張松潔 李海龍

摘 要： 隨著中國科學技術日益的迅速發(fā)展，機電一體化技術的應用也越來越廣泛。機電一體化技術是跨學科技術，闡述了機電一體化技術及其產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，并介紹了機電一體化在行業(yè)中的相關技術應用。

關鍵詞： 機電一體化技術；產(chǎn)品；發(fā)展趨勢技術應用

一、機電一體化技術及其產(chǎn)品的發(fā)展趨勢

（一）機電一體化技術發(fā)展趨勢

機電一體化技術是以微電子技術、軟件技術、計算機技術及通信技術為核心而引發(fā)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、綜合化、個性化信息技術革命，不僅深刻地影響著全球的科技、經(jīng)濟、社會和軍事的發(fā)展，而且也深刻影響著機電一體化的發(fā)展趨勢。機電一體化技術將向以下幾個方向發(fā)展：

1、智能化方向

今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要得益于模糊技術與信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的發(fā)展。

2、光機電一體化方向

一般機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源（動力）系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結構等部件組成。引進光學技術，利用光學技術的先天特點，就能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。

3、微型化方向？

目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當這一成果用于實際產(chǎn)品時，就沒有必要再區(qū)分機械部分和控制器部分了。那時，機械和電子完全可以“融合”機體，執(zhí)行結構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型化是機電一體化的。

（二）機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢

1、智能化 智能化即要求機電產(chǎn)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(shù)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(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊數(shù)學、神經(jīng)網(wǎng)絡、灰色理論、心理學、生理學和混沌動力學等人工智能技術的進步與發(fā)展，為機電一體化技術發(fā)展開辟了廣闊天地。

2、微控制器和接口技術的發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡的迅速崛起，為數(shù)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(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、通用性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程控制操作、診斷和修復。

3、模塊化 是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)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(chǎn)品開發(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。

4、微型化 微型化是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。微機電系統(tǒng)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執(zhí)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和系統(tǒng)。微機電系統(tǒng)產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。

二、機電一體化技術的應用

（一）在現(xiàn)代機械制造業(yè)中的應用

傳統(tǒng)機械制造業(yè)是建立在規(guī)模經(jīng)濟的基礎上，靠企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)批量、產(chǎn)品結構和重復性來獲得競爭優(yōu)勢的，它強調資源的有效利用，以低成本獲得高質量和高效率，其生產(chǎn)盈利是靠機器取代人力，靠復雜的專業(yè)加工取代人的技能來獲取的。先進的機械制造業(yè)是以信息為主導，采用先進生產(chǎn)模式、先進制造系統(tǒng)、先進制造技術和先進組織管理形式的全新的機械制造業(yè)，其特征是全球化、網(wǎng)絡化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調的綠色制造?，F(xiàn)代制造業(yè)集成了現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，充分利用電子計算機技術，使制造技術提高到新的高度。

（二）在飲料行業(yè)中的應用

機電一體化技術是當今發(fā)展最快、應用前景最為廣泛的技術之一。機電一體化技術在食品、飲料包裝機械的開發(fā)、設計和制造過程中的應用。不僅使單機的自動化程度大大提高，而且使整條包裝生產(chǎn)線的自動化控制水平、生產(chǎn)能力得到很大提高，使其競爭能力遠遠超過傳統(tǒng)的機械控制的同類設備。可以大大改善食品飲料包裝生產(chǎn)設備產(chǎn)品的質量，提高其國內、國際競爭能力。

（三）在鋼鐵企業(yè)中的應用

1、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS） 鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。

2、開放式控制系統(tǒng) “開放”意味著對一種標準的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標準設計的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡使各種控制設備、管理計算機互聯(lián)，實現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設備互聯(lián)，實現(xiàn)測量與控制一體化。

3、交流傳動技術 隨著電力電子技術和微電子技術的發(fā)展，交流調速技術的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術的發(fā)展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現(xiàn)，交流調速系統(tǒng)的調速性能已達到和超過直流調速水平。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

三、總結

機電一體化是許多科學技術發(fā)展的結晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。隨著機電一體化技術的發(fā)展，各種產(chǎn)品與裝置實現(xiàn)了機電一體化，有利實現(xiàn)整體優(yōu)化，提高產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率，縮短開發(fā)新產(chǎn)品的生產(chǎn)準備周期，加速科技成果向商品轉化，有利推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻變革，同時，隨著新產(chǎn)品的研發(fā)及高精密等設備的發(fā)展，要求新一代機電一體化技術、產(chǎn)品及系統(tǒng)朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及微型化方向發(fā)展，從而為國家?guī)砀蟮慕?jīng)濟效益與社會效益，其發(fā)展前景也將越來越光明。

參考文獻

[1]張楊林.機電一體化技術進展及發(fā)展趨勢[J].機械制造，2005，6（43）.

[2]楊春光.我國機電一體化技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].科技促進發(fā)展，2007，3（28）.

[3]袁中凡.機電一體化技術.電子工業(yè)出版社.2004.

[4]李運華.機電控制[M].北京：北京航空航天大學出版社，2003.