機(jī)電一體化中信息技術(shù)應(yīng)用研究

孫曉峰

（新疆哈密職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 哈密 839001）

隨著信息技術(shù)的飛躍發(fā)展，我國工控機(jī)技術(shù)發(fā)展也逐步實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、綜合化，未來發(fā)展有著廣闊的發(fā)展空間。高新科技發(fā)展的前提就是機(jī)電一體化發(fā)展，不過其又依賴于生物、材料和計(jì)算機(jī)等新型科技。

1 機(jī)電一體化與信息技術(shù)的結(jié)合

20世紀(jì)60年代，第四次工業(yè)革命的開展，促使新能源技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、新材料技術(shù)、紅外線技術(shù)及激光等以微電子技術(shù)為主導(dǎo)的高科技新興技術(shù)逐漸成為主流。

這些高科技新興技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，極大改變了機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。在當(dāng)前技術(shù)領(lǐng)域范圍中，為了提高機(jī)電產(chǎn)品的性能和市場競爭力，提高企業(yè)生產(chǎn)效率和市場競爭力，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)與信息技術(shù)的結(jié)合，已經(jīng)成為社會發(fā)展的必然之選。

機(jī)電一體化技術(shù)基于系統(tǒng)論、控制論及信息論，除了將電子技術(shù)與機(jī)械的融合外，還有助于實(shí)現(xiàn)自動控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、信息處理技術(shù)等多種技術(shù)的融合。總之，機(jī)電一體化技術(shù)屬于一門建立在軟件技術(shù)、傳感器和計(jì)算機(jī)之上的多技術(shù)融合、交叉的學(xué)科技術(shù)。

來自機(jī)械設(shè)備各個(gè)傳感器的外部輸入命令與檢測信息，經(jīng)過信息單位與系統(tǒng)控制的加工、處理、統(tǒng)計(jì)和分析，在相應(yīng)的命令程序下，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)的操作，確保整體系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

機(jī)電一體化技術(shù)處理系統(tǒng)和控制信息單元，最為基本的就是提高處理信息的速度，促進(jìn)提高其工作的可靠性、抗干擾能力及系統(tǒng)的自診能力。

當(dāng)前，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，基于硬件、軟件的支持下，系統(tǒng)控制單元可準(zhǔn)確的采集、分析數(shù)據(jù)，并根據(jù)信息做出科學(xué)的判斷和決策，從而對信息數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)控制。通常信息處理技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)有著密切的聯(lián)系，計(jì)算機(jī)對信息能夠及時(shí)準(zhǔn)確的處理信息，直接影響機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作效率與質(zhì)量，成為促進(jìn)機(jī)電一體化發(fā)展的重要因素。

2 信息技術(shù)對機(jī)電一體化發(fā)展的推動作用

2.1 信息技術(shù)推動機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化，我國積極引進(jìn)國外先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，在不斷創(chuàng)新發(fā)展下，信息技術(shù)發(fā)展已取得卓越成就。特別是在在數(shù)字控制系統(tǒng)領(lǐng)域的研究，不僅發(fā)展速度快，而且已經(jīng)領(lǐng)先于市場水平。

信息技術(shù)研究朝著開放性和標(biāo)準(zhǔn)的方向發(fā)展，由于機(jī)電一體化技術(shù)在工業(yè)系統(tǒng)發(fā)展中的重要性越來越凸顯，所以信息技術(shù)的應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域也愈加廣泛。信息技術(shù)的應(yīng)用，促使機(jī)電一體化打破傳統(tǒng)受到環(huán)境限制的弊端，實(shí)現(xiàn)長期、穩(wěn)定、持續(xù)性的發(fā)展。

近年來，機(jī)電一體化技術(shù)雖然經(jīng)過采用無源背板、工業(yè)電源、溫度調(diào)整和自測等一系列創(chuàng)新改造，但是這些無法從根本上提高生產(chǎn)效率，并且抗震沖擊力、維護(hù)難度系數(shù)、大母板水平放置無法解決。為了最大限度的滿足市場需求，需要在對總線工控機(jī)研發(fā)的基礎(chǔ)之上，運(yùn)用信息技術(shù)開發(fā)一系列嵌入式工控機(jī)。

2.2 軟件新技術(shù)對機(jī)電一體化發(fā)展的推動作用

隨著新技術(shù)軟件的開發(fā)應(yīng)用，更好推進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。例如，嵌入式JAVA、編口API規(guī)范及無線網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，這些都對新型軟件的研發(fā)帶來挑戰(zhàn)與機(jī)遇。在當(dāng)前科技市場中，提高產(chǎn)品競爭力，最為有效的手段就是實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的兼容、促使軟件的重用與維護(hù)方便，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)的共享合作。這些技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，為計(jì)算機(jī)廠商帶來優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)收益。近年來，GUN、多種嵌入式Linux原型、工具性等軟件的開發(fā)應(yīng)用，為我國機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)設(shè)了優(yōu)越的環(huán)境條件。隨著IP技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，為市場上機(jī)電一體化軟件行業(yè)的發(fā)展帶來更為廣闊的發(fā)展空間和發(fā)展前景。

3 機(jī)電一體化中信息技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)電一體化作為科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)物，隨著科技的創(chuàng)新發(fā)展而發(fā)展，在現(xiàn)代信息化背景下，為滿足現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的新需求，機(jī)電一體化朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化等方向發(fā)展。

3.1 智能化發(fā)展

智能化發(fā)展是機(jī)電一體化發(fā)展的一個(gè)重要方向。機(jī)電一體化智能化發(fā)展，就是在人工智能條件下實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自我控制與執(zhí)行，其中人工智能化發(fā)展是信息化和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是社會發(fā)展的必然要求。機(jī)電一體化的智能化發(fā)展，需要依靠信息化技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。

智能化發(fā)展方向下，需要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)不斷改造機(jī)電一體化設(shè)備，以滿足智能化的需求，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備管理與運(yùn)行的智能化。當(dāng)機(jī)械技術(shù)發(fā)展到特定程度下，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行與決策的智能化，在這個(gè)過程中不斷改進(jìn)機(jī)電一體化設(shè)備的內(nèi)部設(shè)計(jì)和運(yùn)行機(jī)制，基于現(xiàn)代信息技術(shù)創(chuàng)新設(shè)備制造技術(shù)。

前些日子家庭聚會，圍觀了一下我舅媽喂她小孫女吃輔食的日常，總結(jié)了3句高頻句式：“再吃一口，就最后一口。”（其實(shí)很多個(gè)最后了。）“你多吃點(diǎn)XXX啊，這個(gè)營養(yǎng)高。”（XXX包括了胡蘿卜、三文魚、西蘭花等等。）“打幾個(gè)滑梯就喝幾口粥，你剛才打了3個(gè)。”（反正最后喝完了半碗粥，沒數(shù)過來到底滑了多少次。）舅媽一本正經(jīng)給小娃數(shù)數(shù)打滑梯的樣子，承包了當(dāng)日所有的笑點(diǎn)，卻也引起了我許多反思，借著這個(gè)反面教材，今天就給大家聊聊輔食吧。

機(jī)電一體化的智能化發(fā)展，通過現(xiàn)代信息技術(shù)的個(gè)性與創(chuàng)新，不斷改造傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用科學(xué)的決策手段，提升整體的設(shè)計(jì)質(zhì)量和科技能力得以實(shí)現(xiàn)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

機(jī)電一體化的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，運(yùn)用通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，將分布在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)和各類電子終端設(shè)變相互聯(lián)系起來，根據(jù)一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信，實(shí)現(xiàn)所有用戶共享軟件和數(shù)據(jù)資源的目標(biāo)。

當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用在交通、金融、企業(yè)管理、教育及郵電等行業(yè)領(lǐng)域，為生活和工作帶來便利。針對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)及有線電視網(wǎng)的“三網(wǎng)合一”，成為各國網(wǎng)絡(luò)開發(fā)建設(shè)的重要方向，以實(shí)現(xiàn)更快更好的傳送數(shù)據(jù)、文本資料、聲音、圖形等，方便用戶在全世界范圍內(nèi)，隨時(shí)隨地通過撥打可視電話或者收看電視電影。

對此，信息化條件下，機(jī)電一體化的發(fā)展需要強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，構(gòu)建完善的網(wǎng)絡(luò)體系，利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段和理論手段，提高機(jī)電一體化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化水平。

3.3 模塊化發(fā)展

機(jī)電一體化的模塊化發(fā)展，是指在機(jī)電一體化設(shè)計(jì)時(shí)，對產(chǎn)品進(jìn)行分塊處理，以增強(qiáng)各個(gè)模塊之間的契合度，進(jìn)而提升整體設(shè)計(jì)質(zhì)量和制造質(zhì)量。機(jī)電一體化的模塊發(fā)展，是現(xiàn)代信息化背景下實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)最優(yōu)的重要手段，也是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)管理最優(yōu)化的重要方式。

現(xiàn)代信息化背景下，機(jī)電一體化設(shè)計(jì)需要全面提高精細(xì)化操作，換而言之就是對設(shè)計(jì)過程和操作過程科學(xué)分解，促進(jìn)實(shí)施分步驟、分階段，進(jìn)而提升整體設(shè)計(jì)的精細(xì)化與科學(xué)化。機(jī)電一體化技術(shù)的模塊化，建立在高度精細(xì)化基礎(chǔ)之上，其主要依靠模塊化操作方式實(shí)現(xiàn)。信息化技術(shù)為機(jī)電一體化模塊發(fā)展提供扎實(shí)的技術(shù)條件。

3.4 微型化發(fā)展

機(jī)電一體化的微型化發(fā)展，是朝著微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展，這種技術(shù)在國外又叫做微電子機(jī)械系統(tǒng)，是一種幾何尺寸不超過1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有體積小、耗能少、運(yùn)動靈活的優(yōu)勢，在生物醫(yī)療、軍事、信息領(lǐng)域發(fā)揮重要優(yōu)勢。

未來，機(jī)電一體化也朝著微米和納米級方向發(fā)展，通常機(jī)電一體化微型化產(chǎn)品的加工主要采用超精密技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

3.5 綠色化發(fā)展

機(jī)電一體化的綠色化發(fā)展，不僅具有重大的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，且作為社會對化學(xué)科學(xué)發(fā)展的高度重視，通過創(chuàng)新型、友好型化學(xué)，防止和減少生產(chǎn)過程中對環(huán)境的污染和破壞，為后代營造優(yōu)越、可持續(xù)的生存環(huán)境。

機(jī)電一體化綠色化發(fā)展，基于信息技術(shù)的應(yīng)用，盡可能地減少機(jī)電一體化過程中環(huán)境污染和化學(xué)因素的影響，以符合現(xiàn)代綠色環(huán)保的理念，實(shí)現(xiàn)低碳化生產(chǎn)。

3.6 系統(tǒng)化發(fā)展

機(jī)電一體化的系統(tǒng)化發(fā)展，采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)，靈活組合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制和綜合管理，加強(qiáng)通信功能，注重機(jī)電一體化產(chǎn)品與人的關(guān)系，一方面，賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品只能、情感，實(shí)現(xiàn)人機(jī)一體化；另一方面，是模仿生物機(jī)理，研發(fā)生產(chǎn)各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。

4 結(jié)語

在高速發(fā)展的現(xiàn)代信息技術(shù)背景下，機(jī)電一體化想要實(shí)現(xiàn)自身發(fā)展，就須不斷創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，創(chuàng)立符合現(xiàn)代要求的機(jī)電一體化技術(shù)。本文基于信息技術(shù)與機(jī)電一體化的結(jié)合，指出信息化對機(jī)電一體化發(fā)展的推動作用，分析此背景下機(jī)電一體化的發(fā)展方向和方法途徑，以推動機(jī)電一體化的不斷進(jìn)步發(fā)展，讓人們在機(jī)電一體化中更好地應(yīng)用信息技術(shù)。