機電一體化的發展及應用探討

賀亮 張寧 韓士均 李金輝

摘 要：微電子、計算機等技術的快速發展，為機電一體化技術的應用奠定了基礎，促使機電產品在產品、生產方式、結構功能等方面得到了優化，具有著良好的發展前景。本文從機電一體化的定義、機電一體化技術發展的歷程以及現狀、機電一體化的應用方向以及機電一體化技術的發展趨勢的四個方面，詳細杰介紹了機電一體化，希望可以為有需要的人提供參考意見。

關鍵詞：機電一體化;應用方向;發展趨勢

近年來，隨著科技的不斷發展和進步，機電一體化技術開始普遍應用在工業領域。在工業領域中通過應用機電一體化技術，可以為企業帶來大量的經濟效益，確保產品生產的質量。因此，要想促進我國工業穩定發展，必須要重點研究分析機電一體化的應用方向和發展趨勢。

1 機電一體化的定義

機電一體化技術，是以電子信息技術以及計算機技術為前提，綜合運用傳感技術、機械工程技術以及串口通信技術等等，是一項系統工程技術。機電一體技術在具體應用中通常包括多個方面，比如：控制模塊、動力驅動以及傳感測試等等。首先，控制模塊。其是設備的核心部分，利用對傳感測試檢測的所有數據和外部直接輸入的指令，實施集中處理，通過整合自身程序規定和數據分析結構，對所有執行元件發出對應的指令，進而對運動執行機構進行科學的控制，做好對應的動作。然后，動力驅動。在設備運轉中其主要動力來源是動力驅動，結合控制模塊的制定，將其動力輸出，進而確保設備穩定運行。最后，傳感測試。就設備來講，其感知模塊是傳感測試，對系統運轉中所需要感知的本身和外部環境的不同類型運動和設備運動狀態做出感知^[1]。

2 機電一體化技術發展的歷程以及現狀

在機電一體化技術的長時間發展中，前后已經經歷多個發展階段。第一，初級階段。其主要是指在20世紀60年代前，人們對處于初始狀態的電子技術進行應用，可以顯著加強機械設備的各方面性能。比如：第二次世界大戰的發生期間，電子技術與機械產品的相結合獲得高速發展，很多傳統技術原本在軍事領域運用，后來在民用領域運用，導致第二次世界大戰結束后經濟可以迅速恢復到之前的狀態。第二，繁榮發展時期。該時期主要是20世紀70年代到80年代，其具體表現在通信技術以及計算機技術的發展，在一定程度上為促進機電一體化技術迅速發展奠定堅實的基礎。第三，迅速發展階段。自從20世紀90年代以來，集成電路已經逐漸實現大規?；l展以及超大規?；l展，微型計算機與集成電路的相結合獲得很快的發展，這樣有利于為實現機電一體化技術的穩定發展打下良好的物質基礎，該階段同時也是機電一體化技術智能化發展的關鍵階段。在該時期發展中，無論是光學技術還是通信技術，都獲得快速的發展，導致微機電出現，這樣勢必可以促進世界工業制造行業的穩定發展^[2]。因此，在新時期下，社會各行各業都開始深入研究分析機電一體化技術系統的學科體系建設。

3 機電一體化在實際生產中的具體應用

3.1 在數控機床中應用

在全球首臺數控銑床出現以后，數控機床制造行業發展速度越來越快?，F如今，數控機床在控制精度以及結構等多方面都有著顯著的優勢，而且通過應用容量大的存儲器以及優化軟件模塊設計，可以大大的增強數控機床的各項性能，讓一臺機床可以在同一時間完成幾個獨立加工作業任務。將機電一體化技術應用在數控機床中，不僅可以保證其生產產品的質量，而且可以確保其生產產品的效益，對推動數控機床領域的穩定發展起著至關重要的作用。

3.2 在鍋爐節能系統中應用

在鍋爐節能系統設計中應用機電一體化技術，將鍋爐調節系統劃分成多個模塊，比如：壓力調節以及水位等等，第一，運用三沖量調節方法，對水流量前饋比進行準確計算，構建一套完善的前饋串級調節系統，根據水流量參數以及鍋筒水位閘，對汽包水位進行嚴格的控制。第二，結合汽量變化的實際情況，對鍋爐產熱量做出及時的調整，在智能計算鍋筒壓力過程中采用PLD計算方法以及PLC設備，實現在同一時間調節鼓風機以及鍋爐爐排，進而大大提升變頻閉環控制的精準度。第三，利用變頻器的輸出控制信號，根據煙氣含量等多項參數，科學控制鼓風量，以獲得顯著的燃燒效果。以變頻技術為依托對鍋爐機電一體化系統實施節能改造，可以提高燃料的有效燃燒率，進而達到降低能耗的目的。

3.3 在機器人制造中應用

第一，檢測運動位置。通常，在機器人運動位置監測中應用機電一體化技術，是利用安裝汽缸等多個部件，結合機器人實際運動狀況的運動精度做出檢測，確保機器人與有關的作業要求相符。第二，運動軌跡規劃。一般來說，機器人結合提前設定的程序對運動軌跡進行控制，將工控機當做上位機的計算機系統，向工控機中輸進末端目標方向以及位置，達到逆解機器人運動學模式，在將機器人每個軸的運動量參數都求解出后，借助驅動完成機器人內部每個軸的同一時間運動，保證其運動方向與預先設計的需求相符，進而使機械人有更高的生產加工水平。第三，核心部件檢測。在檢測機器人核心部件中運用機電一體化技術，比如：減速器位置檢測，利用對機器人每個軸減速器所處位置的振動情況進行檢測，能夠對機器人運動中的安全性做出正確的判斷，如果減速器為傳感器振動頻率偏快，這就表示此位置存在問題，這樣在一定程度上可以幫助技術人員對故障進行排查，還可以對機器人末端處的運動精度進行檢驗^[3]。

4 機電一體化技術的發展趨勢

4.1 小型化和微型化就現代化工業產品來講，微型化是主要趨勢之一，很多電子信息設備不得體積都越來越小，因為微米技術以及納米技術的高速發展，導致機電一體化技術應用的產品開始逐漸朝著小型化以及微型化的方向發展。并且對于一些工業機器人應用不同的微型傳感器，能夠在搬運系統或者生產線中完成節奏相當快的工作，而這里的微型傳感器最常見的是磁敏式以及感應式等等，而其結構屬于緊湊型，在機房內可以預留出足夠的操作空間。利用優越的性能以及微型結構，工業機器人在設計方面是非常自由的，能夠實現普遍應用，這就表示著其具有相當強的靈活性。

4.2 智能化

在技術迅速發展以及應用的背景下，尤其是一些智能技術的高速發展，比如：云計算以及物聯網等等，促使機電一體化技術逐漸朝著智能化的方向發展，例如：我國“智能工廠1.0”概念，其主要是指通過新興技術來實現工業智能化發展?，F如今，我國制造業開始從勞動密集型過渡到知識密集型，同時實現智能化的制造技術，綜合運用傳感器以及大數據分析等多項技術，做好該項作業，使機器與工人可以有效完成作業，進而大大的提高生產效率。

4.3 系統化

目前，在系統結構設計中應用機電一體化技術，通常是結合模式化以及開放性等特點，實施總線系統設計，利用對系統的自由組合和裁剪，實現同時管控若干個子系統，利用光學技術來改造傳感系統以及動力系統，保證系統是非常完善，而且可以促使系統生成信息，充分體現出系統化的發展趨勢。

5 結語

總而言之，機電一體化技術涉及到多項先進的技術，其網絡化程度相當高，而且能夠實現不同功能的控制模式，為人們呈現數字化和人性化的智能產品。在現代科技日益發展的背景下，機電一體化技術必須要與視覺湖景，日益創新，進而確保其可以廣泛應用在社會各行各業中，進而將其自身的價值全面發揮出來。

參考文獻：

[1]殷晶晶.機電一體化技術的應用及發展趨勢[J].裝備維修技術，2019（03）：43.

[2]陳彩珠.機電一體化技術的發展及應用探索[J].現代制造技術與裝備，2019（08）：104+106.

[3]楊順龍.淺析機電一體化的應用領域和發展趨勢[J].內蒙古煤炭經濟，2019（14）：22-23.