李 瓚

（陽煤集團(tuán)新疆國泰五彩灣礦業(yè)有限責(zé)任公司，山西 陽泉 045000）

1 機(jī)電一體化技術(shù)概述

機(jī)電一體化技術(shù)的概念與內(nèi)涵。從機(jī)電一體化技術(shù)誕生的早期而言，其為電子、機(jī)械兩個領(lǐng)域技術(shù)的融合，然而機(jī)電一體化經(jīng)過多年的發(fā)展與應(yīng)用，已成為一個整體性的技術(shù)學(xué)科，因此不應(yīng)再將其看作是幾個學(xué)科的融合，而是一個整體的工程學(xué)科。機(jī)電一體化技術(shù)是使用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)，在其載體的元件或者模塊上進(jìn)行技術(shù)交互而形成的一種新的集成技術(shù)。從本質(zhì)上來看，機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)是機(jī)械技術(shù)，是對機(jī)械技術(shù)的強(qiáng)化與提升。

機(jī)電一體化技術(shù)包含的核心要素是“產(chǎn)品”與“技術(shù)”，其不是簡單的幾種技術(shù)拼湊、組合而成，而是一種獨(dú)立的綜合性的技術(shù)。機(jī)械技術(shù)升級為機(jī)電一體化技術(shù)之后，其內(nèi)涵就豐富起來。例如，機(jī)電一體化系統(tǒng)中安裝微電子芯片，就可以實(shí)現(xiàn)自動地控制與操作、信息的收集與處理、自動記錄與顯示、自我檢測及修復(fù)等功能。由此可見，機(jī)電一體化技術(shù)不但是綜合性的獨(dú)立技術(shù)，也是一種具有強(qiáng)大兼容性的技術(shù)，這是傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)都不具有的［1］。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

2.1 智能化發(fā)展

1）模糊邏輯控制技術(shù)。是人工智能技術(shù)下屬子系統(tǒng)，通過模擬人類思維的方式，展現(xiàn)出不精準(zhǔn)的信息方法。就目前，模糊控制系統(tǒng)已經(jīng)被應(yīng)用在很多生產(chǎn)經(jīng)營建設(shè)領(lǐng)域，為保障生產(chǎn)期間的質(zhì)量與效率奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。例如，在列車啟動與停車環(huán)節(jié)應(yīng)用模糊控制系統(tǒng)，可以確保列車在運(yùn)行過程中，乘客不會因?yàn)閼T性而出現(xiàn)危險情況。

2）專家系統(tǒng)。能夠在一定領(lǐng)域內(nèi)，將相關(guān)經(jīng)驗(yàn)以及理論知識轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能夠處理的程序系統(tǒng)，采用專家推理以及控制策略，確保問題解決效果能夠達(dá)到專家級水平?，F(xiàn)階段，專家系統(tǒng)并不成熟，在實(shí)際應(yīng)用過程中存在諸多問題，需要相關(guān)研究部門將當(dāng)前關(guān)注重點(diǎn)放置在專家系統(tǒng)的完善過程，通過在實(shí)際生產(chǎn)過程中不斷優(yōu)化專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從根本上提升專家系統(tǒng)運(yùn)行期間的技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)適用性。

3）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是最為簡單的處理單元，經(jīng)常用在連接負(fù)責(zé)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，具有復(fù)雜性顯著的特征。與其他技術(shù)相比，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有一定的自適應(yīng)能力以及容錯能力，可以快速處理實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)節(jié)的各類問題。在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)，可以應(yīng)用數(shù)字或者模擬等方式進(jìn)行開展分析工作，對許多問題因素并不精準(zhǔn)的信息進(jìn)行高效處理。在機(jī)電一體化改造過程中，應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以切實(shí)提升信息的傳輸力以及可利用率，幫助相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域節(jié)省下更多的人力與物力資源，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化發(fā)展目標(biāo)［2］。

2.2 微型化發(fā)展

微型化趨勢。在機(jī)電一體化技術(shù)中，隨著各工作單元結(jié)構(gòu)向著集成化、微型化發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)行的整體結(jié)構(gòu)更為緊湊。同時，機(jī)電一體化技術(shù)的不斷提升，使得加工制造的產(chǎn)品精度更高，可對微型零部件進(jìn)行制造加工與裝配，并且由此出現(xiàn)了許多微型的產(chǎn)品，諸如微型探針、微距離紅外傳感器等。

2.3 集成化發(fā)展

機(jī)電一體化產(chǎn)品集成化發(fā)展趨勢能夠從根本上提升產(chǎn)品的功能性與可控性。具體而言，機(jī)電一體化集成就是將機(jī)械、電子以及其他領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)有機(jī)融為一體，形成一個具備顯著綜合特征的集合體，滿足大眾實(shí)際生產(chǎn)建設(shè)期間的各類需求。不僅如此，機(jī)電一體化集承技術(shù)也是利用系統(tǒng)工程技術(shù)指導(dǎo)機(jī)電一體化產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用環(huán)節(jié)，在機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)與應(yīng)用過程中結(jié)合熱能、光能、生物及化學(xué)能等先進(jìn)技術(shù)，確保不同學(xué)科之間的相互耦合關(guān)系能夠得到正確處理［3］。

2.4 人性化發(fā)展

傳統(tǒng)的產(chǎn)品已經(jīng)不能滿足人們的需求，只有人性化產(chǎn)品才能贏得市場。機(jī)電一體化生產(chǎn)的產(chǎn)品亦是如此。為了迎合這一需求，機(jī)電一體化技術(shù)不僅要向著技術(shù)的高端方向發(fā)展，還要通過產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、技術(shù)的組合應(yīng)用等方式，打造出更為人性化的產(chǎn)品，以滿足市場需求，為企業(yè)帶來更多經(jīng)濟(jì)價值。

2.5 環(huán)?；l(fā)展

隨著社會的不斷進(jìn)步和發(fā)展，需要從自然界中獲取的資源也就也來越多?？墒请S著人類社會的高速發(fā)展，自然資源的使用量持續(xù)上升，致使當(dāng)前的自然生態(tài)環(huán)境遭到了嚴(yán)重的破壞，這就讓人們發(fā)現(xiàn)保護(hù)自然環(huán)境的重要性。在機(jī)電一體化技術(shù)不斷進(jìn)步和發(fā)展的過程中，需要對環(huán)境保護(hù)工作給予充分地重視，因?yàn)榄h(huán)?；菣C(jī)電一體化技術(shù)未來必然的發(fā)展趨勢，這也可以更好地促進(jìn)和推動我國資源利用率的最大化以及社會的可持續(xù)發(fā)展［4］。

3 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 在智能制造中的應(yīng)用

1）傳感技術(shù)，目前，智能制造技術(shù)發(fā)展的范圍越來越廣泛，尤其在工業(yè)生產(chǎn)的領(lǐng)域有著極重要的作用，智能制造中利用傳感技術(shù)的頻率非常高，傳感技術(shù)精度的高低體現(xiàn)了整體生產(chǎn)的水平和規(guī)模。在傳感技術(shù)之中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，能夠使傳感技術(shù)水平上升到更高的層次，設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)能夠通過各種配套設(shè)備的配合來獲取，計(jì)算機(jī)終端會接收到這種運(yùn)行狀態(tài)并且繼續(xù)進(jìn)行反饋。制造流程在接收到這些已經(jīng)被反饋和處理的信息之后能夠?qū)崿F(xiàn)全面的控制，這樣不僅能夠保障生產(chǎn)效率，而且也能加強(qiáng)產(chǎn)品的質(zhì)量控制。

2）數(shù)控技術(shù)，數(shù)控技術(shù)是機(jī)械制造生產(chǎn)過程中所應(yīng)用的基礎(chǔ)性技術(shù)之一，這一技術(shù)也同樣是機(jī)電一體化技術(shù)的基本構(gòu)成內(nèi)容之一，數(shù)字控制技術(shù)相比較于一般的人工操作而言，其可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造精準(zhǔn)度的跨越式發(fā)展，這就使得精尖機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)成為了可能。數(shù)控技術(shù)的另一項(xiàng)應(yīng)用優(yōu)勢就在于其可以同時滿足大批量機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)要求，并且可以實(shí)現(xiàn)24h作業(yè)，其所產(chǎn)生的生產(chǎn)效率優(yōu)勢是人類所無法比擬的。但數(shù)控技術(shù)的操作同樣對于智能化和自動化操作的要求很高，在當(dāng)前智能制造與機(jī)械一體化技術(shù)結(jié)合發(fā)展的現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，數(shù)控技術(shù)也一并開始應(yīng)用智能控制系統(tǒng)。在數(shù)控技術(shù)中應(yīng)用智能控制系統(tǒng)主要是采用“CPU+總線”的設(shè)計(jì)模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)控生產(chǎn)的三維仿真模擬，從而促進(jìn)數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)的水平進(jìn)一步提升。

3）自動生產(chǎn)線）機(jī)電一體化技術(shù)中的自動生產(chǎn)線技術(shù)使得人工生產(chǎn)力被完全解放，不僅促進(jìn)了機(jī)械生產(chǎn)的整體升級，也使得機(jī)械生產(chǎn)的質(zhì)量和效率同步提升。在智能制造中應(yīng)用自動生產(chǎn)線技術(shù)，主要是承接生產(chǎn)專家所下達(dá)的生產(chǎn)指令，由自動生產(chǎn)線輸出實(shí)際的產(chǎn)品，從而為智能制造呈現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)果。除了實(shí)現(xiàn)機(jī)械生產(chǎn)的自動化外，自動生產(chǎn)線還為智能制造提供了一體化管理的可能，多條自動生產(chǎn)線的協(xié)作工作可以通過智能制造系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，從而完成不同的機(jī)械生產(chǎn)需求，促進(jìn)智能制造實(shí)施的可行性水平進(jìn)一步提升。

3.2 在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

1）支護(hù)機(jī)械上的應(yīng)用，隨著煤礦開采強(qiáng)度與范圍的不斷增加，巷道布置出現(xiàn)了不同的發(fā)展方向，通過引入技術(shù)與示范工程，充分利用機(jī)電一體化來進(jìn)行對地質(zhì)條件復(fù)雜的、巷道埋深增加的情況進(jìn)行妥善處理，更好地配合液壓支架，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、高剛度、高可靠性、低支護(hù)密度的理想化標(biāo)準(zhǔn)，能更好的展示支護(hù)效果，顯著提高了巷道掘進(jìn)速度與工效。

2）運(yùn)輸機(jī)械上的應(yīng)用，我國作為礦產(chǎn)大國，大部分礦產(chǎn)資源采用開采的形式，全國的設(shè)備需求也在不斷增加，隨著礦井提升設(shè)備的能力加大，大型設(shè)備的數(shù)量也是屢創(chuàng)新高，煤礦運(yùn)輸機(jī)械運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)能夠增強(qiáng)適應(yīng)性能，充分利用參數(shù)調(diào)動機(jī)械的自動分辨能力，調(diào)控功率平衡，保證煤礦運(yùn)輸設(shè)備在運(yùn)輸過程的安全性。

3）選煤機(jī)械上的應(yīng)用，在煤礦廠中篩分作業(yè)有不同的方式，選煤是利用物質(zhì)的不同物理或物理化學(xué)性質(zhì)，然后通過機(jī)械方法去處理原煤中的雜質(zhì)，按照不同的規(guī)格進(jìn)行分類來適應(yīng)不同用戶的需求，這是一項(xiàng)非常復(fù)雜而又機(jī)械化的工作。動力選煤需要適應(yīng)不同品種變化，選煤，洗煤都是非常重要的工序，利用機(jī)電一體化能夠使得選煤和洗煤環(huán)節(jié)更好的把握在工作人員的手中，更好的控制添加劑的用量、濃度，將其控制在最佳范圍內(nèi)更好的實(shí)現(xiàn)洗煤、選煤的工作效果。

3.3 在工業(yè)智能機(jī)器人中的應(yīng)用

工業(yè)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級下，是以制造技術(shù)、制造理念的延伸，為整個系統(tǒng)的完善提供數(shù)字化保障。以智能制造技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)為雛形的工業(yè)智能機(jī)器人的建造與實(shí)現(xiàn)，可令整項(xiàng)功能建立在集成化功能之上來實(shí)現(xiàn)的，其不再以一個獨(dú)立的系統(tǒng)為平臺，而是通過不同操控程序之間的相互配合，令操控工序呈現(xiàn)出一定的規(guī)范性。從工業(yè)智能機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)原理來看，其涵蓋信息技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)等，在模糊控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的支持下，令整個操控系統(tǒng)具備人工化思維，可對當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行仿真學(xué)模擬，通過人工智能思維的導(dǎo)入，令工業(yè)機(jī)器人在實(shí)現(xiàn)某一項(xiàng)操控指令時，不再是以單一化的數(shù)據(jù)確認(rèn)為主，而是通過不同層面的結(jié)構(gòu)分析，界定出當(dāng)前操作工況下的極限屬性值［5］。

4 結(jié)語

綜上所述，機(jī)電一體化產(chǎn)品現(xiàn)已經(jīng)朝向智能化、微型化、集成化、個性化、環(huán)保化方向發(fā)展，以機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展為載體，加強(qiáng)其在各領(lǐng)域中的應(yīng)用，將有助于提高智能應(yīng)用水平，為制造行業(yè)及科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支持，更好地滿足多元化技術(shù)應(yīng)用發(fā)展需求，并為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。