機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢研究

莊志堅

（甘肅煤田地質(zhì)局一四六隊，甘肅 平?jīng)?744000）

工業(yè)對人類文明的發(fā)展做出了重要貢獻，人們的生活也是離不開工業(yè)的，不管是工業(yè)生產(chǎn)中使用的機械設(shè)備，還是人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫募译姡际枪I(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)物，所以工業(yè)的發(fā)展決定了人們的生活水平和質(zhì)量。科技的發(fā)展促進了工業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，使得機電一體化發(fā)展加速，機電一體化的持續(xù)健康發(fā)展將推動我國工業(yè)朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化和環(huán)保化發(fā)展，能夠有效推動我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。

1 機電一體化技術(shù)概述

目前我國機電一體化技術(shù)已經(jīng)得到了不錯的成果，機電一體化技術(shù)主要包含產(chǎn)品和技術(shù)兩部分，在研究機電一體化技術(shù)的過程中，要結(jié)合這兩部分綜合考慮，既要保障產(chǎn)品質(zhì)量，也要創(chuàng)新技術(shù)[1]。目前機電一體化技術(shù)主要有：機械技術(shù)、信息計算機技術(shù)和傳感檢測技術(shù)：①機械技術(shù)是機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)，通過將機械技術(shù)和機電一體化技術(shù)結(jié)合，并不斷創(chuàng)新技術(shù)和概念，從而使得產(chǎn)品和技術(shù)的性能、材料和結(jié)構(gòu)都有了優(yōu)化，能夠更好滿足減小體積和重量、提高硬度和精度、優(yōu)化提升性能等需求。②信息計算機技術(shù)的主要內(nèi)容為信息存取、交換、運算、決策和判斷，通過專家系統(tǒng)技術(shù)和人工智能技術(shù)來處理計算機信息。③自動控制技術(shù)的主要內(nèi)容為：控制速度、定位控制、自診斷、校正、自適應(yīng)、檢索、再現(xiàn)和補償?shù)取Ｄ壳捌鋺?yīng)用范圍較廣，如優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計、完善現(xiàn)場調(diào)試和系統(tǒng)仿真工作等。④傳感檢測技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，因為傳感器可以快速獲取信息，能保證信息的時效性和準確性，從而實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)和自動控制，有效提高機電一體化系統(tǒng)的質(zhì)量和水平。企業(yè)在生產(chǎn)過程中可以合理利用這些技術(shù)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，從而推動機電一體化技術(shù)的良性發(fā)展，為我國工業(yè)的發(fā)展提供可靠保障。

2 機電一體化技術(shù)現(xiàn)狀

在過去，機電一體化技術(shù)是傳統(tǒng)而簡單的機電技術(shù)，而如今隨著光纖和人工智能技術(shù)的運用，機電技術(shù)和先進的科學(xué)技術(shù)不斷融合，機電一體化技術(shù)已經(jīng)逐步發(fā)展成智能化、信息化的機電技術(shù)[2]。機電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，不僅為我們的工作生活帶來了便利，也為我國工業(yè)發(fā)展提供了技術(shù)保障。如：我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫降碾娔X、電視、冰箱、空調(diào)、洗衣機等等電器，為我們的生活帶來了便利，并且隨著科技的發(fā)展，這些電器的功能也越來越多。工業(yè)機器人的運用也越來越廣泛（圖1），不管是在倉庫里的運輸機器人，還是醫(yī)院等公共場所的自助機器人（圖2），都為企業(yè)的發(fā)展帶來了幫助。目前我國的機電一體化技術(shù)主要的研究方向是電子智能技術(shù)方向，并且已經(jīng)取得了一些成效，隨著未來科技的不斷發(fā)展，相信機電一體化技術(shù)的智能化發(fā)展會取得更大的成果。機電一體化的發(fā)展歷程經(jīng)歷了以下幾個階段。

圖1 工業(yè)機器人

圖2 自助機器人

2.1 萌芽發(fā)展階段

機電一體化技術(shù)萌芽于20世紀60年代以前，這一時期電子技術(shù)有了初步發(fā)展，人們也開始著手于將電子技術(shù)的成果用來完善機械產(chǎn)品的性能，尤其是在二戰(zhàn)時期，各個國家為了應(yīng)對戰(zhàn)事，將電子技術(shù)和各種機械設(shè)備結(jié)合起來，制造出了機電結(jié)合的軍用設(shè)備，但是由于當時的科技水平較低，研發(fā)處于自發(fā)狀態(tài)，對于技術(shù)的研究不夠深入，研究范圍也不廣泛，所以所研發(fā)出來的產(chǎn)品也并不能量產(chǎn)。在戰(zhàn)爭結(jié)束后，一些軍用技術(shù)和設(shè)備被轉(zhuǎn)為民用，在一定程度上推動了經(jīng)濟的發(fā)展。

2.2 蓬勃發(fā)展階段

機電一體化技術(shù)于20世紀70年代至80年代開始蓬勃發(fā)展，在這一期間各國的經(jīng)濟都開始迅速發(fā)展，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科技發(fā)展也有了顯著成果，計算機技術(shù)和通信技術(shù)都取得了一定成效，也為機電一體化的發(fā)展提供技術(shù)基礎(chǔ)。在這一時期，還出現(xiàn)了大規(guī)模的集成電路和微型計算機，為機電一體化發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)也有了保障。到20世紀80年代末，機電一體化發(fā)展在全球得到了廣泛傳播，機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品都有了進一步發(fā)展，各國對機電一體化技術(shù)也有了更多的關(guān)注。

2.3 深入發(fā)展階段

機電一體化技術(shù)在20世紀90年代后期開始朝著智能化方向發(fā)展，機電一體化技術(shù)的發(fā)展也進入了深入發(fā)展階段，在這一時期，機電一體化技術(shù)中融入了光學(xué)和通信技術(shù)和細微加工等技術(shù)，從而出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新的技術(shù)系統(tǒng)，同時還對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法等方面都有了深入的研究和發(fā)展，為人工智能技術(shù)和光纖技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展提供了技術(shù)支持，也使得機電一體化體系日漸完善。

3 機電一體化的發(fā)展趨勢

3.1 智能化發(fā)展

科技發(fā)展讓各行業(yè)都朝著智能化方向發(fā)展，利用科技將各種生產(chǎn)技術(shù)投入到機器設(shè)備中，然后設(shè)定相關(guān)程序，讓設(shè)備按照企業(yè)或個人的想法進行運轉(zhuǎn)，這就是智能化。在智能化發(fā)展中投入工業(yè)生產(chǎn)的人力資源將減少，生產(chǎn)的質(zhì)量也能有效控制，節(jié)省了人力和時間，讓企業(yè)可以分配更多人力到其他項目，優(yōu)化了資源配置。而且智能化發(fā)展在我們的日常生活中也已開始廣泛應(yīng)用，如目前出現(xiàn)的掃地機器人、洗碗機、智能音箱等等，都是智能技術(shù)的產(chǎn)物，為人們的生活帶來了極大便利。目前我國的智能化發(fā)展還在初步階段，相信在未來會有更大的成效。

3.2 環(huán)保型發(fā)展

環(huán)保是目前全球各國發(fā)展的基本要求，眾所周知地球上的資源大部分都是有限的，隨著人類文明發(fā)展，自然環(huán)境受到破壞，自然資源也越來越少，想要在未來持續(xù)健康發(fā)展，就要樹立環(huán)保意識，堅持環(huán)保型發(fā)展[3]。機電一體化技術(shù)在生產(chǎn)、設(shè)計、包裝和使用過程中，都提倡降低浪費，促進資源再利用，是契合環(huán)保需求的。隨著未來科技的發(fā)展，產(chǎn)品的設(shè)計上會更著重于保證減小污染，提高資源回收利用率，所以機電一體化技術(shù)朝著環(huán)保型發(fā)展是時代的需求，也是人類生存發(fā)展的需求，更是符合我國可持續(xù)發(fā)展方針的。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們的生產(chǎn)生活發(fā)生了翻天覆地的變化，生活質(zhì)量大大提高。除此之外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展還有效推動了各行各業(yè)的創(chuàng)新和進步。在這樣的背景下，機電一體化產(chǎn)業(yè)也開始重視向網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)變。在全球經(jīng)濟一體化的形式下，競爭范圍從國內(nèi)開始擴展到全世界，這增加了企業(yè)的競爭壓力。因此為了保持自身的競爭力，促進企業(yè)持續(xù)健康的發(fā)展，就應(yīng)該充分利用高新技術(shù)，進行技術(shù)變革。所以，隨著時代的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在機電一體化生產(chǎn)中的應(yīng)用將會越來越廣泛。在網(wǎng)絡(luò)化的支持下，企業(yè)可以和全世界的先進企業(yè)進行深入的交流和合作，促進自身的技術(shù)變革。此外，有了網(wǎng)絡(luò)的支持，企業(yè)可以有效提升產(chǎn)品、技術(shù)推廣的效率和質(zhì)量。

3.4 模塊化發(fā)展

目前來說，雖然機電一體化企業(yè)的數(shù)量眾多，但是如果想要生產(chǎn)出合格標準的產(chǎn)品，還是存在一定的困難，并且這本身就是一項比較復(fù)雜的工作[4]。由于標準的不統(tǒng)一，很多時候就會出現(xiàn)只能調(diào)速的情況。除此之外，某些生產(chǎn)細節(jié)要經(jīng)過一些視覺機械裝置來進行處理。為了保證生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，推動新項目的開發(fā)，就應(yīng)該著手建立健全的統(tǒng)一化標準，對各項部件進行統(tǒng)一的規(guī)定和管理，以有效實現(xiàn)資源的快速匹配。除此之外，進行模塊化的管理還可以有效提升相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)效率，保證其經(jīng)濟效益，提升企業(yè)的市場競爭力。

3.5 柔性化發(fā)展

一般來說柔性化發(fā)展可以被服務(wù)產(chǎn)品的適應(yīng)性和對客戶需求的精準判斷。產(chǎn)品的適應(yīng)性可以以紡織業(yè)案例來進行解釋，對于紡織業(yè)來說，紡紗機械設(shè)備是其必須的生產(chǎn)用具，同時這種紡紗機械設(shè)備有著比較強的適應(yīng)性，能夠運用于各種材質(zhì)的纖維，從而使生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量達標。此外，紡紗設(shè)備還能夠隨著材質(zhì)的變化而及時地進行轉(zhuǎn)變。而為了實現(xiàn)對客戶需求的精準判斷，就需要相關(guān)企業(yè)對市場需求進行全面和充分的調(diào)研，再根據(jù)實際情況來改善自己的設(shè)計方案，調(diào)整施工流程，盡可能地提升設(shè)備的自動化，保證其生產(chǎn)性能。

3.6 生物智能發(fā)展

目前來說，生物控制的模式多種多樣，運用比較廣泛的包括分布式智能、反應(yīng)式智能，此外，慎思式智能也是比較常見的。不過由于一些客觀因素的影響，這些生物控制邏輯還是著重于對生物進行相對簡單的模仿。為了促進機電一體化產(chǎn)品真正的實現(xiàn)向生物智能的轉(zhuǎn)變，就要對控制系統(tǒng)進行更加深入的研究，以提升其控制水平。只有這樣，才能有效提升機電一體化產(chǎn)品處理信息的效率和質(zhì)量。雖然這一過程還存在著很多困難和阻礙，但確實是時代發(fā)展的趨勢。

3.7 微型化發(fā)展

顧名思義，微型化發(fā)展就是讓機電系統(tǒng)體積變得更小。因此在保證其性能的基礎(chǔ)上，要多利用微米量級的元件。目前來說，微電子技術(shù)的發(fā)展受到了人們的廣泛關(guān)注，隨著這一技術(shù)的成熟，越來越多的微型電子產(chǎn)品也應(yīng)運而生，這些高技術(shù)的產(chǎn)品為人們的生產(chǎn)生活提供了諸多的便利[5]。微型機電一體化產(chǎn)品有著其獨特的優(yōu)勢，比如運轉(zhuǎn)靈活，理解能力超前，因此在各行各業(yè)的運用中都變得更加廣泛，扮演著越來越重要的角色。

4 結(jié)語

綜上所述，機電一體化技術(shù)需要對各種科學(xué)技術(shù)進行利用和融合，以不斷提升自身的技術(shù)水平和適用性。而在實際生產(chǎn)和運用過程中，相關(guān)人員要根據(jù)實際情況和暴露出來的問題，對這一技術(shù)不斷進行完善和創(chuàng)新，以促進機電一體化技術(shù)的發(fā)展，充分發(fā)揮其在生產(chǎn)生活中的作用，為社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高打下堅持的基礎(chǔ)。此外，相關(guān)企業(yè)也要重視對機電一體化技術(shù)的研究，以不斷提升企業(yè)自身的競爭力，保證企業(yè)的經(jīng)濟效益。