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【論文摘要】:介紹了光機(jī)電一體化技術(shù)特征,研究了國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),指出了未來(lái)發(fā)展前景和一些重要技術(shù)熱點(diǎn)。
近些年來(lái),光機(jī)電一體化技術(shù)得到迅猛發(fā)展,在民用工業(yè)和軍事領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因此,光機(jī)電一體化技術(shù)成為當(dāng)今機(jī)械工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢(shì)。
1.光機(jī)電一體化技術(shù)特征
光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個(gè)部分組成,相互構(gòu)成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較,光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。
1.1 體積小,重量輕,適應(yīng)性強(qiáng),操作更方便
光機(jī)電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操作的工作方式,可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序,任何一臺(tái)光機(jī)電一體化裝置的動(dòng)作,可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實(shí)現(xiàn),甚至實(shí)現(xiàn)操作全自動(dòng)化和智能化。
1.2 功能增加,精度大幅提高
光機(jī)電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化、智能化機(jī)構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制 水平提高,運(yùn)算速度加快,通過(guò)電子自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動(dòng)作,其自行診斷、校正、補(bǔ)償功能可減少誤差,達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。同時(shí),由于機(jī)械傳動(dòng)部件減少,機(jī)械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3 部分硬件實(shí)現(xiàn)軟件化,智能化程度提高
傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過(guò)改變程序,指令等軟件內(nèi)容而無(wú)需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能,使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢(shì)向"軟件化"和"智能化"。
1.4 產(chǎn)品可靠性得到提高,使用壽命增長(zhǎng)
傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部分,一般都伴隨著磨損及運(yùn)動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差,導(dǎo)致可動(dòng)摩擦、撞擊、振動(dòng)等加重,嚴(yán)格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用,使裝置的可動(dòng)部件減少,磨損也大為減少,像集成化接近開(kāi)關(guān)甚至無(wú)可動(dòng)部件、無(wú)機(jī)械磨損。因此,裝置的壽命提高,故障率降低,從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
1.5 融合了多種學(xué)科新技術(shù),衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新產(chǎn)品
光機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)涉及到許多學(xué)科和專業(yè)知識(shí),包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、電力電子學(xué)、電工學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、光學(xué)、控制論、信息論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。例如人們很熟悉的靜電復(fù)印機(jī)、彩色印像機(jī)等,就是一種由機(jī)、電、光、磁、化學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)復(fù)合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。光機(jī)電一體化技術(shù)將光電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與機(jī)械技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái),衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新一代技術(shù)裝備。
1.6 產(chǎn)品系統(tǒng)性增強(qiáng),各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高
光機(jī)電一體化是一門學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù),多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合,使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求,這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短,提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
2.研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
2.1研究現(xiàn)狀
自從我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放以來(lái),科技領(lǐng)域急起直追,我國(guó)的光機(jī)電一體化技術(shù)已取得明顯的成效,數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高,尤其是經(jīng)濟(jì)型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快,是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品,不但適用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要,部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國(guó)內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品采用可編程控制器(PC)和微電子技術(shù)控制設(shè)備也越來(lái)越多,覆蓋面也日益擴(kuò)大,從紡織機(jī)械、軸承加工設(shè)備、機(jī)床、注塑機(jī)到橡膠輪胎成型機(jī)、重型機(jī)械、輕工業(yè)機(jī)械都是如此,我國(guó)自行研制和生產(chǎn)的光機(jī)電設(shè)備,在質(zhì)量上也有重大突破,為今后的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
2.2 發(fā)展趨勢(shì)
光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域,成為一種新興的學(xué)科,并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè),而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)越來(lái)越受到高度重視。
從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看,光機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)技術(shù)熱點(diǎn)主要包括:
(1)激光技術(shù)
1)高單色性,利用激光高單色性作精密測(cè)量時(shí),可極大地提高測(cè)量精度和量程。
2)高方向性,因具有很遠(yuǎn)距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力,從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離激光通信、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光導(dǎo)航以及遙控。
3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千到幾萬(wàn)度的高溫,可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化,對(duì)各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)行特種加工。
4)相干性,由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學(xué)計(jì)算機(jī)的研制,而在實(shí)際運(yùn)用中也會(huì)通過(guò)一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性,應(yīng)用范圍更廣。
(2)傳感檢測(cè)技術(shù)
1)激光準(zhǔn)直,能夠測(cè)量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三維空間的基準(zhǔn)測(cè)量。
2)激光測(cè)距,其探測(cè)距離遠(yuǎn),測(cè)距精度高,抗干擾性強(qiáng),體積小,重量輕,但受天然影響大。
3)光纖探測(cè)器,在目標(biāo)很小,間隔受限或危險(xiǎn)的環(huán)境中,最常選用的是光纖探測(cè)器。
其他還有激光打孔、刻槽=標(biāo)記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。
(3)激光快速成型技術(shù)
激光快速成型是利用計(jì)算機(jī)將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層,將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié),由點(diǎn)、線構(gòu)造零件的面(層),然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場(chǎng),極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。
(4)光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)
利用光致變形材料可制作光致動(dòng)器和光機(jī)器人。現(xiàn)已研制成功一種光致動(dòng)器,其工作原理是將光照在形狀記憶合金上,反復(fù)地通、斷使材料伸縮,再利用感溫磁性體的溫度特性,將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性,加上光的通斷便能實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該致動(dòng)器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于初級(jí)階段,如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動(dòng)態(tài)物質(zhì),則可使光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用。
3.結(jié)語(yǔ)
技術(shù)上的改革和與之相配套的技術(shù)支持是創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)。開(kāi)發(fā)光機(jī)電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機(jī)械技術(shù)中恰當(dāng)?shù)匾腚娮蛹夹g(shù),產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化,便具有很高的功能水平和附加價(jià)值,將給開(kāi)發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
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【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化;現(xiàn)狀;方向
一、機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀
(1)起步慢,與發(fā)達(dá)國(guó)家仍有一定差距
機(jī)電一體化的發(fā)展在國(guó)際上主要分為三個(gè)階段,二十世紀(jì)六十年代之前為第一個(gè)階段,為機(jī)電一體化的起步階段,人們開(kāi)始將電子技術(shù)小范圍的在機(jī)械工程領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)機(jī)電一體化帶來(lái)的便利,機(jī)電一體化取得了初步成果,二十世紀(jì)七十到八十年代為機(jī)電一體化發(fā)展的第二個(gè)階段,也就是其高速發(fā)展的階段,在這一過(guò)程中,計(jì)算機(jī)技術(shù)通信技術(shù)和控制技術(shù)的蓬勃發(fā)展為機(jī)電一體化帶來(lái)了很大的可能性,到了八十年代,機(jī)電一體化已經(jīng)普遍被各國(guó)所接受,其產(chǎn)品也被廣泛的應(yīng)用,例如細(xì)微加工技術(shù)在機(jī)電一體化中得到實(shí)現(xiàn),其產(chǎn)品的生產(chǎn)更加的迅速且細(xì)致,為提高生產(chǎn)效率帶來(lái)了機(jī)會(huì),而我國(guó)也正是從二十世紀(jì)八十年代開(kāi)始才關(guān)注起這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展,盡管很快認(rèn)識(shí)到了機(jī)電一體化的重要作用,并迅速成立的研究小組,但是相比日本歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō),我們的起步仍然較晚,在很多技術(shù)上十分的不成熟,且機(jī)電一體化在生產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用不廣泛,與其他國(guó)家仍然保持著一定的差距,使得我國(guó)的機(jī)電一體化在發(fā)展中仍然面臨著較大的問(wèn)題。
(2)機(jī)電一體化成本較高
由于技術(shù)發(fā)展不完全,很多地方還不太成熟,故我國(guó)的機(jī)電一體化帶來(lái)的生產(chǎn)成本十分巨大,其產(chǎn)品取代技術(shù)含量較低,對(duì)于水電的能耗十分的高,材料的消費(fèi)也很高,且容易造成環(huán)境污染和擾民,近年來(lái),盡管我國(guó)不斷的對(duì)工業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整,但是仍然存在著分工不合理且消耗成本高的現(xiàn)象,機(jī)電一體化工業(yè)尤為明顯,另外,隨著市場(chǎng)化的不斷發(fā)展,我國(guó)機(jī)電一體化的產(chǎn)品在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力仍然不太理想,眾所周知,機(jī)電一體化產(chǎn)品功能強(qiáng),性能好,質(zhì)量高,可是中國(guó)唯有成本低這一目標(biāo)達(dá)不到,企業(yè)缺乏生產(chǎn)成本的節(jié)制,并且造成了大量的污染,死守就業(yè),在國(guó)際的激烈競(jìng)爭(zhēng)中必然無(wú)法占據(jù)有利地位,又由于我國(guó)的機(jī)電一體化研究時(shí)間較短,技術(shù)不成熟,在很多方面無(wú)法滿足世界市場(chǎng)的需求,每年還需要從國(guó)外大量的進(jìn)口,這在很大程度上都給了我國(guó)機(jī)電一體化行業(yè)巨大的壓力。
二、未來(lái)企業(yè)機(jī)電一體化的發(fā)展方向
(1)加強(qiáng)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)一體化
縱觀現(xiàn)階段的各行各業(yè),一個(gè)突出的特征就是計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn),這對(duì)于知識(shí)經(jīng)濟(jì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)十分有利的機(jī)會(huì),而現(xiàn)如今的企業(yè)很多通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了新的突破,這對(duì)于機(jī)電一體化來(lái)說(shuō)也是一個(gè)新的靈感,機(jī)電一體化盡管將電子技術(shù)融入了機(jī)械工程領(lǐng)域,但是由于技術(shù)不全面而導(dǎo)致的產(chǎn)品不成熟或者競(jìng)爭(zhēng)力不夠的現(xiàn)象普遍存在,當(dāng)今的企業(yè)和單位應(yīng)當(dāng)不斷思考如何將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)有效的融入機(jī)電一體化的實(shí)踐中,綜合利用遠(yuǎn)程控制終端,將機(jī)電一體化帶上一個(gè)新的樓梯,使得機(jī)電一體化的產(chǎn)品不斷的進(jìn)入家庭,利用家庭網(wǎng)絡(luò)來(lái)將各種家用電器鏈接成一個(gè)計(jì)算機(jī)為中心的集成家電系統(tǒng),使人們?cè)诩抑芯涂梢韵硎軝C(jī)電一體化產(chǎn)品與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有效結(jié)合,給生產(chǎn)和生活帶來(lái)更多的方便。
(2)提高技術(shù),降低能耗
當(dāng)前中國(guó)的企業(yè)一個(gè)普遍的特點(diǎn)就是生產(chǎn)成本較高,在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的能耗,這為中國(guó)的企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)造成了很大的負(fù)擔(dān),無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的盈利,這與企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃和發(fā)展策略有著直接的關(guān)系,由于機(jī)電一體化在能耗方面的特點(diǎn)尤為顯著,作為機(jī)電一體化的企業(yè)應(yīng)當(dāng)合理制定生產(chǎn)計(jì)劃,對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的控制,各個(gè)車間廠區(qū)積極的組織能耗降低的競(jìng)賽,對(duì)于有效的降低能耗的廠區(qū)進(jìn)行有效的獎(jiǎng)勵(lì),同時(shí)在日常的生產(chǎn)過(guò)程中積極的進(jìn)行技術(shù)的學(xué)習(xí)和探討,使得優(yōu)良的技術(shù)不僅僅在個(gè)別的廠區(qū)實(shí)施,而是在整個(gè)工廠得到普及,使得技術(shù)變?yōu)槠髽I(yè)的利潤(rùn),讓企業(yè)能夠在技術(shù)的不斷革新中獲得有利的競(jìng)爭(zhēng)地位。
(3)響應(yīng)社會(huì),倡導(dǎo)環(huán)保
工業(yè)化的不段發(fā)展給社會(huì)帶來(lái)的巨大的改變,同時(shí)也給環(huán)境帶來(lái)了巨大的壓力,一方面,人們的物質(zhì)生活豐富了,生活日漸舒適,但是另一方面資源不斷的減少且生態(tài)環(huán)境受到了嚴(yán)重的污染,現(xiàn)階段全社會(huì)都在呼吁保護(hù)環(huán)境,作為對(duì)資源造成巨大壓力的機(jī)電一體化行業(yè)來(lái)說(shuō),倡導(dǎo)環(huán)保是十分有必要的,在日常的生產(chǎn)中,企業(yè)應(yīng)當(dāng)不斷的進(jìn)行探索和技術(shù)創(chuàng)新,力求建立一套自己的節(jié)能減排機(jī)制,同時(shí)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上也要不斷將綠色概念應(yīng)用到其中,無(wú)論是在生產(chǎn)制造還是在使用過(guò)程中都應(yīng)當(dāng)遵循綠色的觀念,符合環(huán)境保護(hù)和人類健康的標(biāo)準(zhǔn),在產(chǎn)品的材料使用上也要不斷的進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā),同時(shí)綠色的的機(jī)電一體化,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途,也可以幫助企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)上獲得有利的地位。
(4)改革創(chuàng)新,加強(qiáng)智能
機(jī)電一體化在很多的方面還存在著創(chuàng)新的余地,例如隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,智能化在也成為21世紀(jì)的一個(gè)發(fā)展的方向,人工智能在不斷的發(fā)展過(guò)程中也在機(jī)電一體化上得到了廣泛的應(yīng)用,在機(jī)床的操作,數(shù)控方面人工智能的優(yōu)勢(shì)也體現(xiàn)的淋漓盡致,同時(shí)仿生物系統(tǒng)化也不斷的得到了應(yīng)用,將數(shù)控操作和人工智能進(jìn)行有效的結(jié)合,利用人的生理機(jī)能去帶給機(jī)電一體化新的靈感,讓機(jī)電一體化的操作更加便利,應(yīng)用更加廣泛。
結(jié)語(yǔ)
通過(guò)上述分析我們不難看出機(jī)電一體化的發(fā)展不是一個(gè)獨(dú)立的過(guò)程,是歷史的必然和社會(huì)發(fā)展的結(jié)晶,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)電一體化定會(huì)向一個(gè)更高的層次發(fā)展,而公司和企業(yè)若想在此領(lǐng)域取得一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)就必須從自身進(jìn)行改革和創(chuàng)新,不斷的探索新的技術(shù),力求將機(jī)電技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù),生物智能等相結(jié)合,用技術(shù)革新代替能耗盈利,讓企業(yè)在創(chuàng)新的道路上取勝。
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關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化;發(fā)展現(xiàn)狀;未來(lái)趨勢(shì)
中圖分類號(hào):F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
所謂的機(jī)電一體化技術(shù),指的是利用電子信息技術(shù),改善生產(chǎn)機(jī)械的可控性、自動(dòng)化和生產(chǎn)效能。而且,在機(jī)電一體化的實(shí)際應(yīng)用中,其表現(xiàn)也非常令人滿意。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大,對(duì)機(jī)電一體化的發(fā)展水平也提出了更高的要求。而作為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的后起之秀,中國(guó)在這方面的進(jìn)展也表現(xiàn)出了一些獨(dú)特的特點(diǎn)。
1.我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析
1.1.發(fā)展速度很快
自從我國(guó)實(shí)施改革開(kāi)放的戰(zhàn)略國(guó)策以來(lái),經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的中外技術(shù)交流,我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。而且,隨著我國(guó)機(jī)械技術(shù)和電子信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)的前進(jìn)步伐也越來(lái)越快。這主要得益于以下幾個(gè)因素:首先,我國(guó)政府對(duì)機(jī)電一體化的研究非常重視。無(wú)論在研究資金還是在研究人員上,都給予了鼎力支持。特別在新的發(fā)展時(shí)期,國(guó)家對(duì)機(jī)電一體化研發(fā)的投入進(jìn)一步加大,使得我國(guó)機(jī)電一體化的發(fā)展沒(méi)有了后顧之憂;其次,我國(guó)經(jīng)濟(jì)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的需求非常強(qiáng)烈?!顿Y本論》中說(shuō):只有有需求,才會(huì)有供應(yīng)。隨著我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)水平的進(jìn)一步提高,機(jī)電一體化的需求市場(chǎng)也越來(lái)越大。在市場(chǎng)需求的強(qiáng)烈刺激下,機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展也在情理之中;最后,國(guó)內(nèi)外在機(jī)電一體化技術(shù)方面的交流也日益頻繁。由于我國(guó)在機(jī)械和電子信息技術(shù)技術(shù)水平方面和發(fā)達(dá)國(guó)家存在著很大的差距,通過(guò)廣泛而深入的技術(shù)交流,我國(guó)可以在吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的技術(shù)上進(jìn)行進(jìn)一步的消化,從而促進(jìn)我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展。
1.2.整體技術(shù)水平仍然不高
雖然我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展速度非???,但由于發(fā)展起點(diǎn)比較低,發(fā)展時(shí)間也不長(zhǎng),使得我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)整體水平仍然不高。特別在電子信息技術(shù)的發(fā)展水平上,與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比差距多達(dá)二三十年。由于電子信息技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的核心,一旦這方面存在落后,就會(huì)在很大程度上降低機(jī)電一體化的整體發(fā)展水平。而且,機(jī)電一體化發(fā)展中還存在發(fā)展不平衡的情況。例如,在尖端信息技術(shù)方面,尤其在集成電路和超高集成電路方面,整體發(fā)展水平并不落后,有些還走在了世界前列。但是,在機(jī)械技術(shù)和控制技術(shù)方面,發(fā)展步伐就慢得多了。特別在機(jī)械技術(shù)的發(fā)展上,甚至落后于韓國(guó)等中等發(fā)達(dá)國(guó)家??偠灾?,我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)整體技術(shù)水平仍然不高,還需要科研部門繼續(xù)努力。
2.我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)探討
2.1.模塊化發(fā)展
所謂模塊化,指的是在機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中,將復(fù)雜的零部件簡(jiǎn)單化,盡量減少零部件的數(shù)量,并盡可能地統(tǒng)一規(guī)格,從而提高機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展水平以及機(jī)電產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。在傳統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)下,由于機(jī)電一體化產(chǎn)品的零部件比較多,規(guī)格在比較復(fù)雜,不僅使得機(jī)電產(chǎn)品的運(yùn)行效率不夠高,也在很大程度上影響了生產(chǎn)效率。為了進(jìn)一步提高機(jī)電技術(shù)的整合水平,業(yè)界提出了機(jī)電一體化技術(shù)模塊化的發(fā)展思路。在西方發(fā)展國(guó)家,機(jī)電一體化模塊化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了相當(dāng)高的水平,并且取得了非常好的經(jīng)濟(jì)效益,對(duì)促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的作用也非常明顯。但是,我國(guó)模塊化技術(shù)的發(fā)展還處在概念研究階段,還沒(méi)有投入到實(shí)際應(yīng)用中。因此,模塊化是我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展方向之一。
2.2.智能化發(fā)展
智能是知識(shí)以及運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的總和,智能化是21 世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有智能化,就是使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有人的部分智能,即一定的分析、思考、獨(dú)立判斷能力。機(jī)電一體化技術(shù)的智能化發(fā)展水平,代表了一個(gè)國(guó)家機(jī)電技術(shù)整體實(shí)力。而且,機(jī)電技術(shù)的智能化所帶來(lái)的好處也是顯而易見(jiàn)的:一方面,智能化的機(jī)電產(chǎn)品能夠在很大程度上代替認(rèn)的職能,從而節(jié)約大量的人力資源。而且,智能化程度較高的機(jī)電產(chǎn)品還能夠獨(dú)立完成一些比較危險(xiǎn)的生產(chǎn)任務(wù),從而在最大程度上保證生產(chǎn)人員的安全;另一方面,智能化機(jī)電技術(shù)能夠大幅度地提高生產(chǎn)效率。智能化機(jī)電技術(shù)的中央處理系統(tǒng)能夠自主地處理生產(chǎn)任務(wù),能夠組織生產(chǎn)流水線,還能夠處理一些生產(chǎn)故障。這種智能化的機(jī)電一體化技術(shù)能夠很容易實(shí)現(xiàn)高速自主生產(chǎn),其生產(chǎn)效率是傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的數(shù)倍甚至數(shù)十倍。雖然我國(guó)在機(jī)電一體化智能技術(shù)方面的研究取得了不小的進(jìn)步,且逐漸開(kāi)始了實(shí)際應(yīng)用。但是,這種機(jī)電產(chǎn)品的整體技術(shù)水平不夠高,生產(chǎn)成本也比較高昂。因此,在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi),智能化和降低應(yīng)用成本,是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的重要任務(wù)。
2.3.微型化發(fā)展
隨著集成電路和超高集成電路的不斷發(fā)展,電子元器件的體積越來(lái)越小,質(zhì)量也越來(lái)越輕,使得機(jī)電一體化技術(shù)呈現(xiàn)出了微型化的發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)電一體化技術(shù)的微型化有兩大好處:一方面,更小的體積不僅使得機(jī)電一體化產(chǎn)品更加便于安裝和應(yīng)用,也能夠在很大程度上降低生產(chǎn)使用成本。例如美國(guó)研發(fā)出的微型無(wú)人機(jī),體積僅僅只有一只蜜蜂大小,但它的探測(cè)和偵查能力卻非常強(qiáng)大,而成本僅僅幾十美元,堪稱微型機(jī)電技術(shù)的典范;另一方面,機(jī)電一體化技術(shù)的微型化,還有助于大幅度地降低能量消耗。傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備一般體積比較龐大,單位時(shí)間內(nèi)需要消耗大量的電能或者油料,而且操作也不夠靈活。而在機(jī)電技術(shù)微型化之后,不但能量消耗大幅度降低,而且靈活性也大大增強(qiáng),拓展了機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用范圍。因此,機(jī)電技術(shù)微型化,是我國(guó)科研工作者的努力方向之一。
2.4.人性化發(fā)展
發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù),開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品,其最終目的是為人類服務(wù),離開(kāi)了以人為本這個(gè)原則,任何技術(shù)、產(chǎn)品都是沒(méi)有前途的,因此,如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品的人性顯得越來(lái)越重要。這就需要,一方面,機(jī)電一體化產(chǎn)品將模仿生命機(jī)體實(shí)現(xiàn)某功能;另一方面,機(jī)電一體化產(chǎn)品將注重產(chǎn)品和人的關(guān)系,體現(xiàn)出人—機(jī)—環(huán)境的高度協(xié)調(diào)性。例如,在國(guó)內(nèi)某大型電器生產(chǎn)企業(yè),就十分看重機(jī)電一體化技術(shù)和人的有效契合。在布置生產(chǎn)線的過(guò)程中,無(wú)論在設(shè)備的選型上,還是在安裝調(diào)試上,都以“最方便”工人操作作為主要的參考因素。特別是為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)“人機(jī)合一”,該企業(yè)還按照人因管理的理念,要求機(jī)電設(shè)備的生產(chǎn)廠家針對(duì)本企業(yè)公認(rèn)的一些特點(diǎn),進(jìn)行特殊化改造,使得工人在操縱這些機(jī)電生產(chǎn)設(shè)備時(shí),不僅能夠很快做到得心應(yīng)手,還大大節(jié)省了體力和精力。
2.5.綠色化發(fā)展
現(xiàn)代工業(yè)在提高人們生活水平的同時(shí),也帶來(lái)了非常嚴(yán)重的環(huán)境污染。隨著可持續(xù)發(fā)展理念的提出,綠色發(fā)展就成了各行各業(yè)共同的目標(biāo)。機(jī)電一體化技術(shù)也是一樣,綠色化的發(fā)展是一條必走之路。因此,我國(guó)的科技工作者在研究機(jī)電一體化技術(shù)時(shí),務(wù)必要本著節(jié)約能源、節(jié)約材料和少用或者不用有毒材料的原則,進(jìn)行家電產(chǎn)品的研發(fā)與制造。特別是在生產(chǎn)機(jī)電產(chǎn)品電路板的過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)盡可能地降低有毒重金屬的使用量,同時(shí)盡量應(yīng)用可降解的高分子合成材料,從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好化。
3.結(jié)束語(yǔ):在科研工作者的不寫努力下,我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)在智能化、微型化和模塊化等方面取得了重大進(jìn)步。相信在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi),我國(guó)一定能夠趕上國(guó)際先進(jìn)水平,從而促進(jìn)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
所謂的機(jī)電一體化就是電子控制、機(jī)械、信息處理、計(jì)算機(jī)等不同學(xué)科的交叉融合,主要的發(fā)展方向包括智能化、數(shù)字化等。也就是說(shuō)機(jī)電產(chǎn)品是具有一定的智能的,要能夠具有類似于人的判斷推理能力、邏輯思考能力和自主決策能力等。比如說(shuō)在CNC的數(shù)控機(jī)床上可以增加人機(jī)對(duì)話的功能以及設(shè)置智能工藝數(shù)據(jù)庫(kù)、智能I/O接口等,給使用和維護(hù)機(jī)器帶來(lái)很大的方便,同時(shí)隨著當(dāng)前灰色理論、模糊控制、混沌和分岔、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,機(jī)電一體化必然會(huì)在技術(shù)發(fā)展方向走出更加廣闊的天地。微控制器是機(jī)電一體化的基礎(chǔ),比如說(shuō)不斷發(fā)展的機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床。而當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,也為機(jī)電數(shù)字化的建設(shè)鋪平了道路,比如說(shuō)計(jì)算機(jī)集成制造,虛擬設(shè)計(jì)等。機(jī)電一體化產(chǎn)品數(shù)字化具有非常可靠的可維護(hù)性、可靠性和易操作性,數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將能夠便于遠(yuǎn)程的操控以及故障的診斷和修復(fù)。
2機(jī)電一體化未來(lái)發(fā)展方向
所謂的機(jī)電一體化,實(shí)際上是以信息技術(shù)控制機(jī)械的操作,這就要求首先必須發(fā)展信息技術(shù),因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)負(fù)責(zé)機(jī)械控制的應(yīng)用,它包括負(fù)責(zé)控制方法、數(shù)據(jù)分析、運(yùn)行反饋、分析決策等,如果沒(méi)有先進(jìn)的信息技術(shù)支持,那么機(jī)電一體化不能有效率地展開(kāi),也不能滿足經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與社會(huì)的需求,在信息技術(shù)發(fā)展后,機(jī)械技術(shù)要同步更新和發(fā)展,它需要能滿足信息技術(shù)的要求,兩者同時(shí)提高、有效整合,正是未來(lái)發(fā)展的方向。第一,機(jī)電一體化技術(shù)要向智能化方向發(fā)展。隨著科技的進(jìn)步,目前智能化的研究取究正在不斷的發(fā)展,人們?cè)谛畔⒓夹g(shù)中大量應(yīng)用到數(shù)掘挖掘技術(shù)、粗糙集理論等等,這些都是信息技術(shù)智能化的基礎(chǔ),它們能讓信息技術(shù)擁有模擬人一樣的思維,同時(shí)它具有學(xué)習(xí)能力、決策能力等。這些先進(jìn)的信息技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)備當(dāng)中,工作人員可以用程序的方法讓機(jī)械設(shè)備按照預(yù)定的流程進(jìn)行工作。原來(lái)這些工作需要耗費(fèi)大量的人力資源,而現(xiàn)在只需要很少的人力就能完成,它能大幅度地降低人力的使用,同時(shí),人力資源的精減也使管理得到更高的效率,達(dá)到企業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。機(jī)械設(shè)備不僅向著智能化的方向發(fā)展,還向著機(jī)械人的方向發(fā)展。機(jī)器人的行動(dòng)會(huì)更加的靈活,同時(shí)也會(huì)被賦予人類的一些簡(jiǎn)單的行為,機(jī)器人能提煉出人的思維流程,模擬人類數(shù)據(jù)分析的方法,它能使智能化向著更進(jìn)一步的方向發(fā)展,比如說(shuō)機(jī)器人擁有自我決策能力以及邏輯判斷能力等,可以看到,未來(lái)機(jī)械設(shè)備將來(lái)逐漸擺脫人的控制而讓這些智能機(jī)械人操作。第二,機(jī)電一體化技術(shù)還要兼顧環(huán)保的需求。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科學(xué)的進(jìn)步,人們已經(jīng)意識(shí)到周圍的環(huán)境正在變化,日趨減少的自然資源和正在惡化的生存環(huán)境是人們必須要去面對(duì)的問(wèn)題,現(xiàn)在人們已經(jīng)越來(lái)越意識(shí)到除了要保證科學(xué)的發(fā)展,同時(shí)也要兼顧環(huán)保的控制,因此機(jī)電一體化在設(shè)計(jì)過(guò)程中,也要注意到環(huán)保的理念,使機(jī)電一體化設(shè)備更能滿足人們的需求。要求機(jī)電一體化擁有環(huán)保的性能,要求設(shè)計(jì)機(jī)電一體化設(shè)備時(shí)能對(duì)資源有效的利用,同時(shí)要盡可能做到對(duì)廢舊的資源能進(jìn)行再回收、再利用,要能實(shí)現(xiàn)使用最小的資源能得到最大的產(chǎn)出效果,機(jī)電一體化技術(shù)向著環(huán)保的方向發(fā)展既是企業(yè)節(jié)省成本的需要,也是社會(huì)的整體需求,機(jī)電一體化技術(shù)只有滿足環(huán)保的需求才能適應(yīng)未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,設(shè)備才能持續(xù)性發(fā)展。第三,網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展是機(jī)電一體化的趨勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展給人們的生產(chǎn)、生活方式帶來(lái)巨大的改變,這種改變也對(duì)機(jī)電一體化帶來(lái)巨大的影響,比如在機(jī)電一體化設(shè)備的生產(chǎn)上,人們可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的數(shù)據(jù)采集與分析,了解到社會(huì)對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的需求,生產(chǎn)廠家可以針對(duì)此市場(chǎng)需求開(kāi)發(fā);在機(jī)電一體化工藝技術(shù)的共享上,由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能將信息迅速傳播,一旦機(jī)電一體化設(shè)備出現(xiàn)新的工藝、新的設(shè)計(jì)構(gòu)思,很快就能被相關(guān)人員了解,人們可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的方式共同探討;在機(jī)電一體化設(shè)備的使用上,由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展,未來(lái)遠(yuǎn)程對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備進(jìn)行操作成為可能;同時(shí),由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息技術(shù)的結(jié)合,當(dāng)機(jī)電一體化設(shè)備出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí),人們可以遠(yuǎn)程收到機(jī)電一體化設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)數(shù)據(jù),對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程評(píng)估與診斷,這些方式將對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的發(fā)展產(chǎn)生極大的影響。
3結(jié)語(yǔ)
機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
(1)第一階段。機(jī)械一體化技術(shù)大致經(jīng)過(guò)了三個(gè)發(fā)展階段,第一階段起于上世紀(jì)的60年代,人們逐步的將電子技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中,機(jī)械產(chǎn)品性能得以提升。二戰(zhàn)以后,機(jī)械產(chǎn)品和電子技術(shù)的合作進(jìn)一步加深,機(jī)電技術(shù)的結(jié)合對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)恢復(fù)和繁榮起到了重要的作用。但是這期間的電子技術(shù)發(fā)展水平比較低,電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù)還沒(méi)有真正的結(jié)合,機(jī)電產(chǎn)品也沒(méi)有得到大范圍的推廣。(2)機(jī)電一體化蓬勃發(fā)展的階段。上世紀(jì)七八十年代是機(jī)電一體化發(fā)展的第二階段,通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)在此期間發(fā)展迅速,為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展提供了技術(shù)保障和支持。在此期間,微型計(jì)算機(jī)以及集成電路發(fā)展的規(guī)模日益壯大,機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展有了物質(zhì)基礎(chǔ)。各國(guó)都加大了對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的重視程度,機(jī)電一體化技術(shù)得到了快速的發(fā)展,機(jī)電一體化產(chǎn)品逐漸增多。(3)機(jī)電一體化新時(shí)期的發(fā)展。智能化、自動(dòng)化和模塊化是機(jī)電一體化的典型特征,機(jī)電一體化技術(shù)在上世紀(jì)90年代以后得到了更大程度的進(jìn)步,通信技術(shù)以及光學(xué)技術(shù)逐漸進(jìn)入機(jī)電一體化,有關(guān)機(jī)電一體化的研究逐漸增多,機(jī)電系統(tǒng)的分析、集成方法和建模設(shè)計(jì)逐漸增多。在人工智能技術(shù)以及光纖技術(shù)的影響下,機(jī)電一體化的發(fā)展前景更為廣闊。我國(guó)對(duì)機(jī)電一體化的研究始于上世紀(jì)80年代,近年來(lái)也獲得了較大的進(jìn)展,但是目前我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)還存在產(chǎn)品水平較低、科技基礎(chǔ)較為薄弱、發(fā)展?jié)摿Σ蛔阋约案咚疆a(chǎn)品較少的問(wèn)題,機(jī)電一體化技術(shù)還需要進(jìn)一步的發(fā)展,增強(qiáng)技術(shù)發(fā)展對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)作用。
機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與思考探析
經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)科技的進(jìn)步,科技的進(jìn)步也會(huì)反過(guò)來(lái)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,兩者之間是相輔相成的關(guān)系。機(jī)電一體化技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,已經(jīng)是集電子、機(jī)械、控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及光學(xué)和信息技術(shù)于一體的綜合學(xué)科。在新時(shí)期,機(jī)電一體化技術(shù)也會(huì)朝著更加智能化、綠色化、數(shù)字化和微型化的方向發(fā)展。(1)智能化。智能化是技術(shù)的發(fā)展方向,機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品在信息技術(shù)、模糊技術(shù)的幫助下,會(huì)朝著智能化的方向逐漸發(fā)展。未來(lái)的機(jī)電一體化產(chǎn)品不再是層次結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的產(chǎn)品,技術(shù)產(chǎn)品需要向著有冗余度和復(fù)雜的雙向聯(lián)系發(fā)展,人工智能在機(jī)電一體化技術(shù)中的應(yīng)用將進(jìn)一步加大,提高該技術(shù)在數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人中的應(yīng)用力度。此外,機(jī)電一體化技術(shù)的研究和發(fā)展要加大對(duì)運(yùn)籌學(xué)、人工智能、計(jì)算機(jī)技術(shù)、動(dòng)力學(xué)、模糊數(shù)學(xué)和心理學(xué)的研究,通過(guò)新技術(shù)和新方法來(lái)提高機(jī)械的模擬能力,使生產(chǎn)機(jī)械具有人類的邏輯思維能力、判斷能力以及自主決策能力,整體上提升機(jī)電一體化的智能化。機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品雖然不能達(dá)到人腦的智能化程度,但是機(jī)電一體化產(chǎn)品微處理器的高速和高性能還是可以實(shí)現(xiàn)的,智能化是機(jī)電一體化的發(fā)展方向。(2)柔性化。柔性化是對(duì)突發(fā)事件應(yīng)對(duì)能力的提高,機(jī)電一體化的控制和執(zhí)行將會(huì)有更高程度的冗余度,系統(tǒng)之間能夠按照任務(wù)的分配來(lái)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的工作,增強(qiáng)自身的自律性。柔性化的典型特點(diǎn)是機(jī)電一體化技術(shù)的子系統(tǒng)可以產(chǎn)生附加信息,在完成總工作任務(wù)的前提下要實(shí)現(xiàn)信息的產(chǎn)生和附加,提高系統(tǒng)的處理能力和反應(yīng)能力,減少故障對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的影響,整體上提升機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展水平。(3)網(wǎng)絡(luò)化。計(jì)算機(jī)信息技術(shù)改變了人們的生活,人們工作的效率逐漸提高,生產(chǎn)領(lǐng)域、教育領(lǐng)域以及政治軍事領(lǐng)域都進(jìn)行著重大的變革。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)部門之間的連接,質(zhì)量可靠、功能良好的機(jī)電產(chǎn)品會(huì)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的幫助下進(jìn)一步的發(fā)展和完善起來(lái)。與此同時(shí),機(jī)電一體化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化還會(huì)簡(jiǎn)化生產(chǎn)的流程,減輕工作人員的任務(wù)量,實(shí)現(xiàn)機(jī)電產(chǎn)品技術(shù)新的發(fā)展。(4)模塊化。未來(lái)的機(jī)電一體化產(chǎn)品雖然具有智能化和柔性化的特點(diǎn),但是產(chǎn)品不同系統(tǒng)之間的分工將會(huì)更加精細(xì),機(jī)電產(chǎn)品的模塊化將是未來(lái)發(fā)展的方向。機(jī)電產(chǎn)品的模塊化是系統(tǒng)而復(fù)雜的工作,研制人員需要對(duì)機(jī)械接口、環(huán)境接口、動(dòng)力接口以及電器接口進(jìn)行整體的研究和分類,使機(jī)電一體化產(chǎn)品成為具有識(shí)別功能、視覺(jué)和圖像處理功能的新型產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)電器產(chǎn)品的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。結(jié)語(yǔ)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,機(jī)電一體化技術(shù)在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,提高了生產(chǎn)效率,增強(qiáng)了信息處理的精度和準(zhǔn)度。機(jī)電一體化技術(shù)是集機(jī)械、電氣、信息處理等于一體的綜合技術(shù),機(jī)電產(chǎn)品和技術(shù)會(huì)向著智能化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和模塊化的方向進(jìn)一步發(fā)展,擴(kuò)大機(jī)電產(chǎn)品和技術(shù)的應(yīng)用范圍。
【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化技術(shù);現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢(shì);選煤;應(yīng)用
1.機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀
20世紀(jì)60年代以來(lái),隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展,人們開(kāi)始利用電子技術(shù)來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能,從而刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合。計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代末期,機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn),為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。各個(gè)國(guó)家均開(kāi)始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)提供技術(shù)支持。20世紀(jì)90年代后期,機(jī)電一體化技術(shù)邁向了智能化的新階段,進(jìn)入了深入發(fā)展時(shí)期。光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中展露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始開(kāi)展機(jī)電一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用,并取得了一定成果,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。目前,機(jī)電一體化技術(shù)已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展還將被賦予新的內(nèi)容。
2.機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
2.1全信息化
全信息化即智能化,是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。它是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。人工智能在機(jī)電一體化技術(shù)的研究中日益得到重視。今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來(lái)越明顯,智能化水平越來(lái)越高。這主要得益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展。除此之外,其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)也變簡(jiǎn)單的“從上到下”的形式為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
2.2光機(jī)電一體化
光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個(gè)部分組成,它們相互構(gòu)成了一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。光機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)涉及到許多學(xué)科和專業(yè)知識(shí),包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、電力電子學(xué)、電工學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、光學(xué)、控制論、信息論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。光機(jī)電一體化是一門學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù),多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合,使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。該系統(tǒng)各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)的過(guò)程中要相互配合,并有嚴(yán)格的要求,這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短,提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
2.3“生物-軟件”化
未來(lái)的機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,即機(jī)電一體化的人格化,其有兩層含義:①機(jī)電一體化產(chǎn)品的使用對(duì)象是人,怎樣將人的智能、情感、人性賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品顯得越來(lái)越重要,尤其是家用機(jī)器人,其最高境界就是人機(jī)一體化;②模仿生物機(jī)理,研制出各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。隨著科技的發(fā)展,機(jī)電一體化裝置對(duì)信息的依賴性越來(lái)越大,很多時(shí)候類似于活的生物;當(dāng)控制系統(tǒng)即大腦停止工作時(shí),生物便死亡,而當(dāng)控制系統(tǒng)工作時(shí),生物就充滿活力,即信息決定系統(tǒng)的工作與否。目前,在仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機(jī)構(gòu),可為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供新型的機(jī)體,但是如何使這些新型機(jī)體具有生命力還是研究中的一大難題,這一研究領(lǐng)域被稱之為“生物-軟件”或者說(shuō)“生物系統(tǒng)”,而生物的特點(diǎn)正是“硬件-軟件”一體,不可分割。機(jī)電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨勢(shì),但將有一段漫長(zhǎng)的道路要走。
2.4網(wǎng)絡(luò)化
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展帶動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的巨大發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)的普及使得基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)得到迅速發(fā)展,借助于網(wǎng)絡(luò)可將各種設(shè)備連接成以計(jì)算機(jī)為控制中心的集成系統(tǒng),大大提高了操作的安全性和便捷性?,F(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì),機(jī)電一體化產(chǎn)品也必然會(huì)朝著網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。
2.5微型化
微型化指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。目前,利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù),在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。屆時(shí)機(jī)械和電子完全可以“融合”,機(jī)體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活,具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù),微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)。
2.6環(huán)?;?/p>
機(jī)電一體化產(chǎn)品的環(huán)?;饕侵甘褂脮r(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。如今,生態(tài)環(huán)境已經(jīng)受到嚴(yán)重污染,保護(hù)環(huán)境、回歸自然成為了新時(shí)期的主題。環(huán)保產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過(guò)程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少,資源利用率極高。因而設(shè)計(jì)環(huán)保的機(jī)電一體化產(chǎn)品具有廣闊的發(fā)展前景。
3.機(jī)電一體化在選煤行業(yè)的應(yīng)用
機(jī)電一體化在選煤行業(yè)中得到了比較廣泛的應(yīng)用,對(duì)實(shí)現(xiàn)煤炭的高效、安全、自動(dòng)化分選和選煤設(shè)備性能的提升起到了促進(jìn)作用。
(1)在跳汰機(jī)中的應(yīng)用。它通過(guò)控制給煤設(shè)備實(shí)現(xiàn)了入料的穩(wěn)定控制;智能數(shù)控風(fēng)閥可以調(diào)整交變脈動(dòng)水流流體動(dòng)力學(xué)特性,進(jìn)而調(diào)整床層脈動(dòng)狀況,達(dá)到控制床層分層效果的目的;通過(guò)排料控制,確保了連續(xù)、穩(wěn)定、精確調(diào)控排料量。機(jī)電一體化技術(shù)在SKT型跳汰機(jī)的應(yīng)用,提高了整機(jī)性能,保證了該機(jī)良好的分選效果。
(2)在加壓過(guò)濾機(jī)中的應(yīng)用。可以使用集機(jī)、電、液、氣控制于一體的固液分離設(shè)備,它是選煤中浮選精煤和原生煤泥脫水的理想設(shè)備,它有效地解決了盤式真空過(guò)濾機(jī)存在的生產(chǎn)能力低、濾餅水分高等問(wèn)題。該設(shè)備整機(jī)實(shí)現(xiàn)了自身流程(包括進(jìn)料、脫水、卸料、輸送等)過(guò)程的自動(dòng)控制及各部件運(yùn)行的安全保障,使整機(jī)的可靠性、運(yùn)行適應(yīng)性、安全性和可維護(hù)性等得到了明顯提高。
(3)在其他選煤設(shè)備中的應(yīng)用。在選煤生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的電液執(zhí)行器、板框壓濾機(jī)、TBS、破碎機(jī)、煤泥沉降離心機(jī)等也不同程度地應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)。此外,在選煤生產(chǎn)過(guò)程中,變頻器的應(yīng)用也是機(jī)電一體化技術(shù)的體現(xiàn),給煤機(jī)、合介泵、大功率入料泵等設(shè)備均可通過(guò)變頻調(diào)速來(lái)確保重要工藝參數(shù)(如壓力、流量、液位)的穩(wěn)定,從而達(dá)到穩(wěn)定分選指標(biāo)、節(jié)能降耗的目的。
4.結(jié)語(yǔ)
綜上所述,機(jī)電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的成果,是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來(lái)越明顯,未來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)在選煤和其他行業(yè)的發(fā)展前景將會(huì)越來(lái)越廣闊。
【參考文獻(xiàn)】
摘要:機(jī)電一體化是技術(shù)的必然結(jié)果。文章概述機(jī)電一體化的核心技術(shù),分析機(jī)電一體化發(fā)展進(jìn)程,提出機(jī)電一體化向智能化邁進(jìn)的趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化 核心技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科技術(shù),是機(jī)械、微、信息和控制技術(shù)等有機(jī)融合、相互滲透的結(jié)果。今天機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展飛速,機(jī)電一體化產(chǎn)品更日新月異。
1 機(jī)電一體化的核心技術(shù)
1.1 機(jī)械技術(shù):是機(jī)電一體化的基礎(chǔ),機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng),利用其高、新技術(shù)來(lái)更新概念,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上變更,滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。
1.2 機(jī)與信息技術(shù):其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。
1.3 系統(tǒng)技術(shù):即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù),從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā),將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元,接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面,是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。
1.4 自動(dòng)控制技術(shù):其范圍很廣,在控制理論指導(dǎo)下,進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。
1.5 傳感檢測(cè)技術(shù):是系統(tǒng)的感受器官,是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng),系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。
1.6 伺服傳動(dòng)技術(shù):包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置,伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。
2 機(jī)電一體化的發(fā)展進(jìn)程
2.1 數(shù)控機(jī)床問(wèn)世:自從1952年美國(guó)第1臺(tái)數(shù)控銑床問(wèn)世至今已50個(gè)年頭。我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在80年代曾有過(guò)高速發(fā)展階段,尤其是在1999年后,國(guó)家向國(guó)防及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金,使數(shù)控設(shè)備制造市場(chǎng)一派繁榮。
2.2 微電子技術(shù)的發(fā)展:我國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)起步于1965年,經(jīng)過(guò)30多年發(fā)展,已初步形成包括設(shè)計(jì)、制造、包裝業(yè)共同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。
2.3 可編程序控制器(PLC)的應(yīng)用于工業(yè):上世紀(jì)60年代后期,美國(guó)汽車制造業(yè)開(kāi)發(fā)一種Modular DigitalController(MODICON)取代繼電控制盤。MODICON是世界上第一種投入商業(yè)生產(chǎn)的PLC.70年代是PLC崛起,并首先在汽車工業(yè)獲得大量應(yīng)用。80年代是它走向成熟,全面采用微電子及微處理器技術(shù)。90年代又開(kāi)始了PLC的第三個(gè)發(fā)展時(shí)期。90年代后期進(jìn)入了第四階段。其特征是:在保留PLC功能的前提下,采用面向現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu),采用開(kāi)放的通信接口,如以太網(wǎng)、高速串口;采用各種相關(guān)的國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和一系列的事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn);從而使PLC和DCS這些原來(lái)處于不同硬件平臺(tái)的系統(tǒng),正隨著計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)和編程技術(shù)的發(fā)展,趨向于建立同一硬件平臺(tái),運(yùn)用同一個(gè)操作系統(tǒng)、同一個(gè)編程系統(tǒng),執(zhí)行不同的DCS和PLC功能。這就是真正意義上的EIC三電一體化。
2.4 激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn):以激光技術(shù)為首的光技術(shù)是未來(lái)信息技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù),它集中了固體物理、波導(dǎo)光學(xué)、材料、微細(xì)加工和半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的科研成就,成為電子技術(shù)與光子技術(shù)結(jié)合與擴(kuò)展、具有強(qiáng)烈應(yīng)用背景的新興交叉學(xué)科,對(duì)于國(guó)家、科技和國(guó)防都具有重要的戰(zhàn)略意義。
3 機(jī)電一體化向智能化邁進(jìn)
20世紀(jì)90年代后期,各主要發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭角,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新支;另一方面,對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法,機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí),由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,為機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)辟了發(fā)展的廣闊天地,也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來(lái)機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向有:
3.1 智能化:是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。
3.2 網(wǎng)絡(luò)化:20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái),只要其功能獨(dú)到,質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
3.3 微型化:興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過(guò)1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
3.4 綠色化:機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過(guò)程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。
【關(guān)鍵詞】機(jī)械工程;機(jī)電一體化技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展
伴隨我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與工程技術(shù)的迅速發(fā)展,機(jī)電一體化也得到迅猛提升并被廣泛應(yīng)用到諸多機(jī)械工程領(lǐng)域之中,其為機(jī)械工程的生產(chǎn)效率與發(fā)展帶來(lái)了革命性提升,使其所生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品質(zhì)量、性能更為出色?;跈C(jī)電一體化技術(shù)對(duì)機(jī)械工程的巨大作用與影響,本文就從其技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)做詳細(xì)的探究分析。
1機(jī)電一體化技術(shù)概述
機(jī)電一體化技術(shù)指的是在機(jī)械的設(shè)計(jì)構(gòu)造中,對(duì)其結(jié)構(gòu)的各個(gè)功能部件,加裝電子化控制、管理軟件,從而將各個(gè)功能部件做集中、統(tǒng)一管控的技術(shù)。該系統(tǒng)下的機(jī)械操作會(huì)由電子技術(shù)進(jìn)行預(yù)先操作功能設(shè)定,之后由智能控制進(jìn)行自動(dòng)化管理操控,以此實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化高效作業(yè)。機(jī)電一體化技術(shù)并不是簡(jiǎn)單地將機(jī)械設(shè)備與電子技術(shù)做整合,而是通過(guò)其智能控制系統(tǒng)的構(gòu)造,實(shí)現(xiàn)機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)之間的“一體化”發(fā)展。從而通過(guò)相應(yīng)的機(jī)電一體化技術(shù)改造,讓機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率與穩(wěn)定性得到提升,并相應(yīng)降低其生產(chǎn)消耗并能進(jìn)行各項(xiàng)自動(dòng)化智能操作,比如自動(dòng)檢修、自動(dòng)診斷與自我調(diào)節(jié)等功能。
2機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用研究
2.1機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)床領(lǐng)域的運(yùn)用實(shí)踐
數(shù)控機(jī)床作為機(jī)械工程中的關(guān)鍵作業(yè)裝置,其工作中的對(duì)機(jī)床刀具的運(yùn)行精確度要求極高,相應(yīng)的運(yùn)行偏差值必須把控在細(xì)小范圍之內(nèi),以此提升整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量并維護(hù)其作業(yè)安全。因此為了有效保證數(shù)控機(jī)床刀具的運(yùn)行精確度,就可引入機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行機(jī)床改造優(yōu)化,機(jī)電一體化技術(shù)中的開(kāi)環(huán)伺服體系因其操作便利、發(fā)生故障概率等優(yōu)勢(shì),往往被應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床的改造工作中。而針對(duì)數(shù)控機(jī)床滾珠死區(qū)影響刀具精確性的問(wèn)題,則可以基于滾珠絲扛副具摩擦損失較低的特性,通過(guò)扭轉(zhuǎn)滾珠的方向避免死區(qū)現(xiàn)象的產(chǎn)生,進(jìn)而降低數(shù)控機(jī)床刀具運(yùn)行時(shí)的軌跡精確度偏差。同時(shí)也可以將微機(jī)等信息技術(shù)應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床的操作系統(tǒng)中,通過(guò)信息技術(shù)對(duì)數(shù)控機(jī)床作業(yè)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)化處理,進(jìn)而根據(jù)所加工產(chǎn)品的特點(diǎn)與需求來(lái)選擇適宜的加工技術(shù)、手段。以此提升整個(gè)數(shù)控機(jī)床的加工效率與質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)其數(shù)控加床作業(yè)的智能化發(fā)展。
2.2機(jī)電一體化技術(shù)在包裝器械的運(yùn)用改進(jìn)
包裝器械是機(jī)械工程加工作業(yè)中的重要機(jī)械部分,其器械通常會(huì)涵蓋諸多結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的部件,比如控制連桿等,過(guò)去老式的部件連接手段在處理這類復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件時(shí)往往使用電路方式,進(jìn)而致使包裝器械的結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜、繁瑣,影響其機(jī)械的操作與維護(hù)工作。而將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到包裝器械領(lǐng)域中,就可通過(guò)微機(jī)技術(shù)進(jìn)行包裝器械各部件的管控工作,并將各個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件以模塊化的形式進(jìn)行高效管理。相比于傳統(tǒng)的部件連接手段,機(jī)電一體化技術(shù)作用的下的包裝器械結(jié)構(gòu)變得更為簡(jiǎn)單,整個(gè)機(jī)械所需的零件變少,使得技術(shù)人員的操作得到極大簡(jiǎn)化。在為企業(yè)節(jié)省機(jī)械設(shè)備投入成本的同時(shí),也便于其進(jìn)行機(jī)械的檢修維護(hù)工作。
3機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的發(fā)展分析
3.1智能化發(fā)展趨勢(shì)
當(dāng)今社會(huì)智能化的發(fā)展、運(yùn)用理念已深入到人們生活、工作的各個(gè)領(lǐng)域之中,并逐漸成為各行各業(yè)發(fā)展的重要方向之一。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展、運(yùn)用也同樣需要以智能化為目標(biāo),進(jìn)行技術(shù)的改造與升級(jí),以滿足未來(lái)機(jī)械生產(chǎn)愈發(fā)提高的控制能力需求。機(jī)電一體化技術(shù)是在控制理論基礎(chǔ)上融合各類學(xué)科技術(shù)而誕生的技術(shù)手段,因此對(duì)其技術(shù)的智能化發(fā)展就需從人工智能角度進(jìn)行學(xué)科研究,通過(guò)對(duì)人類智能的機(jī)械化模擬、改進(jìn),以達(dá)到經(jīng)由人工智能機(jī)械工程來(lái)取代傳統(tǒng)人力勞動(dòng)、人力機(jī)械操作的生產(chǎn)方式,實(shí)現(xiàn)社會(huì)生產(chǎn)力的巨大提升。
3.2人性化發(fā)展趨勢(shì)
伴隨社會(huì)生活水平的提高與人們對(duì)自身需求的認(rèn)知、提升,不同的機(jī)械產(chǎn)品消費(fèi)者的需求也發(fā)生著改變,人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的要求已從單純的產(chǎn)品功能的滿足,擴(kuò)展到對(duì)其產(chǎn)品性能與服務(wù)人性化的要求,使得相應(yīng)的人性化發(fā)展理念也成為機(jī)電一體化技術(shù)的重要研究方向。由于機(jī)電一體化作用下的機(jī)械工程產(chǎn)品更為輕巧靈活,使得其能通過(guò)各類微機(jī)、精密的智能化傳感技術(shù),將機(jī)械工程產(chǎn)品發(fā)展、改造為更為智能、人性化的儀器設(shè)備,以此滿足人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的各類性能與服務(wù)需求。比如研制、生產(chǎn)智能化的機(jī)器人,來(lái)為人們提供各類傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品所不能達(dá)到的智能化服務(wù)與產(chǎn)品性能,以此促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的人性化發(fā)展,實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品的推廣提升。
3.3網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)
伴隨互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展普及,當(dāng)今社會(huì)已成為網(wǎng)絡(luò)信息社會(huì),相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)也被運(yùn)用到社會(huì)的各個(gè)生活、工作領(lǐng)域之中,并對(duì)人們產(chǎn)生著巨大的影響與作用。對(duì)此機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展演變,也需要對(duì)其機(jī)械儀器的操作系統(tǒng)、檢測(cè)手段進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入,以此實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)施的遠(yuǎn)程操控與監(jiān)測(cè),進(jìn)而有效減少機(jī)械工程的人力消耗,優(yōu)化其機(jī)械工程生產(chǎn)與管理效率。在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)中,所有機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品均會(huì)與互聯(lián)網(wǎng)做同步連接,以此通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)真正意義上的機(jī)電一體化構(gòu)造,在提升機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)滿足對(duì)其產(chǎn)品生產(chǎn)、維護(hù)與銷售等領(lǐng)域的精準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管。
4結(jié)束語(yǔ)
機(jī)電一體化是當(dāng)今機(jī)械工程應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)手段,也是未來(lái)機(jī)械設(shè)備發(fā)展的核心理念,相關(guān)學(xué)者與技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行研究、應(yīng)用,必須明確其發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用目的。通過(guò)不斷提升其技術(shù)的應(yīng)用深度,實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)機(jī)械工程生產(chǎn)的推動(dòng)與提升作用。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化技術(shù);應(yīng)用;前景
中圖分類號(hào):O421+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
20世紀(jì)60年代以來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)始迅猛發(fā)展起來(lái),它的發(fā)展基礎(chǔ)是傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù),再此基礎(chǔ)上結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)。機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的主體,另外包括了多門技術(shù)學(xué)科,目前機(jī)電一體化技術(shù)正在逐步完善。機(jī)電一體化技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng),它將機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)等綜合運(yùn)用,根據(jù)系統(tǒng)功能和優(yōu)化組織的目標(biāo)進(jìn)行各功能單元的優(yōu)化配置,它對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)和管理體系等都產(chǎn)生了很大的影響,我國(guó)目前正在向“機(jī)電一體化”發(fā)展階段邁進(jìn)。
1 機(jī)電一體化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
1.1 安全性能高
機(jī)電一體化產(chǎn)品在很多領(lǐng)域具有較強(qiáng)的功能,其中包括有監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)保護(hù)等方面。工作中發(fā)生一些電力故障的時(shí)候,機(jī)電一體化產(chǎn)品能夠自動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)措施,使人和設(shè)備的損害降到最低,提高了使用設(shè)備的安全性能。
1.2 較高的生產(chǎn)能力
機(jī)電一體化產(chǎn)品自動(dòng)處理信息和自動(dòng)控制能力很強(qiáng),在控制和檢測(cè)方面的靈敏度和精度等都很高。機(jī)電一體化產(chǎn)品有自身的控制系統(tǒng),通過(guò)啟動(dòng)這個(gè)系統(tǒng)可以使機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成動(dòng)作,可以保證工作完成的質(zhì)量和產(chǎn)品的高合格率。機(jī)電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)能力也隨著自動(dòng)化的成功實(shí)現(xiàn)得以提高。
1.3 較高的使用性能
機(jī)電一體化產(chǎn)品采用了數(shù)字顯示和程序控制,這使得手柄和按鈕的數(shù)量得到很大程度的減少,方便了操作過(guò)程。機(jī)電一體化產(chǎn)品可以重復(fù)大量的動(dòng)作,更先進(jìn)的產(chǎn)品還能夠篩選工作程序。
1.4 適用范圍大
機(jī)電一體化產(chǎn)品具有復(fù)合技術(shù)和功能,不具有單技術(shù)、單功能的局限性,這使得機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能得到很大提高,也深化了自動(dòng)化的程度。機(jī)電一體化產(chǎn)品具有的自動(dòng)和智能功能可以輕松應(yīng)對(duì)用戶的需求。
1.5 維護(hù)方便
程度的控制可以對(duì)安裝調(diào)試機(jī)電一體化產(chǎn)品,在其控制系統(tǒng)中輸入控制程序就可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)控了,這樣就不用改變產(chǎn)品的零件或者哪一個(gè)部件了。機(jī)電一體化產(chǎn)品還能夠?qū)ぷ髦械墓收献詣?dòng)進(jìn)行檢驗(yàn)和監(jiān)視等,并且可以自動(dòng)采取應(yīng)對(duì)措施。工作對(duì)象不同時(shí),具有存儲(chǔ)功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品可以根據(jù)存儲(chǔ)的執(zhí)行程序自動(dòng)工作。
2 機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用
2.1 數(shù)控機(jī)床
數(shù)控技術(shù)已經(jīng)有40年的發(fā)展史了,它在多個(gè)方面都有明顯的提高,比如結(jié)構(gòu)、功能和控制精度,具體表現(xiàn)為:1)結(jié)構(gòu)為多CPU、多主總線形式,具有緊湊、模塊化的特點(diǎn)。2)設(shè)計(jì)具有開(kāi)放性,硬件系統(tǒng)和功能模塊可以最大限度地使用戶受益。3)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)仿真二、三維加工過(guò)程,通過(guò)在線診斷和模糊控制等向車間提供編程技術(shù)。4)存儲(chǔ)器采用了大容量同時(shí)軟件設(shè)計(jì)為模塊化,這種改變使得數(shù)控的功能變得更加豐富,也使得CNC系統(tǒng)具有更強(qiáng)大的控制功能。5)一個(gè)機(jī)床可以通過(guò)多過(guò)程和多通道控制實(shí)現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立任務(wù)同時(shí)完成,并且系統(tǒng)中還集成了刀具破損檢測(cè)等。
2.2 工業(yè)機(jī)器人
第一代機(jī)器人對(duì)工作對(duì)象和環(huán)境的適應(yīng)性較低、靈活性較差,也被稱為示教再現(xiàn)機(jī)器人,它們?cè)谶M(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)只能根據(jù)示教內(nèi)容進(jìn)行。在第一代機(jī)器人的基礎(chǔ)上改進(jìn)的第二代機(jī)器人擁有了先進(jìn)的傳感設(shè)備,它和計(jì)算機(jī)聯(lián)系密切,可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)工作進(jìn)行處理和分析,從而做出自己的判斷進(jìn)而控制動(dòng)作,這表明工業(yè)機(jī)器人開(kāi)始變得實(shí)用化,表現(xiàn)出了低級(jí)智能。第三代機(jī)器人即是我們所稱的智能機(jī)器人了,它的工作離不開(kāi)第五代計(jì)算機(jī),通過(guò)傳感元件和計(jì)算機(jī)的作用來(lái)達(dá)到復(fù)雜的邏輯、判斷和決策能力。
2.3 計(jì)算機(jī)的集成系統(tǒng)
全局動(dòng)態(tài)最有綜合幫助實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),它并非是由各分散系統(tǒng)簡(jiǎn)單組合而成的。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)打破了原有部門間的界限,制造是它的基干,通過(guò)這個(gè)基干達(dá)到對(duì)“物流”和“信息流”的控制,最終將經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等有機(jī)結(jié)合起來(lái)。一個(gè)企業(yè)如果具有很高的集成度將會(huì)更好地優(yōu)化各種生產(chǎn)要素的配置關(guān)系,更大程度地開(kāi)發(fā)出各生產(chǎn)要素的潛力。
3 展望機(jī)電一體化技術(shù)前景
3.1 高性能化
現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)處于快速發(fā)展期,機(jī)電一體化需要不斷滿足發(fā)展的需要、不斷提高其現(xiàn)實(shí)應(yīng)用性,主要要提高的方面表現(xiàn)在速度、精度、效率和可靠性等。未來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一就是高速、高精度、高效和高可靠性。
3.2 微型化
機(jī)電一體化趨向微型領(lǐng)域發(fā)展,它的發(fā)展動(dòng)力是人們不斷追求高新技術(shù)微型化。微型的機(jī)電一體化產(chǎn)品在一些特殊領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)是其他技術(shù)不可并肩而論的,比如軍事、醫(yī)療、信息方面,因?yàn)檫@些微型化產(chǎn)品體積小、耗能少、靈活性強(qiáng),可以成功完成常人不能想象到的任務(wù)。
3.3 智能化
21世紀(jì)機(jī)電一體化建設(shè)者更加重視研究人工智能,主要是機(jī)器人智能和數(shù)控機(jī)床智能的應(yīng)用。人工智能主要指的是機(jī)器方面,通過(guò)吸收新方法在基礎(chǔ)控制理論之上模擬人類智能,使機(jī)器具有推理、判斷和自主決策的能力,這樣也就能實(shí)現(xiàn)更高的控制目標(biāo)。當(dāng)然要求機(jī)電一體化產(chǎn)品具有和人類一樣的智能是沒(méi)必要的,我們可以使用高性能的微處理器讓機(jī)電一體化產(chǎn)品擁有部分人類智能。
3.4 系統(tǒng)化
通信功能通過(guò)系統(tǒng)化得到了較大的升級(jí),未來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)會(huì)更多關(guān)注人與產(chǎn)品的關(guān)系,機(jī)電一體化將更加有人性化的特點(diǎn)。很多機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)靈感都來(lái)自于動(dòng)物或人類的啟發(fā),未來(lái)研究的兩個(gè)方向分別是賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品更多智能和研制更多的人性化產(chǎn)品。
3.5 網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)促進(jìn)了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的很大變革,現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展這必將使機(jī)電一體化和其相互融合。網(wǎng)絡(luò)普及的同時(shí)遠(yuǎn)程和監(jiān)視技術(shù)不斷涌現(xiàn),機(jī)電一體化產(chǎn)品就是遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)化還將影響到大量的家用電器方面,計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)可以幫助人們?cè)诓怀鲩T的情況下享受高新技術(shù)帶來(lái)的生活便利與快樂(lè)。
3.6 綠色環(huán)?;?/p>
工業(yè)不斷發(fā)展、我們的生活舒適度不斷提升的同時(shí)環(huán)境污染缺越來(lái)越嚴(yán)重,資源也越來(lái)越緊缺。人們都在強(qiáng)烈呼吁保護(hù)環(huán)境、節(jié)約社會(huì)資源,所以機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)就是綠色環(huán)保。在新的時(shí)代背景下機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品必須要無(wú)害或者對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害極小,必須符合人類健康要求,必須有極高的資源利用率,回收利用率也要很高,這就是綠色環(huán)?;跈C(jī)電一體化產(chǎn)品中的具體體現(xiàn)。
3.7 人性化
不管機(jī)電一體化產(chǎn)品怎么變,它的使用對(duì)象都是人,所以機(jī)電一體化產(chǎn)品必須要有人性化,它需要在色彩、造型等方面與環(huán)境保持協(xié)調(diào)一致,人們使用這些產(chǎn)品不僅可以達(dá)到實(shí)用的目的還可以在使用過(guò)程中得到一種藝術(shù)的享受。