機電一體化技術的發展及系統體系研究

孫曉鵬

機電一體化是一門非常復雜的科學技術專業，是多學科之間相互交叉和融合而形成的一種綜合技術體系，它的飛速發展使得傳統的機械工業得以新生，煥發了新的生命力。機電一體化在機械工業領域的地位舉足輕重，機電一體化為人類帶來了巨大的經濟效益、工程效益和社會效益，本文希望就近年來機電一體化的技術發展、應用概況、未來趨勢進行簡要分析。

【關鍵詞】機電一體化 技術發展 系統體系 研究

二十世紀六十年代以來，微電子技術、信息技術、網絡技術自動化技術、數控技術等得到了迅猛發展，信息技術作為這些技術發展的核心因素，極大地提高了勞動生產率。同時，其工作效率也得到了成倍的增長。在測量與控制技術、計算機技術和通信技術多元化結合為一的過程中，機電一體化專業職業技能體系漸漸形成了一整套完整的學科體系，在這種學科技術革命的影響和沖擊之下，機電行業整體發生了深刻的變化，機電一體化的關鍵性技術發展趨勢也受到了人們的日益重視。

1 機電一體化技術概述及發展歷程

電子技術問世之后，電子技術與機械技術的結合就開始了，二十世紀六十年代起，機電一體化開始出現；七十年代，人們把機電一體化看作是機械和電子結合；直到八十年代信息技術嶄露頭角，微處理器的性能提高，促進了機電一體化的快速發展。如今進入九十年代，通信技術促使機電一體化正式進入繁盛時期，機器人系統可以通過遙控、虛擬現實、多媒體技術與網絡化機電一體化密切合作，日益普及。在21世紀的今天，機電一體化伴隨著自動化技術一起，蓬勃發展。

2 機電一體化技能體系構建內容

2.1 專業職業技能硬件基礎

機電一體化是一種復合的技能體系，和職業技能體系密切相關。機電一體化，分為硬件和軟件兩方面的技術，硬件是由機械本體傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成的。

2.1.1 機械本體技術

現代機械產品一般是由鋼鐵體材質或者人工合金材質做成，在實際使用的過程中，為了減輕質量，在結構上或者材質上可能會有所改進，非金屬復合材料通過特殊的工藝強化硬度之后，也有可能運用到現代機械產品之中。機械本體技術是能夠控制機電一體化的基礎，是實現驅動系統的小型化、降低能耗、提高效率的基本保證。

2.1.2 傳感技術

傳感技術是實現機電一體化之間信息連接的橋梁，傳感器的靈敏程度直接影響到機電一體化的可靠性和靈敏度，在精確度控制方面，有關專家大力探討，對于外部信息傳感器的非接觸性探測技術。

2.1.3 驅動技術

在進行電機的應用方面，驅動技術已經被廣泛應用，驅動技術往往被用于積極發展機電一體化內部方面，通過驅動裝有編碼器的電機或者控制機組專用的組件，使組件、傳感器和電機三位一體，共同為中央處理單元服務。

2.1.4 接口技術

接口技術是為了能夠讓機械元件與計算機和中央處理器進行通信的輔助部件，因此接口必須靈敏，可以時刻接受信息傳感，通常接口是用來接收格式化傳遞的數據，因此，接口一般來說采用的是統一標準，這樣有利于信息的傳遞和統一維修，簡化設計。

2.2 專業職業技能軟件延伸

2.2.1 信息處理技術

信息處理技術是可以使機電一體化迅速發展，同時大大提高機械信息處理可靠性和包容度的技術支持，在機電一體化和準備傳輸信息的過程中，信息處理技術的進步可以提升機械的處理速度，并輕松解決抗干擾問題。

2.2.2 軟件技術

硬件之所以可以正常發揮作用，必須要有軟件的密切配合，軟件是給硬件發出指令的體系和制度規定，軟件的參數設置是為硬件服務的。為了減少軟件的研制成本，就必須要在生產維修的過程中提升工作效率，推行軟件的標準化和系統化，程序的模塊化，以及推進與硬件之間的項目化連接工程發展。

3 機電一體化技術體系發展趨勢

事實上，機械設備技術的產生并不是孤立的，而是各種綜合技術相互滲透的結果，機電一體化的發展完善了新一代的生產技術進步，使得制造業顯示了強大的信息溝通威力。

3.1 數控機床應用

生產技術的發展對于產品的性能要求越來越高，高速化，高精密化，智能化和系統化的施工技術發展態勢，給傳統制造業帶來了革命性的變化，機電一體化的重要發展趨勢之一，就是機電制造業的數控技術發展，在高精尖裝備的研發方面，強調數控與產、學、研結合，積極研發具有自主知識產權的新型技術。數控機床是大型生產線的保障后盾，數控技術是建立在機電一體化基礎上的現代化工業發展趨勢。

3.2 計算機集成制造系統（GIMS）

計算機集成制造系統伴隨計算機輔助設計與制造而產生的。它是在信息技術自動化技術與制造的基礎上，通過計算機技術把分散在產品設計制造過程中各種孤立的自動化子系統有機地集成起來，形成適用于多品種、小批量生產，實現整體效益的集成化和智能化制造系統。計算機集成系統是為了輔助數控技術、信息傳感技術等服務的，是為了能夠小范圍的控制規模生產和流水線作業而開發的新技術，有助于減少人工投入，降低生產成本，提升生產效率。

3.3 柔性制造系統（FMS）

柔性制造系統是由統一的信息控制系統、物料儲運系統和一組數字控制加工設備組成，能適應加工對象變換的自動化機械制造系統。一組按次序排列的機器，由自動裝卸及傳送機器連接并經計算機系統集成一體，原材料和代加工零件在零件傳輸系統上裝卸，每臺機器接受操作指令，自動裝卸所需工具，無需人工參與。柔性制造系統能夠智能化的控制信息控制體系，達到動態監控效果。

4 結論

綜上所述，機電一體化技術體系具有廣闊的發展前景和極高的應用價值，因此，在我國提倡大力發展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統機械設備的內在要求，而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的必由之路。

參考文獻

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作者單位

德州職業技術學院 山東省德州市 253000