智能制造中的機電一體化應用

王澤琪

（德州職業技術學院機械工程系，山東德州 253034）

0 引言

隨著我國的科技的發展，智能制造領域迎來了發展好契機。智能制造領域離不開機電一體化技術，機電一體化技術在智能制造中的廣泛應用，為我國工業發展注入了新的活力。目前，智能制造技術、智能制造系統是智能制造主要涉及的領域。智能制造業的不斷發展與進步，一方面擴大了機電一體化技術的應用范圍，另一方面凸顯出機電一體化技術在智能制造中的重要地位。在智能制造過程中，各類智能制造設備的使用，可以依托機電一體化技術，進行高效、精準的控制與管理。工業生產從傳統模式轉化為自動化、智能化、人性化，使工業生產質量得到顯著提高。作為智能制造中核心技術，機電一體化技術在保障工業生產精準控制與管理同時，進一步降低企業的生產成本投入，使企業效益最大化。因此，加強機電一體化技術在智能制造領域的應用研究，對我國工業整體發展有著重要意義。

1 智能制造與機電一體化概述

1.1 智能制造

新技術對傳統工業的不斷沖擊，智能制造在這一背景下應運而生。目前智能制造在全世界得到廣泛關注，智能制造的發展主要依靠先進的科學技術，機電一體化技術也是智能制造主要根脈之一。世界各國對智能制造有著不同的定義，我國對智能制造主要定義是依托于先進的信息技術，將信息技術貫穿于產品制造、設計、管理、服務等各個生產環節當中，實現工業制造的智能化、自動化、系統化。信息技術與制造設備的融合，是智能制造得以實現的根本，先進的信息技術是智能制造設備的基本依托。智能制造并不是指某一個單一的技術應用，而是多個先進技術共同融合，促成制造智能化，識別技術、實時定位系統、信息物理融合系統、網絡安全技術、系統協同技術是其主要的關鍵性技術。

1.2 機電一體化技術

機電一體化，即現代信息技術、傳感技術、機械制造等主要先進技術融合為一體的技術。機電一化技術和其他技術相比，具有靈敏、精準度高、控制能力強、處理能力強等主要特征。智能制造中，機電一體化技術的應用，不僅能夠幫助作業人員進行信息數據的收集，更能夠依靠自身的技術，及時分析出相關制造事項的安全強弱，并進行有效處理[2]。除此之外，在非線性控制和線性控方面，機電一體化依靠較高的精準度，能夠為制造系統和控制系統提供強大支撐。機電一體化技術，整體結構最佳化、操作柔性化、系統控制職能化是其主要的特點。如今，科技不斷沖擊工業，工業不斷改革，機電一體化技術在智能制造領域的有效應用具有重大意義。智能制造中機電一體化技術的融合與推進，已經成為我國未來工業發展的主要趨勢。

2 智能制造中機電一體化的應用體現

2.1 傳感技術應用

使機械系統信息采集和處理功能更加完善科學，是機電一體化技術在傳感技術中的主要特征。機電一體化系統獲取外部信息主要依靠傳感器，傳感器是能夠探測到被測量物體并將其轉換為可用的輸出信號的重要裝置。傳感技術是智能制造的核心，因此，機電一體化技術在智能制造中應用，應將傳感技術作為核心的考慮內容[3]。通過傳感技術能夠有效的獲取生產制造中的動態信息，挖掘系統中細小問題，并進行分析解決。傳感器的工作大致是從輸入量至輸出量轉換的過程，一般情況下傳感器的構成如圖1 所示。

圖1 傳感器的構成

傳感器網絡系統的創建是實現智能制造的基礎條件，利用傳感器自身的靈活性、精準性，使其在信息傳輸和對接之間將優勢發揮至最大化。在互聯網背景下，智能制造與傳感技術的結合，可以有效降低企業成本，提高數據資源在生產過程中的利用率，促進企業生產力進步。

2.2 工業智能機器人應用

工業智能機器人在智能制造中的應用，是機電一體化技術的重要呈現之一。智能機器人涉及到電子技術、機械技術、仿生學等多個領域知識和內容。就目前階段而言，機電一體化的研究與發展中，智能機器人的研發與創新，已經成為了機電一體化技術重要的研究方向。它能夠根據人類的的操作指令自主識別信息，并對數據進行整合、判斷，處理，模仿人類的思維，完成制造生產中一切可實現的操作[4]。智能機器人的運用，是機電一體化在智能制造領域不斷成熟進步的體現，它不僅可以降低生產難度，更可以代替作業人員完成一系列危險性、高難度、復雜性的作業任務，使人們即使處于惡劣環境下，仍然可以完成一系列工作任務。例如，工廠物料罐泄漏，人們可以利用智能機器人深入車間，通過對智能機器人一系列的指令，使機器人代替人們完成問題探測和處理任務。目前，隨著機電一體化技術的成果的不斷累積，人們開始在原有的技術成果上進行創新，智能機器人未來將朝著更加規范化、人性化、智能化的方向邁進。

2.3 自動機械化生產技術應用

除了上述的傳感技術、智能機器人外，自動化生產控制也是機電一體化技術的一種重要應用表現。當前隨著我國工業的不斷進步，自動化生產線已經逐漸取代了傳統的人工生產線。自動化生產控制技術主要以可編程控制裝置、人機界面控制裝置、智能化控制裝置為主要工作器件，通過人為設定好的程序完成一系列工作任務。例如，手機制造企業，人們利用對機床進行程序編碼設定，采用自動化控制技術，使手機殼、手機部件等進行批量生產，更好地完成生產任務。除了數碼制造之外，在食品加工、包裝等領域也可以應用自動化生產控制技術，自動機械不僅能夠提高企業生產效率，還可以完成傳統人工生產線不能完成的工作。例如，在食品包裝方面，人工包裝由于趕速度難免出現疏漏或包裝不整齊、不規范等問題，但是自動化機械則可以完美解決這一難題，使得食品包裝更加美觀、符合標準。

2.4 數控生產技術應用

機電一體化技術下的數控技術應用，在工業體系生產中出現較早，而且發展時間較長，也是機體一體化技術在工業生產中最典型的應用體現之一。近幾年來，我國在數控技術應用方面積累了一定經驗，并且在智能制造發展的背景下一直不斷創新，為智能制造業的發展提供了強有力的支撐[5]。數控加工技術對智能制造系統有著比較高的要求，智能制造系統除了要對各類信息進行深次加工處理外，還有對生產環節給予控制和管理，以及對各類模擬信息進行處理。就目前而言，我國數控機床運行中以CPU（Central Processing Unit，中央處理器）、總主線模式進行運轉是智能控制系統主要運用形式。在該模式下，不僅能夠對生產問題實行診斷，更可以結合不同產品的特點和需求，實現三維仿真效果。如今數控生產技術已經普遍應用于工業各個領域，在智能制造領域的影響力也越來越大，這本身也是機電一體化在智能制造中的有效應用。

3 結束語

近幾年來，新的技術不斷研發和出現，工業領域一直在不斷的改革和進步。智能制造業的不斷發展，是工業改革的一種體現。智能制造領域中，機電一體化技術是智能制造發展的核心力量。機電一體化在智能制造中的應用不僅僅體現在傳感技術、智能機器人、數控生產、自動化控制方面，更體現在工業領域中其他方面。在智能制造化飛速發展的今天，人們可以隨處看到機電一體化技術的身影。為使機電一體化技術更好地應用在智能制造中，仍然需要不斷加強對機電一體化的研究和投入，使其助力我國工業和智能制造的長遠進步。