機電一體化技術在現代工程機械中的應用研究

李卓遠

摘 ?要：隨著社會的進步，現代科技獲得了突飛猛進的發展，人們對機械電子學的研究愈加深入，將機械、電子、信息三項技術進行有機結合，從而實現優化系統的目的。機械電子學可以發揮各項技術的特點和作用，進而促進機械產品質量的提升和完善。機電一體化技術是機械電子學的核心技術，隨著該技術的發展，機電產品的功能性、安全性、精度、操作性、柔性等特性都在不斷完善和增強。文章主要就幾點一體化技術在現代機械工程中的應用進行了相關的探討和分析。

關鍵詞：機電一體化;現代工程;機械;應用

中圖分類號：TH-39 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）18-0181-02

Abstract： With the progress of society and the rapid development of modern science and technology， the research on mechanical electronics is more and more in-depth， and the three technologies of machinery， electronics and information are organically combined to achieve the purpose of optimizing the system. Mechanical electronics can give full play to the characteristics and functions of various technologies， and then promote the improvement and improvement of the quality of mechanical products. Mechatronics technology is the core technology of mechanical electronics. With the development of mechatronics technology， the functionality， safety， accuracy， maneuverability and flexibility of electromechanical products are constantly improved and enhanced. This paper mainly discusses and analyzes the application of several integration technologies in modern mechanical engineering.

Keywords： mechatronics; modern engineering; machinery; application

目前，我國愈加重視研究機電一體化技術，該技術的進步改善了機電產品的質量和使用效率，進一步完善了產品功能、精度、生產能力等，從而為現代工程建設和生產提供了更多的便利，促進了工程質量和效率的提升[1]。機電一體化系統由五個要素構成，分別是：結構組成、動力組成、運動組成、感知組成和職能組成。在機電一體化技術應用的過程中，要保障系統中五大要素相互耦合，具有運動傳遞、信息控制、能量轉換的作用，進而保障系統的有效運行。

1 機電一體化技術的研究意義

目前，我國有許多專家、學者從事機電一體化技術的相關研究工作，該技術的完善與發展能夠促進機電產品質量的提升，對產品的外觀、功能性進行完善，使其更加人性化、智能化。與傳統機電產品相比，應用該技術的機電產品具有更大的使用優勢，具體包括以下幾個方面[2]：

第一，該技術可以強化產品功能性，拓展產品用途。其打破了傳統單技術、單功能的產品格局，將信息、電子等技術融入到產品之中，賦予了產品更強大的功能。不僅如此，新的機電產品可以應用在多樣化的場合、領域之中，并根據用戶需求提供相應的服務內容，具有較強的應變能力。

第二，該技術可以提升產品精度。應用機電一體化技術能夠使產品機構變得更加簡潔，減去原有的傳動部件，降低了機械磨損、受力變形等原因導致的運動誤差。不僅如此，利用計算機檢測等技術，能夠對動態誤差進行校正補償，進而實現使用精度的提升。

第三，該技術能夠使產品更加安全可靠。應用機電一體化技術的產品自動化水平較高，具有自我監控、自動診斷、保護等功能。不僅能夠減少設備產品對人身造成的安全隱患，還能減少設備事故發生率，滿足了安全可靠的使用要求。

第四，應用該技術能夠簡化操作難度。利用計算機、數字顯示等技術進行人機界面的改良，減少了人工操作的工作量，也去除了按鈕、手柄等操作設施，從而縮減操作時間，降低人工培訓成本，提升機電設備的使用效益。

第五，該技術能夠提升產品柔性。即利用軟件優化工作程序，進而滿足多元化用戶需求。如，工業機器人對運動自由度要求較高，手爪部分要具備更換工具的條件。應用該技術，可以利用控制程序來控制運動軌跡，轉變機器人的運動姿態，進而完成各種類型的工業作業。

第六，該技術促進了產品功能性的上升，并且簡化了操作流程和方法，全面提升了機電設備的生產能力、作業效率和質量。可以利用虛擬原型的機電一體化技術，進行模型的設計和建設，對仿真技術的研究也有一定的幫助。

2 機電一體化應用的技術內容

機電一體化是一種多元化的技術，機電一體化系統由多項技術組合而成，主要包括以下幾種：第一，機械技術。該技術是機電一體化的基礎技術，其主要用于機械與該技術的適應配合，配合其它現代化技術來進行機械概念的更新，對機械材料、結構、性能等進行創新和變更，進而減小機械重量、體積的同時，改善機械應用精度、剛度和性能[3]。在機電一體化系統建立的過程中，可以將傳統機械理論與工藝技術作為技術，利用計算機輔助技術、人工智能系統、專家系統等來實現機械技術的創新與改造;第二，計算機技術。運用電腦技術，可以實現信息交換、存儲、運算等操作，且人工智能、神經網絡等技術也都在計算機信息處理技術的范疇之內。所以，計算機技術是該系統的核心技術之一;第三，系統技術。即將整體概念作為基礎，對各項技術進行組織應用，以全局角度、系統目標為根本出發點，分解總體使其形成多個功能單元，且單元之間存在一定的聯系。其中，接口技術是不可或缺的技術內容，其能夠實現系統內部各部分的連接;第四，自動技術。自動技術包含的內容較多，以控制理論為基礎，對機電一體化系統進行設計，并實現系統仿真和現場調試等操作目的。其中，控制技術是比較核心的應用技術，其主要包括定位控制、自適應控制、自我診斷、矯正、補償等多個方面;第五，傳感技術。傳感技術可以用于系統檢測與調節，可以稱之為系統感受器官，能夠滿足自動控制、調節的使用要求。傳感技術的水平越高，其使用功能越強，系統的自動化水平也會隨之提升。現代工程需要傳感器能夠在嚴苛的作業環境和條件下進行精確、快速的信息獲取，從而保障系統應用水平[4]。

3 機電一體化技術在現代工程機械中的應用

3.1 應用于機床生產

在機床生產的過程中，常用Z80-CPU軟件進行控制和操作。該軟件的研究難度較低，目前已經廣泛應用于數控機床生產領域。從我國數控機床生產技術的發展歷程來看，該工業生產方式由多種不同的技術組合而成，在整個技術系統之中，Z80-CPU軟件具有成本低、應用效率高的優勢，其滿足了我國現代工業機械的發展要求，可以進一步推廣和完善。與其它應用技術相比，該技術還具有節約能源、控制污染的特點，能夠保障系統運行的穩定性，進而為后續生產奠定良好基礎。在實際應用的過程中，該技術對工作臺和道具的要求較高，為了確保應用質量，要從以下幾方面入手：首先，明確坐標軸運行方向，確保其與工作臺、道具的方向一致。還要保障插補功能具有連續性;其次，充分發揮氟塑貼面導軌功能，控制導軌摩擦系數，增強導軌耐磨性，進而提升數據機床的運行效率;最后，如果不需要低速運作，則數據機床的運行成本較低。如果運作速度較快，則數據機床具有穩定、準確的應用優勢。目前，我國常見的數據機床串座方式為滾珠絲杠復傳動。

3.2 應用于自動化和半自動化作業

機電一體化技術在很大程度上提升了自動化和半自動化的水平，進而促進了機械應用效率，同時降低了人工成本，帶動了我國現代工程的發展和進步。從我國現代工程機械制造業的發展情況來看，人工操作的內容正逐漸減少，由于操作失誤造成的誤差問題也隨之減少。例如，三菱企業的自動化挖掘機應用了機電一體化技術，減少了手動操作的部分，使挖掘機可以自動進行傳信、運作、監控等操作。該技術可以對挖掘機的電液比例進行控制，并設置了自動化手柄，根據操作信號進行電液比例的計算，并根基運算結果獲取控制比例，最后利用傳感器完成自動化作業。在實際施工的過程中，可以將傳感器安裝在挖掘機上，進而實時掌握挖掘機的工作情況，操作人員可以根據系統儀表的顯示內容判斷挖掘軌跡，并繪制軌跡形狀，按照相應的技術操作流程，對設計好的軌跡形狀進行預定設置。如果作業內容比較復雜，系統可以根據各個操作環節提升控制強度，配合激光技術，強化操作精度，進而確保機械操作的順利完成[5]。

此外，將液晶顯示器安裝在挖掘機上，可以利用高辨識度的顯示器掌握機械工作狀況，觀察其各個部位的運作、操作情況。操作人員可以對控制面板上的控制按鈕進行操作，并通過數字顯示判斷機械運作狀態，降低了操作難度，提升了操作效率。此外，在使用相同配件的條件下，應用機電一體化技術可以對機械進行全面有效的控制，利用計算機技術編輯操作流程，并根據實際應用情況進行流程更改和調整。可以將該系統應用于各類機械中，并利用自動報警系統、故障檢測系統實時把控機械的工作狀態，及時處理機械故障，確保應用安全和效率[6]。

3.3 未來應用展望

在現代工程機械發展的過程中，機電一體化技術滿足了現代社會的發展需求，順應了智能化、自動化的發展趨勢。相較于傳統機械制造業，該技術不僅改善了產品外觀，更提升了產品質量和工作效率，同時減少了投入成本，可以普遍應用在我國醫療、科技、經濟等多個領域范圍之內[7]。

4 結束語

綜上所述，在現代工程機械制造業發展的過程中，為了提升機械的使用效率和質量，就要加強自動化、智能化技術的研究。機電一體化技術能夠提升機電產品的功能性、作業精確度、安全性、穩定性，滿足我國現代工程機械的使用需求，可以加大研究和發展的力度。

參考文獻：

[1]馮挺.現代工程機械中機電一體化技術的應用情況探究[J].科技創新與應用，2017（04）.

[2]夏冬，王永剛，周永哲，等.工程機械中機電一體化技術的運用[J].現代信息科技，2017（1）.

[3]王利敏，馮鑫磊.機電一體化技術在現代工程機械中的發展運用研究[J].中國戰略新興產業，2018（16）.

[4]梅紅超.機電一體化技術在現代工程機械中的發展應用研究[J].數字化用戶，2018，24（38）.

[5]宋帥.機電一體化在工程機械上的應用與發展[J].科技風，2014（19）.

[6]鄭媛.工程機械中機電一體化技術的應用研究[J].中國高新技術企業，2015（19）.

[7]趙國鑫.機電一體化技術在現代工程機械中的發展運用分析[J].科技風，2018（17）.