機(jī)電一體化進(jìn)程及智能化研究

劉新星

（江西省通用技術(shù)工程學(xué)校，江西 九江 330306）

機(jī)電一體化進(jìn)程及智能化研究

Mechatronics process and intelligent research

劉新星

（江西省通用技術(shù)工程學(xué)校，江西 九江 330306）

眾所周知，機(jī)電一體化是基于信息技術(shù)、電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)以及信號(hào)變換技術(shù)等多種技術(shù)的一種新型技術(shù)集成，在我國自動(dòng)化生產(chǎn)過程中有著廣泛的應(yīng)用。本文首先分析了機(jī)電一體化的基本概念，在此基礎(chǔ)上，從數(shù)控機(jī)床、微電子技術(shù)、PLC控制和新技術(shù)等四個(gè)發(fā)展階段闡述了機(jī)電一體化的技術(shù)發(fā)展歷程，并提出了機(jī)電一體化的智能化發(fā)展方向。

機(jī)電一體化；智能化；信息化；進(jìn)程

1 機(jī)電一體化的基本概念

所謂機(jī)電一體化，即將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)和信號(hào)變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并綜合應(yīng)用于實(shí)際中的綜合性技術(shù)，機(jī)電一體化的設(shè)備幾乎應(yīng)用于現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中的各領(lǐng)域［1］。根據(jù)相關(guān)理論研究可以將其理解為結(jié)合系統(tǒng)功能特性，對各個(gè)部分組成要素進(jìn)行全面整體的研究，將其有機(jī)的結(jié)合，能夠有效的進(jìn)行工作的開展，系統(tǒng)中信息流動(dòng)對微電子系統(tǒng)程序的控制，進(jìn)而形成有規(guī)律的物質(zhì)和能量運(yùn)動(dòng)形式。高精度、高質(zhì)量和低能耗的多種技術(shù)的集合形式，多種功能復(fù)合的系統(tǒng)工程技術(shù)。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展歷程

2.1 第一階段

機(jī)電一體化的雛形始于我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，極大的推動(dòng)了我國工業(yè)化的發(fā)展。

2.2 第二階段

機(jī)電一體化的第二發(fā)展階段為微電子技術(shù)階段，本階段機(jī)電一體化已出現(xiàn)于工業(yè)設(shè)計(jì)和制造等實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對推動(dòng)工業(yè)化生產(chǎn)的升級改造具有顯著的促進(jìn)作用。以汽車行業(yè)為例，當(dāng)時(shí)的微電子在總產(chǎn)品中的比例高達(dá)70%，而在引入集成電路之后，極大提高了汽車制造行業(yè)的精確度，從而實(shí)現(xiàn)了信息化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。微電子技術(shù)的發(fā)展，使設(shè)備的運(yùn)行壽命得到了極大的提高，越來越多的行業(yè)把機(jī)電生產(chǎn)的核心轉(zhuǎn)向微電子技術(shù)。

2.3 第三階段

此階段即為PLC控制階段。PLC又稱可編程邏輯控制器，其出現(xiàn)顯示機(jī)電一體化已進(jìn)入了可編程控制的發(fā)展階段。此階段的發(fā)展歷時(shí)較長，主要經(jīng)歷了單機(jī)向多CPU控制的發(fā)展過程的轉(zhuǎn)變。基于PLC的機(jī)電一體化的常用控制系統(tǒng)主要有以下幾種，即SCADA系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)和ESD系統(tǒng)。在此階段的發(fā)展后期，PLC控制系統(tǒng)中最值完成了現(xiàn)場總線布設(shè)，并為系統(tǒng)提供了通信功能的接口，并最終實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用。

2.4 第四階段

此階段又稱新技術(shù)階段。縱觀PLC階段的發(fā)展歷程，PLC在機(jī)電一體化中的應(yīng)用極大的推動(dòng)了機(jī)電一體化的發(fā)展歷程，并最終實(shí)現(xiàn)了新技術(shù)的應(yīng)用。本階段應(yīng)用的主要新技術(shù)包含以下三種［2］：第一，信息技術(shù)，即運(yùn)用信息處理的常用方法，獲取和加工機(jī)電信息，使信息技術(shù)在機(jī)電一體化中的經(jīng)濟(jì)效益得到了顯著提高，常用的信息技術(shù)主要有傳感技術(shù)和通信技術(shù)等；第二，模糊技術(shù)，主要用于處理機(jī)電一體化中的相關(guān)模糊信息，突破了傳統(tǒng)熟悉邏輯的束縛，第三，激光技術(shù)，提高了機(jī)電一體化中的高度集中的控制條件，具備普通光源不具有的集中和定位等諸多優(yōu)勢，在當(dāng)前的材料穿孔和打孔中的應(yīng)用較為常見。

3 機(jī)電一體化的智能化發(fā)展方向

由上可知，我國機(jī)電一體化經(jīng)過不斷發(fā)展和完善，不斷融合并深化了當(dāng)前較為前沿的科學(xué)技術(shù)。而傳統(tǒng)的機(jī)電一體化技術(shù)要想適應(yīng)不斷發(fā)展的市場，必須朝著智能化方向發(fā)展。而智能化則是通過運(yùn)用智能系統(tǒng)對生產(chǎn)的全過程控制以及收集、整理、歸納和分析生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的各種信息。所謂人工智能系統(tǒng)，即運(yùn)用知識(shí)來解決生產(chǎn)中的實(shí)際問題一種人工處理系統(tǒng)，包含以下三方面的主要內(nèi)容［3］：第一，知識(shí)的利用結(jié)構(gòu)；第二，知識(shí)的表現(xiàn)方；第三，知識(shí)的簡單獲取。然而，人工智能系統(tǒng)的終極目標(biāo)仍然是解決實(shí)際中遇到的各種問題。已有數(shù)據(jù)表明，機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢在于智能化。當(dāng)前，智能技術(shù)已經(jīng)越來越受到開發(fā)者的重視，尤其是在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，只能機(jī)器人的應(yīng)用也越來越廣泛和深入。而在機(jī)電一體化的智能化建設(shè)中，模糊系統(tǒng)、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制具有較為顯著的應(yīng)用，完善和發(fā)展了機(jī)電一體化中的智能推理、判斷與結(jié)論，維持了機(jī)電一體化的相互協(xié)作的發(fā)展關(guān)系。而在機(jī)電一體化的智能發(fā)展過程中，給綠色化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展提出了更高的發(fā)展需求。而輔助機(jī)電一體化進(jìn)行智能設(shè)計(jì)，判斷機(jī)電一體化的工作方式，保障系統(tǒng)可以根據(jù)外界的參數(shù)變化，完成設(shè)定。智能化能夠減少機(jī)電一體化中的冗余系統(tǒng)，朝向系統(tǒng)化、微型化的方向發(fā)展，增加了對傳感技術(shù)的應(yīng)用壓力，提出了人格化的構(gòu)建思想，充分發(fā)揮智能化發(fā)展的優(yōu)勢，為人格化建設(shè)提供相關(guān)的條件，優(yōu)化機(jī)電一體化的應(yīng)用環(huán)境。

4 結(jié)論

縱觀我國的機(jī)電一體化發(fā)展歷程可知，其發(fā)展過程并非一成不變，其技術(shù)也不是獨(dú)立的技術(shù)。總體來說，機(jī)電一體化的發(fā)展是伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步而逐漸完善和發(fā)展起來的，是集合了多種現(xiàn)代前沿技術(shù)為一體的復(fù)合型技術(shù)，是現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展的一種具體表現(xiàn)形式。在可遇見的將來，各種現(xiàn)代前沿技術(shù)必將不斷融合，智能化也將成為機(jī)電一體化技術(shù)的未來發(fā)展方向。

［1］ 石建軍. 淺談機(jī)電一體化的進(jìn)程和智能化研究 ［J］. 電子制作，2015（04）.

［2］ 石巖. 探析我國機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢［J］. 科技風(fēng)，2012（02）.

［3］ 席先國. 國內(nèi)機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀及對策分析［J］. 企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013（03）.

TH39

1009-797X （2015） 18-0020-02

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.18.010

劉新星（1982-），男，本科，講師，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械化及自動(dòng)化。

2015-07-20