機電一體化技術的現狀和發展趨勢探索

摘 要：隨著社會生產力及機電技術的不斷發展，機械與電子技術為主的各個學科之間不斷的相互滲透與之相互融合在一起，成為現代科學技術及工業生產的必然產物，同時也成為了一門新興的技術型學科。伴隨著計算機技術的迅猛發展，使得工業自動化程度不斷提升，勞動力得以解放，大幅度降低了企業生產成本，提高了生產制造水平，也提高了企業市場競爭力，實現了生產方式的多面型發展，機電一體化的應用范圍也越來越廣。本文主要講述機電一體化技術的發展背景及發展的現狀，以及今后對機電一體化技術的發展趨勢分析。

關鍵詞：現狀；機電一體化；發展趨勢；工業自動化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.130

0 引言

機電一體化是一門新興的綜合學科，涉及自動控制技術、傳感技術、機械技術、信息技術以及伺服傳動技術等。目前在國內外正在迅速發展。對其現在社會的工業化發展起著巨大的推動作用，因此每個國家為了振興民族工業都在大幅度的推廣機電一體化技術，以增強綜合國力。

1 機電一體化技術的發展現狀

1.1 數控技術方面

目前數控技術方面正在朝著高速化、高精密化、高可靠性、結構設計模塊化、智能化發面發展。為了滿足市場的多變需求，數控機械不斷的提高切削速度，干切削和準干切削成為發展的主流，精度也在不斷提高。數控車床隨著技術的發展取消了皮帶、帶輪等傳統的驅動結構，采用電主軸技術，用直線電機做伺服驅動，省去滾珠絲杠這一傳統的傳送環節。使得主軸轉速達到了10000r/min以上，目前我國的普通數控車床加工精度已經達到了5 μm，精密級加工達到了1～1.5 μm，超精密加工精度已步入了納米級時代。

1.2 工業機器人方面

隨著勞動力資源的不斷緊張，用工成本大幅度提升，目前越來越多的企業投入巨資引進機器人自動生產線，供需關系的產生督促著機器人控制技術，驅動系統設計技術，軟件及編程技術以及周邊配套設備的發展。中國市場上現擁有近萬臺工業機器人，完全由中國研發及生產的機器人占據30%的市場份額。未來越來越多的機器人技術將進入加工制造行業，成為我國緩解勞動力短缺的重要發展方向。

1.3 現代計算機集成制造系統

計算機集成制造系統代表了當今工廠自動化的最高水平，被譽為是未來工廠的發展方面，CIMS的概念被越來越多的人所接受，成為了指導工廠自動化的哲理，當前CIMS的應用不僅僅在機械制造業中得以發展，同時涉及電子、航空、輕工、冶金、化工、紡織等各個領域，正被各個行業越來越多的得以關注和投入發展。目前我國的清華大學已經建成國家CIMS工程研究中心，著名高校和研究單位也越來越多的向此方向發展，最終得以實現無人化制造。

2 機電一體化的發展趨勢

機電一體化的特點是交叉多個學科且綜合性很強，它的發展進步促進機械、電子、光學、控制學、計算機等多個學科的發展，縱觀國內外目前機電一體化發展的現狀，未來的機電一體化技術將朝著智能 （1）智能化。智能化是研究開發用于模擬、延伸和擴展的智能理論、方法、技術的一門新型學科，目前正在逐漸向機電技術靠攏，是21世紀機電一體化技術發展的重要方向，它本是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、模糊數學、心理學和混沌動力學等。使其具有一定的判斷思維、邏輯思維、決策思維等能力，以求達到更高的控制目標。未來的機電一體化產品智能化水平將會越來越高，不僅僅體現在生產加工方面，同時產品的系統層次結構也會由簡單的從上到下的形式變為復雜以及相互交接有更多冗余度的雙向聯系。

（2）網絡化。隨著網絡技術的發展，市場環境競爭發生著重要的變革，不僅僅在生產企業內部實現了網絡技術的控制，同時產品的虛擬化、產品銷售的線上變革、基礎消費的網絡化、服務技術的多元化、都將成為市場競爭的必然發展趨勢，機電一體化產品基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而控制的終端設備本身就是機電一體化的產物。利用網絡將數據終端與集成家電系統相互連接，使得人們體驗控制各種高科技產物帶來的方便與快樂，因此機電一體化未來的發展將緊密與網絡化融為一體。

（3）微型化。進幾年來，微電子技術與機械工程技術融合的緊密程度越來越高，它的操作范圍在微米范圍內，甚至有之更小的納米機電系統，以微型化制作的產品，體積更小、能耗更小，可進入更小的空間，因此在醫療、軍事、信息等方面有著更大的優勢，在航空技術、生物醫學、信息技術以及國防軍事領域有著更為廣闊的應用前景，目前利用硅制造的集成電路、利用半導體器件在制造過程中的蝕刻技術，已經大面積的利用于軍用及民用產業。其未來的發展道路更為寬廣。

（4）模塊化。機電一體化產物一般分為機械部分、電子部分和軟件部分。模塊化技術是這三個部分的共同產物，模塊化技術可以大幅度降低產品的研發及生產成本，提高不同產品之間的通用化程度，提高產品的可裝配性、可維修性、可擴展性，同時也更方便于企業產品的更快速發展。模塊化是機電一體化系統的基本方法和發展趨勢，小到家庭所用的插座鍵盤，大到汽車及耗材，越來越多的模塊化機電產品將出現在市場上，利用這些不斷發展的模塊化機電產物，企業可以迅速的設計和制造出更好更為人性化的機電一體化產品。

（5）綠色化。隨著機械工業的飛速發展，傳統的發展模式基本上是以消耗大量資源為基礎而得到的。隨著社會對物質生活越來越高的要求，這種高投入高輸出的發展模式已經被社會所淘汰，這種粗放型生產，違背了可持續發展的的基本方針，降低機械系統的生產材料消耗、降低機械系統的能耗消耗、降低其對環境的污染、提高機械系統的回收性，是未來發展的必要方向，最終機械產品要朝著可持續性發展的綠色化道路前進。

3 結語

隨著社會的不斷進步，各種技術及學科之間相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的不斷發展滿足了科學技術的進步和社會的基本需求保證，機電一體化已經充分顯示了其強大的生命力，并以超前的的速度和力度沖擊著傳統的技術思維及生產生活方式，社會經濟及各個領域都將發生深刻的改變，機電一體化技術的發展前景也將越來越廣闊。

參考文獻：

[1]鄭貞平，黃云林，黎勝容.VERICUT7.0中文版數控仿真技術與應用實例詳解.北京：機械工業出版社，2011.

[2]王明紅.數控技術.北京：清華大學出版社，2009.

[3]（印）S.K.Sinha.FANUC 數控宏程序編程技術一本通.北京：科學出版社，2011.

[4]倪祥明.數控機床及數控加工技術.北京：人民郵電出版社，2011.