浅析机电一体化技术的应用及发展趋势

1、    浅析机电一体化技术的应用及发展趋势    刘嫄臣 翁武全摘要：机电一体化技术未来的发展进行简要探索。机电一体化技术是跨学科技术，近年来发展迅速。其发展趋势是光机电一体化、柔性化、智能化、仿生物系统化、微型化。机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。关键词：机电一体化；应用现状；发展趋势：f407： a引言机电一体化是科学技术发展的必然成果，它将机械设备、电子信息和自动控制等相关技术有机的结合起来，成为一门综合型高新技术产业，大幅度提高了工厂的生产技术水平。通过推广新型电子技术对传统工业产业链的改造，成为了当今提高工

2、业生产管理水平，促进机电一体化产品的开发的重要措施。因此，加快机电一体化的课程研究已成为世界各国争相研究的技术内容。一、机电一体化技术的特点机电一体化作为一门综合型的技术科学，它综合了电子技术、计算机科学和机械技术相关方面的内容，使整个工业技术水平和相关生产产品更加系统性、科学性和完整性。在整个工业操作系统中，各个组成部分相互配合，协同工作，并且各项工作内容互相补充，使工业技术的发展不断向着科学化、高效化的方向发展。机电一体化在现代工业中的得到普遍应用，其科学的技术特点主要体现在几个方面：（1）机电一体化具有体积小，重量轻的特点。机电一体化融入了大量的新型技术产品，随着新型半导体和集成电路技术

3、的研究进展以及液晶显示在机电一体化中的应用使得机电一体化体系中的控制和测量系统的重量和体积都大为减小。（2）机电一体化使整个生产作业过程的生产速度加快，精度变高。随着工业生产集成电路的不断优化改造，使得整个工业系统的各个操作步骤速度不断提升并且精度变高。（3）拥有高度的集成控制系统。机电一体化往往可以通过改变计算机上的运行条件就可以改变操作流程的运动状况，具有安全性高和操作简单的特点。二、机电一体化技术的主要应用领域1、数控机床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，具体表现在：（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

4、。（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。（3）wop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，同时也加强了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

5、模板组成结构紧凑的数控装置。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、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

6、更改频繁的离散零件的批量生产。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5代计算机关系密切。三、机电一体化技术的发展前景纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，机电一体化将朝着以下几个方向发展：1、智能化智能化是机电一体化与传统机械自动化的

7、主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，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算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。2、系统化系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，一般除rs232等常用通信方式外，实现远程及多系统通信b联网需要的局部网络正逐渐被采用。3、微型机电化目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当我们将这一成果用于实际产品时,就

8、没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”,机体、执行机构、传感器、cpu等可集成在一起,体积很小,并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。4、模块化模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。5、网络化网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。

9、机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。6、绿色化工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源利用率极高。7、“生物-软件”化今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大,并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定,但在动态（工作）时却是稳定的。这有点类似于活的生物,即当控制系统（大脑）停止工作时,生物便“死亡”,而当控

10、制系统（大脑）工作时,生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体,但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物软件”或“生物系统”,而生物的特点是硬件（肌体）与软件（大脑）一体,不可分割。由此看来,机电一体化产品虽然有向生物系统化发展的趋势,但要达到这一目的还需要有一段漫长的道路去走。结束语机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。结束语机电一体化是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段