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淺談機電一體化技術發展

時間:2022-07-27 04:41:59

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淺談機電一體化技術發展:機電一體化技術發展方向的探討

【摘要】機電一體化的創新發展在機械自動化控制技術中起到關鍵作用,在實際工作中應用很廣泛。本文從機電一體化方向發展的的內容、機電一體化技術創新發展前景概述、機電一體化技術的具體方向、機電一體化技術發展的保障等方面探討機電一體化發展的前景。

【關鍵詞】 機電一體化;創新發展;發展趨勢

一、前言

機電一體化在講科學、爭創新的良好社會環境中飛快的發展,推動了機電自身的發展進步也促進了社會的發展。機電一體化是傳統的機械行業與現在電子技術想結合,形成一種新的體系,是現代機械技術發展的要求和產物。機電一體化在很多高校中很受歡迎,學術種類繁多。根據我國國情,機電一體化需經過一定時間的發展,才能達到國際先進水平。這就需要采用邊引進、邊消化,進而改進、創新的方針,利用我國勞動力廉價的優勢,引進、消化國外發展多年、比較成熟的技術進行來料加工、合資經營和獨立經營,在較短時間內使一些產品達到國際水平。獨立發展適合中國國情的、具有中國特色的機電一體化產品,做到引進利用、消化、改進、開發、創新,充實基礎,積累經驗,培養人才,積極穩妥地前進。

二、機電一體化發展方向的內容

1.技術設計的單元化

目前主要是從單元化技術來研發機電一體化技術。單元化是把系統分為幾個單元模塊,如工控機、運動控制卡、伺服電機及步進電機、CAN總線、電動機驅動器、回轉單元等。在接口一致的前提下,將單元的設計完成后再結合,實現機電一體化系統具有高度的可擴展性以及互換性的優越性。

2.控制系統的樹狀網絡化

控制系統的網絡化是指把電子計算機作為節點,其它的運動控制卡、CAN卡等作為子節點,這樣節點和子節點就形成了樹樁的網絡狀態。在實現監控中,計算機把電機工作的情況和傳感器的反饋信息進行處理,實現整個系統的優化整合,實現了網絡把每一個控制點聯系起來,實現對機電的控制,實現機電一體化。對控制對象的選擇上,也能伺服電機來實現高精度的工作要求。利用計算機對不同節點信息進行處理,再將其反饋到每一個控制對象上,利用這種方法來完成協同控制。

3.系統應用的長久化

在進行機電的操作中,對機電的控制對象的數目來增加控制卡的數目,只要在電氣上作出改動即可,或者對其它設備的添加來實現系統功能的擴展。比如:為了使圖像定位和圖像智能的控制準確性,可以通過添加幾個工業攝像頭的方式來實現。我國先進生產力的發展狀況,其迅速發展的趨勢預示著其有廣闊的發展前景。

三、機電一體化技術創新發展前景概述

1.進一步實現機電一體化技術用途的廣泛化

不管在小方面還是大方面,機電一體化的應用會更加的廣泛,自動化產業的發展主要依賴機電一體化來實現,同時也是工業化、航天工業、各種國防工業技術的基礎。縱觀國外的機電一體化發展中,機電一體化發展較快的國家,帶動了PLC工業控制的發展,應用更加的廣泛。作為機電一體化的核心的程序控制器技術也不斷的發展,帶來了程序控制一體化的變革。PLC是工廠自動化控制的核心技術。但是,PLC的質量在不同品牌之間質量不一樣,因為在把階梯圖的繪制轉化成PLC的指令過程中遇到的困難較大

2.機電光一體化是必然要求

新世紀以來,隨著半導體微電子技術、鐳射技術的飛速發展,各種顯示產業和生物科技的發展,使得機電一體化必然向機電光技術方向的發展。機構設計、精密制動器、人機界面、微處理器,程序或反饋控制、診斷信號的處理與錯誤、辨別圖形、制程工程以及仿生人工智能是機電光技術的典型范圍。機電光系統的類型可以根據光學、各種光學元件的互動程度及其組合特性分為三個類型。即光機整合的類型;內嵌光電或者光學裝置的類型;在光學系統中嵌入機電裝置。

四、機電一體化技術的具體方向

1.國際化方向的發展

全球經濟的合作與發展,是機電一體化走向國際化的社會環境。由于計算機的發展,網絡的便利性為發展科技、工業生產、科教文衛等都發生了巨變。地球村產生了地球經濟,很多企業走出本土面向世界,國際間的經濟合作交流促進了機電一體化技術的發展。機電技術創新發展的新產品能迅速走向全世界,暢銷全球。

2.智能化方向的發展

21世紀的機電發展技術更加重視智能技術,智能技術是一個區別于傳統機械技術的特征。機電一體化的智能化要求在以后的機電操作控制中,依賴于人工智能、運籌學、計算機信息學、混沌動力學等新的學科知識,模擬人類智能,實現機電一體化的優越性。智能化是發展趨勢去很多地方受到應用,節約了更多的人工成本,實現以依靠科學進步提高工作效率的理想境界。

3.微型化的發展趨勢

鑒于傳統的機電一體化的龐大笨重,不易展開工作的缺點,電機一體化微型化起步發展于20世紀末。微型化的發展不僅提高了機械的一體化優越性,還體現微電子系統的優越性。

納米技術是機電微型化發展的技術方向。目前的為機電一體化應用中,在生物、通信、制造業、醫療等領域有很好的影響力。但是主要存在的發展瓶頸是機電設備的復雜性導致不能與當前微電子技術同等的發展力度,機電一體化微型化的技術落后后微電子技術的發展。但是隨著科技的進步,微機電技術一定也能得到更好的發展,從而促進機電一體化整體的微型化水平。

4.模塊化的方向發展

模塊化是機電一體化技術的主要發展方向。因為模塊化的工作量大、繁瑣、生產的廠家多,對零件之間的緊密配合的程度要求較高。如果各個零部件之間的配合不好,就有可能使得機電一體化技術不能很好地實現,這就需要對機電一體化進行模塊化設計。模塊化設計就是將多個要素組合在一起,構成一個子系統。多個子系統最后又組合成為一個整體,從而生成一個新的系統,產生不同的功能。

5.綠色化的方向發展

環保問題是任何一個技術發展首先考慮的問題,改過了以前片面追求經濟效率而忽視環境保護的做法。綠色發展方向是主流方向,不僅是一個時代的技術發展趨勢,也是人類創造科學文明必須遵守的準則。綠色產品能夠使用最少的資源,達到最大的經濟效益,同時對環境造成最小的污染,綠色產品在制造、使用和銷毀的過程中都能夠符合環境保護的要求,也不會威脅到人類的生存健康。

五、機電一體化技術發展的保障

單靠機電本身的發展是不科學的,應該得到多方面的保障。雖然機電一體化的發展速度很快,競爭力也很強。仍有其它問題存在,要保證機電一體化技術能夠有一個較好的發展的措施,可以從以下的幾個方面來進行:要讓政府的決策高層認識到機電一體化技術的重要性;加強對機電一體化技術人才的培養;發展電力電子關鍵技術,加強對機電一體化技術的研究;注重理論與實際并行;積極推動“產學研合作”;機電產業要走進校園內部去尋找人才與合作;建立未來的研究對象。

六、結束語

機電一體化的發展中會不斷的完善,控制系統也會強大,作為一個機電工作人員必須對它有個全面科學的認識。承認機電一體化技術在發展的成果,也要發現各種問題,畢竟機電一體化技術的發展時間不長,在發展的過程中還會面臨很多困難和問題,我們應該堅持科學的發展觀,認真分析機電一體化技術發展的現狀,使得機電一體化能夠在國家的發展當中做出更大的貢獻。

淺談機電一體化技術發展:我國機電一體化技術發展與對策研究

摘 要:我國把機械電子學又稱為機電一體化,它是由機械學和電子學共同組合而成。綜合來看,機電一體化是把機械學、電子學和信息學等多技術學科相互交叉、結合、滲透共同應用于機電產品生產和發展而形成的一門新興的、交叉技術學科。我國應該采取積極的措施促進機電一體化技術的發展和研究。

關鍵詞:機電一體化 發展 對策研究

1 機電一體化的概念

機電一體化技術是機械技術、電子技術和信息技術共同組成后形成的技術門類。機電一體化技術有其產生、完善、發展的過程。科學技術的快速進步促進了機電一體化技術的發展和變化。早期的機電一體化技術是把電子技術融入到機械技術后形成的新技術產品。隨著科學技術和機電一體化技術的進步和發展,計算機、通信和控制技術逐漸與機械技術、電子技術為代表的機電一體化技術結合,豐富、拓展了機電一體化技術的領域和適用范圍。隨著科學技術的進一步發展,機電一體化技術在機械技術、電子技術與信息技術結合計算機、通信和控制技術的基礎上,又出現了光學一體化、機電氣一體化、機電液一體化、機電儀一體化等先進的機電一體化技術。由于機電一體化技術涉及的學科和技術眾多,但是,并不是各種技術的簡單累加,而是多學科、多領域、多種技術有機的結合、協同進行工作的產物。這是符合21世紀科學技術發展思路和發展方向的,強調多學科、多領域的合作,形成相互交叉的高科技產品和技術。

機電一體化技術涉及到技術原理研究和機電一體化產品研發等方面,以獲得、使用和發展機電一體化技術和產品。機電一體化技術主要包括機械技術、信息處理技術、自動控制技術、檢測傳感技術、伺服驅動技術及系統總體技術等技術環節。機電一體化產品不同于機械產品與電子產品,是在二者的基礎之上使其有機的結合并借鑒光學、機電氣、機電儀、機電液等技術形成的交叉技術,機電一體化技術及其產品具有機械產品與電子產品所不具備的新功能和新性能。機電一體化技術和產品由于不同學科技術的融入,其產品的性能得到了極大的提升,人們使用更加的便利,適用范圍也在進一步的擴大。機電一體化技術和產品在我們日常生活中隨處都可以看到,空調、洗衣機和照相機都是典型的機電一體化產品。在機械制造領域和農業工程領域,機電一體化技術也有一定程度的應用。

2 我國機電一體化技術應用現狀

近些年,隨著我國自主研發能力和科技攻關能力的增強,在機電一體化技術研發和創新方面已經取得了一定的研究成果,像數控技術和產品、機器人、集成制造技術和產品等技術方面比較突出。在數控技術及產品上,20世紀80年代我國開始研究數控技術及其相關產品。在借鑒日本和歐美國家相關數控技術和研究成果的基礎上,依靠自己的研發能力逐步建立起我國數控技術研發系統和數控產品生產基地基本上能夠滿足我國數控產品的需要,數控核心技術基本掌握,數控產業基本能夠自主研究、開發和生產。數控技術和產品等相關產業發展到現在,我國數控技術行業的生產數控數量、數控產品的類型都具備一定的競爭力和創造力,在一定程度上促進了我國工業、農業的發展,對于日用品產業和國防產業提供了強大的技術和產品支持。在集成制造技術和產品方面,近些年,隨著我國科學技術水平的不斷提高,我國的集成制造技術和產品研發方面取得了巨大的進展,掌握了一些核心技術和產品制造的相關方法。我國已經依托清華大學的相關研究的基礎上建立了集成制造工程研究中心,在其他具有相關研究能力和條件的高校和科研單位建立了集成制造單元技術實驗室和集成制造產業培訓中心。在集成制造技術和產品應用方面也獲得巨大的發展在技術得到了廣泛應用,產品具有很大的使用價值。

3 我國機電一體化的發展對策

我國的機電一體化技術和產品在國家的高度重視和大力支持下,獲得巨大的進步和發展,技術和產品的影響力和知名度大大提高。但是,我們也應該看到我國的機電一體化技術和產品與日本和一些歐美國家相比,在一些領域還存在著一定的差距和不足,一些技術和產品的核心部分還沒有完全掌握,部分產品和技術主要依靠國外的支持產品才能得以研發和生產。因此,為了繼續提高我國機電一體化技術和產品的競爭力和核心技術的占有率,我國還應該繼續的鼓勵和支持機電一體化技術和產品的研發,加大力度,采用更加有效的方法和手段來促進我國機電一體化產業的發展,提高機電一體化系統的研發能力。

3.1 加強合作、共同發展

機電一體化技術本身就涉及許多的技術和領域,因此,在研發過程中,必須要有多部門、多技術、多領域共同來完成,加強相關產業的合作和互助,整合各個相關產業的力量來進行機電一體化技術和產品的研發和公關,更有利于技術的創造和革新,對于機電一體化技術的快速發展和相關產業的發展都具有一定的意義,也是機電一體化技術以及機械技術、電子技術發展的有效途徑。

3.2 增加資金支持、加大扶持力度

可以說,對于機電一體化技術的研發和創新,政府有更大的義務和責任。政府應該為相關研究機構提供人力、資金等方面的支持,并要促進機電一體化產業和系統的建立,加大力度宣傳機電一體化技術的優點和長處,吸引更多的企業去參與機電一體化技術的開發和研制。

3.3 重視技術研發,突破核心技術

自主研發能力和核心技術永遠是機電一體化技術的中心環節,具備了自主研發能力,相關的技術的革新和產品的生產就變得非常容易,突破核心技術就能夠控制機電一體化技術的發展和創新。因此,提高技術研發能力,掌握核心技術是機電一體化技術在我國發展的重要途徑。

4 結語

機電一體化技術及相關產品是多學科相結合進行研究的成果,是多領域技術和科學共同發展的產物。毋庸置疑,機電一體化技術促進了我國及其其他國家社會生產力的發展。在今后的發展過程中,應該根據我國的實際條件和需求方向來有針對性的進行研發,突破我國機電一體化研究的瓶頸,盡可能的掌握機電一體化更多的核心技術。通過采取有力的手段和措施提高我國機電一體化技術的研發能力和產品的應用能力,提高機電一體化技術的在我國的發展空間,促進機電一體化技術的價值。

淺談機電一體化技術發展:煤礦機電一體化技術發展探究

摘 要:在我國,煤礦機電一體化技術主要是由計算機信息系統以及基礎的機械技術相互結合的一種綜合應用技術,該技術并結合先進的采礦技術應用,能夠多角度促進礦井的整體工作質量。本文結合當前煤礦機電一體化技術的發展應用,綜合分析考慮,得到該技術未來發展的注意事項,為我國之后的煤礦機電一體化發展貢獻力量。

關鍵詞:煤礦機電;一體化;發展

隨著工業技術在我國各個領域的快速發展,煤礦機電一體化技術發展越來越迅速。煤礦工作的危險系數相對較高,因此對機電設備的安全性能有著不一樣的要求,切也需要進一步提高和改善機電設備的安全性,保證煤礦企業安全生產。這就需要各個煤礦企業加強對煤礦機電一體化技術發展的深入探究。

一、簡述煤礦機電一體化技術的內容

綜合各種因素來說,機電一體化技術是一種復雜的綜合技術,其中包括機械技術、光學技術、自動控制技術、微電子技術、計算機技術、軟件編程技術、接口技術以及信息技術。由于技術的綜合性,技術的發展不僅依賴于其他技術的進步,同時對其他技術的發展也起到了關鍵作用。

20世紀80年代,我國成立機電一體化領導小組,并將該技術列入“863”計劃中。現在來看,我國機電一體化技術正朝著智能化、柔軟化、網絡化、微型化、系統化的方向發展,隨著機電一體化技術的發展,煤礦生產勞動技術也得到了不小的改善,大大提高煤礦工作人員的工作安全系數,改善了煤礦生產的勞動強度,降低能耗、保證安全。現如今機電一體化技術已經成為我國煤礦工業的必備技術,但仍需進一步完善。對煤礦機電一體化技術化的改革、調整同樣十分重要。

二、我國煤礦機電一體化的具體情況及問題

1. 新型電牽引采煤機的應用。

最近幾年,我國電牽引采煤機的研究及發展有著明顯的進步,第二次進行開發后,我國逐漸擁有了許多具有國外引進采煤機技術的基礎上自主支持產權的換代產品。目前,國產采煤機已經逐漸占據主導地位,完全采用我國國產裝備的高效工作不斷提升,為我國的煤礦綜合機械化采煤工作奠定了新的基礎。

2. 帶式輸送機的使用。

目前,我國應經自行生產了多種類型及功能的輸送機,其中在我國“八五”計劃期間,通過國家“一條龍日產萬噸綜采設備”項目的實施,對我國帶式輸送機的實力提升有著很大的促進作用,一些新型的,具有大功率、長距離的輸送機研發正在不斷改進中。

3. 礦井提升機

目前看來,我國的礦井提升是一種實現機電一體化的礦山大型設備,全數字化交、直流提升機。其中內裝式提升機最為突出,在結構上看,內裝式提升機將滾筒和驅動合為一個整體,最大限度的簡化了機械結構,是典型的急死俺一體化設備,同時也充分體現出機械-電力-電子設備-計算機自動控制的綜合系統全數字提升機高度。具有可重復性故障尋址完整的診斷設施以及簡單的快速通訊功能和自診斷功能,其采用的總線方式能夠大大簡化電器安裝,其硬件配置相對簡單,兼容性強,零備件少,可以方便地實現啟動軟件控制加速度。

三、對我國煤礦機電一體化的加強管理

1. 采用科學的管理策略以及創設。

為了我國能更好地解決機電一體化技術在實際應用過程中出現的種種問題,對其進行科學合理的管理是十分重要的。關于煤礦企業的機電設備管理以及生產開采作業等相關問題的處理必須采取全責明確的管理體系,對企業各項工作實施有序、統一的管理。此外,對機電一體化技術的管理需要管理人員合理制定作業方案、建立健全的機電管理機構、推行合理的科學管理化制度、明確相關人員的工作職責、建立健全的煤礦機電一體化監管機制,完善工作環境,對機電骨干工作人員進行合理安排和優化調整工作。同時需要加強對各級工作人員的綜合培訓提高員工綜合素質,進而保證煤礦企業的工作能夠正常、有序、高效的運行。

2. 引入先進的科學技術和優良設備。

在機電一體化技術中,計算機技術作為其中最為核心的科技掌握著已計劃技術的發展方向和工作命脈。因此對作業現場的總線任務應加大發展力度,對中央控制系統的存儲能力以及運算能力需要不斷提高。相關工作人員應根據不同產地環境的需求,進一步加大加強對機電一體化技術的軟件硬件系統的進一步研發使用,促進其性能不斷提高,形成體積小、功能全、精度高的新型優化技術。除此之外,還應對其通信模塊進行研究,嘗試其同以太網進一步結合,保證其通信功能的安全可靠性,最終實心機電一體化的通信控制。

隨著科技地進步,我國目前機電一體化還可以采用功能強大的PLC作為機電一體化的核心裝置。其能夠在運算存儲功能越來越強大,體積和功耗逐漸縮小,更加設和與工作空間狹小的煤礦機電一體化產品。此外,智能化水平的提高對煤礦機電一體化的影響也是十分重要的。智能化已經逐漸成為當代科技發展的新潮流,設備在智能化的應用中能夠自動調節設備處于最優狀態運行,同時對采集的數據進行系統分析,對故障問題進行預測及診斷。最后,研發還應重視傳感器的應用。傳感器配合數字化、集成化、智能化的應用,促進傳感器在較為惡劣的環境下能夠正常工作,為煤礦探測工作的開展提供方便。

煤礦機電一體化的技術應用是一個綜合化、全面化的運用過程,在整體掌握煤礦機電運用的過程中,能突出機電一體化在裝備、采集方面的推廣和應用,進一步全面提高煤礦開采的綜合能力,為煤礦提供安全有效地管理。

淺談機電一體化技術發展:現階段機電一體化技術發展概況及未來發展方向

【摘 要】經濟社會的飛速進步,使得科學技術的發展日新月異,不同學科間的相互滲透為工業領域的技術革新開辟了新的道路,機電一體化作為多個領域技術的結合,確立了機械工業未來的發展方向。筆者通過簡述了機電一體化理念的發展現狀,并總結機電一體化技術對現代企業發展的影響,在此基礎上,系統地分析了機電一體化技術未來的發展趨勢。

【關鍵詞】機電一體化;信息網絡;人工智能

當前人類已經步入了網絡信息時代,互聯網的出現使許多原本沒有交集的領域相互交織、相互滲透。機電一體化正是計算機網絡與微電子技術和機械工程的融合而衍生出來的一個新興視角。作為機械工業市場的一顆新星,通過改善機械工程領域的技術結構、產品功能、生產方式等問題,機電一體化技術不但提高了社會生產率更為社會經濟效益做出了突出貢獻。機電一體化的推出,不但提高了生產力、促進了工業發展,也實現了人通過發出指令達到遠程控制機械設備的夢想。

1.機電一體化在現代企業中發揮的作用

1.1增強企業市場競爭力

機電一體化簡單解釋來講就是通過綜合利用微電子技術、計算機技術、機械工程技術以及控制工程技術等各方面因素,對企業的整個生產系統進行資源的合理配置。將數控技術運用于傳統制造業是現代科技的一項重要突破,這不單單幫助企業提高了生產效率、縮短了生命周期,也讓產品質量和檔次得到明顯提升,無形中使企業的市場競爭力得到增強。

1.2強化企業問題處理能力

智能技術的出現使高速化、連續化、復雜化的工業企業能夠在更短的時間內對技術問題進行處理。專家系統、模糊控制功能和神經網絡等智能技術的出現對企業的生產、控制、設備維護和質量診斷等工作的開展提供了極大的方便。將生產測試過程集合成為一個綜合的一體化系統,不僅大大增強了各部分工作之間的緊湊性和連貫性,也讓企業能對出現問題的階段做出迅速反應并使其能夠有針對性的予以修繕。這種監視集中但控制分散而且故障影響面積較小的操作措施使系統的可靠性顯著提高。

1.3實現資源共享

為了保障企業能夠提供經營、管理、決策的最有利環境,機電一體化實現了現場儀器與控制室設備的互聯,這種控制一體化構想的出現,將人與人、人與生產經營合理的融合成一個整體,使不同廠家之間的產品兼容、互換與共享不再是夢想。這種共享形式的出現極大地提高了企業生產率、人員利用率并在節能減耗上做出了一定貢獻。如此以往企業資金周轉速度將得到明顯提升,這在實現企業整體優化、提升企業綜合效益方面都將畫上濃墨重彩的一筆。

2.機電一體化的發展現狀

機電一體化屬于當今的新型控制技術,它的發展大致分為四個階段。

首先,在電子技術已經開始發展成熟的20世紀中葉,人們為了完善產品性能開始將電子技術應用于工業企業,并取得了較好的成效。加上當時計算機技術日趨成熟人們開始考慮將電子信息技術與工業產業進行融合,由此,1952年第一臺數控車床于美國出現,并引起了社會的廣泛關注。

到了20世紀中后期,經過了多年的發展與完善,機電一體化技術開始趨于成熟,各國對于該項技術的興趣得到了極大的提高。從60年代PCL投入生產到70年代汽車工業中機電一體化構想的應用再到80年代數控技術日益成熟,此項技術迅速成為發展機械工業技術的關鍵。

到了20世紀90年代后期,伴隨著光學、電子通信以及細微加工技術的加入,機電一體化開始進入深度發展階段。編程語言的多樣化趨勢,PLC在系統結構和編程語言上的質的突破以及多CPU和分布式替代原有單機結構主導市場前端,種種發展現狀都讓機電一體化技術逐步開始成為數控技術的主導。

90年代后期,人們開始引入信息技術到機電一體化理念,更加智能化、自動化的機械系統讓該技術越發受到人們的青睞。就像控制機器人一樣,通過微傳感器和執行器技術的引入,企業已經開始實現對于機械設備的遠程控制。機電一體化在人工智能技術、神經網絡技術和光纖技術的迅速興起下獲得了更加廣闊的施展空間,這使機電一體化發展成為一門完整的科學體系又邁了一大步。

3.機電一體化的未來發展趨勢

經過半個世紀的歷練,機電一體化技術已經在各個方面的都得到了很好的完善,通過在數控機床、柔性制造體系、計算機集成制造系統以及工業機器人中的綜合應用,機電一體化程度已經成為提高企業集成度、合理優化企業資源發揮企業競爭實力的重要標準。

3.1智能化

人工智能一直是近年來各界研究者關注的重點,通過利用數控設備讓機器來代替人類完成一些難度較高的工作是學者們致力研究的熱點課題。智能化簡單描述起來就是在控制理論的基礎上,通過人工智能、運籌學、模糊數學以及心理學等多種科學的綜合運用,對機械設備的各種行為進行描述,讓機器模擬人類智能從而讓機電一體化系統具有推理和判斷能力,以便人類能夠更加自由的控制設備行為。這不但是機械工業領域研究的重點內容也是社會各個領域關注的焦點。

3.2綠色環保

機電一體化的出現火速贏得大家的好評,究其原因,一方面源于該項技術對于人類物質生活的極大豐富做出了突出貢獻,另一方面,機電一體化的實現使得資源過度開發等生態問題得到了有效改善。隨著可持續發展理念的提出,人們的環保意識不斷增強,對于生態環境的呵護越來越成為人們關注的重點,“綠色環保”將成為未來發展的一大亮點。目前,環保已經被提到日程上來,任何符合環保理念的設計注定被人們所追捧,任何危及社會環境不利于可持續發展建設的產品也注定將被市場所淘汰。因此,在這種全球化大背景下,綠色環保的機電一體化產品的市場將一片繁榮。

3.3網絡化

機電一體化系統的火速發展離不開計算機技術的支撐。幾年來,計算機網絡技術發展日趨完善,人類活動的各個領域均離不開網絡的輔助,尤其在實現遠程網絡控制方面更是對機電一體化技術產生了深遠影響。除此之外,為使我國機電一體化技術的發展跟上國際步伐,計算機網絡技術的引入至關重要。網絡化不單純需要網絡將外界發展信息提供給國內企業更要幫助國內機電一體化產品打開國外市場。就目前發展看來,機電一體化技術已經實現了技術溝通零距離,如果能夠實現設備無人值守式運行,那么機電一體化技術勢必將為人類的生活提供更多難以預計的便利。

3.4模塊化

模塊化管理在機電一體化產品的研發中屬于比較復雜但實用性很強的工程。對于各個控制單元、動力單元做出相應的標準化衡量,使各單元之間的匹配性能更加良好,保證機電一體化系統下的各個模塊能夠機密聯系是實現模塊化發展的首要任務。模塊化性能的實現不但可以方便機電一體化產品的應用,也簡化了產品裝配和維修步驟。由此看來,機電一體化模塊將是未來機電一體化產品發展的主要方向,而該模塊化目標的實現要以引進大量先進技術和工藝為前提。

4.小結

機電一體化發展至今已經逐漸成為了一門有著自身體系的系統科學,隨著科技社會的不斷進步,也畢竟被賦予新的內容。在信息技術高速發展的背景下,智能化、系統化、微型化、模塊化和綠色環保化將是機電一體化產品發展的主要方向。多種學科下的綜合發展才使機電一體化技術得以形成,所以作為各個領域的綜合發展的結晶,機電一體化產品有著其他產品所無法比擬的優點。本著以提高社會生產效率、促進工業企業快速發展的目標,機電一體化產品的開發將會成為工業社會發展進步的重要標志。我們需要熟知的是,智能一體化產品的出現必將使人們的生活條件得到極大提升,大力推動機電一體化系統的發展,是促使機械工業企業開辟新領域的必由之路,也是振興機械工業企業的必由之路。

淺談機電一體化技術發展:試論機電一體化技術發展趨勢及應用

【摘要】當今世界電子技術迅速發展,微處理器、微型計算機在各技術領域得到了廣泛應用,對各領域技術的發展起到了極大的推動作用。一個較完善的機電一體化系統,應包含以下幾個基本要素:機械本體、動力與驅動部分、執行機構、傳感測試部分、控制及信息處理部分。機電一體化是系統技術、計算機與信息處理技術、自動控制技術、檢測傳感技術、伺服傳動技術和機械技術等多學科技術領域綜合交叉的技術密集型系統工程。新一代的CNC系統這類典型機電一體化產品正朝著高性能、智能化、系統化以及輕量、微型化方向發展。

【關鍵詞】機電一體化發展趨勢應用概要

一、機電一體化概要

機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不但發展,還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為:機電一體化是從系統的觀點出發,綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術,根據系統功能目標和優化組織目標,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值,并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統,則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。

因此,“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。只是,機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術,而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術有純技術發展到機械電氣化,仍屬傳統機械,其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發展到機電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外,還能賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的眼神,具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。

二、機電一體化技術發

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合,其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展,其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

1、數字化微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎,如不斷發展的數控機床和機器人;而計算機網絡的迅速崛起,為數字化設計與制造鋪平了道路,如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。

2、智能化即要求機電產品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能,設置智能I/O接口和智能工藝數據庫,會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展,為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

3、模塊化由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多,研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元;具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣,在產品開發設計時,可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。

4、網絡化由于網絡的普及,基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品,現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能,利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統,使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處,因此,機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。

5、人性化機電一體化產品的最終使用對象是人,如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要,機電一體化產品除了完善的性能外,還要求在色彩、造型等方面與環境相協調,使用這些產品,對人來說還是一種藝術享受,如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

6、微型化微型化是精細加工技術發展的必然,也是提高效率的需要。微機電系統(Micro Electronic Mechanical Systems,簡稱MEMS)是指可批量制作的,集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路,直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針,1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來,國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展,開發出各種MEMS器件和系統,如各種微型傳感器(壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器),各種微構件(微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等)。

7、集成化集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合,又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率,應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次,使系統功能分散,并使各部分協調而又安全地運轉,然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來,使其性能最優、功能最強。

8、仿生物系統化方向??今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大,并且往往在結構上處于“靜態”時不穩定,但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類似于活的生物:當控制系統(大腦)停止工作時,生物便“死亡”,而當控制系統(大腦)工作時,生物就很有活力。就目前情況看,機電一體化產品雖然有仿生物系統化方向發展的趨勢,但還有一段很漫長的道路要走。

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