機電一體化技術的現狀和發展趨勢研究

莊志堅

（甘肅煤田地質局一四六隊，甘肅 平涼 744000）

工業對人類文明的發展做出了重要貢獻，人們的生活也是離不開工業的，不管是工業生產中使用的機械設備，還是人們日常生活中使用的家電，都是工業生產的產物，所以工業的發展決定了人們的生活水平和質量。科技的發展促進了工業技術的創新發展，使得機電一體化發展加速，機電一體化的持續健康發展將推動我國工業朝著網絡化、智能化和環保化發展，能夠有效推動我國經濟的持續發展。

1 機電一體化技術概述

目前我國機電一體化技術已經得到了不錯的成果，機電一體化技術主要包含產品和技術兩部分，在研究機電一體化技術的過程中，要結合這兩部分綜合考慮，既要保障產品質量，也要創新技術[1]。目前機電一體化技術主要有：機械技術、信息計算機技術和傳感檢測技術：①機械技術是機電一體化技術的基礎，通過將機械技術和機電一體化技術結合，并不斷創新技術和概念，從而使得產品和技術的性能、材料和結構都有了優化，能夠更好滿足減小體積和重量、提高硬度和精度、優化提升性能等需求。②信息計算機技術的主要內容為信息存取、交換、運算、決策和判斷，通過專家系統技術和人工智能技術來處理計算機信息。③自動控制技術的主要內容為：控制速度、定位控制、自診斷、校正、自適應、檢索、再現和補償等。目前其應用范圍較廣，如優化系統設計、完善現場調試和系統仿真工作等。④傳感檢測技術是系統的感受器官，因為傳感器可以快速獲取信息，能保證信息的時效性和準確性，從而實現自動調節和自動控制，有效提高機電一體化系統的質量和水平。企業在生產過程中可以合理利用這些技術，提高產品的質量，從而推動機電一體化技術的良性發展，為我國工業的發展提供可靠保障。

2 機電一體化技術現狀

在過去，機電一體化技術是傳統而簡單的機電技術，而如今隨著光纖和人工智能技術的運用，機電技術和先進的科學技術不斷融合，機電一體化技術已經逐步發展成智能化、信息化的機電技術[2]。機電一體化技術的不斷發展，不僅為我們的工作生活帶來了便利，也為我國工業發展提供了技術保障。如：我們日常生活中使用到的電腦、電視、冰箱、空調、洗衣機等等電器，為我們的生活帶來了便利，并且隨著科技的發展，這些電器的功能也越來越多。工業機器人的運用也越來越廣泛（圖1），不管是在倉庫里的運輸機器人，還是醫院等公共場所的自助機器人（圖2），都為企業的發展帶來了幫助。目前我國的機電一體化技術主要的研究方向是電子智能技術方向，并且已經取得了一些成效，隨著未來科技的不斷發展，相信機電一體化技術的智能化發展會取得更大的成果。機電一體化的發展歷程經歷了以下幾個階段。

圖1 工業機器人

圖2 自助機器人

2.1 萌芽發展階段

機電一體化技術萌芽于20世紀60年代以前，這一時期電子技術有了初步發展，人們也開始著手于將電子技術的成果用來完善機械產品的性能，尤其是在二戰時期，各個國家為了應對戰事，將電子技術和各種機械設備結合起來，制造出了機電結合的軍用設備，但是由于當時的科技水平較低，研發處于自發狀態，對于技術的研究不夠深入，研究范圍也不廣泛，所以所研發出來的產品也并不能量產。在戰爭結束后，一些軍用技術和設備被轉為民用，在一定程度上推動了經濟的發展。

2.2 蓬勃發展階段

機電一體化技術于20世紀70年代至80年代開始蓬勃發展，在這一期間各國的經濟都開始迅速發展，隨著經濟的發展，科技發展也有了顯著成果，計算機技術和通信技術都取得了一定成效，也為機電一體化的發展提供技術基礎。在這一時期，還出現了大規模的集成電路和微型計算機，為機電一體化發展的物質基礎也有了保障。到20世紀80年代末，機電一體化發展在全球得到了廣泛傳播，機電一體化技術和產品都有了進一步發展，各國對機電一體化技術也有了更多的關注。

2.3 深入發展階段

機電一體化技術在20世紀90年代后期開始朝著智能化方向發展，機電一體化技術的發展也進入了深入發展階段，在這一時期，機電一體化技術中融入了光學和通信技術和細微加工等技術，從而出現了光機電一體化和微機電一體化等新的技術系統，同時還對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法等方面都有了深入的研究和發展，為人工智能技術和光纖技術等領域的發展提供了技術支持，也使得機電一體化體系日漸完善。

3 機電一體化的發展趨勢

3.1 智能化發展

科技發展讓各行業都朝著智能化方向發展，利用科技將各種生產技術投入到機器設備中，然后設定相關程序，讓設備按照企業或個人的想法進行運轉，這就是智能化。在智能化發展中投入工業生產的人力資源將減少，生產的質量也能有效控制，節省了人力和時間，讓企業可以分配更多人力到其他項目，優化了資源配置。而且智能化發展在我們的日常生活中也已開始廣泛應用，如目前出現的掃地機器人、洗碗機、智能音箱等等，都是智能技術的產物，為人們的生活帶來了極大便利。目前我國的智能化發展還在初步階段，相信在未來會有更大的成效。

3.2 環保型發展

環保是目前全球各國發展的基本要求，眾所周知地球上的資源大部分都是有限的，隨著人類文明發展，自然環境受到破壞，自然資源也越來越少，想要在未來持續健康發展，就要樹立環保意識，堅持環保型發展[3]。機電一體化技術在生產、設計、包裝和使用過程中，都提倡降低浪費，促進資源再利用，是契合環保需求的。隨著未來科技的發展，產品的設計上會更著重于保證減小污染，提高資源回收利用率，所以機電一體化技術朝著環保型發展是時代的需求，也是人類生存發展的需求，更是符合我國可持續發展方針的。

3.3 網絡化發展

隨著信息技術的發展，人們的生產生活發生了翻天覆地的變化，生活質量大大提高。除此之外，網絡技術的發展還有效推動了各行各業的創新和進步。在這樣的背景下，機電一體化產業也開始重視向網絡化轉變。在全球經濟一體化的形式下，競爭范圍從國內開始擴展到全世界，這增加了企業的競爭壓力。因此為了保持自身的競爭力，促進企業持續健康的發展，就應該充分利用高新技術，進行技術變革。所以，隨著時代的發展，網絡信息技術在機電一體化生產中的應用將會越來越廣泛。在網絡化的支持下，企業可以和全世界的先進企業進行深入的交流和合作，促進自身的技術變革。此外，有了網絡的支持，企業可以有效提升產品、技術推廣的效率和質量。

3.4 模塊化發展

目前來說，雖然機電一體化企業的數量眾多，但是如果想要生產出合格標準的產品，還是存在一定的困難，并且這本身就是一項比較復雜的工作[4]。由于標準的不統一，很多時候就會出現只能調速的情況。除此之外，某些生產細節要經過一些視覺機械裝置來進行處理。為了保證生產的效率和質量，推動新項目的開發，就應該著手建立健全的統一化標準，對各項部件進行統一的規定和管理，以有效實現資源的快速匹配。除此之外，進行模塊化的管理還可以有效提升相關企業的生產效率，保證其經濟效益，提升企業的市場競爭力。

3.5 柔性化發展

一般來說柔性化發展可以被服務產品的適應性和對客戶需求的精準判斷。產品的適應性可以以紡織業案例來進行解釋，對于紡織業來說，紡紗機械設備是其必須的生產用具，同時這種紡紗機械設備有著比較強的適應性，能夠運用于各種材質的纖維，從而使生產出來的產品質量達標。此外，紡紗設備還能夠隨著材質的變化而及時地進行轉變。而為了實現對客戶需求的精準判斷，就需要相關企業對市場需求進行全面和充分的調研，再根據實際情況來改善自己的設計方案，調整施工流程，盡可能地提升設備的自動化，保證其生產性能。

3.6 生物智能發展

目前來說，生物控制的模式多種多樣，運用比較廣泛的包括分布式智能、反應式智能，此外，慎思式智能也是比較常見的。不過由于一些客觀因素的影響，這些生物控制邏輯還是著重于對生物進行相對簡單的模仿。為了促進機電一體化產品真正的實現向生物智能的轉變，就要對控制系統進行更加深入的研究，以提升其控制水平。只有這樣，才能有效提升機電一體化產品處理信息的效率和質量。雖然這一過程還存在著很多困難和阻礙，但確實是時代發展的趨勢。

3.7 微型化發展

顧名思義，微型化發展就是讓機電系統體積變得更小。因此在保證其性能的基礎上，要多利用微米量級的元件。目前來說，微電子技術的發展受到了人們的廣泛關注，隨著這一技術的成熟，越來越多的微型電子產品也應運而生，這些高技術的產品為人們的生產生活提供了諸多的便利[5]。微型機電一體化產品有著其獨特的優勢，比如運轉靈活，理解能力超前，因此在各行各業的運用中都變得更加廣泛，扮演著越來越重要的角色。

4 結語

綜上所述，機電一體化技術需要對各種科學技術進行利用和融合，以不斷提升自身的技術水平和適用性。而在實際生產和運用過程中，相關人員要根據實際情況和暴露出來的問題，對這一技術不斷進行完善和創新，以促進機電一體化技術的發展，充分發揮其在生產生活中的作用，為社會經濟的發展和人們生活質量的提高打下堅持的基礎。此外，相關企業也要重視對機電一體化技術的研究，以不斷提升企業自身的競爭力，保證企業的經濟效益。