浅谈机电一体化的应用及发展前景

浅谈机电一体化的应用及发展前景

机电一体化被认为是一门学科，经过多门科学技术多年发展后形成的，也是社会机电行业发展的必然产物。随着社会越来越高智能化的发展，这项技术的应用也会越来越广阔。

标签：机电一体化；数控机床；计算机集成制造系统

机电一体化被认为是一门学科，经过多门科学技术多年发展后形成的，也是社会机电行业发展的必然产物。随着社会越来越高智能化的发展，这项技术的应用也会越来越广阔。接下来就从其历程、应用领域、发展前景及我国的发展形式来分时进行简要介绍。

1 机电一体化技术的应用历程

按照系统科学的构成来讲，机电一体化产品是集机械和电子元件于一身的复合系统，因而又可称作为机电一体化系统。

社会步入90年代，通信技术也趋于机电一体化。部分机电一体化产品的机械部分可多用，在性能上完全满足，其中最典型的微传感器和执行器技术，以及半导体技术，以光刻为基础并结合传统机电一体化微型化法，开创了机电一体化新分支“微机电一体化“，该技术以精密工程和系统集成为显著特点，应用广泛。

2 机电一体化技术的应用领域

2.1 数控机床领域

数控机床及相应的数控技术已经有40年的发展历程，技术难度有显著提高，无论在结构、功能、操作还是控制精度上。其中总线式、模块化、紧凑型的结构最具有代表性，这种结构应用多个CPU、多个主总线，结构复杂。此外还有开放性设计，这种设计使硬件体系和功能模块具有层次性和兼容性，可以大大提高用户的使用效益。

WOP技术和智能化。根据车间实际作业状况，可以通过系统完成编程。同时可以仿真加工过程，并实现在线诊断控制、模糊诊断等智能系统。随着一体化技术的成熟，如大容量存储器的出现和软件的模块化设置，使数控功能极大丰富，同时使得CNC系统的控制功能也加强了。

全方位满足技术要求，比如只有一台机床的情况下，也可以顺利完成多个加工要求，并实现刀具使用检测、物料流通、机械手等的集成，统一到系统中。在系统中，分出多级网络，这样实现了构成复杂加工系统的作业能力。这种数控装置以单板、单片机作为控制中心，并由专用芯片及模板组成。[1]

2.2 计算机集成制造系统（CIMS）领域

CIMS的组成并非分散的子系统组合，而是由全局的经过实践积累的最优系统综合。加强了原有的各部门沟通，围绕制造，控制“物流”和“信息流”，将经营策划、产品研发、制造准备、实验测试、经营管理进行更好的结合。当集成度越高，就越能够使各个生产要素间的配置更加合理，使得生产要素的潜力得到更大程度地体现。

2.3 柔性制造系统（FMS）领域

计算机化的制造系统被称作柔性制造系统，包括计算机、数控机床、机械手、料盘、搬运车辆和自动化仓库等。可以依照生产要求，及时、准确地进行生产，这种灵活的生产方式可应用于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

2.4 工业机器人

首先出现的是示教再现机器人，根据示范动作进行重复运动，不会考虑工作环境和作业对象的变化，因此不够灵活；二代机器人中附有不同的传感元件，可以对作业环境和对象做出简单的信息判断，采用计算机进行分析处理，可以有自己的简单判断，但是只对动作进行反馈控制，可以提现出低级智能，在逐渐的向实用化转变；再向前发展即智能机器人，可以根据实际状况有多种感知，对于复杂的逻辑思维有判断、解析功能，可以在作业中自行完成任务，其与第5代计算机互通紧密。[2]

3 机电一体化技术的前景展望

根据国内外高新技术分析，机电一体化技术的发展尤为迅速，一下几个方面将作为其未来的发展方向。

3.1 智能化

机电一体化与传统的机械自动化的主要区别就在于智能化方面，智能更加代表机电一体化的未来方向。随着中央处理器运作速度的提高和计算机的高性能化，使得嵌入智能控制算法成为了可能，从此机电一体化技术产品向着智能化方向发展。这种智能机电一体化产品拥有模拟人类智能的功能，可以做出一些判断推理以及功能决策，以取代制造作业中部分人的脑力劳动为目的。

3.2 系统化

系统具有任何组态的功能，随时分解、组合是系统的特征，系统也正致力实现多子系统互相调和及整合管理。系统的具有较强的通信功能，除了通用的通信方式外，远程通讯及多系统通信联网正在兴起，以及其需要的局部网络正慢慢的被采用。未来，机电一体化产品会越来越考虑人的因素，令机电一体化产品模拟

人的智能、甚至情感。或者也可以根据某种生物的良好结构，模拟出生物机体，生物系统化越来越成为其发展的方向之一。

3.3 微型化

微型系统是机电一体化发展的一个新方向。其高度融入微机械技术、微电子技术和软件技术。有国外专家称，微型电子机械的物理体积一般要小于1立方厘米，但这并非最终尺寸，正向微米、纳米级方向进军。微机电一体化系统集合占地小、耗能少、运用灵活等特点于一身，更容易进入狭小空间，同时便于精细操作。由此，其在生物、医学、航空、工农业及国防领域，有着广阔的使用前景。据目前掌握的技术，可根据半导体器件生产过程中的蚀刻方法，在实验室中完成亚微米级机械零件的制造。

3.4 模块化

有人说机电一体化产品的模块化是一项紧迫而艰难的任务。市场上，机电一体化产品的生产厂家很多，统一开发具有标准机械、电气、动力、信息接口的机电一体化产品并非易事。制订统一的标准是前提，这样才能使各部件、单元匹配成功。机电一体化产品的生产商可以依照标准化产品进行创新，更新换代，为自己的不断扩大再生产奠定基础。

3.5 网络化

像所有产业一样，网络的出现及发展对机电一体化技术有着十分重要的影响，使其越来越向着网络化方向发展。市场上出现很多种类的机电一体化产品，其面向网络的方式也不一样。随着网络技术的普及，远程控制和监视技术发展前景广阔，其实远程控制的终端设备本身就是機电一体化产品的一种。[3]

3.6 绿色化

随着社会的发展，人民生活水平的不断提高，“绿色”产品已成为各产业所追求的至高目标。这是社会发展的趋势，并要求产品的全生命周期，包括设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个过程都要绿色环保。机电一体化产品的绿色化要求产品的制造过程无污染、无浪费，结束产品生命时可回收利用。

4 我国发展“机电一体化”所遇形势及任务

机电一体化的核心工作有两方面，其一是改变传统产业，应用微电子技术使其达到节能、低耗，高质、高效的目标，从而引领传统工业进一步大发展；另一方面是促进机电一体化产品的及时更新换代，未来的机电产品将集自动化、数字化、智能化为一身。

参考文献