機電一體化技術應用及發展趨勢探析

李惠強

（遼寧軌道交通職業學院，沈陽 110023）

二十世紀七十年代，“機電一體化”概念首先被日本學者提出，該技術在國外被稱為“Mechanotronics”，改詞是由“Mechanics”的前半部分和“Electronics”的后半部分組合而成的，表示機械技術與電子技術的有效結合。目前該單詞已經被包括中國在內的多個國家所認可，我國一般將其譯為“機電一體化技術”。

1 機電一體化技術的主要應用領域

1.1 數控機床領域

我國數控機床技術與其相對應的數控技術經過數十年發展，其結構功能以及操作控制精度都已基本滿足生產需求，具體可以總結為以下幾點。

首先，結構呈總線式，具有模塊化、緊湊性等特點，采用多CPU和多主總線的體系結構。另外，結構設計具有開放性特點，硬件體系結構及其功能層次性、兼容性較高，符合較多接口要求標準，最大限度地提升了用戶使用效率。

其次，WOP技術及智能化應用比較成熟，可以為數控機床編程轉向技術程序，實現加工過程動態仿真效果，并將相關技術引入到在線診斷和模糊控制等智能化機制當中。此外，大容量的存儲器以及應用軟件的模塊，能夠有效豐富數控功能，使CNC系統的控制功能得到了大幅度加強。

最后，可以有效地實現多過程和多通道控制，換言之，通過一臺機床，獨立完成多項加工任務。另外，針對系統多級網絡功能，機電一體化技術可以通過系統升級，實現復雜的加工功能。機床控制機以單板和單片機為主，機電一體技術可以為其制作專用芯片和模板，形成完整的數控機床系統。

1.2 計算機集成制造系統（CIMS）

我們所謂CTMS的實現并非是將分散系統做簡單的組合，而是將其整體或是全局性的動態功能結合起來。這樣既能夠打破原有計算機制造系統功能界線，而且，還能對計算機信息流進行控制，徹底實現計算機經營決策、產品研發和生產銷售等功能。針對企業的集成度要求不斷提升，機電一體化技術可以有效地促進企業各個生產要素之間的配置優化，從而發揮各種生產潛力，為企業創造更大的價值。

1.3 工業機器人

示教再現機器人，也是第一代機器人，該機器人可以進行簡單的重復性動作，但對工作環境或是作業對象往往不能進行理解分析，導致示教再現機器人靈活性及適應能力較低。

第二代機器人附帶極為先進的傳感元件，在工作過程中能夠有效獲取作業環境或者作業對象等比較簡單的信息，然后再通過計算機進行處理，最終將處理數據反饋給機器人，控制其做出一系列應對動作，從這點可以看出，這代機器人已經具有智能化功能，且具有一定程度的實用性。

在這之后，誕生了第三代機器人，即智能機器人，該機器人具有各種感知能力，可以其進行較為復雜的邏輯思維信息輸入，使其能夠獨體的進行作業。

2 機電一體化技術的發展趨勢

2.1 智能化

目前機電一體化與傳統機電一體化最大的區別因素就是前者具備智能化功能。這里所指的“智能化功能”，實際上是對機器行為的一種描述，是基于控制理論的一種能夠吸收現代化人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學和心理學以及生理學、自主決策的能力，其優點是可以完成高精度控制工作。隨著計算機系統發展速度的提升，人類能夠可以有效運用計算機技能模擬出來現代化的人工智能功能越來越多，在一些領域內，機器正在逐步取代人工，因此人工智能化技術將是機電一體化技術未來發展的重要方向。

2.2 模塊化

目前，利用機電一體化技術進行產品生產的生產廠家非常多，想要研制出一種具備標準化的機械接口是非常復雜困難的。然而機電一體技術的模塊化設計功能可以實現以上工作目的，這也是機械一體化技術的重要發展趨勢。微處理器性能價格比不斷提升，與此同時，微機械電子技術也在不斷的進步，使得市場上出現了各種機電一體化模塊。廠家運用這些模塊，往往都能夠快速設計和制造出各種各樣機電一體化產品，所以機電一體化技術模塊化是企業規模進一步擴大的重要影響因素。

2.3 網絡化

迅速發展的網絡技術，使社會、生活以及生產各領域發生了巨大的變化。在此背景下，機電一體化迎來了發展的重要階段。譬如像遠程控制技術或是監視技術，遍布了人們的生活以及生產領域，帶給人們便利，而遠程控制的終端技術只是機電一體化的一種，網絡技術的普及與發展，使機電一體化技術應用更加廣泛。

3 結語

伴隨我國經濟技術的快速發展，機電一體化技術以及計算機網絡信息技術得到了極其廣泛的應用。在未來發展中，機電一體化技術應該在控制技術傳感檢測、伺服傳動、機械技術相互交叉等方向加大研究力度，實現我國機電一體化技術多樣化發展目標。