機電一體化技術的應用和發展趨勢

徐 斌（哈爾濱電機廠有限責任公司, 哈爾濱 150040）

機電一體化技術的應用和發展趨勢

徐 斌
（哈爾濱電機廠有限責任公司, 哈爾濱 150040）

摘 要：近些年隨著新型微電子技術、新材料技術和數字化技術的快速發展，作為未交叉學科的機電一體化技術也隨之快速發展，作為跨學科技術每一個學科的發展都會帶動該項技術的改革，近些年機電一體化更是向智能化和微型化、仿生物性能等方向發展，逐漸滲透到機械加工等等各行各業，本文總結了機電一體化的特點和發展狀況,并對發展趨勢進行了分析。

關鍵詞：機電一體化技術；發展趨勢；產品功能；協調和綜合

現代技術革命總是伴隨著學科間的交叉和大綜合，通過這種交叉和綜合總是能夠推動工業技術的飛速發展，當前微電子技術和計算機技術的結合就推動了機械工業的技術變革，這就使得機械的加工、結構、功能等方面都會產生較大的變化，機械加工有電氣化已經進入了機電一體化時代，工業生產到了極大的提高。

從當前科學技術的反戰大趨勢來看，機電一體化是個必然趨勢，也是科技革命的必然產物，機電一體化的發展必將影響傳統機械、電氣工業化工生產，逐步引領工業產業結構向智能化、自動化、高效能的方向發展。

1 機電一體化技術特點

機電一體化的結構功能主要包括：整體功能、動力功能、信息處理、控制功能等方面，尤其是控制功能結合現代電子技術的設計，通過相應軟件實現自動化的控制，構成了一個完整的機電一體化系統。機電一體化從交叉學科而來，目前已經是自成一體，具備了具有自身專業特色的新的學科，其總的特征是：綜合運用自控技術、機械技術、計算機技術、傳感、技術、接口技術和電力電子技術的合理配置，實現最優化的系統工程，在功能上能夠實現高效能、多功能、高可靠性的目標，其核心技術包括軟件和硬件，硬件的要求是比較高的，涵蓋高性能的機械本體，傳感器和驅動信息單元。軟件部分主要是起到保證準確性和可靠性的控制程序。

機電一體化技術和相應的產品已經滲透到各個領域涵蓋范圍廣泛，目前我們所能接觸到的所有工業生產領域都已經覆蓋了機電一體化的技術，其生產產品根據專業類別分為“數控機械類、電子設備類 、機電結合類、電液伺服類、信息控制類”。

2 機電一體化技術的應用發展

在制造業技術高速發展的今天，應用機電一體化的產品也是層出不窮，在2013年我國新增機器人3.7萬臺，成為全世界2013年機器人數量增加最多的國家，據統計在2014年新增機器人數量已達到5.6萬臺，從這個方面也可以看出智能化、自動化結合微電子技術的行業發展是機電一體化的發展大方向，通過機電一體化技術的發展將帶動各個行業共同的發展。

2.1 發展歷程

“機電一體化”很多人簡單的理解為機械與電子的結合。在早期我們國內剛剛接觸到機電一體化時僅是將機械和電子學的簡單融合，稱作機械電子學，近些年由于其不可抵擋的發展勢頭，機電一體化的的稱謂更加適合。機電一體化技術的發展離不開微處理技術的進步發展，微型芯片技術的進步必將帶動相應的數控、機器人、電子控制等機電一體化前沿技術的革新，當然在不同的行業由于行業特殊性，也勢必存在相對低級的機電一體化，在當前應該是高級和低級并存，以效率優先為標準。隨著整個國家產業結構的升級和改變，我們越來越提倡綠色經濟，綠色工業，機電一體化也應向環保、節約的方向發展。另外在硬件方面，以電腦控制為主的機電結構集成化技術日趨成熟，而與之緊密結合的控制技術、驅動部分、機械結構部分都將提高集成化程度，高度集成化降低了使用和操作的難度，另外整體的機械效率也得到了較大提高。

2.2 技術應用

在現代機械制造業中充分利用電子計算機技術和現代制造技術，制造工程領域的新技術相繼誕生，如數控技術、柔性制造技術、現代集成制造系統、虛擬制造、敏捷制造等。在飲料加工行業，利用機電一體化實現飲料自動灌裝，使單機的自動化程度有了較大的改善和提高，整個飲料生產及其包裝生產線的自控技術和生產能力得到了極大的改善，使其競爭能力遠遠超過傳統的機械控制的同類設備。在金屬加工企業中利用CIMS技術將人與生產經營，生產管理和過程控制有機組合，連成一體，實現從原料采集到進廠技工，再到生產、加工、銷售發貨等等整個生產過程都有機電一體化的技術體現。

3 機電一體化產品的發展趨勢

今后隨著網絡技術和計算機技術的發展，機電一體化產品的發展趨勢將向智能化、微型化、網絡化、自源化、人性化、綠色化的方向發展。智能化即要求機電產品有一定的邏輯思考、判斷推理、自主決策等智能，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、通用性、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控制操作、診斷和修復。目前我國擁有機床接近320萬臺，是當今世界上機床數量最多的國家，但是處于技術領先的數控機床不到一成，而在這些機床中大部分也都是一些普通數控機床。機床中的電氣傳動部件，近些年也在逐漸向交流傳動轉變，電氣傳動技術被交流傳動所取代是必然趨勢，數字技術的發展將復雜的矢量控制技術變為現實，而且交流調速系統的性能已經大大超過了直流調速水平。

機電一體化產品種類和生產廠家繁多，因此模塊化是一項復雜的工程。在產品開發設計時，利用標準化模塊開發出新的產品。模塊化是需要生產廠家統一認識，應該從行業發展角度出發，加速實現模塊化和標準化的進程。另外網絡技術的發展也會對機電一體化技術產生深遠影響，家庭網絡化可以將家用電器連接成集成家用電器系統，機電一體化產品無疑應朝網絡化、接近生活化方向發展。

4 結束語

隨著科學技術的發展, 機電一體化和各種專業技術相互融合的趨勢將越來越明顯，以機械技術、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，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

參考文獻：

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