機電一體化技術應用探究與未來發展

何夢冉

(泰山學院機械與建筑工程學院 山東泰安 271000)

機電一體化是20世紀以來興起的一門新興學科。它集機械、計算機、電子、信息、微電子科學等多學科于一體，對推動我國經濟和社會發展特別是智能制造的發展發揮了十分重要的作用。隨著20世紀以來，人類的新理論、新思想不斷碰撞，使新技術、新工藝層出不窮，并且在應用上不斷取得了新的進展與突破。機電一體化技術也應運而生。它使制造業煥發出勃勃生機，推動了制造業的變革，有效地提高了制造效率和制造質量，對推動我國制造業的發展具有十分重要的作用。

一、機電一體化技術的應用進展

(一)工業智能機器人

工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機械裝置。機電一體化在智能制造中最基礎的應用便是工業智能機器人。它應用多種先進的技術，集成人工智能技術、仿生學以及計算機技術等，可以按設計程度操作，也可以按照預先設定的程序自動運行。工業機器人可以代替人工從事危險的操作，如進行海底探礦、地震救人等。它的使用大大減輕了工作人員的勞動強度，提高了工作質量和效率。

(二)傳感技術

傳感技術是機電一體化技術中最關鍵的技術。其具備很強的敏捷性與高度的精確性，可以預防雜亂信號對主體設備的干擾。因此，它幾乎涉及現代文明的所有科學技術。機電一體化模式中的傳感技術比普通傳感器的效果更好，在智能制造中發揮了極強的作用，且效果十分明顯。它可以遠程使用、可以代替工人檢測，同時展現超越人工的可靠性、靈敏度和精確度，可以有效避免各種誤差。

(三)數控加工

所謂數控加工(numerical control machining)，是指在數控機床上進行零件加工的一種工藝方法。數控機床加工能夠有效提高傳統機床加工的工藝能力。機電一體化技術是最早被應用到數控加工工作中的。它的應用旨在用數字信息控制零件和刀具位移的機械加工，可以提高加工的質量和精度，也可以提高機械加工的效率。

(四)自動生產線

當前，我國多數制造企業均采用了自動生產線，其主要是由自動化機器體系完成產品的生產過程。該生產線自動地由一臺機床傳送到另一臺機床，并由機器自動地進行加工、裝卸、檢驗等。機電一體化技術的應用使操作人員的工作變成為自動生產線的調整、監督和管理者，而不直接參與操作、生產過程。

二、機電一體化技術的未來發展趨勢

當前，我國機電一體化技術的發展還處于初級階段，在應用中也存在不少薄弱環節，未來發展主要體現出“五大”趨勢。

(一)微型化

微型化即是指機電一體化向著微型領域發展。微型化是機電一體化未來的發展方向。隨著時代的發展，智能機器設備的體積、尺寸要適應社會發展的需求。因為電腦的體積正在逐漸縮小，微型計算機、納米計算機等相繼出現。所以，與計算機技術相結合的機電一體化技術也需要向微型方面發展。

(二)數字化

微控制器不斷發展，同時網絡技術的快速發展，使數字形式的設計以及制造得到相應的發展。數字化是Mechatronics技術發展的一項趨勢，可以讓機電產品在設計以及生產中更加具有可靠性和便于操作性。

(三)智能化

機電一體化技術需要具有多功能的智能，能夠自動進行邏輯思考、推理和內容判斷，同時能夠進行自主形式的決策。例如，在CNC數控機床中增加人機方面的對話，讓機械制造向著更加智能化的方向發展。隨著諸如灰色理論，神經網絡等人工智能領域的發展，設計者要讓機電一體化技術更為科學、更為高效。相關企業通過這些技術的應用，能夠讓機電產品的質量更好。

(四)人性化

機械產品最終是要服務于人們的。為此，設計者要對產品進行人性化的設定，增添一些人類情感方面的智能。因為機電一體化產品的使用對象是人，所以，機電一體化技術要賦予人的智能和情感，為人們提供更人性化、便利化的服務。機電一體化技術除了要完善主要的功能外，還要提高其對環境、聲音、人們情感的閱讀能力，提高交互性能，讓服務對象感覺到接受服務是一種藝術享受。比如，家用機器人的最高境界就是人機一體化。

(五)自動化

機電一體化技術在實現以上性能的同時，也要實現自動操作程度的提升。機電一體化技術主要的目的就是進行自動操作，如果其應用的范圍擴展，而擴展的原因就是自動操作程序的提升。在短時間內，機電一體化技術只能由人工來編輯基本的程序，然后由操作員按開始鍵操作。如果自動操作的目標是電腦，就可以不需要人多次編輯程序代碼，而自動進行操作，這是研究人員需要進行研究的。同時，機電一體化技術的自動操作程序提升之后，體系也會更加完備。從現在對機電一體化技術的研究情況來看，未來機電一體化技術將具有更智能的程序，讓人們可以隨意進行組合，靈活性更強。

三、結束語

機電一體化作為一門應用性很強的技術學科，在高科技企業中特別是在智能制造中起到了重要的作用。并且，各種高新技術的相互融合也使機電一體化技術越來越強大，其在不同領域的應用也越來越廣泛。