機電一體化技術的發展及應用

張桂琴

遼寧省葫蘆島市錦西工業學校

機電一體化技術的發展及應用

張桂琴

遼寧省葫蘆島市錦西工業學校

本文結合實踐從機電一體化技術的基礎、發展的背景開始闡述，分析了國內、外的機電一體化技術的發展現狀，并且列舉了有關機電一體化的例子，尤其是以Li/MnO2扣式電池為主的自動生產線的應用，最后指出了其最新發展的方向。

機電一體化；現狀；Li/MnO2扣式電池；發展趨勢

一、機電一體化的概要

目前，機電一體化得到了很快的發展，其自身成為一個具有新型學科的體系。綜合應用了“在機械、微電子、自動控制、計算機、信息、傳感測控、電力電子、接口、信息變換、軟件編程”等技術，依據系統的功能、組織等目標，來進行適宜的配置與布局每一個功能單元，使得全部系統達到優化的、系統化的工程技術。因此而產生了功能的系統，這就被看做為一個機電一體化的系統，即機電一體化的產品。所以，對于“機電一體化”，包括“技術”和“產品”等方面。機電一體化技術，是在以上所說的群體技術通過有機結合而形成的一種綜合的技術。比較機電一體化，與經過機械加電氣而成的機械電氣化，從概念上分析有本質的區分。對于機械工程技術，是從單純的技術變化為機械電氣化，但是其屬于傳統機械的范疇，其功能還是以“代替、放大體力為主”。但是，在機電一體化之后，對于微電子裝置，除了具有一些機械部件的初始功能外，還具能很多新的功能，如能夠進行自我檢測、處理信息、顯示記錄、調節與控制、診斷與保護等。換句話說，機電一體化產品實現了人的手與肢體的功能，還實現了人的感官、頭腦的功能，其變得智能化了。

二、機電一體化的發展現狀

在20世紀60年代以前，是機電一體化的發展的第一個階段，即初級階段。在這一階段，人們時常應用電子技術功能去改善機械產品的一些性能。尤其是在第二次的世界大戰時期，通過戰爭促進了機械產品結合與電子技術，即機電與軍用技術的結合，在戰后被民所用，在當時，其電子技術的發展沒有達到一定的水平，而已開發的產品也沒有辦法被廣泛推行。到了20世紀70-80年代，這是第二個階段，即蓬勃發展的階段。在這一階段，是計算機、控制、通信等技術快速發展的階段，在此基礎上促進了機電一體化的發展，而集成的電路、微型計算機的發展，給予了機電一體化的的物質基礎，促進其快速發展。

在20世紀90年代后，使得機電一體化轉向智能化，這意味著機電一體化進入到了更深的發展階段。第一方面，光學、通信等技術被引入機電一體化，而微細加工技術也被引入機電一體化，第二方面，深入研究了機電一體化系統，從其建模的設計、分析、集成的方法，以及其學科的體系、發展的方向開始研究。同時，在一些領域中已經取得的很大進步，如人工智能技術、神經網絡技術、光纖技術等，這也促進了機電一體化技術的發展。在我國，早在20世紀80年代初，已經研究和應用了這方面的技術。在數十年之后，其獲得了很多進步、發展，但是與國民經濟相比，還存在一定的差距。而相比較那些發達的工業國家，具有很多問題。

三、機電一體化的應用

目前，各領域都在發展與滲透，且應用廣泛。在機械制造業中，應用了數控機床、工業機器人、輕紡工業、辦公機械，以及通信一體化，對于機電一體化技術的倉庫管理，有一個典型的產品為自動化的主體倉庫。另外，應用和發展機電一體化還在以下方面，即儀器儀表、醫療器械、工業流程管理與控制等，對于機電一體化，在制造業方面的應用，以Li/MnO2扣式電池為主的生產線，對于Li/ MnO2扣式電池生產線，其工藝路線，分為：“上負極片、加隔膜紙、注電解液、上正極片、滲透、上正極殼以及封口”等，通過Li/MnO2扣式電池的自動組裝而形成的生產線來對系統進行控制，在系統中，所利用的是PLC而進行的控制，在觸摸系統中，所利用了的是很多的傳感器，來檢測生產線在工作時候的情況，而該系統的功能為：控制系統、故障診斷、機械裝置、故障報警、氣動故障、自動監測、次品檢測、自動剔除、沖床人身安全、自動監測等。對于軟件設計部分的應用，按照OMRON編程軟件和CX-Programmer而進行的編程。在此基礎上，研發了一系列產品，即Li/MnO2的扣式電池負極、自動環圈機、負極自動焊網機等，這樣促進了Li/MnO2扣式電池生產線的發展。

四、機電一體化的發展趨勢

所謂機電一體化，是指把機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多個學科進行交互而綜合在一起的，而它的發展和進步，有利于有關技術的發展與進步。在21世紀之后，隨著機電一體化技術的發展，出現了智能化、數字化、網絡化、微型化，我結合實踐從以幾個方面談談。

1.智能化

在21世紀，對于智能化，促進了機電一體化技術的進一步發展。而人工智能化，使得機電一體化的建設者越來越重視對其的研究，即出現了機器人與數控機床的智能化，對于“智能化”，往往給機器的行為而進行的描述，其建立在控制理論的前提下，集合了“人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學”等新的思想與方法，然后通過模訪人類的智慧，而讓它能夠進行判斷、推理、思維、以及決策，最終實現更高的控制為目的。但是，機電一體化是產品根本達不到人所具有的全部智能，只是能夠實現低級的智能或部分智能。

2.數字化

對于數字化，要機電一體化產品具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力，這樣方便遠程的操作、診斷和修復。

3.網絡化

隨著網絡技術的發展，使得機電一體化新產品被研制出來，即遠程控制的終端設備，使得機電一體化產品朝著網絡化的方向發展。

4.微型化

對于微機電一體化發展，尤其是微機械技術，隨著微機電一體化產品的加工，利用精而細的加工技術，甚至超精密的技術，分為：“光刻技術、蝕刻技術等”兩類。

總而言之，機電一體化在許多科學技術的發展下而形成的，而以機械技術、微電子技術為主的機電一體化技術，必是機械工業發展的趨勢。

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[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(01)

[3]劉福祿.機電一體化技術的內涵與發展[J].重慶工貿職業技術學院學報.2009(03)