機電一體化技術的應用及其發(fā)展趨勢

摘要：在分析機電一體化技術應用領域的基礎上，論述了機電一體化技術的發(fā)展趨勢的幾個特點，希望能夠對于今后的機電一體化技術發(fā)展具有一定幫助。

關鍵詞：機電技術；機電一體化；應用領域；發(fā)展趨勢特點

0 引言

所謂的機電一體化技術，就是能夠融合機械技術、微電子技術、電工、電子技術、接口技術、傳感器技術、信號處理技術等多個方面的內容，有效應用在實際工程中的復合性綜合技術。這種綜合技術則是在上述多方面的融合，而不僅僅是簡單的機械技術與電工、電子技術的疊加和拼湊。相比于之前的機械電氣化來說，這是不同的概念，主要涉及到技術和產品兩個內容。可以看出，對于機電一體化產品來說，能有效體現(xiàn)出人的肢體和手的進一步延伸要求，也能體現(xiàn)出對于人的思維和頭腦進一步發(fā)展，智能化則是其最為突出的特點[1，2]。機電一體化設備則可以涵蓋了現(xiàn)代的自動化生產設備。

1 機電一體化技術應用領域探討

1.1 在數(shù)控機床中的應用分析

數(shù)控機床以及相關技術已經發(fā)展超過30多年的時間，在涉及到數(shù)控機床的各個方面都有著大幅度的提高，表現(xiàn)在具體的操作、功能、控制精度等方面，也經過發(fā)展具有了多種的結構形式，包括模塊化、總線式以及緊湊型的結構，一般來說，都是采用了多總線、多CPU的體系結構；為了有效保證用戶的使用效益，能夠保證硬件體系結構功能模塊的開放性設計，能有效滿足相關的接口標準，具有較強的兼容性和層次性，另外，還采用相關的智能化的技術。先進的系統(tǒng)能夠實現(xiàn)二維和三維加工的動態(tài)仿真模擬研究，還能根據一定的要求，進行編程處理，具有相應的模糊控制、在線診斷等智能機制；通過有效的模塊化設計以及大容量存儲器的應用，能保證數(shù)控功能更加完善，有效實現(xiàn)CNC系統(tǒng)的相關控制，保證實現(xiàn)多通道、多過程的控制，系統(tǒng)還具有多網絡性的服務功能，能夠有效處理較為復雜的加工要求。

1.1 在機械制造業(yè)中的應用分析

對于傳統(tǒng)機械制造業(yè)來說，往往在競爭中更多體現(xiàn)出一定在產品結構、生產批量以及企業(yè)規(guī)模方面的內容，主要涉及到如何有效地對于資源利用方面的應用，通過機器代替人力的方式，依靠復雜的專業(yè)加工來取代人的技能操作，通過低成本的生產，來實現(xiàn)企業(yè)的盈利要求。在進行先進的機械制造業(yè)中，則是體現(xiàn)出信息的主導作用，能夠更好地融合相應的先進的制造技術、制造系統(tǒng)、生產模式以及組織管理形式等，這種全新的機械制造業(yè)往往具備較強的智能化、虛擬化、網絡化和全球化的特點，同時，還能體現(xiàn)出具有可持續(xù)發(fā)展的綠色制造的特點[3]。隨著現(xiàn)代科學技術的不斷快速發(fā)展，電子計算機技術在制造業(yè)中得到充分發(fā)揮，不斷提升了制造技術水平。近幾年，涉及到制造工程領域的技術層出不窮，比如，并行工程技術、柔性制造技術、計算機數(shù)字控制技術、虛擬制造技術等方面。

1.3 在計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）中的應用分析

對于實現(xiàn)CIMS來說，并能簡單認為則是組合現(xiàn)有的分散系統(tǒng)，而是綜合實現(xiàn)全局的動態(tài)最優(yōu)。對于原有部門的界限進行打破，能夠有效對于信息流和物流，通過依照制造為基干來進行有效的控制，保證能夠充分結合好相關的經營活動、產品研發(fā)、生產過程、生產經營管理等活動。為了使得企業(yè)相關內部得到更好的配置，則應該有效提高企業(yè)的集成度，保證各個生產要素能夠發(fā)揮更大的作用。

1.4 在微型機電化中的應用分析

當前，亞微米級的機械元件通過先進的半導體蝕刻已經成為可能，在實際產品中應用該項技術的情況下，就沒有必要進行相關的機械部分和控制部分的區(qū)分，這樣能夠實現(xiàn)真正意義上的融合處理，能夠把傳感器、CPU、執(zhí)行機構進行有效的融合，能夠具備體積小的特點。所以，可以看出，機電一體化發(fā)展過程中，這種微型機械學的發(fā)展則是一個重要的方向，微型智能化控制也是發(fā)展的一個趨勢，有時候，也稱這種技術為微電子機械系統(tǒng)技術，主要涉及到小于1cm3的機電一體化產品，并且當前正在向著納米級的產品進行研發(fā)。這種類型的機電產品具有明顯的特點，能夠具有靈活的運動、體積小、能耗小，特別適用于信息對抗、生物醫(yī)療以及軍事等領域的應用。

2 機電一體化技術的發(fā)展

在未來的應用過程中，有效提升并改造機電一體化技術，能夠更好體現(xiàn)出這門綜合性、交叉性學科的優(yōu)勢，能夠在更多的領域中得到更好的應用，保證有效進行機電一體化產品的自主設計的開發(fā)，保證產品具有較強的競爭力，能具備相關的快速化、自動化以及智能化的特點，使得我國的機電一體化水平大幅度提升，具有較強的市場競爭力。經過分析，機電一體化主要在以下幾個方向具有廣闊的發(fā)展情況，先分析如下。

2.1 系統(tǒng)化

對于機電一體化的發(fā)展來說，系統(tǒng)化就是表現(xiàn)為通過更為開放的模式化的總線結構，能夠保證系統(tǒng)體系結構更加完備，能夠實現(xiàn)靈活的組態(tài)，并且進行任意形狀的組合和剪裁處理，在這樣的操作中，能夠有效保證協(xié)調控制多個系統(tǒng)，實現(xiàn)綜合性的有效管理。另外，還能讓通信功能大大加強，包括RS232 等常用通信方式，除此以外，還能有效實現(xiàn)多系統(tǒng)的通信連網的遠程要求。從未來的機電一體化的發(fā)展趨勢中可以看到，人和產品的關系則是更加的注重，在今后的設計中，如何有效地把人的情感和智能融入機電一體化產品中則是最為重要的方面。另外，在進行某些新型機體的研究過程中，則是依靠相應的生物體的優(yōu)良結構進行參考，能夠讓產品更具有生物化特點。

2.2 智能化

相比于傳統(tǒng)的機械自動化，機電一體化所體現(xiàn)出的智能化則是主要的區(qū)別特點，也是當前的發(fā)展趨勢和方向。在當前，隨著計算機芯片技術的突飛猛進，處理器性能大幅度提高，計算速度越來越高，再加上發(fā)展很快的傳感器系統(tǒng)的集成化、以及嵌入式控制技術的進步，這些都為機電一體化產品的智能化發(fā)展奠定了基礎。在未來，具有智能型的機電一體化產品能夠有效模擬人腦的智能處理，具有一定的邏輯思維能力，能夠進行一定的判斷推理，能有效代替制造業(yè)中的大部分人力勞動。

2.3 模塊化

在機電產品一體化的過程中，模塊化也是一個發(fā)展趨勢，具有非常重要的作用。考慮到從事進行機電一體化開發(fā)廠家眾多，這樣就存在不同標準的接口，具體來說，涉及到相關的信息接口、動力結構、電氣接口、以及機械接口等，這則是一項較為復雜和重要的工作，為了能夠有效保證各個單位部件能夠有效工作，應該制定相關的一系列的接口標準，通過模塊化方法，相關企業(yè)可有效對于新產品的開發(fā)和推廣應用。

2.4 微型化

微型機電一體化技術中主要涉及到軟件技術、微電子技術以及微機械技術等方面，則是當前較為新型的機電一體化發(fā)展方向。一般來說，微電子機械系統(tǒng)都是具備不超過1cm3的結構尺寸，并且朝著納米級進行研發(fā)。這樣就能有充分利用其具有運動靈活、體積小、能耗小的特點，具有很強的精細操作的本領，能夠有效保證在工農業(yè)、軍事國防、航天航空以及生物醫(yī)學方面的應用，能夠完成以往機械產品所不能完成的任務。當前，在相關的實驗室中，亞微米級的機械元件通過半導體制造中所用的蝕刻技術已經完成，有待進一步進行深入研究。

2.5 網絡化

在機電一體化發(fā)展過程中，能夠充分體現(xiàn)出網絡技術的飛速發(fā)展特點，也使得其產品的網絡性功能越來越強。對于多種類型的機電一體化產品來說，其具有不同網絡連接方式，也能較好適用于基于網絡的各種遠程監(jiān)控技術。基于遠程監(jiān)控的終端設備則是有效的一種機電一體化產品。

3 結束語

由此可見，對于機電一體化發(fā)展來說，是在原有的基礎學科條件下所發(fā)展的新興技術，也是多門學科的有效綜合，能夠經過各種綜合技術的融合而發(fā)揮出最大的生產力，能夠滿足生產力發(fā)展的最大化要求。隨著不斷進步的科學技術以及信息時代的發(fā)展，越來越多的新技術和新理論層出不窮，這也給機電一體化技術的發(fā)展帶來了一系列的機遇和調整，應該通過大力發(fā)展機電一體化，來滿足社會的快速發(fā)展需求。

參考文獻：

[1] 潘霜威.機電系統(tǒng)控制技術綜述[J].科教導刊-電子版（中旬），2014，（1）.

[2] 詹福中，羅承榮.基于機電一體化技術的現(xiàn)代制造業(yè)[J].課外閱讀（中旬），2011，（3）.

[3] 肖愛平.智能技術和機電一體化技術在假肢業(yè)中的作用[J].機電一體化，2008，14（2）.