機電一體化技術的發展趨勢及應用研究

牟軍明

（北京天海工業有限公司，北京 100023）

現階段，機電一體化技術已經被廣泛應用在各領域的生產經營建設環節，對提升實際生產質量與效率具有重要意義。為從根本上提升機電一體化技術在實際應用過程中的可行性，各企業的相關管理部門需結合實際生產方案，對機電一體化結構進行不斷完善，確保機電一體化技術能夠在提升生產效益過程中發揮重要作用。

1 機電一體化技術的理論研討

機電一體優化主要由計算機技術、信息技術、機械技術、控制技術等組成，是一門專業性強的復合型學科。機電一體化主要發展方向為智能化、模塊化以及網絡化，實際應用范圍還在不斷擴大。

隨著社會經濟發展速度的不斷加快，現代電子技術革新頻率提升，在市場中涌現出了諸多先進的電子技術，對從根本上推動現代電子技術快速發展具有重要意義。現代電子技術是機電一體化的重要基礎，為不斷完善機電一體化結構，保證機電一體化功能穩定革新，企業的相關部門需要增強現代電子技術的更新與優化的投入力度，通過將多種現代電子技術有機融合在一起，保障實際生產過程中的質量與效率。在機電一體化技術實際應用過程中，不同生產領域對機電一體化結構功能的要求存在較大差異，需相關設計人員在設計機電一體化產品期間，對生產需求以及生產特征進行細致分析。圖1 為常見的機電一體化結構功能。

圖1

2 機電一體化技術發展趨勢

2.1 機電一體化技術智能化發展趨勢

機電一體化產品現已經朝向智能化發展，應用在多種領域，對加快實際生產期間的質量與效率具有重要意義。具體來說，機電一體化技術的智能化發展趨勢主要體現在以下幾個方面：

（1）模糊邏輯控制技術。是人工智能技術下屬子系統，通過模擬人類思維的方式，展現出不精準的信息方法。就目前，模糊控制系統已經被應用在很多生產經營建設領域，為保障生產期間的質量與效率奠定了堅實基礎。例如，在列車啟動與停車環節應用模糊控制系統，可以確保列車在運行過程中，乘客不會因為慣性而出現危險情況。

（2）專家系統。能夠在一定領域內，將相關經驗以及理論知識轉化成計算機能夠處理的程序系統，采用專家推理以及控制策略，確保問題解決效果能夠達到專家級水平。現階段，專家系統并不成熟，在實際應用過程中存在諸多問題，需要相關研究部門將當前關注重點放置在專家系統的完善過程，通過在實際生產過程中不斷優化專家系統結構，從根本上提升專家系統運行期間的技術可行性與經濟適用性。

（3）人工神經網絡系統。人工神經網絡系統是最為簡單的處理單元，經常用在連接負責的網絡系統中，具有復雜性顯著的特征。與其他技術相比，人工神經網絡技術具有一定的自適應能力以及容錯能力，可以快速處理實際生產經營環節的各類問題。在人工神經網絡系統內，可以應用數字或者模擬等方式進行開展分析工作，對許多問題因素并不精準的信息進行高效處理。在機電一體化改造過程中，應用人工神經網絡系統，可以切實提升信息的傳輸力以及可利用率，幫助相關生產領域節省下更多的人力與物力資源，實現經濟效益最大化發展目標。

（4）智能工程技術。智能工程技術也是基于機電一體優化技術下發展出的自動化處理與應用新科學，主要就是將研究目標放置在表示、獲取、保存與變換等方面，確保信息處理、知識處理達到更深層次。與人工智能技術相比，智能工程技術的應用更被設計領域、制造領域所接受，為不斷優化機電一體化結構、提升機電一體化設計水平奠定了堅實的技術基礎。

2.2 機電一體化技術人格化發展趨勢

機電一體化技術人格化發展趨勢主要就是使機電一體化產品具有更高的模仿功能，能夠模仿各個生命機體，確保機電一體化生產更加適應不同領域的生產經營建設要求。機電一體化發展的最終目標就是服務于人民，與人共生，因此，如何提升機電一體化的情感以及人性尤為重要，通過結合不同領域生產建設特征，對機電一體化進行人格化改造，盡早實現人機一體化目標。

2.3 機電一體化技術微型化發展趨勢

20 世紀50 年代末，微型化理念被首次提出，通過在不影響運行水平的前提下進一步縮小機械設備的占地面積，從根本上提升各類資源的實際利用率。機電一體化微型化發展趨勢是一定新興且具有多學科交叉特征的課題，在機械設備內部零部件縮小到一定程度時，隨之而來的生產效率與平穩運行問題將會日漸增多。為盡早實現機電一體化微型化發展目標，相關工作人員需要結合器件以及系統的實際運行要求，對系統設計方案進行專項評估以及優化，引入先進的虛擬現實技術，確保微型化發展方向能夠在提升機電一體化產品運行經濟效益中發揮主重要作用。

2.4 機電一體化技術集成化發展趨勢

機電一體化產品集成化發展趨勢能夠從根本上提升產品的功能性與可控性。具體而言，機電一體化集成就是將機械、電子以及其他領域先進技術有機融為一體，形成一個具備顯著綜合特征的集合體，滿足大眾實際生產建設期間的各類需求。不僅如此，機電一體化集承技術也是利用系統工程技術指導機電一體化產品開發與應用環節，在機電一體化產品設計與應用過程中結合熱能、光能、生物及化學能等先進技術，確保不同學科之間的相互耦合關系能夠得到正確處理。

2.5 機電一體化技術綠色化發展趨勢

伴隨著社會可持續發展進程不斷推進，機電一體化產品在設計與后期運營過程中也應當嚴格遵循綠色環保原則，推動機電一體化技術朝向綠色化發展。要求在機電一體化產品生產、制作、報裝以及后期報廢處理的全生命周期內，對周邊生產環境的影響程度最小，不可再生資源的利用率提高，確保機電一體化產業能夠更加滿足社會可持續發展目標。

3 機電一體化技術的實際應用

為確保機電一體化產品在實際運行過程中具有更高效率，需要進一步提升機電一體化結構內部零件的精準度，控制產品運行阻力以及產生的噪聲值。現階段，機電一體化內部產品構件多被設計成螺旋曲筒或者膨脹機的葉輪葉片形態，可以更好地適應不同領域實際生產要求。

3.1 機電一體化技術在數控機床中的應用

數控機床以及數控機床管理系統現已經經歷了40 多年的發展歷史，隨著機電一體化技術日漸成熟，將該技術應用在數控機床的監控以及優化過程中，對提升數控機床的功能性、控制精度以及結構性能具有重要意義。

將機電一體化技術應用在數控機床的開放性設計環節，能夠確保數控機床模塊具有一定的層次性、兼容性，符合各類接口標準，從根本上提升數控機床的實際利用率。

將機電一體化技術應用在大容量存儲器的模塊色劑過程中，在原有基礎上豐富數控功能，實現數控機床多過程、多渠道控制目標。舉例而言，在數控機床實際應用環節，一臺機床可以同時完成多個獨立加工任務。通過開發出相應的集成管理系統，將數控機床內刀具破損檢測、物料板云以及機械手的操作均在統一集成系統中實現。

3.2 機電一體化技術在制造系統中的應用

通過將機電一體化技術應用在集成制造系統內，能夠使各分散的系統簡單結合在一起，實現系統動態最優化綜合目標。通過計算機集成制造系統，可以打破部門與部門之間的界線，高效控制物流以及信息流，使經營決策、產品開發與產品準備工作均能夠有機地結合在一起，確保各生產要素中的潛力能夠被充分發揮出來。

3.3 機電一體化技術在工業機器人生產中的應用

傳統工業機器人雖然進一步提升了實際生產質量與效率，但是，只能夠用作重復運行，無法適應多變的作業環境以及作業對象。將機電一體化產品應用在工業機器人生產制造過程中，能夠切實提升機器人的感知功能，確保機器人可以進行較為復雜的邏輯思維以及決策。

4 結語

總之，機電一體化技術發展領域極為廣闊，實際應用期間的綜合效益顯著。與其他發達國家相比，我國機電一體化技術研發與推廣時間較短，實際積累經驗不足，為從根本上提升機電一體化技術在實際應用過程中的有效性，相關管理部門需將當前機電一體化技術的研發重點放置在機電系統化、微型化等方面，通過細致分析生產經營建設期間各類需求，對機電一體化結構進行不斷優化，推動機電行業平穩可持續發展。