关于机电一体化技术应用和发展态势的探讨

包兆华

【摘 要】机电一体化技术属于微电子技术、机械化技术以及电子控制技术相互渗透的、相互融合的一种有机产物、一种完善的机电一体系统。本文结合机电一体化技术的概念，讨论机电一体化技术的应用及发展态势。

【关键词】机电一体化技术；智能化；发展态势

伴随当前科学技术的快速发展，这在很大程度上促进了不同学科相互间的渗透和交流，从而使得工程领域当中产生技术的更新与改变。伴随当前电子技术日益成熟，微型计算机和微型处理器被广泛的应用到各个行业当中，作为一项跨学科使用的技术，机电一体化属于计算机和信息处理技术、自动化控制技术、检测传感技术和机械技术等多方面学科相互渗透的一种系统工程。

1 机电一体化技术的概念

机电一体化技术主要指的是基于动力功能、控制功能、主功能和信息处理等集多种功能于一身的新型电子技术，这也是将电子化设计与软件系统、硬件设施相结合的一种多系统总称。其主要的特性为：机电一体化技术它是从系统工作中出发，对微电子技术、计算机技术、控制系统、软件编程以及信息交换技术等加以综合应用的技术，依照系统中优化组织的功能目标与组织目标，通过对每个不同功能单元的科学合理的布局，实现一种高质量、低能耗、可靠程度高和功能多样化的多方面价值，最终使得整体的系统达到最佳的工程技术。

2 机电一体化技术的应用

为了提升机电产品的性能和质量，不断发展高新技术，当前有很多零件在制作工艺上的精度要求非常高，制作的形状也越来越复杂。为了提升零件的工作效率，降低阻力以及降低声噪，通常零件会被设计成较为复杂的曲面形状。比如螺旋杆压缩机中的零件会被设计成螺旋形曲面。膨胀机中的叶轮叶片、潜水艇的推进装置以及直升机的螺旋桨等都被设计成非常复杂的空间曲面。在汽车制造过程中，发动机中的活塞也不是规则的形状，而是设计成椭圆形，为了提升零件的使用寿命以及使用的强度，机械轴不再是被设计成规则的圆柱形，而是由多段的圆弧形组成的复杂圆柱体。

机电一体化技术的应用实例：第一代工业机器人的出现，只能依照对应的指示，进行重复的工作。所以说第一代工业机器人，对工作的环境与作业的对象严重缺乏适应性与应变性。第二代工业机器人当中带有各种各样较为先进的传感器。可以对其工作的环境和操作的对象信息进行简单的处理，并且通过远程计算机的控制，作出相应的判断还可以对对本身的动作进行及时的反馈，初步的表现出低级的智能化。第三代机器人就具有多方面的感知功能，可以进行较为复杂的系统操作与逻辑操作，在作业环境当中可以进行独立的操作，这和第五代计算机有着不可分割的联系。[1]

3 机电一体化技术发展态势的讨论

机电一体化技术在历经长时间的快速发展，早在20世纪70年代初，通过日本的科技工作人员对机电一体化技术进行了科学与系统的概述，最终形成了一种相对比较完整的机电一体化的概念。在此之后因为大规模的集成电路技术与微型计算机技术的快速发展，让机电结合技术变得更加灵活、内容更加丰富、使用层面更加广泛。我国在机电一体化技术方面，经过十余年的发展历程已经取得了良好成果。主要体现在以下几个方面。

3.1 智能化方面

智能化操控是机电一体化产品的最终追求目标，我国在专家系统与人工神经网络等方面已经取得了重大突破，其中的科研成果正在不断地被应用到机电一体化系统当中。而且机电一体化的产品，在智能化方面用途是多种多样的，主要体现在以下几个方面：

3.1.1 模糊逻辑控制技术

这种技术是人工智能当中的一个子系统，属于一种经过模仿人大脑的思维方式来展现出非精确的信息的工具。当前模糊控制系统，已经在社会范围内被广泛应用。例如在列车的启动和停止的过程中，乘客不再需要扶着把手，尽管列车出现了惯性，也不会使乘客出现前俯后仰的情况。

3.1.2 专家系统技术

专家系统，属于一种对一些问题不解的智能型软件控制系统，这种系统将相关的经验与知识，表示成计算机当中，可以充分接受的和处理的符号方式。运用专家推理的方式与控制方式。搜集知识领域当中的只有专家才可以解决的问题，而且要达到专家级别的水平。尽管专家系统所表现出来的智能化有着很大的局限性。但是在部分的领域当中的应用还是有着一定的成效。比如在某些数控机床当中融入专家系统可以有效地提升机床加工的自动化层次。[2]

3.1.3 智能化工程

智能化工程是一门关于知识与自动化技术处理以及应用的全新科学，人们也称之为知识化工程。相关的目标主要是关于知识的表示方式、获取形式，知识的保存，传输交换以及理论方式的实现的技术。对信息的处理和数值的处理，属于更高层次的技术，其中所讲述的知识层面包含了经验性知识。从某种意义上来分析，知识就代表了智能化，而智能化工程当中所分析对知识的处理，相比专家系统来说更加的广泛，其主要的目的就在于运用智能化计算机，去对一些实际的问题加以解决。

3.2 人格化方面

所谓的机电一体人格化，指的就是通过机电一体化系统来模仿人的生命机体，还有就是机电一体化系统，重点强调的是产品和人类之间的关系，也就是让机电一体化产品更加适合人类使用与人类共生，对于机电一体化产品来说，最终的使用对象就是人，怎样将机电一体化产品融入人的智慧和情感这对机械智能化是非常重要的。机电一体化产品不单需要完善本身的性能，还需要在其色彩和造型等方面和周围的环境相适应。比如，家用机器人就是机电一体化产品使用的最高境界。

4 结束语

综上所述，机电一体化技术的发展态势包含智能化方面和人格化方面，其中智能化方面包含、模糊逻辑控制技术、专家系统技术和智能化工程；机电一体化技术属于微电子技术、机械化技术以及电子控制技术相互渗透的、相互融合的一种有机产物、一种完善的机电一体系统，其中应当包含了动力和驱动部分、机械的本体、传感测试部分、执行结构以及信息的控制部分。通过对机电一体化技术实际应用和其在未来发展方向的分析，从中可以看出科学技术的快速发展，促进了不同学科相互间的渗透和交流，使得工程领域当中产生技术的更新与改变。

【参考文献】

[1]胡泓，姚伯威.机电一体化原理及应用[M].北京：国防工业出版社，2012.

[2]张春良，陈子辰.机械制造业与新技术革命[J].机床与液压，2013（5）.

[3]蒋学华，韩虎，田相克，等.机械设计实验教学创新模式探索与实践[J].机械制造与自动化，2014（6）：110-112.