關于機電一體化技術應用和發展態勢的探討

包兆華

【摘 要】機電一體化技術屬于微電子技術、機械化技術以及電子控制技術相互滲透的、相互融合的一種有機產物、一種完善的機電一體系統。本文結合機電一體化技術的概念，討論機電一體化技術的應用及發展態勢。

【關鍵詞】機電一體化技術；智能化；發展態勢

伴隨當前科學技術的快速發展，這在很大程度上促進了不同學科相互間的滲透和交流，從而使得工程領域當中產生技術的更新與改變。伴隨當前電子技術日益成熟，微型計算機和微型處理器被廣泛的應用到各個行業當中，作為一項跨學科使用的技術，機電一體化屬于計算機和信息處理技術、自動化控制技術、檢測傳感技術和機械技術等多方面學科相互滲透的一種系統工程。

1 機電一體化技術的概念

機電一體化技術主要指的是基于動力功能、控制功能、主功能和信息處理等集多種功能于一身的新型電子技術，這也是將電子化設計與軟件系統、硬件設施相結合的一種多系統總稱。其主要的特性為：機電一體化技術它是從系統工作中出發，對微電子技術、計算機技術、控制系統、軟件編程以及信息交換技術等加以綜合應用的技術，依照系統中優化組織的功能目標與組織目標，通過對每個不同功能單元的科學合理的布局，實現一種高質量、低能耗、可靠程度高和功能多樣化的多方面價值，最終使得整體的系統達到最佳的工程技術。

2 機電一體化技術的應用

為了提升機電產品的性能和質量，不斷發展高新技術，當前有很多零件在制作工藝上的精度要求非常高，制作的形狀也越來越復雜。為了提升零件的工作效率，降低阻力以及降低聲噪，通常零件會被設計成較為復雜的曲面形狀。比如螺旋桿壓縮機中的零件會被設計成螺旋形曲面。膨脹機中的葉輪葉片、潛水艇的推進裝置以及直升機的螺旋槳等都被設計成非常復雜的空間曲面。在汽車制造過程中，發動機中的活塞也不是規則的形狀，而是設計成橢圓形，為了提升零件的使用壽命以及使用的強度，機械軸不再是被設計成規則的圓柱形，而是由多段的圓弧形組成的復雜圓柱體。

機電一體化技術的應用實例：第一代工業機器人的出現，只能依照對應的指示，進行重復的工作。所以說第一代工業機器人，對工作的環境與作業的對象嚴重缺乏適應性與應變性。第二代工業機器人當中帶有各種各樣較為先進的傳感器。可以對其工作的環境和操作的對象信息進行簡單的處理，并且通過遠程計算機的控制，作出相應的判斷還可以對對本身的動作進行及時的反饋，初步的表現出低級的智能化。第三代機器人就具有多方面的感知功能，可以進行較為復雜的系統操作與邏輯操作，在作業環境當中可以進行獨立的操作，這和第五代計算機有著不可分割的聯系。[1]

3 機電一體化技術發展態勢的討論

機電一體化技術在歷經長時間的快速發展，早在20世紀70年代初，通過日本的科技工作人員對機電一體化技術進行了科學與系統的概述，最終形成了一種相對比較完整的機電一體化的概念。在此之后因為大規模的集成電路技術與微型計算機技術的快速發展，讓機電結合技術變得更加靈活、內容更加豐富、使用層面更加廣泛。我國在機電一體化技術方面，經過十余年的發展歷程已經取得了良好成果。主要體現在以下幾個方面。

3.1 智能化方面

智能化操控是機電一體化產品的最終追求目標，我國在專家系統與人工神經網絡等方面已經取得了重大突破，其中的科研成果正在不斷地被應用到機電一體化系統當中。而且機電一體化的產品，在智能化方面用途是多種多樣的，主要體現在以下幾個方面：

3.1.1 模糊邏輯控制技術

這種技術是人工智能當中的一個子系統，屬于一種經過模仿人大腦的思維方式來展現出非精確的信息的工具。當前模糊控制系統，已經在社會范圍內被廣泛應用。例如在列車的啟動和停止的過程中，乘客不再需要扶著把手，盡管列車出現了慣性，也不會使乘客出現前俯后仰的情況。

3.1.2 專家系統技術

專家系統，屬于一種對一些問題不解的智能型軟件控制系統，這種系統將相關的經驗與知識，表示成計算機當中，可以充分接受的和處理的符號方式。運用專家推理的方式與控制方式。搜集知識領域當中的只有專家才可以解決的問題，而且要達到專家級別的水平。盡管專家系統所表現出來的智能化有著很大的局限性。但是在部分的領域當中的應用還是有著一定的成效。比如在某些數控機床當中融入專家系統可以有效地提升機床加工的自動化層次。[2]

3.1.3 智能化工程

智能化工程是一門關于知識與自動化技術處理以及應用的全新科學，人們也稱之為知識化工程。相關的目標主要是關于知識的表示方式、獲取形式，知識的保存，傳輸交換以及理論方式的實現的技術。對信息的處理和數值的處理，屬于更高層次的技術，其中所講述的知識層面包含了經驗性知識。從某種意義上來分析，知識就代表了智能化，而智能化工程當中所分析對知識的處理，相比專家系統來說更加的廣泛，其主要的目的就在于運用智能化計算機，去對一些實際的問題加以解決。

3.2 人格化方面

所謂的機電一體人格化，指的就是通過機電一體化系統來模仿人的生命機體，還有就是機電一體化系統，重點強調的是產品和人類之間的關系，也就是讓機電一體化產品更加適合人類使用與人類共生，對于機電一體化產品來說，最終的使用對象就是人，怎樣將機電一體化產品融入人的智慧和情感這對機械智能化是非常重要的。機電一體化產品不單需要完善本身的性能，還需要在其色彩和造型等方面和周圍的環境相適應。比如，家用機器人就是機電一體化產品使用的最高境界。

4 結束語

綜上所述，機電一體化技術的發展態勢包含智能化方面和人格化方面，其中智能化方面包含、模糊邏輯控制技術、專家系統技術和智能化工程；機電一體化技術屬于微電子技術、機械化技術以及電子控制技術相互滲透的、相互融合的一種有機產物、一種完善的機電一體系統，其中應當包含了動力和驅動部分、機械的本體、傳感測試部分、執行結構以及信息的控制部分。通過對機電一體化技術實際應用和其在未來發展方向的分析，從中可以看出科學技術的快速發展，促進了不同學科相互間的滲透和交流，使得工程領域當中產生技術的更新與改變。

【參考文獻】

[1]胡泓，姚伯威.機電一體化原理及應用[M].北京：國防工業出版社，2012.

[2]張春良，陳子辰.機械制造業與新技術革命[J].機床與液壓，2013（5）.

[3]蔣學華，韓虎，田相克，等.機械設計實驗教學創新模式探索與實踐[J].機械制造與自動化，2014（6）：110-112.