機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

1、 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢 摘要：隨著我國科技技術(shù)的不但發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，在我國不同行業(yè)已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用，而且應(yīng)用領(lǐng)域范圍仍在不斷擴(kuò)大，已經(jīng)呈現(xiàn)出一種多元化發(fā)展的良好態(tài)勢。機(jī)電一體化科技手段涉及非常廣泛的專業(yè)知識，需要多種專業(yè)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，默契高效地進(jìn)行協(xié)同作業(yè)，并不是簡單的將多種技術(shù)拼湊到一起。目前廣泛應(yīng)用的機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備都可以視作是由機(jī)電一體化作為技術(shù)支持。關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；發(fā)展現(xiàn)狀；應(yīng)用狀況；發(fā)展趨勢引言：機(jī)電一體化又稱為機(jī)械電子學(xué)，是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合并應(yīng)用到實(shí)際中的綜合技術(shù)。隨著我國

2、工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)獲得了前所未有的發(fā)展，時(shí)至今日，機(jī)電一體化的概念早已被廣泛接受并獲得了普遍的應(yīng)用?，F(xiàn)代機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢已經(jīng)從簡單的將機(jī)械與電子進(jìn)行融合轉(zhuǎn)向微型化、智能化以及人性化的設(shè)計(jì)。 1機(jī)電一體化概述 機(jī)電一體化是一個(gè)新興的邊緣學(xué)科，正處于發(fā)展階段，代表著機(jī)械工業(yè)技術(shù)革命的發(fā)展方向。機(jī)電一體化技術(shù)是一門跨學(xué)科的綜合性高技術(shù)，是由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)及其他技術(shù)相融合而構(gòu)成的一門獨(dú)立的交叉學(xué)科。機(jī)電一體化是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)

3、的總稱，涉及機(jī)械制造技術(shù)、電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、測試和傳感器技術(shù)、控制技術(shù)、接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)等多種技術(shù)，是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)對現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展有巨大的推動(dòng)力，因此世界各國都在大力推廣機(jī)電一體化技術(shù)。 2機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用 2.1工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域 機(jī)器人技術(shù)是典型的機(jī)電一體化技術(shù)，而隨著工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車裝配、食品加工、計(jì)算機(jī)設(shè)備制造等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域之中。工業(yè)機(jī)器人的大量應(yīng)用，一方面提升了產(chǎn)品質(zhì)量，另一方面使得工業(yè)品成本大幅度降低、產(chǎn)量快速升高，企業(yè)的利潤得以大幅度提升。 最早的工業(yè)機(jī)器人為示教再現(xiàn)式機(jī)器人，這種機(jī)

4、器人只能重復(fù)示教動(dòng)作，不能實(shí)施規(guī)劃運(yùn)動(dòng)路線，適應(yīng)性和靈活性都較差。隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，帶有各種先進(jìn)傳感器的第二代機(jī)器人逐漸進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，這類機(jī)器人可以根據(jù)傳感器獲得的環(huán)境信息，進(jìn)行綜合分析和判斷，可以按照程序設(shè)定選擇不同的運(yùn)動(dòng)路徑帶到最終目的，可以實(shí)現(xiàn)躲避障礙、跟蹤運(yùn)動(dòng)物體等簡單動(dòng)作，具有低級智能性。這類機(jī)器人靈活性和適應(yīng)性較強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)線上，成為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化的中堅(jiān)力量。現(xiàn)在，隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制等先進(jìn)算法的發(fā)展，具有多種感知能力、可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯判斷、思維與決策的智能化第三代機(jī)器人已經(jīng)開始應(yīng)用，這類機(jī)器人可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的路徑規(guī)劃，

5、有良好的人機(jī)交互界面，可以在復(fù)雜環(huán)境中獨(dú)立行動(dòng)。 2.2數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域 數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，表現(xiàn)在：總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多cpu、多主總線的體系結(jié)構(gòu)；開放性設(shè)計(jì)，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶的使用效益；wop技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實(shí)現(xiàn)二、三維加工過程的動(dòng)態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制；大容量存儲器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計(jì)，不僅豐富了數(shù)控功能，也加強(qiáng)了cnc系統(tǒng)的控制功能；能實(shí)現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機(jī)床同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立加工任

6、務(wù)或控制多臺和多種機(jī)床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運(yùn)、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去；系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能，加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力；以單板、單片機(jī)作為控制機(jī)，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（cims） 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（cims）是指由一個(gè)多級計(jì)算機(jī)控制硬件結(jié)構(gòu)，配合一套訂貨、銷售、設(shè)計(jì)、制造和管理綜合為一體的軟件系統(tǒng)所構(gòu)成的全盤自動(dòng)化制造系統(tǒng)4。它是當(dāng)前世界制造業(yè)發(fā)展的最新趨勢，它的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)的生產(chǎn)部門的劃分，而實(shí)現(xiàn)了從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機(jī)結(jié)合。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)將一件產(chǎn)品從下訂單到送到客戶手中的整個(gè)生產(chǎn)銷售過程作

7、為管理對象，有助于實(shí)現(xiàn)全局動(dòng)態(tài)的最優(yōu)綜合。從2000年起，我國開始在全國20多個(gè)省市的200多家企業(yè)中開始實(shí)施cims示范工程，并已經(jīng)取得了巨大的效益。現(xiàn)在，cims正在逐步向機(jī)械、電子、冶金、紡織、航空航天等諸多領(lǐng)域不斷推進(jìn)。 3機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢 3.1綠色化 在人們生活水平逐步提高的同時(shí)，對環(huán)境發(fā)展的關(guān)注度也越來越多，因此機(jī)電一體化技術(shù)在今后的改進(jìn)工作中，更應(yīng)注意綠色化的應(yīng)用發(fā)展，最終達(dá)到環(huán)境保護(hù)的最終目標(biāo)。機(jī)電一體化中的綠色發(fā)展方向就是實(shí)現(xiàn)各類產(chǎn)品的低能耗、低污染發(fā)展，并減少人們在使用制造中出現(xiàn)的健康危害，避免造成環(huán)境污染。綠色化的發(fā)展方向能夠是產(chǎn)品應(yīng)用效率全面提升，并在推動(dòng)生態(tài)環(huán)

8、境的良好發(fā)展、人體身心健康等方面都具有良好作用，總之，機(jī)電一體化的產(chǎn)品發(fā)展趨勢具有十分廣闊的市場前景。 3.2智能化 智能化是近年來機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的重要方向，“智能化”是指機(jī)器行為的智能化，主要建立在控制理論的基礎(chǔ)之上，隨著人工智能、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制方法研究的不斷深入，其必將越來越多的應(yīng)用于機(jī)電一體化設(shè)備當(dāng)中。而運(yùn)籌學(xué)、心理學(xué)、混沌動(dòng)力學(xué)等新思想新方法的不斷深入研究，也比較推動(dòng)機(jī)電一體化設(shè)備的智能化進(jìn)程，使機(jī)電一體化設(shè)備成為具有復(fù)雜邏輯判斷能力，能獨(dú)立學(xué)習(xí)、思考，并能自主判斷自主決策的智能化設(shè)備。 3.3光機(jī)電一體化 機(jī)電一體化技術(shù)具備強(qiáng)大的功能作用，并在實(shí)際生活、生產(chǎn)過程中發(fā)揮出

9、了自身優(yōu)勢，人們對機(jī)電一體化技術(shù)的研究力度、關(guān)注力度也在逐步提升。目前機(jī)電一體化的應(yīng)用主要包含了信息處理系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)等，其中機(jī)械機(jī)構(gòu)屬于其最主要的結(jié)構(gòu)組成5。為更好掌握金銀光學(xué)技術(shù)，促使光機(jī)電一體化的技術(shù)發(fā)展，推動(dòng)機(jī)電一體化走向新的發(fā)展時(shí)期。 3.4微型化 微機(jī)電系統(tǒng)作為機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)新興分支近年來受到越來越多的重視，已經(jīng)成為機(jī)電一體化技術(shù)新興的研究熱點(diǎn)。因?yàn)槠潴w積小，功耗小、運(yùn)動(dòng)靈活，在醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。而蝕刻技術(shù)、光刻技術(shù)的發(fā)展，也為微米級、甚至亞微米級的機(jī)械元件的生產(chǎn)提供了新的工具。雖然對于微機(jī)電系統(tǒng)的研究開始的時(shí)間不長，但是其表現(xiàn)出的巨大市場潛力和廣闊的應(yīng)用前景必將促使其成為未來機(jī)電一體化技術(shù)研究的一個(gè)新的重點(diǎn)。 4結(jié)束語 總之，機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品需要電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)的共同參與才能使機(jī)電一體化技術(shù)在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用。隨著科技的進(jìn)步和生產(chǎn)力的進(jìn)一步提高，機(jī)電一體化也會與時(shí)俱進(jìn)，不斷發(fā)展，變得更加微型、