機(jī)電一體化工程技術(shù)應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)

摘要：機(jī)電一體化技術(shù)是一門(mén)綜合計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展有巨大的推動(dòng)力，我國(guó)在大力推廣機(jī)電一體化技術(shù)方面做出很大的努力。本文對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展趨勢(shì)

引言：

目前機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用愈來(lái)愈多。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，不同學(xué)科之間不斷交叉與滲透，機(jī)電一體化將隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透逐漸形成并不斷完善，并隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，各種技術(shù)相互將越來(lái)越融合，未來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展將會(huì)更加的深化與進(jìn)步。

1、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

1.1機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床方面的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床以及相關(guān)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展超過(guò)30多年的時(shí)間，在涉及到數(shù)控機(jī)床的各個(gè)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(jīng)過(guò)發(fā)展具有了多種的結(jié)構(gòu)形式，包括模塊化、總線(xiàn)式以及緊湊型的結(jié)構(gòu)，一般來(lái)說(shuō)，都是采用了多總線(xiàn)、多CPU的體系結(jié)構(gòu);為了有效保證用戶(hù)的使用效益，能夠保證硬件體系結(jié)構(gòu)功能模塊的開(kāi)放性設(shè)計(jì)，能有效滿(mǎn)足相關(guān)的接口標(biāo)準(zhǔn)，具有較強(qiáng)的兼容性和層次性。比如，大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計(jì)，不僅豐富了數(shù)控功能，也加強(qiáng)了CNC系統(tǒng)的控制功能;還能實(shí)現(xiàn)多過(guò)程、多通道控制，即具有一臺(tái)機(jī)床同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立加工任務(wù)或控制多臺(tái)和多種機(jī)床的能力，并將刀具破損檢測(cè)、物料搬運(yùn)、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去;同時(shí)，具備了系統(tǒng)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能，加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力

1.2機(jī)電一體化技術(shù)在在機(jī)械制造業(yè)方面的應(yīng)用

對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)來(lái)說(shuō)，往往在競(jìng)爭(zhēng)中更多體現(xiàn)出一定在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量以及企業(yè)規(guī)模方面的內(nèi)容，主要涉及到如何有效地對(duì)于資源利用方面的應(yīng)用，通過(guò)機(jī)器代替人力的方式，依靠復(fù)雜的專(zhuān)業(yè)加工來(lái)取代人的技能操作，通過(guò)低成本的生產(chǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)的盈利要求。在進(jìn)行先進(jìn)的機(jī)械制造業(yè)中，則是體現(xiàn)出信息的主導(dǎo)作用，能夠更好地融合相應(yīng)的先進(jìn)的制造技術(shù)、制造系統(tǒng)、生產(chǎn)模式以及組織管理形式等，這種全新的機(jī)械制造業(yè)往往具備較強(qiáng)的智能化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化和全球化的特點(diǎn)，同時(shí)，還能體現(xiàn)出具有可持續(xù)發(fā)展的綠色制造的特點(diǎn)。比如，CIMS的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡(jiǎn)單組合，而是全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門(mén)之間的界線(xiàn)，以制造為基干來(lái)控制“物流”和“信息流”，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的有機(jī)結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。

1.3機(jī)電一體化技術(shù)在微型機(jī)電化中的應(yīng)用

當(dāng)前，亞微米級(jí)的機(jī)械元件通過(guò)先進(jìn)的半導(dǎo)體蝕刻已經(jīng)成為可能，在實(shí)際產(chǎn)品中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的情況下，就沒(méi)有必要進(jìn)行相關(guān)的機(jī)械部分和控制部分的區(qū)分，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的融合處理，能夠把傳感器、CPU、執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效的融合，能夠具備體積小的特點(diǎn)。所以，可以看出，機(jī)電一體化發(fā)展過(guò)程中，這種微型機(jī)械學(xué)的發(fā)展則是一個(gè)重要的方向，微型智能化控制也是發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，有時(shí)候，也稱(chēng)這種技術(shù)為微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)。

1.4機(jī)電一體化技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人方面的應(yīng)用

第1代機(jī)器人亦稱(chēng)示教再現(xiàn)機(jī)器人，它們只能根據(jù)示教進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)工作環(huán)境和作業(yè)對(duì)象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性;第2代機(jī)器人帶有各種先進(jìn)的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對(duì)象的簡(jiǎn)單信息，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理、分析，做出一定的判斷，對(duì)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制，表現(xiàn)出低級(jí)智能，已開(kāi)始走向?qū)嵱没?第3代機(jī)器人即智能機(jī)器人，具有多種感知功能，可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立行動(dòng)，與第五代計(jì)算機(jī)關(guān)系密切。

2、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

2.1向智能化方向發(fā)展

智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一，也是21世紀(jì)機(jī)電一體化的發(fā)展方向。近年來(lái)處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類(lèi)智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動(dòng)。

2.2向微型化方向發(fā)展

微型化是機(jī)電一體化的一個(gè)新的發(fā)展方向。由于微機(jī)電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，可進(jìn)入一般機(jī)械無(wú)法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作，故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國(guó)防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。目前利用蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。

2.3向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等日常生活都帶來(lái)了巨大的變革。現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)，能使人們?cè)诩依锞涂煞窒砀鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

2.4向模塊化方向發(fā)展。模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類(lèi)和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜的事，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

2.5向綠色化方向發(fā)展

機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷(xiāo)毀的生命過(guò)程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類(lèi)健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。

2.6向系統(tǒng)化方向發(fā)展

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開(kāi)放式和模式化的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，可以靈活組態(tài)，尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強(qiáng)。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品以人的智能和特征顯得越來(lái)越重要。機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機(jī)體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。

3、結(jié)語(yǔ)：

隨著時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，各種新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，各學(xué)科相互融合進(jìn)一步深入，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展空間也將越來(lái)越廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]殷際英.光機(jī)電一體化實(shí)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版，2015

[2]王靜.淺析機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].同煤科.2016.（4）

[3]石美峰.機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與思考[J].山西焦煤科技.2016.（3）

作者簡(jiǎn)介：鄒德學(xué)（1986-），男，遼寧北票，大專(zhuān)，助理工程師，身份證號(hào)：211381198601104114，研究方向：工業(yè)自動(dòng)化。現(xiàn)從事工作：工業(yè)技術(shù)PLC技術(shù)。

（作者單位：沈陽(yáng)藍(lán)英工業(yè)自動(dòng)化裝備股份有限公司）