淺談機電一體化技術研究及應用

孫殿璞 蘭 磊

（大連萬瑞達鋼結構彩板工程有限公司 ；大連筑城建設集團有限公司九分公司 116031）

淺談機電一體化技術研究及應用

孫殿璞 蘭 磊

（大連萬瑞達鋼結構彩板工程有限公司 ；大連筑城建設集團有限公司九分公司 116031）

機電一體化是現代科學技術發展的必然結果，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技術內涵、優點、應用和領域。

機電一體化 技術應用 研究

1、機電一體概述及技術內涵

1.1 概述

機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。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，隨著科學技術的不但發展，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，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。只是，

機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術有純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。

1.2 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、機電一體化技術優點

2.1 安全性能高

機電一體化產品在很多領域具有較強的功能，其中包括有監視、報警、自動保護等方面。工作中發生一些電力故障的時候，機電一體化產品能夠自動啟動保護措施，使人和設備的損害降到最低，提高了使用設備的安全性能。

2.2 較高的生產能力

機電一體化產品自動處理信息和自動控制能力很強，在控制和檢測方面的靈敏度和精度等都很高。機電一體化產品有自身的控制系統，通過啟動這個系統可以使機械執行機構按照設計的要求完成動作，可以保證工作完成的質量和產品的高合格率。機電一體化產品的生產能力也隨著自動化的成功實現得以提高。

2.3 較高的使用性能

機電一體化產品采用了數字顯示和程序控制，這使得手柄和按鈕的數量得到很大程度的減少，方便了操作過程。機電一體化產品可以重復大量的動作，更先進的產品還能夠篩選工作程序。

2.4 適用范圍大

機電一體化產品具有復合技術和功能，不具有單技術、單功能的局限性，這使得機電一體化產品的功能得到很大提高，也深化了自動化的程度。機電一體化產品具有的自動和智能功能可以輕松應對用戶的需求。

2.5 維護方便

程度的控制可以對安裝調試機電一體化產品，在其控制系統中輸人控制程序就可以對產品進行調控了，這樣就不用改變產品的零件或者哪一個部件了。機電一體化產品還能夠對工作中的故障自動進行檢驗和監視等，并且可以自動采取應對措施。工作對象不同時，具有存儲功能的機電一體化產品可以根據存儲的執行程序自動工作。

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。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。

不管機電一體化產品怎么變，它的使用對象都是人，所以機電一體化產品必須要有人性化，它需要在色彩、造型等方面與環境保持協調一致，人們使用這些產品不僅可以達到實用的目的還可以在使用過程中得到一種藝術的享受。

四、結語：

綜上所述，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。機電一體化通過機電設備、微機軟硬件相結合，工業生產結構借助機電一體化技術實現了勞動密集型向智力密集型的轉化。新時期不斷研發的新產品和高精密設備的較大發展對機電一體化技術提出了更高的要求，機電一體化技術也將會向著高性能、高智能、系統化等方向發展，將為國家經濟效益和社會效益的提高做出更大貢獻。

[1]周琴．機電一體化技術的現狀和發展趨勢[J]．機械，2010(7)

[2]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)

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1007–6344（2015）01–0240–01