機電一體化技術在智能制造中的實踐分析

南博

摘? ?要：機電一體化技術是智能制造的關鍵性技術支撐，尤其是機器人技術的發展大大提升了我國機電一體化技術發展水平，有效地促進了機械智能制造生產能力。實踐證明機電一體化技術在智能制造中已經得到廣泛的應用。文章的剖析機電一體化技術在智能制造中的應用，以智能汽車為例分析機電一體化技術在智能汽車制造中的具體應用。

關鍵詞：機電一體化技術;智能制造;汽車;機器人技術

2016年，工信部印發《智能制造發展規劃（2016—2020年）》明確提出要加快發展智能制造，推動我國制造業供給側結構性改革。機電一體化是現代智能制造的核心技術，尤其是在大數據技術的支撐下，機電一體化技術的應用大大提升了智能制造的水平，因此在現代制造業市場日益嚴峻的新形勢下，提升機電一體化技術在智能制造中的應用具有重要的現實意義。

1? ? 機電一體化技術與智能制造的概述

1.1? 機電一體化技術概述

機電一體化技術是融合計算機、信息技術、自動控制技術、伺服技術等多種技術的系統。隨著大數據技術的發展，機電一體化技術性能更加精密。機電一體化技術的研究時間比較長，在最初階段機電一體化技術被視為個體，其主要是電子技術在機械工業中的應用。隨著互聯網技術的發展，機電一體化技術融合了網絡技術，使得機電一體化技術被賦予了新的內涵。隨著我國智能制造戰略的實施，對機電一體化技術的重視程度越來越高，例如，2019年5月6日，中國機電一體化技術應用協會標準化工作委員會的成立標志著我國機電一體化技術有了規范的行業管理機構，大大促進了機電一體化技術的發展。機電一體化技術的應用，解決了很多生產中的難題，使生產活動更加規范化、自動化、規模化。

1.2? 智能制造概述

智能制造源于對人工智能的研究，從社會生產技術發展趨勢看，智能制造主要包括兩個方面：一是智能制造技術，主要是技術人員憑借計算機模擬系統對某系統進行決策等，以此減少人力、物力支出，提升生產的實效性。二是智能制造系統，也就是人機一體化智能系統，主要由智能機器人和人類專家共同組成，以此實現機械制造水平。隨著智能制造領域政策的持續出臺，中國制造業逐漸向智能制造方向轉型，并開始大量應用云計算、大數據、機器人等相關技術，從發展前景、技術融合、商業模式以及生產安全等方面來看，中國智能制造將呈現以下發展趨勢：（1）安全生產將成為重中之重。智能制造技術的發展充分體現了大數據技術、機器人技術的優勢，例如機器人技術在智能制造領域的應用能夠提升智能制造的人際交互性，使得機械制造的流程更加簡單。但是在流水化生產的背后如何有效解決安全問題成為智能制造所必須要解決的問題。（2）通用技術成為智能制造的突破口。隨著智能制造技術的發展，流水化生產成為制造業的主要趨勢，但是多種系統的交互需要構建統一的接口系統，因此通用技術的發展必然會滿足未來生產需要。（3）打造精準大數據閉環。隨著大數據技術的發展，工業生產模式已經由粗放式管理向精細化、個性化生產轉變，而構建個性化工業生產管理模式需要企業構建采集、分析、轉化、反饋等環節的精準數據流閉環[1]。

2? ? 機電一體化技術在智能制造中的發展與應用

機電一體化技術是智能制造核心技術的應用，主要體現在3個方面。

2.1? 在傳感技術中的應用

傳感技術是智能制造的基礎技術支撐，而傳感技術的發展是機電一體化技術發展的代表。傳感技術具有較高的敏感性，可以準確接收外界信息。隨著智能制造業的發展，越來越多的制造業實現了機器人操作，而機器人操作系統需要傳感系統的控制，例如機器人將系統發出的信號通過傳感技術反饋出去，以此按照系統指令進行操作[2]。

2.2? 在數控生產中的應用

機電一體化技術在數控機床生產中的應用能夠大大提升其工作效率。例如伺服驅動是數控機床的重要支撐，通過伺服驅動技術，可以根據產品的位置等輸入信號實現對數控機床運行狀態的自動控制。長期以來，數控機床存在機械加工精度不高的問題，而伺服驅動系統的應用則可以保證產品的精準度[3]。

2.3? 在工業智能機器人研發中的應用

機電一體化技術在工業智能機器人中的應用成為機電一體化技術發展的主要趨勢，智能機器人需要通過機電一體化技術實現。我國諸多領域的機器人對機電一體化技術應用比較成熟。例如以安防領域機器人為例，技術熱點涵蓋導航定位、計算機視覺、目標跟蹤、移動與運動控制、算法、目標檢測與識別、傳感器、人機交互等，這些都是機電一體化技術應用的體現。機電一體化技術在工業機器人中的應用具有獨特的優勢：（1）能夠快速地對工作對象進行甄別，進而有針對性地完成工作流程。例如在快遞分揀作業中，機器人可以按照快遞信息對快遞進行分區，大大簡化了人工操作。（2）能夠實現機械生產的精準性。工業機器人技術能夠保證機械加工完全按照預定的操作進行，有效地降低了機械制作產品的殘次率。

3? ? 機電一體化技術在智能汽車制造中的應用實例

3.1? 自動變速器

機電一體化技術在汽車自動變速器中的應用是現代智能汽車制造的基礎，也是未來汽車發展的主要趨勢。實踐表明機電一體化技術在自動變速器中的應用不僅可以降低汽車的損耗功率，而且還能提升汽車的舒適性，有效控制汽車的速度。在汽車行駛的過程中，變速器是檢查汽車發動機運行狀態的重要設備，通過融入智能機電技術可以提升汽車變速器系統的智能化，例如通過變速器可以檢測汽車的電路與電子監控設施，倘若汽車報警系統在汽車發動時處于熄火狀態，表明其自動變速器處于正常狀態。如若自動變速器出現故障，會變成非電控工作狀態，繼續持續、穩定工作。隨著機電技術的不斷發展，在自動變速器設計中，電磁閥的功能在不斷改變，同時電磁閥與閥體的整合方式也出現了調整，例如當前智能汽車所采取的自動變速器廣泛是將電磁閥捆綁在一起，以此形成單獨的電磁閥模塊，這樣的好處是可以有效保護各個敏感電子元件，延長其使用壽命。

3.2? 激光測距雷達系統

無人駕駛汽車是汽車行業發展的重要趨勢，而無人汽車制造的核心就是如何解決汽車行駛安全問題。無人汽車的關鍵技術就是智能感知系統，通過智能感知系統可以準確地對行駛路線進行判斷。根據當前無人汽車的測試結果顯示，車載光學系統和雷達系統是無人汽車制造的關鍵技術。當前機電一體化技術在環境感測中的應用形式包括：激光雷達傳感器、毫米波傳感器、視覺傳感器。其中激光雷達傳感器是無人汽車所普遍采取的技術，工作原理是通過系統掃描完成，既從一個物體上反射回來的激光確定物體的距離，以此形成精度較高的3D環境地圖，實現無人駕駛的輔助功能。激光雷達系統運行的關鍵是通過云平臺和機電技術實現，通過汽車激光雷達系統對汽車行駛周圍的環境進行掃描，然后建立3D模型，以此及時判斷周圍環境，同時根據3D模型反饋信息與北斗導航系統進行信息對接，以此加強對汽車行駛路線的高度定位[4]。通過對美國無人汽車激光雷達應用的研究，使用激光雷達系統，可以利用大數據自動分析處理系統對汽車行駛過程中的各種路況信息進行自動判斷，然后給出正確的指令，以此達到安全行駛。另外當前汽車的倒車雷達系統也是機電一體化技術應用的結果，通過設立倒車雷達，當汽車距離障礙物一定距離后，系統就會發出報警信號，以此讓司機警覺，從而實現安全行駛。所以機電一體化技術在汽車激光雷達系統中的應用大大促進了汽車智能制作技術的發展，提高了汽車行駛的安全性。

4? ? 制動系統

制動系統是汽車制造的關鍵部件，也是機電一體化技術應用最為重要的環節。機電一體化技術在制動系統中的應用主要體現在：（1）車輪智能控制系統。隨著制動性能要求的不斷提高，依托機械性能制動的傳統模式會影響汽車行駛的舒適性與安全性，而通過電力制動則可以大大提高制動效果與汽車制動的舒適性。目前對于汽車智能制動主要體現在汽車制動的過程中借助集成力及力矩傳感器對相關問題進行分析，通過對制動力及制動力力矩的計算，對制動控制系統進行有效設計，保障整個制動系統更為可靠，更為安全。（2）中央電力控制單元。中央控制單元主要是利用機電自動化控制技術實現對汽車制動的自動化控制。例如福特推出自動剎車系統（Autonomous Emergency Braking，AEB）智能感應制動保護系統由攝像頭及毫米波雷達共同工作，檢測并識別前方的潛在危險。（3）自動駐車系統（Auto Hold，AH）。是一種汽車運行中可以實現自動手剎的技術應用，剎車管理系統通過電子手剎（Electronic Hand Brake，EPB）的擴展功能來實現對四輪剎車的控制。

5? ? 結語

總之，隨著我國智能制造戰略的實施，提升智能制造水平離不開機電一體化技術，因此在大數據、5G等技術日益發展的環境下大力發展機電一體化技術，對實現機械制造強國戰略具有至關重要的意義。

[參考文獻]

[1]關林林，陳崗.智能制造中機電一體化技術的應用分析[J].內燃機與配件，2019（8）：251-252.

[2]張益峰，劉雨辰.機電一體化技術在智能制造中的應用[J].電子技術與軟件工程，2017（23）：110.

[3]丁立新.淺析機電一體化技術在智能制造領域的應用與研究[J].南方農機，2019（17）：12-14.

[4]顏沛杰.機電一體化技術在汽車智能制造的應用研究[J].內燃機與配件，2018（9）：155.

Practical analysis on mechanotronics technology in intelligent manufacturing

Nan Bo

（Sanmenxia Polytechnic， Sanmenxia 472000， China）

Abstract：Mechanotronics technology is the key technical support of intelligent manufacturing， especially the development of robot technology has greatly improved the development level of mechanotronics technology in our country， and effectively promoted the production capacity of mechanical intelligent manufacturing. Practice has proved that mechanotronics technology has been widely used in intelligent manufacturing. This paper the analysis of the application of mechanotronics technology in intelligent manufacturing， takes intelligent automobile as an example to analyze the concrete application of mechanotronics technology in intelligent automobile manufacturing.

Key words：mechanotronics technology; intelligent manufacturing; automobile; robot technology