機電一體化的現狀及發展趨勢分析

陳勇

（六盤水市水利水電綜合服務中心，貴州六盤水553000）

0 引言

現代化的工業發展進程中，機電一體化發展需求也在不斷擴大。正因如此，電子通信技術等信息技術的發展，為機電一體化的發展提供了契機，整體帶動機械化發展。可以說，我國機電一體化發展在經歷幾個重要階段之后，再加上對機電一體化的理論研究，對深入了解并推動機電一體化的完善發展來說，是至關重要的部分。

1 機電一體化內涵

現階段，我國科學技術的成熟發展，從某種程度上促進機電一體化的深入發展與整合，促使其各方面獲得良好的發展成果。雖然機電一體化已經從行業獨立出來，成為一門獨立科學被研究與發展，且很多高等院校為了培養更多該領域的人才，理工科院校均開設機電一體化專業，為我國工業發展提供了人才保障。從機電一體化技術來討論，其主要涉及機電一體化產品與技術。在進行該領域的技術研究時，應對二者之間關系進行思考，避免過度使用創新技術，造成技術創新研發和生產之間的脫節問題[1]。在技術研究領域，應該促使先進技術融合，加快轉化技術成果，推動其高速、高質量發展。

對此，梳理機電一體化技術內容，可以從以下幾個方面入手：①機電一體化技術的技術專業技術，即為機械技術和機電一體化技術間的融合，有利于機電一體化技術的觀念更替與科學創新發展，促進該技術在材料、性能與組成架構上的技術變更，為促進社會生產設備貢獻力量，集中表現在重量、體積與精準度及其他性能優化上。機電一體化技術系統，科學應用機械設備制作工藝及理論知識，通過計算機輔助技術，積極應用專業計算機系統及人工智能，來促使機械制造技術奠定基礎；②信息計算機技術，對運算、交換、存取與判斷，人工智能與計算機信息技術都在計算機信息技術的處理內容內。自動控制的應用范圍較廣，進行理論指導，優化系統設計，做好系統仿真及自動化控制技術現場調試工作。如機電一體化控制技術的速度控制、方位控制、系統自動診斷與校正、自動補償、自動再現的內容；③傳感檢測技術。傳感檢測技術是整個系統感受組成，促使傳感器檢測技術的自動調節和精確自動化控制，促使其發揮具體應用價值。機電一體化傳感器能夠快速獲取信息資源，對加快機電一體化的系統發展奠定了基礎。

2 機電一體化技術應用范圍

2.1 工業機器人

人工成本增加，必然導致市場對工業機器人的需求變化，促使工業生產機器人的開發升級與普及應用提供了發展空間。尤其是核算工作，缺少人性化思維情感，借助于演算邏輯，來感應與適應周圍環境，這是人們在工作無法比較的。

2.2 柔性制造系統

柔性制造系統包括數控機床、自動化倉庫、機器設備等，需要滿足自動化設備需求與生產，機電一體化設備能夠實現這些需求，且在市場需求中，對于種類多、工藝復雜等要求，其也有較好的回應。機電一體化對于零件更換頻率高、設備耗損率大等，也表現出較好的應用效果[2]。

2.3 數控機床

數控機床提升了生產效率，其高質量生產率及安全性已經被人們所認同。創新與升級發展機電一體化，為我國數控機床的高水平發展提供了技術，提升了數控機床的操作精細化，逼近全面化目標。集中作用于功能與構造兩個方面，構造的模塊化，以及總線式改觀，促使功能更加健全，同時利于自動化的發展。

2.4 計算機繼承和制造系統

機電一體化的良好運作，在計算機集成和制造系統的應用中，切實提升了機電一體化的可控性與精確度，其所實現的技術效果是傳統技術無法比擬的。并且，機電一體化打破部門間隔閡，促使各部門之間緊密聯系，合作形成規劃方案與生產工作，以及實驗的良好運行。可以說，各部門之間有效合作，資源配置的效率較高，具有很好的生產現實意義。

3 機電一體化的發展現狀

機電一體化是傳統簡單機電技術而發展起來的，并開始向信息化、智能化方向發展。在機電一體化發展中，同時產生的社會效應也不可忽視，如對人們生產生活所帶來的便捷之處。深入發展機電一體化，將先進光纖與人工智能等計算機技術應用在機電一體化技術中，促使機電一體化與前沿科學技術進行創新融合，為機電一體化的作用提供了更強的技術支撐。現階段，我國計算機應用系統與技術創新速度、質量正不斷提升，這一技術力量為機電一體化的深層次發展提動了動力，促使其深入人們的生產生活的各個方面。如人們日常急用電器，空調、洗衣機、冰箱、電視等，以及工業生產中。機電一體化技術研究開始轉向電子智能技術，為機電一體化技術的智能化發展提供智力支持。在相關研究人員的努力下，現已經取得成績。對此，我國機電一體化智能機器人技術的應用，仍然處于技術探索階段，智能機器人也是應用在特殊環境或工作中[3]。科學技術的發展，自然也會給機電一體化發展提供支持，且促使其圍繞需求驅動而獲得更大的發展，提升人們生產生活能力。

4 機電一體化發展特點

機電一體化并不是學科產物，而是信息處理、微電子、計算機等基礎上所實現的。對此，機電一體化以某些科學技術為載體，可以從以下幾個方面來切入。

4.1 數字化

微控制器的工作是為機電產品做好數字化的基礎，如數控機床、計算機網絡、不同類型機器人等方面，且具有更廣的普遍應用，應用效果越來越明顯。尤其是機電一體化，為工業生產制造與設計提供了數字化保障，同時反過來提升機電一體化的可靠性、可維護性與簡易性。數字化技術在遠程操作、遠程診斷與修復上也表現出明顯優勢。

4.2 智能化

機電產品能替代部分人工作業，如邏輯思考、調研判斷與決策，人機對話功能則對智能數據庫操作提供了幫助，提升了其操作性能。模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論等的機電一體化也有相應的擴展。現代化機電一體化系統，智能控制應用領域最為廣泛，被開發性能，工業化水平及效率也是遠超傳統控制水平的。

4.3 模塊化

機電一體化一般會受到產品與生產商的影響，作用于開發與研發過程，機電一體化產品的模塊化施工問題非常明顯，具體表現在視覺、識別與測距。而機電一體的動力驅動模塊在減速、調速變頻也表現突出。對此，機電一體化研究生產，能夠促使這些方面的模塊與標準更加優越，有效保障了開發效率與質量[4]。

4.4 綠色化

因我國社會經濟基礎與發展環境，部分來自工業化的生產，且為我國社會帶來極大經濟效益，環境污染問題卻不可忽視，因為工業化生產已經產生了生態環境危機問題。對此，在致力于經濟發展的同時，還應該發展環境保護。國民對生態保護意識的增強，綠色食品生產加工行業現已取得良好發展，如食品加工各個環節，均表現出環境保護價值理念。可以說，綠色化機電一體化發展存在很大可能性。

5 機電一體化的發展趨勢

5.1 全息系統化

全息系統化同時也是智能化，對機器行為的描述，基于控制理論，吸收應用模糊數學、混沌力學、運籌學、心理學、人工智能等新學科方法，模擬人類思維和行為，進而實現更高水平控制。機電一體化技術智能特征也將會越來越明顯，機電一體化發展速度加快，研究層次也深入。數控機床和機器人的智能化，但是促使機電一體化產品與人類具有相同智能是不可能的，同時也沒必要。但高速度與高性能微型處理器促使機電一體化的智能化，利于生產生活質量的提升。

5.2 微型機電化

微型機電化的研究開發，結合足浴半導體蝕刻技術，且已經完成亞微米級機械元件，若其應用在實際產品中，則實現了電子與機械“融合”，機體、傳感器、CPU等集成后，自律元件的體積將會縮小很多。微型機械學則是機電一體化的重要發展方向，外觀尺寸非常小，同時具有運動靈活、體積小、耗能少等，一般應用在信息產業、軍事及生物醫療領域。

5.3 光機電一體化

光機電一體化也是機電產品的重要發展趨勢，其因能源系統、機械系統、信息處理系統、傳感系統部件構成，在引進光學技術后，發揮這一技術優勢，促使機電一體化系統的傳感系統、信息處理系統、能源系統優勢明顯。

5.4 產品網絡的全球化

計算機網絡信息技術，為全球生產與社會經濟提供了發展契機，同時企業間競爭也從資源競爭轉向網絡全球化。網絡普及，由此產生的控制技術、遠程監控技術也朝向網絡全球化的發展。

6 結語

總而言之，機電一體化技術是多門學科與技術的整合產物，是新興科學技術，也是多科學技術融合的結果。并且其作為一種智慧結晶，人們對機電一體化的深入研究，提升了機電一體化水平，其功能與作用，為人們帶來更為舒適的環境與生活方式，促進了工業化生產的發展，也為社會進步貢獻了力量。