機電一體化的創新及發展方向

軒露

（湖北省工業自動化技師學院，湖北 荊州 434000）

引言

在當前的經濟發展形態下，我國的很多領域都開始使用機電一體化技術，例如機器生產、制造、數控機床、工程建設等都出現了機電一體化技術。使用的領域發生了巨大的變化。機電一體化技術的應用和應用不僅是韓國經濟發展的必然過程，也是國際趨勢。以上符合現代社會市場的要求。

一、機電一體化技術

隨著微電子和計算機技術的蓬勃發展，機電技術也取得了長足的進步，機械工程迎來了一個新的發展階段：從機器電氣化向機電一體化的轉變。在機電一體化信息采集系統中，傳感器技術應得到廣泛應用，其影響著機電一體化系統的信息處理速度和決策控制質量。從全球范圍來看，機電一體化技術是人工智能快速發展的重要技術支撐。人工智能技術在機械領域的運用，可以大大提高生產過程的故障分析和診斷能力，有效控制企業的運營成本。目前，機電一體化技術在工程機械領域的應用最為廣泛，機電一體化的應用可為建設項目的合理性提供重要依據。計算機技術會不斷進步，所以在工程機械的發展中，利用電子技術來控制機器肯定會成為發展的主流，在電氣集成技術的使用領域已經證明了很多事實。建筑機械有很多優點。主要是可以顯著降低生產資源消耗，提高企業生產效率，保證施工質量，準確預測和分析潛在的生產風險和事故。機電一體化技術雖然為人所知時間不長，但它的發展歷史非常悠久，自1971 年首次提出以來，已被應用于各個領域。起到如此重要作用的是，這項技術具有廣泛的應用和突出的技術優勢。值得一提的是，鑒于目前的市場發展，幾乎所有企業都在自覺地開始使用機電一體化技術，取得重大的技術突破，這也是經濟發展的必然。

二、機電一體化技術現狀分析

（一）多種技術相結合、應用范圍更廣的機電一體化

機電一體化技術的發展不是自主發展的結果，而是信息技術、機械技術、電子技術等各個領域融合的結果。基于這種機電一體化技術，不僅可以應用于傳統的機械技術，還可以應用于現代新型機器人等先進制造業的發展。應用范圍有了顯著的發展，以物流行業為例，快件的揀選和分揀是一項非常繁重的工作，快速提供快件需要大量的人力，成本非常高。然而，當機電一體化技術的進步允許機器人執行這些任務時，它們不僅會更有效率，而且還會降低成本，提高企業的經濟效益。因此，多學科融合發展是機電一體化技術的大好機會，通過這種推動，可以不斷適應新興產業的發展。

（二）系統智能

在采用機電一體化技術的階段，智能控制方案在生產環境的持續規劃中發揮著重要作用。近年來，我國機電一體化技術水平不斷提高，經過創新，改變了傳統生產方式的弊端，減少了投入人力。目前機械設備的性能要求更高，機電一體化的發展可以實現各個系統的智能化設計，提供智能化的體驗。智能化管理，節省人力，當系統設備本身在運行過程中發生嚴重故障時，可通過提出具體的故障排除措施，起到預警和保護作用。

（三）自動化生產線技術的應用

在我國工業生產的發展過程中，利用機電一體化技術，可以逐步減少傳統方式進行體力勞動的可能性，在解放勞動力的基礎上，工業智能化、工業智能化水平有了很大的提高并意識到。生產操作自動化。在當前的智能制造過程中，智能自動化生產和控制的滲透正在逐步實現，因此機電一體化技術在智能制造中的有效應用也具有加速機器智能在自動化生產線和生產控制中的實施的作用。電子技術的應用形成了自動生產線的光電控制和人機交互，通過計算機控制系統對自動生產線進行綜合管理和控制，已呈現無人化生產制造局面。推動制造業健康發展，彰顯智能制造發展優勢。此外，根據科學的管理和管理方法，自動化生產線構成了生產與管理相結合的一體化管理模式，隨著時代的發展，自動化生產線技術正逐漸發展為網絡化的生產形式。

（四）數控技術的應用

數控技術是智能制造的前身，是機械制造數字化管理的關鍵技術。CNC 一代是邁向網絡化和智能化機電一體化技術的第一步。數控技術融合了互聯網技術、信息管理技術、傳感器等，對提高機械制造的效率和質量具有重要意義。結合數控技術和智能制造系統，設計具有數字化管理和智能化生產的智能控制系統。智能控制系統采用總線+CPU 設計，整個智能生產過程具有自動監控、三維仿真、智能控制等功能。模糊控制系統利用人腦思維，通過模糊語言、模糊邏輯、模糊集合論等對智能制造系統進行控制，提供非線性智能控制，實現系統的一體化數控和智能生產。

三、機電一體化創新

目前，市場的主要目標是用戶，企業始終把用戶放在第一位。企業要增強市場競爭力，就必須盡可能滿足用戶的個性化需求，不斷開發新產品。因此，在機電一體化產品的研發過程中，必須兼顧市場需求，對產品創新的各個環節進行深入探索。

（一）產品結構創新

說到機電一體化產品設計，產品結構創新是關鍵，它體現在很多方面，比如動力裝置、物理和機械結構等等。它的主要目的是真正實現兩個目標。一是產品結構。二是層次的豐富性。

（二）產品外觀創新

當前，在生活質量不斷提高的背景下，人們對審美的要求越來越嚴格，吸引顧客的手段還包括產品的外觀。因此，在未來機電一體化產品的生產和設計中，不僅要優先考慮產品質量和產品性能，還要對產品的外觀和造型進行不斷的創新，以確保產品的外觀令人滿意。最大化客戶需求機電一體化產品無論是質量創新還是外觀創新都非常重要。

（三）產品材料的創新

產品材料創新是機電一體化產品創新中不可或缺的環節，要從根本上實現產品材料創新，必須具備以下條件：其次，在創新過程中能夠真正滿足人們的需求，比如選用的材料應該具有重量輕、體積小的特點。

（四）產品功能創新

未來，在機電一體化技術不斷發展的背景下，產品的功能會越來越多，即使是單一的產品也可以具有多樣化的功能，也能滿足客戶的實際需求。此外，國家大力支持產品功能創新，公司投入資金不多，但利潤可觀，企業實現智能化生產的目標，提高市場占有率非常容易。

（五）傳感創新

傳感器是典型的機電一體化產品。探索新的傳感原理和敏感元件等，對創新機電一體化產品具有重要作用。對于一些機電一體化產品來說，開發專用傳感器無疑是企業制造高品質機電一體化產品的前提。而先進傳感器的合理使用和機電一體化新產品的研發，對促進企業發展非常有利。

（六）控制創新

機電一體化產品是否具有強大的性能直接取決于控制系統，如執行器的位移、速度等。隨著微電子技術的飛速發展和多功能微處理器的不斷創新，越來越多的現代控制策略被應用到機電一體化產品中，包括神經網絡控制和模糊控制等。現階段，大多數機電一體化產品的智能化水平較低。具有自學習功能、控制功能和狀態監測功能的機電一體化產品的研發具有廣闊的發展前景，能夠在激烈的市場競爭中站穩腳跟，也是機電一體化產品創新的主要途徑。

四、機電一體化發展方向

眾所周知，機電一體化是機械領域、電子領域、計算機領域等各個領域的融合，其發展離不開相關技術的發展。因此，機電一體化未來的發展方向應以智能化、模塊化為主。

（一）智能

人類社會的發展，往往體現在人腦的智能上。機電一體化的發展還主要體現在產品的智能化，所以發展方向是基于智能化。如何讓機電一體化產品更智能，具備邏輯推理能力、邏輯思維能力等多種人類能力。然而，機電一體化產品要完全具備人類智能是不現實的。就各種機電一體化產品而言，是沒有必要的。因此，不僅要重視高智能或多智能，還要充分考慮產品、產品使用案例等各個方面。在這個階段，強大而快速的微處理器給機電一體化產品帶來了一點人類智能。

（二）模塊化

模塊化工程不僅困難，而且很重要。由于機電一體化產品種類繁多，制造商眾多，開發具有電源接口和標準機械接口的機電一體化產品單元相當復雜，但很有前景。示例：研究和開發集成電機和減速的動力單元、具有視覺功能的控制單元、圖像處理功能、識別功能以及能夠執行各種代表性任務的機械設備。這樣，充分利用標準單元，可以在較短的時間內研制成功新產品，進一步擴大生產規模。這就需要合理制定各部門不同的標準，各部門要匹配和對接，從電氣產品系列化、標準化來看，模塊化應該會促進機電一體化企業的快速發展。

（三）網絡化

上世紀末計算機技術最重要的成就是網絡技術。隨著網絡技術的出現和飛速發展，推動了工業生產、政治、教育、軍隊等社會各個領域的改革和發展。不同的網絡連接著全球不同國家的生產經濟，不同企業之間的競爭更加全球化。只要開發出功能完善、品質優良的機電一體化新產品，一定能迅速暢銷國內外。由于網絡的廣泛普及，許多基于網絡的遠程控制和監控技術正在迅速發展，而負責遠程控制的終端設備是機電一體化產品。并且隨著現場總線和局域網技術的不斷發展，家電的發展趨勢將以網絡化為主，各類家電將通過家庭網絡連接到計算機集成家電系統，使人們可以享受家中的技術，帶來便利的技術。因此，未來機電一體化產品的發展方向還包括網絡化。

（四）綠色化

工業的繁榮發展給人們的生活方式帶來了巨大的變化，尤其是物質生活條件大大改善，使生活更加舒適。二是資源減少，污染生態和自然環境。因此，人們十分關注和倡導環境保護。在此背景下，綠色產品的概念應運而生，時代的方向將以綠色為主。綠色產品的所有環節都符合環境保護和人類健康的要求，不嚴重污染生態自然環境，充分利用資源，這里所說的環節主要包括設計環節、制造環節和使用環節。設計環保機電產品留下了很大的發展空間。具體來說，機電產品的綠色化是指在實際使用過程中不污染生態和自然環境，產品即使不用，也不會成為機電廢棄物，可以回收利用，因此有必要改革現有的機電一體化技術，積極倡導綠色生產。將綠色生態理念融入工業生產，實現機電一體化技術綠色生態理念發展趨勢的目標。

結語

總而言之，機電一體化技術的不斷發展，加速了機電一體化產品在工業生產中的創新和發展，為未來機電一體化的發展提供了許多新的機遇。企業必須與時俱進，充分滿足人們生活生產的需要，保持一定的市場份額，不斷創新現有技術，將這些技術所包含的各個領域結合起來，促進機電一體化技術創新發展。