淺論機電一體化技術

摘 要：近幾年我國社會經濟發展速度加快，機電行業也得到了飛速發展，機電一體化技術成為我國社會經濟發展過程中一項非常重要的技術。機電一體化技術廣泛應用于我們生產生活中，同時與計算機通信網絡有機結合，能夠有效解決機電技術在時間、空間以及地理環境等方面的局限性。本文分別闡述機電一體化技術特點、機電一體化技術要素與遵循原則以及我國機電一體化技術發展歷程，并分析我國機電一體化技術的應用情況，提出我國機電一體化技術發展趨勢。

關鍵詞：機械生產系統；機電一體化技術；微電子技術；機械生產

一、機電一體化技術特點分析

機電一體化技術實際上是機械與電子技術的有機結合，但不是將兩種技術簡單地混合與疊加，而是一項先進的自動控制系統，能夠處理多項參數通過控制的復雜情況，并且數據分析、運算速度更快，結果也更加準確。

（一）機電一體化技術檢測性

機電一體化技術具備自動檢測系統，能夠針對整個機械系統全方位地檢查，在機械系統出現問題時，可以及時發出預警信號，有助于相關技術人員快速準確地判斷故障發生位置，并在短時間內進行故障處理，及時恢復機械設備的運行安全。同時，在機械設備中應用機電一體化能夠及時有效地提升機械設備的運行速度，并利用機電一體化技術的自動檢測功能，降低機械設備檢測成本，縮短機械設備維修保養的時間，進一步保障機械設備運行安全性與穩定性。

（二）機電一體化技術精準性

機電一體化技術在應用過程中對準確度要求非常高，在運用過程中能夠全面提升產品生產過程的時效性與準確性，以此來提高產品的機械性能。例如，在建設項目施工現場，可以將電子稱量系統運用到混凝土攪拌設備中，不僅能夠發揮出電子稱量系統的優勢特點，而且能夠進一步保證混凝土攤鋪平衡性，全面確保項目施工質量。

二、機電一體化技術遵循原則

機電一體化技術以及相關產品，雖然體積、結構、功能均有不同，但是實質上都是由機械零件和電子元件構成，可以看作是一個完整的系統。機電一體化系統組成要素包括結構、運動、動力、感知、智能這五大要素，而這五大要素自身以及相互之間應遵循能量轉換、信息控制、接口耦合以及運動傳遞四項原則。第一，能量轉換。能量轉換是指機電一體化系統不同環節相互之間需要進行能量交換與傳輸，但是不同要素之間由于模式不同無法直接進行能量轉換，需要同執行器、驅動器等不同類型的能量進行轉換，最終實現能量轉換交流的目的。第二，信息控制。在機電一體化系統中，智能組成要素是整個系統的控制單元，通過軟件、硬件的合理運用，來進行信息采集、數據傳輸、信息儲存、數據分析、數字運算等操作，以此來實現信息控制目標。一些智能化水平比較高的信息控制系統還能夠實現知識驅動功能。第三，接口耦合。在機電一體化系統中，需要進行信息交換和傳遞兩個環節，由于信息模式存在差異，導致兩個環節之間無法直接進行信息交換，需要借助接口耦合來完成。兩個環節之間信號強弱存在比較大的差距，需要利用接口耦合進行匹配。機電一體化系統接口耦合應具備信息邏輯控制功能，以此來保證變換放大之后的信號可以快速、準確地進行信息交換與傳遞。同時，還要保證時序、信號格式以及邏輯及規范保持一致，進一步確保信息能夠按照規定模式完成信息交換和傳遞。第四，運動傳遞。機電一體化系統中的運動傳遞實際上指的是系統不同組成要素之間，不同類型運動的信息交換與信息傳輸，并優化運動控制。

三、我國機電一體化技術發展歷程

我國機電一體化技術起步比較晚，經歷了多個發展階段。第一階段始于20世紀60年代，那時機電一體化技術在我國還處于起步階段。在這個階段，人們已經能夠有意識地選擇通過電子技術來提升機械產品性能，而在第二次世界大戰影響下，電子技術與機械產品的結合運用速度加快，在機電技術發展帶動下，軍事技術發展速度加快，并在戰爭結束后轉為民用，促進戰后經濟恢復與提升?？墒?，由于當時的科技水平有限，電子技術與機械技術的融合過于表面化，并未得到深入的研究與發展，導致開發的新產品推廣效果不佳。第二階段涵蓋了20世紀70年代至80年代，而這一階段是我國機電技術蓬勃發展的重要階段。在此期間，電子信息技術、控制技術以及通信技術全面發展，并帶動了我國機電一體化技術的創新與優化。超大規模集成電路與微型計算機的出現使機電一體化技術發展有了充分的基礎條件。與此同時，機電一體化技術與機電產品在世界各國高度關注與支持下開始蓬勃發展。第三階段是20世紀90年代末，這一階段，機電一體化進入了智能化技術發展的新階段。到了第三階段，光學、通信技術以及微加工技術的結合運用，使我國機電一體化技術正式進入深層發展階段。隨著光纖技術、神經網絡技術以及人工智能技術的推廣應用，機電一體化技術的發展空間不斷擴大，使機電一體化技術能夠獲得長久性發展。

四、我國機電一體化技術應用情況

（一）數控機床

在工業發展過程中，機電一體化技術為工業生產提供了重要的技術支持，而數控機床就是其中最典型的代表。在早期，數控機床技術經歷了一段實踐的平靜期，處于停滯不前的狀態，機電一體化技術創新與完善加快了數控機床的發展速度。數控機床逐漸向多功能模塊化發展，同時在發展過程中數控機床結構體系也不斷全面化、完善化。雖然數控機床對于機電一體化的運用逐漸純熟，但是數控機床并未局限于機電一體化技術中，數控機床的發展理念更加開放化，并且不斷向外延伸、發展，保證數控機床的兼容性與層次感的前提下進一步融合編程技術與改裝技術。數控機床由多個獨立模塊組成，工作效率得到有效保證，每一臺數控機床都能夠生產出不同類型的工業產品，在不斷發展優化中，數控機床的使用價值也在不斷提升。

（二）分布式控制系統

與集中控制系統相比，分布式控制系統主要通過中央控制計算機來控制和指揮多臺現場測控計算機。由于分布式控制系統自身安全性與功能性非常強，已經逐漸成為一些大型機電一體化系統的核心技術。分布式控制系統的運用需要結合實際情況來進行，針對系統控制工作實施層級劃分，劃分為多個層次后結合中央控制計算機實施監控、管理并控制現場生產情況。在測控技術的創新發展帶動下，分布式控制系統也在逐漸優化和改革，已經逐漸發展成為能夠實時進行現場調度、處理，并統一進行生產計劃在線優化管理等多項功能為一體的綜合性控制系統。

（三）工業機器人

如今，人工智能技術的發展受到了社會各界的廣泛關注，從業人員也不斷增加，科研力量也明顯提升。機器人技術作為人工智能技術的重要組成部分，在發展過程中提升機械生產中元器材的集成化發展速度，加快了電子產品的發展速度。在實際的機械生產過程中，由機器人直接參與機械生產，甚至取代人工，技術人員要結合機械生產具體要求制定相應的系統程序，通過生產系統程序來控制生產，從而提升我國智能化生產水平，將機電一體化技術應用到工業機器人生產領域中，需要循序漸進地逐步完成。總體來說，將機電一體化技術融合到工業機器人領域中可分三步進行，并在進行的過程中加強優化。首先，想要在工業機器人領域引進機電一體化技術，需要有相應的技術支持，確保生產操作的安全性。同時，應確保工業及企業能夠反復進行機電一體化技術運用，在機器人能夠熟練操作的基礎上進一步優化工業機器人在工作過程中的靈活性，重點優化工業機器人的傳感元件，提升工業機器人的敏感度。其次，選擇適當的技術手段獲取工業機器人運行過程中的數據信息，并將反饋的信息上傳到機器人控制系統，實現自動化生產。再次，合理運用機電一體化技術，能夠有效提升工業機器人的智能化水平，提升工業機器人在生產運行過程中的敏感度，并能夠從整體上提升工業機器人的環境適應度，提升工業機器人的使用價值。

（四）汽車電子化

隨著社會經濟的發展和國民生活水平的提高，人們對于汽車的需求量不斷增加，私家車的數量不斷增多。在汽車領域，機電一體化技術應用也十分廣泛，電子儀表就是其中非常有代表性的一項。機電一體化技術在汽車領域中的應用使汽車儀表性能以及外觀發生比較大的轉變，不僅汽車體驗感得到提升，而且汽車的安全性、穩定性也得到了保障。與傳統化的汽車儀表相比，電子儀表的功能更加全面，為汽車生產與制造提供重要的技術支持，并且擴大了機電一體化技術的使用空間與發展空間。

五、我國機電一體化技術發展趨勢

（一）智能化

智能化發展是未來社會發展的重要方向，在機械生產中融合各項智能化技術能夠更好地滿足人們生產生活需求，增加機電產品在市場環境中的份額，從而提升企業經濟收入。隨著科技全面發展，機電一體化系統中控制方式也逐漸從手動控制轉變為智能化控制，機電一體化系統通過合理化的思維方式與邏輯性的判斷，優化并完善機電一體化系統內部結構。智能化發展將機電一體化技術發展推向全新的發展階段，提升機械生產效率，專注于科學研究和技術發展。

（二）柔性化

在未來發展過程中，機電一體化技術會越來越靈活，并不會由于單個系統故障而導致整個機械生產線崩潰，影響企業生產進度。也就是說，機電一體化技術控制設計與系統執行給機械生產系統提供了一定的空閑空間以及調動空間，實現柔性化生產，在出現緊急情況時，機械生產系統能夠有足夠的空間來應對。未來，一旦在機械生產過程中出現突發狀態，機電一體化系統能夠逐步實現自我管理，各個子系統都能夠獨立運行，并不會受到其他系統的影響。同時，可以在環境變化下自我調整，有效拓展機電一體化系統的使用范圍與運行空間，有效避免由于系統故障影響整個機械生產系統正常運行，從整體上提升機械生產系統的安全性與可靠性，進一步提高機械生產效率。

（三）模塊化

我國自動化產品種類比較多，不同種類的產品也具有不同功能，并未制定統一的技術標準，導致自動化產品流通性不足。簡單來說，如果某一設備一些先進、精密的零件損壞時，只能返回設備生產廠家進行調換，或是由廠家技術人員上門修理，不僅設備維護成本非常高，而且兩種維修方式都比較費事，直接影響企業生產速度，導致生產企業經營成本增加。面對這樣的問題，我國政府在尊重機械生產專利的基礎之上，制定科學化、統一化的管理標準，做好自動化產品管理工作，推動自動化產品模塊化發展，全面促進機電一體化技術發展。

（四）全息系統化

全息系統化可以理解為智能，代表了機電設備的整體抽象。機電一體化技術全息系統化指的是在控制理論的指導下，將機電一體化技術與人工智能、心理學、物理學等不同領域的設計思維以及研究方式進行結合，綜合性考慮自動化產品的擬人思維，使機電設備能夠以人類的思維方式以及意識能力出發，優化機電設備操作細節，并提升產品生產質量。隨著機電一體化技術的不斷發展，機電一體化技術相關產品也帶有了一定的智能化特性，通過融合智能化技術手段，重點研究人工智能技術在機電工程中的應用，而數控機床與智能機器人的結合就直接體現了這一點。當然，人類的智慧是無論多么先進的機電產品都無法取代的，進一步優化微處理器，提升微處理器的性能與效率，在機電產品中發揮人類的智慧，提升工業生產質量，推進社會發展。

（五）環?；?/p>

當前我國堅持可持續發展原則，在社會經濟發展的同時，生態環境保護問題是首先要考慮的問題。根據我國相關法律規定與人們生產生活需求，節能、環保是生產企業必須面臨并解決的問題，我們國家積極倡導低碳環保的發展道路，在機電一體化產品設計階段，應始終遵循這一原則，盡可能地確保自動化產品生產過程與后期使用都能符合環保要求。

結束語

近年來，我國市場經濟體制不斷完善，市場競爭也越來越激烈。在市場經濟體制轉型與科技發展的共同作用下，機電一體化技術應用范圍不斷擴大。明確機電一體化技術應用現狀與未來發展形勢，全面推進機電一體化技術應用與發展，將機電一體化技術應用于各個行業中，全面提升產品生產質量與生產效率。機電一體化技術的應用致力于為人們的生產生活而服務，最終實現我國機械工業發展目標。

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