试论机电一体化技术的现状及发展趋势

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  摘 要:随着科学技术的发展,机电一体化呈现出快速发展的特点,且已经在生活中大量应用。该技术的使用,打破了原有技术的限制,有很大的发展空间。但机电一体化技术在发展过程中,也会受到不同因素的影响,有自己的优势与不足,需要进一步完善。
  关键词:机电一体化;现状;发展
  当下,各项科学技术快速发展,促进了不同技术的交叉、融合,加快了工程领域的发展,推进技术变革。机电一体化技术的建立,是把微电子与计算机技术引入原有的技术,实现了技术的融合,使技术结构、生产的产品都发生很大的变化,工业生产正式进入“机电一体化”的阶段。
  1 机电一体化
  机电一体化从出现到发展,已经有丰富的理论基础,并融合了各方面的技术,成为一项新学科,随着科技的发展不断加入新内容,有新的内涵。其特征包括:它是从系统、整体的角度出发,综合运用各类技术,包括微電子、自动控制、接口技术等,制定系统的目标,并把系统的目标细化,合理划分功能,明确各单元的工作范围,真正实现提高生产质量与生产的可靠性,减少能耗的目标,体现出其具有的价值,优化技术的应用,并衍生出多个产品种类。
  所以,对机电一体化的理解,可以认为是技术与产品,但机电一体化技术是以多个技术为载体,把技术融合后形成的综合技术,具有综合性的特点,并不是把所有技术简单的融合,这是该项技术与原有技术的区别所在。即机电一体化工作中,会引入微电子装置,该装置能够代替原有的零件,实现速度的自动调节,自主检测,搜集生产的信息,调节程序,如果系统发生故障,可自动检测原因并及时保护。
  2 机电一体化的发展与应用现状
  2.1 发展现状
  该技术的发展共有三个发展阶段,分别是初级、深入、规划。
  首先,初级阶段是,机电一体化技术最初出现于上世纪六十年代,人们会总结科学技术的发展成果,并把这个成果在机械生产中应用,而二战之后,科技发展缓慢,但也促进了技术与机械的融合,在军事领域应用,随着战争结束,其逐渐在经济发展中应用,加快了经济的发展速度。当时,人们对机电一体化技术还比较陌生,缺少认可,而这项技术也不可以称之为机电一体化技术,只是一项技术的雏形。
  其次,技术的深入发展是上世纪六十年代到九十年代,这段时间内,该技术快速发展,在原有技术的基础上加入了新技术。即它融合了光学、通信、细微处理等技术,慢慢形成一个体系,用理论知识不断充实,初步呈现出体系的特点。且人工智能、光纤也为技术的发展留下了很大的发展空间。
  最后,规划发展阶段是从上世纪八十年代初开始,国家有关人员对该项技术做了深入的研究,组建专业的分析小组,而当时,这项技术已经在国外取得发展成果。由此,我国对机电一体化技术给予了足够的重视,加大了研究力度。现阶段,我国机电一体化技术已经建立自己的体系,为我国发展做出重大贡献[1]。
  2.2 应用现状
  2.2.1 开发并利用工业机器人
  工业机器人的研发,可减少机械生产中人力的投入,提搞生产效率。机器人的研制分为三个阶段。
  第一个阶段是,机器人最初被研发出来后,只可以用简单的程序控制,智能化水平较低,让其做一些简单的动作,且多以重复动作为主,复杂工序的岗位仍需要人工操作。第二个阶段是,机器人的控制程序中已经加入传感器,很多信息都可以通过传感器传到机器人的系统,再由分析人员加以分析,处理各项操作,并把经过处理后的信息重新传送机器人的系统,控制机器人的操作。第三个阶段是,机器人有很高的智能水平,能够对其进行智能控制,机器人会使用系统中的设备搜集数据,在不同的环境中应用,但其存在的不足是,需要投入较多的成本,限制其向外推广。
  2.2.2 数控机床
  数控机床是其应用的代表,是所用应用中成功的典范。经过技术人员不断的研究与尝试,提高了数控机床操作的精度,丰富了其具有的功能,使操作更加便利,而大量功能也被分成不同的模块,呈现总线型、紧凑型的特点,同时它也会使用大量的cpu控制。而模块化的整合,是把不同的功能整合在一起,增加功能,以简化操作的过程,用一台机械完成数个操作,提高工作效率。
  2.2.3 分布式控制系统
  分布式控制系统是由一台主计算机,控制现场多台设备,指挥这些设备工作,其与集中式控制相比,有明显的优势。它可保证操作的安全,有多种功能,所以,它是很多大型设备生产主要使用的技术,用于控制机械的生产,即可以对设备统一管理,同时又能够分别控制各个设备,根据设备的实际操作情况,适当调整。该系统会与测控技术同步发展,不断创新,加入新技术,实时调整机械的操作方案,做到在线优化,展开对生产计划的多方面管理,体现出系统的综合性[2]。
  3 机电一体化技术的发展趋势
  机电一体化技术融合了多个技术,会随着科学技术的发展而发展,向数字化、智能化等方向转变。
  3.1 数字化
  现在,很多科学技术都开始向“微”转变,研发出很多新技术,比如微处理器等,其会为单机数字化的发展提供技术支持,就像是上文提到的机器人、数控机床。同时,计算机技术与网络技术的发展,也加快了数字技术的发展速度,实现技术的集成处理,而数字化对机电一体化提出的要求是,提高软件运行的稳定性,便于维护,出现故障后可以自我诊断,建立人机互动。
  3.2 智能化
  运用机电一体化生产出来的产品,可以完成智能化操作,模仿人的思维方式,判断一个事物,善于用逻辑思考,对出现的故障或运行情况有自己的判断,能够自主决策。比如,机电一体化技术在数控机床中的应用,可让人与数控机床建立对话,在系统中加入智能I/O通道,建立工艺数据库,给系统的操作带来很大的便利。而当下,人工智能与神经网络也已经取得了很大的发展成果,成为促进机电一体化技术发展的新动力,使大量产品不断出现,采用“模糊控制”与“混沌控制”的方式控制。   3.3 模块化
  因为机电一体化产品生产的种类不断增加,且有众多生产厂家,所以, 制定规范的生产标准,规范各类接口的生产,是优化产品生产必做的工作,相对复杂,就像把减速、智能调速、机电一体融合,构建一个动力单元,可处理图像,识别不同的数据、信息,测量距离,控制生产的进行,同时,也会制作能够操作较为复杂、具有典型特点的机械。如此,可以以标准单元为基础,快速研发出很多新产品,扩大生产规模。因此,模块化的操作,必须明确不同产品的生产标准,保证每个零部件有对应的单元与接口。
  即机电一体化的模块化转变,可以为新产品的研发提供动力,进一步增加产品的种类,并在原有基础上不断翻新,增加功能,缩短了技术开发的周期,并快速投入市场,用于机械生产。所有的模块单元中,驱动与控制模块单元会建立两条线,串联各个功能,生产产品[3]。
  3.4 网络化
  现在,网络已经全面渗透到人们的生活中,用网络技术把不同地区的人们连在一起,加强人与人之间的交流。机电一体化技术的网络化,是利用网络的优势,找到向外交流的平台,如果新生产的产品符合质量要求,且可提高工作效率,放到网络平台上传播后,可以快速进入市场,销路遍布全球。同时,人们也已经用网络远程控制设备的操作,不断提高远程控制终端的性能,构建大范围的网络体系。
  3.5 人性化
  采用机电一体技术生产出来产品最终的使用者是人,所以,技术的发展需要体现出人性化的特征,给设备赋予人的智慧,符合人的需求。即要求技術的运用可提高产品生产的性能,让产品有更好的造型,与环境发展相协调,给人们带来美的享受,实现人机一体化。
  3.6 绿色化
  工业的发展可促进经济发展,但它也会破坏环境,减少资源的储备,对此,机电一体化技术必须向绿色化转变,减少工业给环境造成的影响,生产绿色产品。绿色化是时代发展的产物,也是实现经济持续发展的必然趋势,所以,技术的应用与产品的生产,都需要符合可持续发展提出的要求,充分利用各类资源,进一步扩大发展空间。
  4 结语
  机电一体化技术的发展与形成,改变了工业的生产模式,符合社会发展提出的要求,而随着科技水平的提升,该技术也会快速发展,并进入各个行业,向数字化、模块化、网络化、绿色化等方向发展,增加产品的种类,扩大生产规模,实现系统的自动化操作,优化人机互动的效果。
  参考文献:
  [1]刘耀海.浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势[J].信息系统工程,2012,10:89+95.
  [2]杨晓雨.浅谈机电一体化技术的现状和发展趋势[J].江西建材,2015,24:98+102.
  [3]单策,于灏.关于我国机电一体化技术现状及发展趋势的分析[J].职大学报(自然科学版),2012,02:2930.
  作者简介:李媛(1986),女,四川乐山人,硕士,工程师,研究方向:机电。
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