當(dāng)中，具備自帶能源的功能將具有獨(dú)特的優(yōu)勢。因此附源化在當(dāng)前也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的重要發(fā)展方向之一。

4 結(jié)束語

綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)與發(fā)展是意料之外也是意料之中的，是結(jié)合了大量科學(xué)技術(shù)的智慧結(jié)晶，是社會(huì)快速發(fā)展的產(chǎn)物。機(jī)電一體化的發(fā)展對于人們生活與工作有著重要意義，是改善人們生活的重要工具。當(dāng)然，還有許多技術(shù)與機(jī)電一體化相關(guān)聯(lián)，隨著時(shí)代的發(fā)展，這些技術(shù)也必將融入機(jī)電一體化當(dāng)中，進(jìn)而使機(jī)電一體化得到可持續(xù)發(fā)展，機(jī)電一體化的發(fā)展前景也將越發(fā)明朗。

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