浅谈机电一体化现行技术与发展

【摘要】随着科学技术地不断发展与深入，机电一体化与更多高新技术相结合，发挥出了在各自领域无法实现的作用。机电一体化的技术将会成为二十一世纪机械工业的主角，向着更广阔的方向发展。机电一体化作为一个极具发展前景的边缘性学科，不仅仅是一个单一的专业，它是由若干重要学科交叉而形成的新型学科。本文在查阅相关文献的基础上，预就机电一体化的发展趋势、应用以及其专业的发展要求做出概述。

【关键词】机电一体化；发展趋势；应用领域；发展要求

1、机电一体化现状

机电一体化的出现并不是孤立存在的，它是由许多科学技术不断的发展所得出的结晶，机械工程与电子工程通过一控制程序使二者有机地结合在了一起，这是现代科学技术发展需求共同作用的成果，也是社会生产力发展到一定程度必然的结果。机电一体化技术与产品承载着物质、信息与能量之间的交流，这种交流使之成为了一门艺术或者一门“哲学”。这门“哲学”的发展体现了机电一体化的发展方向与科技创新方向。而随着机电一体化的探索与改革，这个专门培养相关高技术人才的专业也必将做出相应的调整来满足其需要。

1.1制造技术

在机电一体化的制造技术方面，国外的水平要高于国内。主要表现在国外的机电一体化制造技术能够将机电一体化与能源、材料、信息等其他领域的技术结合起来，提高了制造的高效性、环保性。上世纪七十年代，人们在机电一体化中采用准时生产制，出现了将计算机技术应用到机电一体化中。到了八十年代，很多企业为了在激烈的市场竞争中博取一席之地，都大力发展改善了其技术，且在竞争的环境下得到广泛应用。上世纪末，信息技术席卷了全球。机电一体化将信息技术引进到了制造技术中去，使得产品的生产效率和质量大大提高。

1.2 自动化仪表技术

进入新世纪以来，集成技术和计算机技术得到了广泛应用。在传统的机电一体化中，仪表大多都是采用机械或电子原理制作，不仅精度不高而且体积庞大、成本高昂，很难满足现代设备的要求。目前的机电一体化中，仪表也结合了集成技术和计算机技术，使得很多设备的体积和制作成本都降低。传感技术的应用更是使得机电一体化步入了一个新的高度。

2、机电一体化的核心技术

2.1机械技术

机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。

2.2 计算机与信息技术

计算机与信息技术其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

2.3系统技术

系统技即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。

2.4自动控制技术

自动控制技术其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

2.5传感检测技术

传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。

3、机电一体化技术的主要应用领域

3.1数控机床领域

数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，表现在：①总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构；②开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益；③WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制；④大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，也加强了CNC系统的控制功能；⑤能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去；⑥系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力；⑦以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。

3.2计算机集成制造系统（CIMS）

CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

3.3柔性制造系统（FMS）

柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

3.4工业机器人

第1代机器人亦称示教再现机器人，它们只能根据示教进行重复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性；第2代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，做出一定的判断，对动作进行反馈控制，表现出低级智能，已开始走向实用化；第3代机器人即智能机器人，具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断和决策，在作业环境中独立行动，与第五代计算机关系密切。

4、机电一体化的未来发展趋势

机电一体化技术发展核心是微电子技术、电力电子技术的研发和应用，特别是微型计算机、微处理器的应用尤为重要。因此它未来的发展趋势主要有：

4.1可监控性与灵活性

机电产品可监控性的优点是便于运行状态的掌握、故障及时反馈与处理，便于安全生产与日常维护，延长机电的使用寿命。机电产品的可监控性在一定程度上又决定了其具备一定的灵活性，自主地处理一些事件。另一方面，机电一体化的灵活性也表现在其形式与样式的灵活性上。

4.2人性化与智能化

柔性制造系统使机电一体化产品更加人性化与个性化成为了可能，而人与产品之间的沟通与交流已经成为时代潮流。近年来，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制程序创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。

4.3安全可靠性与绿色化

机电一体化不断的发展过程，在一定程度上就是其安全可靠性的一个演变过程。而绿色化是时代的趋势，在保障机电产品安全有效生产的基础上，做好产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个运行周期中的绿色化已成为必然趋势。

5、结语

总言而之，就是机电一体化在各个方面都可以带来明显的社会效益和经济上的效益。随着科学技术不断的发展，各个技术之间互相融合的的趋势也随之越来越明显。以机械技术和微电子的技术有效的结合起来，成为机电一体化技术的主体。成为机械工业的必然发展趋势，机电一体化技术的发展前景也将会越来越宽广。

参考文献：

[1] 田双月.机电一体化技术的现状和发展趋势[J].工业设计，2011，（6）： 218.

[2] 张葆青，闫石，陈爽等.机电一体化技术的现状与发展趋势[J].机床与液压，2012，39（24）

[3] 王卓.机电一体化技术的现状与发展趋势[J].文艺生活：中旬刊，2012（9）28