【機電一體化的應用與發(fā)展趨勢淺析7000字（論文）】

機電一體化的應用與發(fā)展趨勢淺析目錄TOC\o"1-3"\h\u2565一、緒論 一、緒論機電一體化也稱機械與電子技術。是機械工程與自動化技術結合的結果。機電一體化技術的發(fā)展離不開機械工程技術這個載體，同樣離不開自動化技術的升華。盡管和機電一體化技術結合在一起，技術種類更加清晰，但是這項技術涉及范圍很廣。除依托機械工程技術，自動化技術，計算機技術與電子信息技術要想實現(xiàn)真正意義上的自動化，就必須融合。最近幾年，國內(nèi)關于人工智能方面的研究也開始越來越多，有關研究成果層出不窮。因此機電一體化技術需要和人工智能技術融合，達到共同發(fā)展的目的。文章主要基于機電一體化關鍵技術進行研究，以及機電一體化應用等方面著手，討論了提升機電一體化在工程機械上應用水平的對策，逐漸明確了機電一體化發(fā)展的趨勢。二、機電一體化技術的應用特點（一）自動檢測機電一體化技術和計算機操作技術有著緊密的聯(lián)系。通過計算機技術的應用為機電一體化技術的實現(xiàn)提供技術指導、操作指示的同時，計算機技術還被應用于機電一體化技術中的測試、修正環(huán)節(jié)。通過機械制造，機械設計環(huán)節(jié)信息采集、數(shù)據(jù)分析等。以達到技術檢測目的，對于運行過程中程序故障及異常進行檢索，并利用計算機技術進行演算，擬定了應對方案。向外發(fā)送警報預警情況，就和操作人員一起找到了處理方法。在借助計算機技術的管理下，機械設計更加安全，也更加具有穩(wěn)定性和操作的便易性。（二）高精度作為一種全新機電融合技術，機電一體化的特點是精度高，高效率等特征，正在機械制造中，在機械設計前，調(diào)控配比它需要的數(shù)據(jù)，確保操作步驟準確，本實用新型大大提高操作效率。現(xiàn)代設計、制造業(yè)都在不斷完善發(fā)展其本身生產(chǎn)過程中穩(wěn)定性、準確性問題。確保生產(chǎn)的準確度，提高整體運行規(guī)范性。以實例說明建筑施工中混凝土攪拌的必要性，在這些作業(yè)中，輸入的物料比對精確度要求很高。并借助電子計算機技術，進行實際物料比調(diào)控，然后與機械相結合，按比例進行投資，確保了混凝土的質量?？傮w來說，這種高精度操作環(huán)節(jié)大大地提高了工程建設效率。（三）低能耗在此基礎上機電一體化技術還具有損耗小等優(yōu)點，在舊式進行工程建設時，由于缺乏計算機精確管控，無法及時對建設信息進行更進的管理，實際施工過程中遇到問題，要求專業(yè)技術人員對各操作環(huán)節(jié)做技術檢測。這種工作模式既浪費了人工成本，目前尚無法充分保證其檢測質量，操作效率低。并在計算機技術條件下，以瞬間利用最小損耗量完成工程建設，材料盡可能減少，建設成本損耗等。三、機電一體化關鍵技術的現(xiàn)狀（一）機械技術在機電一體化技術中，機械技術占據(jù)著核心地位。機械技術的發(fā)展重點主要在于提高機電一體化技術的水平。利用其他高科技的最新理念，以達到改變結構，材料和性能之目的，為了減輕重量，縮小體積、改善了準確性，增大了剛度，改善了性能。在使用機電一體化系統(tǒng)制造機械過程中，必須以機械理論為依據(jù)，同時還要以計算機輔助技術，人工智能技術為依托，開拓更加先進的機械制造技術等。（二）自動控制技術以控制理論為依據(jù)，實現(xiàn)了系統(tǒng)設計，此后進行了系統(tǒng)仿真和當場調(diào)節(jié)等控制技術以及檢索和復制等技術、高精度的定位控制、自適應控制，速度控制，等等。（三）傳感檢測技術傳感器檢測技術等，就是該體系的傳感機理，在自動控制與調(diào)節(jié)中占有重要的地位。其功能越強，系統(tǒng)自動化程度越高?，F(xiàn)代工程對傳感器的要求越來越高，迅速而又精確的捕捉信息，并且經(jīng)受住了惡劣環(huán)境的考驗，這是維持高水平機電一體化系統(tǒng)的保證，見圖2-1。圖2-1機電一體化系統(tǒng)結構框圖傳感器是獲取外部信息的關鍵裝置，能接收到事物所傳達的訊息，以及一裝置，用于把所述感應信息轉換為真實電子信號，通常在信息傳遞和處理中使用。傳感器作為機電一體化系統(tǒng)的關鍵器件，其重要性不言而喻，它的發(fā)展可以拉動機電一體化進程。20世紀后傳感器技術在我國工業(yè)生產(chǎn)中得到了普遍應用，對工業(yè)發(fā)展起到了良好的推動作用，圖2-2是機電一體化系統(tǒng)中的小車。由于傳感器技術日益更新，使信息技術與通信技術互相結合，使機電一體化系統(tǒng)得到了更廣泛地運用，能惠及我們國家各行各業(yè)。圖2-2機電一體化系統(tǒng)小車（四）伺服傳動技術包括電動，氣動、液壓傳動設備等，伺服系統(tǒng)屬于轉換裝置，也屬于元件，在機械動作中實現(xiàn)電信號，控制系統(tǒng)具有動態(tài)性能，質量和功能發(fā)揮了十分重要的作用。四、機電一體化技術的運用（一）機電一體化在監(jiān)控中的應用機械加工過程傳感監(jiān)測技術研究：在機械加工過程中，要進行大量的作業(yè)，如加工過程中各種檢測工作等。在處理前，對所有設備和物料進行了檢驗，對加工圖紙?zhí)岢隽嗣鞔_要求，保證了整個加工環(huán)節(jié)不發(fā)生突發(fā)狀況，影響加工質量，應準確地判斷坯件加工方位，保證夾緊力不大，工件處理后，同時還需對工件各面長進行檢測，應確保工件的質量滿足加工要求，不但在大小上不能有所區(qū)別，粗糙程度同樣要符合要求，外形及位置均不允許超出規(guī)定范圍。因此，必須設計出適當?shù)淖詸z程序，在下一過程中錄入檢測結果；產(chǎn)品加工完成后，還要對產(chǎn)品的質量進行評價，保證處理后批次基本達到質量要求，所以對加工過程進行嚴格的把關，保證每個參數(shù)都滿足特定的加工標準，使產(chǎn)品在加工過程中能順利進行，不會出問題。（二）機械自動化作業(yè)中的應用在對工業(yè)機器人進行應用時，需借用機電一體化技術，需理清3個階段處理步驟，從而保證各個環(huán)節(jié)運行不出錯，因此，一體化技術在這一領域中具有重要應用價值。圖3-1是機械自動化手臂。圖3-1多自由度仿人臂機器人當機電一體化技術剛剛推出時，必須使機器人所設程序進行一系列運動，由此完成了一組重復性作業(yè)，使其對周圍環(huán)境狀況有一個全面的認識，由此增強了機器人對周圍作業(yè)的適應性，最大限度地發(fā)揮了該機器人各方面的作用。二是建立在第一階段運行基礎上，使機器人中傳感元件儲存周圍環(huán)境相關記憶，由此增強了機器人對環(huán)境的敏感性，通過設置一定的程序，使機器人在工作環(huán)境下自動地獲得有關信息，同時，對有關資料進行了整理，并加以搜集，終于可以做到在碰到同樣工作環(huán)境時，能迅速地做出準確判斷。經(jīng)過這一過程，同樣的資料也能得到處理，并且迅速向控制元件傳遞信息，控制機械臂執(zhí)行相應動作，這套過程是機電一體化技術運行過程。三是合理應用這一技術，使機器人朝著更智能的方向發(fā)展、以高效為導向進行開發(fā)，不僅提高了機器人靈敏度，也增強了機器人對周圍環(huán)境的感應，使機器人得到了更廣泛的使用。（三）在現(xiàn)代機械制造業(yè)中的應用1.在機床改造中的應用數(shù)控機床在我國產(chǎn)業(yè)中屬于一種常見機械加工設備。數(shù)控機床通常應用在對加工精度有很高要求的工業(yè)產(chǎn)品上。若將機電一體化技術引入到工業(yè)加工的過程，本實用新型可以極大地促進數(shù)控機床加工精度的提高，同時也提高了機床加工效率，使機床后續(xù)開發(fā)更智能。拓展了機電一體化技術應用領域，能改進機床內(nèi)部結構，能有效地減小刀具在機床工作時的偏差值，使生產(chǎn)出來的工業(yè)產(chǎn)品精度達到產(chǎn)品要求。2.在機械包裝中的應用在工業(yè)生產(chǎn)過程中，包裝機械屬于應用比較廣泛的機械生產(chǎn)工具。包裝機械通常結構較為復雜，特別適用于控制連桿和凸輪結構。將機械一體化技術應用在包裝機械作業(yè)過程中，能使繁雜的包裝機械維修工作變的更容易。現(xiàn)實中應用機電一體化技術時，包裝機械設備系統(tǒng)可劃分為多個模塊來管理，并能使技術應用于包裝機械從制造到保養(yǎng)的整個過程中，這不僅可以使包裝機械工作更有效率，也可以提高機械生產(chǎn)速度，同時也降低了機械維護成本。（四）節(jié)能設備中的應用從2011年到2030年，各類建筑工地的數(shù)量還會增多。人類和地球的沖突會一直持續(xù)下去。筆者以為，應減輕并解決這問題，我們不得不考慮兩方面的問題。第一，嚴密監(jiān)控人口規(guī)模，著力提高我國人口素質；土壤資源嚴重不足時，解決土地緊缺問題，最為直接的途徑就是減少人口，并借此提高人均面積。人口素質的提高，能夠有效地控制人口，由于我國城市人口素質不斷提高，我國的出生率一般都比農(nóng)村高。人口素質包括兩方面的內(nèi)容：體育素質與教育質量的關系。我想應該減輕地方上的緊張情緒，就必須明顯提高人均受教育年限，提升人口素質，加大農(nóng)村教育資源的投入，改善農(nóng)村人口的教育。出處。其次，要提高城鎮(zhèn)土地利用率，增加耕地單產(chǎn)，集約經(jīng)濟地開發(fā)和利用土地。城市土地資源管理在土地管理中占據(jù)著舉足輕重的地位。所以只有強化節(jié)約集約用地的政策，提升城市土地利用效率，為了有效地化解人地矛盾。城市土地利用的模式主要分為兩類：粗放型與集約型。粗放型生產(chǎn)力低，以增加用地為主，滿足城市發(fā)展的用地要求。不適應當前我國土地資源短缺情況。集約用地，主要依靠科技進步，加大單位土地資本與勞動力的投入，適應城市建設所需土地之一。不新增用地，通過城市土地整理，加大城市建設用地的供給，完全可以實現(xiàn)。城市政府要組織對舊城區(qū)土地進行整理并有步驟地進行、對舊城區(qū)進行有計劃的改造，提升土地利用集約化程度，鼓勵舊城區(qū)以稅收的方式、信貸等對土地的再開發(fā)。等政策傾向與利益機制，暗含盤活建設用地存量等。就此而言，建設用地增量應受到審慎的管控，積極激活存量，以儲蓄為先，注重盤活存量；新開工的項目，一定要先用好已有在建土地，對占用耕地，林地，草地，濕地的行為要慎重對待。我國的城市建設節(jié)約土地的潛力很大。如適當增加工業(yè)建筑面積的比例；適當增加公共建筑密度，綜合考慮節(jié)能與土地利用；依據(jù)居住環(huán)境，合理設置居住建筑的密度與面積比；并且促進建材創(chuàng)新，既向城市發(fā)展周邊拓展；節(jié)約農(nóng)業(yè)用地，還能解決新增建筑用地問題。不少村鎮(zhèn)零散無序，新老住宅均占地。節(jié)約土地最重要的潛力是統(tǒng)籌城鄉(xiāng)空間布局，推進農(nóng)村土地集約利用。從現(xiàn)實的角度出發(fā)，應按產(chǎn)量、居住良好原則和城鄉(xiāng)結合，減少自然村，提出農(nóng)戶要建比較集中地，與舊村改造相結合，逐漸留部分占地。當農(nóng)業(yè)面積很難擴張時，在提高城市利用率，促進經(jīng)濟集約發(fā)展的同時、土地利用率以外，要積極增加單位耕地產(chǎn)量和利用率。（五）智能監(jiān)控中的應用當機電一體化系統(tǒng)被運用到工程機械上時，現(xiàn)代機械設備的監(jiān)測和控制，以便迅速而有效的修正故障，是它的一個顯著特征。通過對機械電子系統(tǒng)的運用，我們能查看電子設備是否受控、電子產(chǎn)品等手段，設置操作機械設備，實現(xiàn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)，接著對可能發(fā)生故障機械設備進行評價，科學地對故障進行評價與處理，在裝置出現(xiàn)故障的情況下，及時起作用報警，比如，裝置正在運行時，監(jiān)控系統(tǒng)會進行報警，及時排除故障，及時排除故障，采取有效辦法，保證裝置正常工作。機電一體化系統(tǒng)能夠對工程機械上的電子設備進行全方位的監(jiān)測，本實用新型避免了人力資源在工地上帶來的巨大人力浪費，監(jiān)督并推動部分公司經(jīng)濟效益增長。機電一體化系統(tǒng)主要由傳動系統(tǒng)組成、制動系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)等。通過對各個系統(tǒng)作用的把握，對系統(tǒng)采用了合適的工藝，實現(xiàn)工程機械運行監(jiān)測，故障定位等、分析故障原因，及時處理。將機電一體化系統(tǒng)運用于工程機械，結果表明，工程機械自動保護與維護功能更好地開展，設備運行效率得到提升，它在工業(yè)機械中占有舉足輕重的地位。（六）自動化作用中的應用今天，人們的生活，自動化，智能化水平不斷提高，將機械的操作轉變?yōu)樽詣踊?，也是現(xiàn)階段工程發(fā)展與研制的目標。把機電一體化技術運用到傳統(tǒng)的機械設備當中，有助于提高自動化水平，可實現(xiàn)半自動化操作。達到這個目的，相對傳統(tǒng)手工操作而言，提高生產(chǎn)效率，取得較好的成效。不僅使人力資本減少，并減輕熟練工人勞動強度，本實用新型減少安全事故發(fā)生的可能性。四、提高工程機械中機電一體化技術應用的措施（一）設備損失的有效控制機械設備在輔助工程項目施工中顯得尤為重要。在傳統(tǒng)設備的應用中，總是會存在著各種問題，與人們生產(chǎn)要求不相適應。因此，建筑機械設備在使用過程中，一定要符合市場進步步伐，從而提升節(jié)能技術研發(fā)速度，通過對工程機械進行合理應用，能極大地提高能源利用效率，降低環(huán)境污染，提高經(jīng)濟收入，因此，它也是我國建設機械未來發(fā)展的重點。（二）推進自動化技術的不斷優(yōu)化機電一體化技術在工程機械中的應用越來越廣泛，并且起到了積極的促進作用。但是，我們還必須了解，在生產(chǎn)建設規(guī)模日益擴大的今天，對于施工的需求也在不斷增加。機電一體化技術應該提高工作效率，需要對自動化技術進行不斷的創(chuàng)新，進一步提高能力，更好的順應時代的發(fā)展。放眼未來，必須走向全自動化技術，進一步縮減基礎管理，以投資為前提，以人為本，用最少的投資，獲得最大的價值。機電一體化技術在突發(fā)事件中的運用，同樣會起到舉足輕重的作用。隨著建筑物規(guī)模越來越大，發(fā)展要求也越來越高，機電一體化技術要想實現(xiàn)現(xiàn)代化，就必須要不斷加強新技術，為了進一步提高靈敏度，較好的減少了整體的影響，特別適用于現(xiàn)場緊急情況的應對及急救，闡明了工藝在工程建設中的作用。如可構造自動化操作系統(tǒng)，在光學技術的輔助下，傳感器的靈敏度測試可得到進一步加強，持續(xù)改進裝置精度，綜合提高該項技術應用效果。（三）加強機電一體化系統(tǒng)的整體優(yōu)化機電一體化也是站在可持續(xù)戰(zhàn)略發(fā)展，經(jīng)濟持續(xù)轉型發(fā)展，重視機電技術，機電設備持續(xù)發(fā)展，切實提高整體的運行效率。通常情況下，很多機器設備在工作過程中都會在各個地區(qū)完成各種職能，因此，既要把握好機械和設備運行狀態(tài)，同時也要對整體安全與質量進行監(jiān)測。所以，必須加強統(tǒng)籌規(guī)劃，建立和完善系統(tǒng)分布式管理等，確保機械設備及各子系統(tǒng)有序工作，對各接頭處進行自動控制與分析，制定有關替代方案，以確保執(zhí)行。對于精密機械工程的需求自然也就增加等等，從而保證工程機械能夠正常工作。所以傳感器與光學技術研究有待加強，增加科技投入，機器集成技術的整體升級，持續(xù)優(yōu)化創(chuàng)新。五、機電一體化技術的發(fā)展趨勢（一）數(shù)字化微控制器發(fā)展到今天，機電產(chǎn)品數(shù)字化已打下基礎，例如，數(shù)控機床，機器人等不斷地發(fā)展，計算機網(wǎng)絡迅速發(fā)展，使得數(shù)字化設計和制造成為可能，例如，虛擬設計，計算機集成制造，更為便捷。數(shù)字化呼喚機電一體化軟件的發(fā)展。友好人機界面、易維護、易操作、可靠。數(shù)字化的實現(xiàn)，方便了遠程的操作，診斷與維護。（二）智能化智能化是21世紀機電一體化的一個主要發(fā)展方向。就機電一體化而言，機器人與數(shù)控機床智能化就是其中的重要應用之一。將機電一體化技術和現(xiàn)今尖端科學技術融合，毫無疑問，它會促進朝著更智能化方向前進。從控制理論基本定位來看，機電一體化技術所實施的機器控制技術是比較傳統(tǒng)，需要進一步的開發(fā)。在當今智能化時代，逐漸形成了智能機電一體化。相對于常規(guī)機電一體化技術而言，智能機電一體化技術是人工智能的綜合體現(xiàn)、計算機科學和其他許多技術，表現(xiàn)出極高的智能化特點。（三）集成化集成是由各種技術相互滲透，相互融合而成，并對不同產(chǎn)品結構進行了優(yōu)化與重構。它由多種制造過程組成，例如