機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

孫鵬

摘要：新中國成立以來，工業(yè)生產(chǎn)在中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位越來越突出，與此同時(shí)，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的提升，工業(yè)生產(chǎn)中工程機(jī)械的運(yùn)用也變得十分廣泛。機(jī)電一體化技術(shù)（Mechatronics）在工程機(jī)械中的運(yùn)用也更加廣泛，同時(shí)在工程機(jī)械中運(yùn)用Mechatronics，對(duì)提升工業(yè)生產(chǎn)中工作效率及質(zhì)量具有非常重要的作用。除此之外，還對(duì)自動(dòng)化與智能化的健康發(fā)展起到了一定的促進(jìn)作用，對(duì)推動(dòng)我國工業(yè)化進(jìn)程具有非常重要的意義。所以，在實(shí)踐運(yùn)用中，進(jìn)一步研究Mechatronics，應(yīng)研究其在工程機(jī)械中的運(yùn)用，在很大程度上有利于工業(yè)生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù);工程機(jī)械;應(yīng)用

前言：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，Mechatronics在工程機(jī)械領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)逐步擴(kuò)大，引起了越來越多企業(yè)的關(guān)注，進(jìn)而在各個(gè)領(lǐng)域中得到了非常廣泛的運(yùn)用。為可以讓工程機(jī)械操作者及施工企業(yè)對(duì)電氣與電子控制裝置的功能、種類等進(jìn)行更好地了解，文章主要對(duì)Mechatronics在工程機(jī)械中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析，僅供參考。

1 Mechatronics發(fā)展進(jìn)程闡述

從全球范圍角度出發(fā)，機(jī)電一體化的發(fā)展大致可以分為三個(gè)過程。第一階段是20世紀(jì)60年代以前，人們對(duì)電子技術(shù)的發(fā)展使機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)和發(fā)展成為可能。二戰(zhàn)爆發(fā)后，實(shí)現(xiàn)了電子技術(shù)與機(jī)械產(chǎn)品的融合。這些Mechatronics后來發(fā)展成為民用技術(shù)，促進(jìn)了戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展還不成熟和完善，機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的結(jié)合受到很大限制。從70年代到80年代，Mechatronics迎來了一個(gè)繁榮時(shí)期，在這一階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，集成電路的規(guī)模和微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用，使Mechatronics有了良好的技術(shù)基礎(chǔ)，引起了各國的重視。20世紀(jì)90年代末，Mechatronics以智能化為主要發(fā)展方向的物理技術(shù)，不斷探索新的發(fā)展模式和發(fā)展方法，不斷與光通信技術(shù)融合，使光Mechatronics得以發(fā)展。

2 Mechatronics概述

Mechatronics全面融合了伺服技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)以及計(jì)算機(jī)等多種技術(shù)系統(tǒng)。在經(jīng)濟(jì)日新月異發(fā)展下，Mechatronics也愈加成熟。當(dāng)前可從三個(gè)方面來體現(xiàn)Mechatronics的特點(diǎn)：首先，整體結(jié)構(gòu)最優(yōu)化。對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品，機(jī)電一體化可以通過增加機(jī)械機(jī)構(gòu)來改進(jìn)使用功能，在調(diào)節(jié)與控制機(jī)械功能時(shí)，只需要運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件即可實(shí)現(xiàn)，能進(jìn)一步優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)。其次，操作性能柔性化。計(jì)算機(jī)在機(jī)電一體化屬于極為重要的組成部分，將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，無須改變硬件結(jié)構(gòu)，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效運(yùn)行，通過調(diào)整軟件，保證生產(chǎn)安全性，提升工業(yè)生產(chǎn)效率。最后，系統(tǒng)控制智能化。能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)電子系統(tǒng)控制，有效減少了人工操作傳統(tǒng)機(jī)械的工作量，不僅能提升系統(tǒng)的運(yùn)行高效性，還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化診斷記錄、修改、處理以及檢測(cè)信息。

3 Mechatronics在智能制造中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

3.1model優(yōu)勢(shì)（模型優(yōu)勢(shì)）

在Mechatronics的優(yōu)勢(shì)中，model優(yōu)勢(shì)是較大的優(yōu)勢(shì)，⑴對(duì)于功能結(jié)構(gòu)的明朗，其模塊化設(shè)計(jì)具有十分重要的作用;⑵電子元器件的功能模塊具有較強(qiáng)敏感性，能大幅度提升處理及傳輸數(shù)據(jù)的能力;⑶控制系統(tǒng)具有非常強(qiáng)悍的可編寫性，應(yīng)用范圍難以被束縛。這使得智能制造獲取了全新的model控制，同時(shí)使得非固定結(jié)構(gòu)的智能化模型參數(shù)控制得以實(shí)現(xiàn)，極大程度上對(duì)智能控制的發(fā)展方向具有開拓的作用。

3.2control優(yōu)勢(shì)（控制優(yōu)勢(shì)）

⑴為了可以智能制造對(duì)非線性及線性進(jìn)行更加準(zhǔn)確的控制，同時(shí)全面提升控制跟蹤能力，促使控制、制造系統(tǒng)能夠高效、穩(wěn)定運(yùn)行，提升系統(tǒng)管理的有效性，需要進(jìn)一步加大智能控制的范圍;⑵智能控制可以高效防止傳統(tǒng)控制的不利影響，如信息喪失真實(shí)性、控制操作復(fù)雜、信息漏洞等，還能全面提升IMS的控制水準(zhǔn)及監(jiān)測(cè)水準(zhǔn)。⑶在智能制造中應(yīng)用Mechatronics，能夠通過可編模塊及微電腦的記憶功能，使得控制更加精準(zhǔn)、更加標(biāo)準(zhǔn)及高質(zhì)量，這從整體上促使性能及效率得以提升。

3.3exchange優(yōu)勢(shì)（交換優(yōu)勢(shì)）

Mechatronics的特點(diǎn)頗多，主要有高靈敏度、較強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力等優(yōu)勢(shì)，在智能制造中應(yīng)用Mechatronics，能提升其處理數(shù)據(jù)的能力，提升制造信息交換的安全性、高效性。此種exchange優(yōu)勢(shì)完全突破了以往智能制造信息處理能力不足的技術(shù)缺陷，高效避免了信息交換引發(fā)的系統(tǒng)崩潰及故障現(xiàn)象，大幅度提升了數(shù)據(jù)的完整性、系統(tǒng)工作的安全性，促使信息交換安全且高效。

4 Mechatronics在工程機(jī)械行業(yè)中的具體運(yùn)用

Mechatronics的根源在于工程機(jī)械行業(yè)。起初，人們發(fā)現(xiàn)可以用電子設(shè)備代替人來控制機(jī)器。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，在現(xiàn)代工程機(jī)械中，機(jī)電一體化產(chǎn)品集成了感知功能、機(jī)加功能及控制功能等，能夠符合機(jī)械加工過程的各種要求。以往機(jī)械加工過程大致上都是由人操作機(jī)械來完成的，如手動(dòng)機(jī)床等，然后是機(jī)電一體化數(shù)控機(jī)床，它可以借助電子控制實(shí)現(xiàn)一些操作的自動(dòng)化，并通過程序促使自動(dòng)加工過程得以實(shí)現(xiàn)。此種代表性運(yùn)用對(duì)現(xiàn)代機(jī)械加工方式的轉(zhuǎn)變具有非常重要的意義。再后來，誕生了更加簡便、靈活的工業(yè)機(jī)器人，起初工業(yè)機(jī)器人只應(yīng)用于一些簡單的作業(yè)中，譬如搬運(yùn)，再后來伴隨著自動(dòng)化程度及精度的增強(qiáng)，工業(yè)機(jī)器人開始應(yīng)用于具體的制造中以及一些裝配中，譬如機(jī)加、焊接等，對(duì)現(xiàn)代AI的發(fā)展起到了直接的促進(jìn)作用。工業(yè)機(jī)器人能夠運(yùn)用感知層對(duì)人類的感官功能如視覺等進(jìn)行模仿，然后傳輸信息到控制層，經(jīng)過內(nèi)部處理器的判斷分析做出抉擇，從而推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出相應(yīng)反應(yīng)，最終促使加工過程得以實(shí)現(xiàn)。在這一過程中，工業(yè)機(jī)器人大大解放了人力，與此同時(shí)提升了安全性。

在工程機(jī)械中運(yùn)用Mechatronics，還能實(shí)現(xiàn)更重要的功能，即監(jiān)控。工程機(jī)械監(jiān)控可分為兩種，一種是機(jī)械被動(dòng)監(jiān)控，另一種是機(jī)械自我監(jiān)控，主要的目的有兩個(gè)：一個(gè)目的是避免機(jī)械加工期間產(chǎn)生失誤現(xiàn)象，另一個(gè)目的是避免施工期間產(chǎn)生人員傷亡事故。以往的監(jiān)控是人工采用特定的設(shè)備實(shí)施檢測(cè)，該種方式效率非常低，而且還會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)間，而機(jī)電一體化產(chǎn)品則是采用信息化技術(shù)方式進(jìn)行高效地自我監(jiān)控，同時(shí)還能自己做出相應(yīng)的防范措施。這樣一來不僅保障了機(jī)械加工產(chǎn)品的可靠性，還保障了工人的生命財(cái)產(chǎn)安全。

5 Mechatronics的發(fā)展趨勢(shì)

5.1網(wǎng)絡(luò)化

計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，在很大程度上改變了世界經(jīng)濟(jì)，多樣化的網(wǎng)絡(luò)在同一平臺(tái)上提取了世界上的各種信息，以供世界共享。隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展、技術(shù)競(jìng)爭的日趨激烈，用于網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備，即網(wǎng)絡(luò)化，本質(zhì)上是一種機(jī)電一體化產(chǎn)品。

5.2環(huán)保化

低碳環(huán)境保護(hù)是世界性的焦點(diǎn)問題之一，也是世界經(jīng)濟(jì)長期發(fā)展的關(guān)鍵。世界各國在低碳環(huán)境保護(hù)方面投入了大量的人力和財(cái)力，以促進(jìn)節(jié)能，減少能耗和減少污染。 低碳環(huán)境保護(hù)已成為各國競(jìng)爭生存和各行業(yè)發(fā)展的有力支撐。所以，Mechatronics也是如此。機(jī)電一體化產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用與低碳環(huán)保要求相符，機(jī)電一體化產(chǎn)品發(fā)展空間和市場(chǎng)動(dòng)力將逐步擴(kuò)大。

5.3智能化

人們口中所講的智能化，主要是指吸收基于控制理論、AI，計(jì)算機(jī)科學(xué)，心理學(xué)，混沌動(dòng)力學(xué)等新思想和新方法，來模擬人類智能，使人類智能具有判斷推理能力，自主決策能力和邏輯思維能力等，而不是控制高級(jí)控制模型。智能化是21世紀(jì)科技發(fā)展的重要特征之一，機(jī)電一體化智能化趨勢(shì)的重要體現(xiàn)是機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床的智能化。

結(jié)束語：

總之作為工程機(jī)械的使用人員和管理人員，須順應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展潮流，全面了解Mechatronics，將其在工程機(jī)械的應(yīng)用價(jià)值全面發(fā)揮出來，唯有這樣才可以更好地參與到現(xiàn)代化工程施工中，貢獻(xiàn)于我國的建設(shè)事業(yè)。

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