機電一體化技術及應用

【摘要】機電一體化技術即結合應用機械技術和電子技術于一體，其應用范圍愈來愈廣，本文主要論述了機電一體化技術的內涵、應用和發展。

【關鍵詞】機電一體化技術應用發展

【中圖分類號】G712【文獻標識碼】A【文章編號】1674－4810（2012）06－0171－01

一 機電一體化技術內涵

機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則稱為一個機電一體化系統或機電一體化產品。

二 機電一體化技術的作用與系統

機電一體化技術的最大作用是擴展新功能，增強柔性。首先，它是眾多自動化技術中最重要的一種，如實現過程自動化（PA，即連續體自動化）、機械自動化（FA，即固體自動化）、辦公自動化（OA，即信息自動化）等；其次，機電一體化技術又是按照用戶個人的特殊需求來制造和提供產品的關鍵技術。一個機電一體化系統主要是由機械裝置、執行裝置、動力源、傳感器、計算機這五個要素構成，如機器人就是一個十分典型的機電一體化系統。

三 機電一體化技術的應用

在人們的日常生活當中， 自動機械、信息處理設備、辦公室設備、車輛電子設備、醫療器械、光學裝置、智能家電、樓宇安全系統等機電一體化系統都離不開執行元件為其提供動力。而執行元件和電子控制裝置之間是無法直接連接的，因此需要一個驅動部件。該驅動部件在電子控制裝置的控制下，接收指令，進行能量轉換，從而得到目標輸出。電子控制驅動系統對于精密傳動來說，需要在執行元件輸出終端進行傳動測量．如測量其位置、速度、加速度，同時將所測得的數據反饋給電子控制裝置，讓其進行比較，進行誤差修正控制，最終實現精密傳動。當有多個執行元件，其輸出動作規律各不相同時，一方面要根據各執行元件工作情況來考慮其控制的方式，另一方面需要確定它們之間是否存在輸出的聯系。如果它們之間沒有聯系，可以讓它們單獨來工作，也可以通過構建PC機上位控制來統一管理。若工作聯動內容經常變化，就應構建一個可以直接識別聯動輸出的軟件，將聯動輸出寫入軟件當中，讓其直接轉化為控制程序，這樣就能靈活地應對動作輸出的需求。

四 機電一體化技術的發展

機電一體化的發展在20世紀60年代以前被稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。微機作為關鍵技術引入了飛行器系統后，使機械—電子系統在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應用。

信息技術驅使機械系統在不同程度上利用數據庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數據庫驅動系統。這樣，對機電一體化的系統設計方法的探索、成型和系統集成以及并行工程設計和控制的實施尤顯重要。此外，光學也進人了機電一體化階段，產生了“光機電一體化”的新領域。進入20世紀90年代以后，通信技術進入了機電一體化，機器可像機器人系統那樣遙控和虛擬現實。有些機電一體化機械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執行器技術的發展，與半導體技術以光刻為基礎的方法以及和傳統機電一體化微型化方法的結合，開創了以精密工程和系統集成為特點的機電一體化新分支—微機電一體化。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術的發展而日益發展，穩步進入了21世紀。

五 現電一體化技術的應用領域

機電一體化技術在數控機床方面的主要應用領域：

第一，總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。

第二，開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。

第三，智能化設計。系統能提供面向車間的編程技術和實現二維、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。

第四，能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。

參考文獻

［1］董金森、張小揚.論機電一體化技術［J］.有色金屬加工，2009（1）

［2］虞付進、高職高專機電一體化專業建設與課程體系構建［J］.職業技術教育，2003（16）

［3］馮旭強.機電一體化技術的研究及其應用［J］.機械工程與自動化，2009（1）

［4］周琴.機電一體化技術的現狀和發展趨勢［J］.機械，2010（7）

〔責任編輯：王以富〕