淺析機電一體化技術的應用及發展趨勢

摘要：現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

關鍵詞：機電一體化技術；應用；發展趨勢

1、機電一體化概要

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。

2、機電一體化技術的主要應用領域

2.1數控機床領域

數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，表現在：①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；②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；③WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、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；④大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，也加強了CNC系統的控制功能；⑤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；⑥系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力；⑦以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。

2.2在機械制造業中的應用分析

對于傳統機械制造業來說，往往在競爭中更多體現出一定在產品結構、生產批量以及企業規模方面的內容，主要涉及到如何有效地對于資源利用方面的應用，通過機器代替人力的方式，依靠復雜的專業加工來取代人的技能操作，通過低成本的生產，來實現企業的盈利要求。在進行先進的機械制造業中，則是體現出信息的主導作用，能夠更好地融合相應的先進的制造技術、制造系統、生產模式以及組織管理形式等，這種全新的機械制造業往往具備較強的智能化、虛擬化、網絡化和全球化的特點，同時，還能體現出具有可持續發展的綠色制造的特點。

2.3在微型機電化中的應用分析

當前，亞微米級的機械元件通過先進的半導體蝕刻已經成為可能，在實際產品中應用該項技術的情況下，就沒有必要進行相關的機械部分和控制部分的區分，這樣能夠實現真正意義上的融合處理，能夠把傳感器、CPU、執行機構進行有效的融合，能夠具備體積小的特點。所以，可以看出，機電一體化發展過程中，這種微型機械學的發展則是一個重要的方向，微型智能化控制也是發展的一個趨勢，有時候，也稱這種技術為微電子機械系統技術，主要涉及到小于1cm3的機電一體化產品，并且當前正在向著納米級的產品進行研發。

3、機電一體化技術的發展趨勢

3.1智能化

機電一體化同傳統的機械自動化有很大的區別，其最主要的區別就在于智能化，同時，新世紀中，機電一體化的發展方向也在于此。近些年來，處理速度不斷提高的處理器、高性能化的微機、集成化與智能化的傳感器系統，使得嵌入智能控制法的應用成為了現實，同時，也將機電一體化產品有力的推向了智能化的發展方向。智能機電一體化產品是指能夠模擬人類智慧，具有一定的判斷推理、邏輯思維和自主局端的能力。

3.2微型化

機電一體化科技含量最高的一個分支是微機電系統，這種產品泛指不到一立方米的產品。這種產品具有很多優勢，不僅體積小，而且動作靈活，在很多個領域都得會得到廣泛的應用：醫學、航空以及軍事方面。

3.3綠色化

工業的不斷發展，使得人們的生活得到了巨大的改變。從一方面來看，人們的生活由于機械化的生產而得到了更多的產品，使得物質豐富、生活更加舒適。但是，從另一個方面來看，資源不斷的減少，我們周圍的生態環境受到了極大的污染。因此，人們開始呼吁對環境進行保護，進而各種綠色產品應運而生，因此，進行綠色的機電一體化產品設計，具有遠大的發展前景。

3.4網絡化

當今時代，計算機技術的不斷發展，使得網絡技術得到了普及，這機電一體化技術的發展產生了重大的影響。現在，在日常的生活中，隨處可見基于網絡的遠程控制技術和監控技術的應用。因此，我們可以預想到，利用家庭網絡，將各種家用電器連接成以計算機為中心得計算機集成家電系統將進入人們的生活當中。從這方面來看，網絡化是機電一體化發展的一個方向。

3.5系統化

系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構是系統化的一個表現特征。另一個表現特征是通信功能會極大的增強，能夠將遠程和系統通信聯網的需要的局部網絡已經被實現。在將來，機電一體化會將產品與人的關系予以更大的重視。與此同時，還將根據一些生物的優良結構來進行新型機體的制造，從而使機電一體化能夠向生物系統化的方向發展。

4、結語

總而言之，機電一體化，這個多種科學技術發展的結晶，會對社會生產力的發展產生巨大的影響。并且，隨著科學技術的不斷發展，它將同其他的各項技術相互融合，得到更加廣闊的發展。

參考文獻：

[1]吳立.對機電一體化技術發展趨勢的探討[J].科協論壇（下半月）.2007（04）

[2]潘麗霞.論機電一體化技術的現狀及發展趨勢[J].山西科技.2010（04）

作者簡介：

李蘊宸，身份證號：210281198909210830