機電接口技術的內涵與機電一體化發展

曾浩

【摘 要】在機電一體化中電子技術與機械技術是非常重要的組成部分，當電子技術與機械技術結合起來形成機電接口后，對機電一體化發展的影響比較重大。在機電一體化系統的研究中，機電接口技術是關鍵性問題，是連接系統中功能與信息傳遞與轉換的紐帶，可以有效地讓系統中各個部分聯系在一起，從而構成一個更加完整而又順暢的系統。本文對機電接口技術的內涵與機電一體化發展進行了研究與探討，旨在加速機電一體化發展的進程。

【關鍵詞】機電接口技術；機電一體化發展；電子機械技術

0 前言

隨著社會經濟的不斷發展，在科學技術方面，我國取得了較為突出的成就，很多學科之間都實現了有效地滲透與融合。當科學之間實現了滲透與融合之后，新的研究方向就會產生，比如機電一體化技術就是融眾多學科為一體的學科。伺服驅動技術、自動控制技術、機械技術、網絡通訊技術、計算機技術、檢測傳感技術、系統整體技術等都是機電一體化技術中融合的技術內容。因此，在設計機電一體化產品的時候，要對多種學科技術中各相關學科的特性展開研究，其特性參量之間的各種物理關系都要理清楚，各學科特性參量間的關系、要求以及耦合條件都要正確地處理好，并正確分析與研究各學科特性之間的耦合關系及內在聯系，這樣可以有效地解決好在設計機電一體化產品系統工程中出現的具體問題。在這種狀況下，機電接口技術便應運而生，運用這一項技術，可以很好地將機電及其相關領域技術融為一體過程中出現的具體問題進行有效地解決，并將最好的機電化產品的研究領域設計出來。

1 機電接口技術的內涵

所謂機電接口指的是機電一體化產品中控制微機與機械裝置之間的接口，其產生的基礎為機電一體化發展[1]。機電接口根據信息傳遞的方向可以分為控制量輸出接口與信息采集接口（傳感器接口）。在機電一體化產品中有很多常用的傳感器，在輸出信號的時候，大多采用的都是模擬量的形式，比如使用熱電偶對溫度進行檢測、使用測速發電機對轉速進行檢測、使用差動變壓器對位置進行檢測等，但是控制量輸出接口卻是一個特殊的形式，其采用的是數字系統。

所謂機電接口技術指的是對機電系統（集電子、機械、信息等各種功能技術為一體的綜合系統）中各項組成技術與各項組成部分（子系統）的連接問題進行研究，以此對系統中信息能量的融合與交互進行有效地解決，達到機電系統最優化設計的目的[2]。

機電接口有硬件與軟件兩大類，機電系統或者子系統之間與環境或者操作者之間建立一種有效地連接，并給予相應的物理通道輸出或者輸入、轉換、傳遞一定的能量與信息為機電接口的硬件主要表現形式；為系統信息之間的轉換、交互與調整提供相應的方法，并對機電一體化組成技術進行綜合與協調，從而促成各子系統融合成為一個統一的整體，達到實現其新功能的目的為機電接口軟件的主要表現形式[3]。

現階段，機電接口主要可以分為四大類，分別為智能接口、人-機接口、機-電接口與動力接口[4]。智能系統在應用方面較為復雜，不同的技術，其信息形式也要求發生相應的改變，這樣智能接口在進行各種信息傳遞與轉換的時候，不同的技術與不同的子系統才能有機的結合在一起，成為一個完整、全新的系統；人-機接口是在操作者與機電系統之間存在的一個接口，運用人-機接口，系統運行的狀態便可以顯示在操作者的眼前，有利于操作者對系統進行監控，使系統在運轉的過程中更加人性化；機-電接口可以有效地連接起驅動系統、執行機構以及傳感器，將驅動信號成功轉換成為符合執行機構要求的信號，也可以將執行機構中運行的機械信號成功轉換成為符合傳感器要求的要求；動力接口是有效地將動力源與機電系統連接起來的接口，給予一定的動力給機電系統中的驅動單元[5]。在機電系統中，動力有很多不同的類型，比如交流電、直流電、液壓與氣動等，系統中運用的動力類型不同，與之相適應的動力接口形式也應該是不同的，不過可以通過比較大的功率是所有動力接口共同擁有的一大特點。

2 機電一體化發展現狀

所謂機電一體化指的是將電子技術與機械技術有機地結合在一起并運用的一種綜合技術，在綜合應用的過程中需要運用到機械、自動監控、接口、傳感測試、信息、電力電子以及電力等多項技術。伴隨科學技術的不斷發展，計算機技術已經逐漸得到普及，并廣泛應用于各個領域與行業中，在各領域與各行業中，機電一體化的運用也逐漸增多[6]。比如機床、量具、低壓電器、機器人、量儀、電動傳動裝置、軍事裝備、電站控制系統、焊接設備、急用電器等都對機電化一體技術進行了較為廣泛的應用，在這種狀況下，機電一體化也正朝著網絡化、微型化、智能化、模塊化、綠色化、系統化等方向發展。

3 機電接口技術對機電一體化發展的影響

隨著社會經濟的不斷發展，人們的生活水平得到了提高，人們對科學技術的要求也越來越高，傳統的機械技術已經無法滿足人們日益增長的技術需求。在這種狀況下集電子技術、機械技術及信息技術為一體的機電一體化便應運而生了，機電一體化技術的誕生符合時代發展的需求。剛產生機電一體化技術的時候，只不過是將電子技術與機械技術進行簡單的結合，而且連接它們的接口也是非常簡單的。但是隨著社會經濟以及科學技術的不斷發展，機電一體化技術也得到了不斷地發展。現階段，機電一體化產品已經不再簡單，而是發展成為了融多項技術為一身的復雜系統，與之相適應的系統內部接口也發展得愈來愈復雜。

當前，對機電一體化技術的各項組成技術研究已經發展得較為深入與成熟，而且研究人員也注意到對各項組成技術進行單一的研究與發展并不能有效的對機電一體化系統的最優化進行保障。然而機電一體化系統具有一定的復雜性，單純地研究機電一體化系統設計理論或者單純地研究機電一體化融合與集成理論，都無法實現對機電一體化系統展開具體的研究。在這種情況下，對機電接口技術進行研究可以為研究機電一體化系統提供有利的方式，并在實際設計的過程中對集成與融合理論、系統設計理論進行靈活的運用。

現階段，機電一體化正朝著網絡化、微型化、智能化、模塊化、綠色化、系統化等方向發展，這一發展方向也必然對模塊化以及接口提出更高的要求。在保持接口一致性的同時還要對系統技術融合、能量與信息的傳遞進行保障。

4 結語

綜上所述，所謂機電接口技術指的是對機電系統中各項組成技術與各項組成部分的連接問題進行研究，以此對系統中信息能量的融合與交互進行有效地解決，達到機電系統最優化設計的目的。所謂機電一體化指的是將電子技術與機械技術有機地結合在一起并運用的一種綜合技術，在綜合應用的過程中需要運用到機械、自動監控、接口、傳感測試、信息、電力電子以及電力等多項技術。研究和發展機電接口技術，可以有效地加速機電一體化技術發展的進程，有利于推動機電一體化發展。

【參考文獻】

[1]鄭剛，費仁元，張慧慧，孫樹文.機電接口技術的內涵與機電一體化發展[J].制作業自動化，2007（06）：1-4.

[2]袁耀輝.關于機電一體化系統的接口技術探討[J].廣東科技，2013（02）：46-47.

[3]鄭剛，費仁元，張慧慧.幾點接口技術的內涵和發展[J].北京工業大學學報，2007（04）：414-417.

[4]金麗敏，喬玉壇.機電一體化中接口技術的分析應用[J].科技傳播，2010（10）：144-145.

[5]張其成.接口技術在機電一體化系統化的應用[J].產業與科技論壇，2013（02）：69-70.

[6]卜燕萍，曾靜.淺析機電一體化的進程與智能化趨勢[J].益陽職業技術學院學報，2008（02）：104-105.

[責任編輯：楊玉潔]