機電一體化技術的應用及發展趨勢探討

郭廣超

【摘要】機電一體化技術是一門不斷更新、有著自身體系的新型學科，本文從其基本概念和發展歷程、在各行各業的應用現狀、未來發展趨勢、加快發展需采取的策略四方面展開概述。

【關鍵詞】機電一體化;應用現狀;發展趨勢

1.機電一體化技術的基本概念及發展歷程

機電一體化技術使機械電子設備的微型化、智能化、環?；蔀榭赡?，是科研人員的研究熱點也與國民經濟關系緊密。

1.1 簡述機電一體化基本概念

機電一體化技術不是機械技術與微電子技術其某種新技術的簡單結合，即與機械電子化具有根本區別，現在比較為人認可的機電一體化定義：機械技術與微電子技術、電工電子技術、信號傳感器技術、接口技術、信號變化技術等各種技術的有機結合，并綜合應用于實際生活以提高社會效益、經濟效益。機械技術應致力于實現機械設備在構造、材料和性能的變更，在提高設備精度、剛度、性能的同時減小體積、降低重量，以適應機電一體化技術的發展需求。信號傳感器技術是系統實現智能化控制與調節的核心環節，其功能的強大與系統智能化程度密切相關。

1.2 簡述機電一體化發展歷程

機電一體化技術主要歷經三個發展階段。分別是20世紀60年代之前、20世紀70到80年代、20世紀90年代三個階段。

（1）20世紀60年代之前屬于初級階段。在這期間，人們開始嘗試將機械技術與電子技術相結合以提高機械設備性能。第二次世界大戰更是加劇了該技術的發展，機電結合技術被應用于部分軍用設備中并在戰后轉為民用。雖然當時的技術存在發展不成熟、應用范圍不大等特點，仍在促進經濟復蘇上起到了一定作用。

（2）20世紀70到80年代信息技術的崛起促進了機電一體化技術的發展。微處理器功能變得強大能滿足更高級的機電一體化設備，數控機床、工業機器人和電子控制系統就是當時產生的典型產品。

（3）20世紀90年代，通信技術的開始應用于機電一體化、遙控和虛擬多媒體技術的蓬勃發展等因素極大地普及了機電一體化技術。部分機電一體化設備可以實現兩種或兩種以上用途，微傳感器及執行器的發展衍生出“微機電一體化”這一新分支，“微機電一體化”的特點是精密度、集成度高。

2.機電一體化技術在各行各業的發展現狀

機電一體化產品具有性能好、安全性高、效率高、適用范圍廣的突出優勢，在各個領域發揮著不可取代的作用。

2.1 數控機床

數控機床性能是一個國家機床生產水準高低的核心指標，我國機床擁有量居全球首位，因此數控機床自主化生產顯得尤為重要。目前我國數控機床技術有待提高，近七層機床仍從美國、歐洲、日本進口，中高端數控機床市場幾乎都被國外產品占據。

2.2 產品生產流線化、自動化

機械化的流水線生產由于效率高、成本低的特點，幾乎完全取代了手工生產，例如，灌裝啤酒流水線可以實現2000至80000瓶/小時的生產速度;高速香煙生產線以滿足巨大的香煙需求量;生產FEBOPP型三層共擠雙向拉伸聚丙烯膜的流水線和各種包裝生產線等。

2.3 機器人

機器人無疑是二十世紀最偉大、最大膽的發明之一，機器人不僅能完成很多復雜操作，例如在軍事、醫學、服務、娛樂行業發揮著重要作用，還將被賦予更多功能，甚至知名電影中出現機器人與常人相戀的情節。

2.4 汽車智能化

汽車上常用的電流測量表、機油壓力測量表、水溫測量表、燃油測量表、車速里程測量表五種儀表，以及機油壓力傳感器、水溫傳感器、油量傳感器三種相應的傳感器，都是汽車智能化產品。

3.機電一體化技術未來發展方向

為了更適應各行各業需求，機電一體化正朝著微型化、智能化、環保化、網絡化的方向改進，在不久的將來其應用也將越來越廣泛。

3.1 微型化

隨著人們越來越追求高品質的生活，高新科技產品的微型化成為一種發展趨勢。微型化技術使產品具有體型袖珍、耗能低、運作靈敏的特質，因而常用于醫學、軍事、通信等方面完成人類無法或很難完成的艱巨任務。

3.2 智能化

計算機科學特別是微處理器的發展使機電一體化技術正朝著智能化方向飛速前進。智能化就是以計算機為主要平臺并結合其他各個學科，通過向計算機輸入相應的程序指令，使機械設備按照人的意愿進行相關操作。智能化技術優勢明顯：安全性高、效率高、減少勞動力。廣為人們關注的“機器人”必然也將更加智能化，目前機器人只能做較為復雜的工作，很多人類行為都不能或不能很好地完成，未來將產生具有感知的機器人，使其成為家政服務業、危險行業的主力軍極大地造福人類。

3.3 環?；?/p>

保護環境是人類不可推卸的責任，環保化是高科技永恒的追求。特別是在我國人均資源少的基本國情下，要做到最大化或回收利用資源，同時最大限度減少環境污染，這就要求在機械設備的設計、生產、包裝、使用整個過程均將環保因素考慮其中。向著環?；较虿粌H是機電一體化技術的需要，也是社會可持續發展的需求。

3.4 網絡化

在各行各業都朝著網絡化發展的今天，機電一體化技術也必將更好與網絡接軌。網絡不僅為人們的工作生活帶來巨大便利，還引起了科學技術、教學、工業農業生產、政治軍事的各種創新與變革?；跈C電一體化技術的設備是遠程監控技術的終端設備，而以網絡技術為基礎的遠程監控技術正處于飛速發展的時期。作為一門綜合性如此強的學科，要想保持不斷的創新力和競爭力就需要網絡大平臺的信息、資源互享，同時一旦研制出高科技的一體化產品也需借用網絡的宣傳力度。

4.針對加快機電一體化技術發展的策略

機電一體化技術的發展與各個學科發展密切相關，任意學科的發展滯后都將成為遏制其發展的關卡。

4.1 機械技術自身的改良

機械技術自身的改良要從性能的提升、質量的減小和精確度的增加開始。鋼作為當前使用最多的原材料具有質量偏重的不足，可以適當選用最新科技的非金屬復合型材料。

4.2 加快傳感技術的發展

傳感技術最重要的是靈敏度、可靠性和精確度三個指標。為了提高傳感器的性能和指標，目前外部信息傳感器一般采用非接觸性檢測技術（該技術正處于發展中）。先進的光纖電聯傳感器在預防電干擾上效果顯著。

4.3 注重信息處理水平的提高

機電一體化技術的發展與微電技術的水準、微型設備的廣泛應用息息相關，促進機電一體化進步的核心是：協調信息處理速度要求高與抗外界干擾能力低、標準化程度較不統一的矛盾。

4.4 保證驅動技術相匹配

電機的響應速度尚不能達到理想要求這一不足極大地影響了機械設備的驅動能力，伺服驅動單元的出現為大大提高驅動能力帶來曙光，伺服驅動單元包含電機機身、電機內部裝備編碼和專用控制組件、信號傳感器三部分。

5.結束語

機電一體化技術在經濟全球化的當今和各行各業的聯系越來越緊密并發揮著越來越重要的作用，在促進社會效益、經濟效益方面作出了突出貢獻，是二十一世紀機械工業的靈魂也是機械工業發展的必然趨勢。

參考文獻

[1]張洋.機電一體化技術的應用現狀及發展趨勢[J].產業與科技論壇，2012（4）：114-115.

[2]劉耀海.淺談機電一體化技術的應用與發展趨勢[J].技術應用，2012：89，95.

[3]胡家華.機電一體化技術的應用及其發展趨勢[A].中國高新技術企業，2011：3-4.

[4]徐世亮.淺談機電一體化技術的應用及發展[J].科技論壇，2014（3）：197.