机电一体化技术的应用及发展趋势

2019-12-01黄志坚

电子技术与软件工程 2019年4期

关键词：数控机床机电智能化

文/黄志坚

机电一体化技术作为新兴产业技术，近几来发展十分迅速，已经成为一门交叉综合性系统技术，机电一体化技术主要有以下方面：

（1）计算机信息；

（2）自动控制；

（3）传感检测；

（4）伺服传动机械等技术。

在当今社会，机电一体化技术的作用已经十分重要，无论是生产中还是生活中都发挥了不可替代的作用，着眼未来，机电一体化也将在更为广泛的领域中发挥其优越性。研究机电一体化技术，探究其应用领域和发展前景，不仅仅可以促进社会发展与繁荣，也可以为人们提供更加良好的生活条件。

1 机电一体化技术概述

机电一体化技术，自一九七一年开始，发展至今已经有数十年。该项技术不是一个单一的学科，其涉及了以下方面：

（1）机械技术；

（2）电工电子技术；

（3）微电子技术；

（4）信息传感器技术；

（5）接口技术；

（6）信号变换技术等。

但是机电一体化并不是将这些技术进行简单拼凑，而是根据行业领域的要求，对其进行融合。随着科技进步，现代化、自动化、智能化设备的发展推动了智能化技术不断融入进机电一体化技术中。机电一体化技术从系统理论来分析，应用目标主要分为发挥系统功能和优化组织结构这两方面，要素主要包含智力、运动、动力、结构和感知，技术的主要目的是进行信息的处理和对接，最终目的是实现能量变换和系统结合。

2 机电一体化技术当前的应用领域

2.1 领域范围：数控机床

数控机床是一种自动化机床，带有程序控制系统，也指数字控制机床。应用这种数控机床，不但可以完成零件的自动加工工作，也解决了各种复杂的零件加工问题，提高零件加工效率，是一种典型性的，对机电一体化技术应用十分深刻的产品。数控机床系统实现了自动化的刀具破损检测功能，也初步实现了物料搬运功能。数控机床的发展水平，可以直观代表一个国家的机床发展水平，从这一角度来看，虽然我国使用中的机床数量庞大，市场也十分繁荣，在世界都名列前茅，但实际上高端数控机床市场机床的生产仍旧依赖进口，据相关数据显示，国内市场比例严重失衡，高端市场占比不足 5%，这意味着我国高端数控机床生产高度仍与发达国家存在差距。

2.2 自动机与自动生产线领域

随着科技发展与进步，自动化已成为生产活动的最大代名词，一方面自动化生产线解放了生产力，另一方面也大大提高行业生产效率，增加企业经济效益。如今，自动机与自动生产线技术已经在各个生产领域都创造出价值，实现了该行业的批量化生产，但是复杂的手工艺产品行业并不能应用自动机与自动生产线技术，无法进行批量化生产。

2.3 高端机器人领域

高端机器人领域，广义上就是指自动控制机器领域，将机器人在整个生产活动中，既可以自动自发地执行任务，也可以起到协助作用。随着机器人领域的不断进步，该技术已经不仅仅局限于现有的行业，而是进军机械电子领域、人工智能领域、材料学领域和仿生学领域。近年来我国机器人行业发展迅速，成绩良好，推动了相关领域的进步。智能化机器人可以链接网络实现远程控制，在发挥自身功能的同时，实现产业科技化，并提高国家综合实力。

2.4 汽车电子化领域

汽车领域中的电子化仪表属于机电一体化设备，实现汽车仪表多样化。过去汽车使用的机械仪表本身容易出现故障，电子化仪表则可以避免出现同类问题。

3 机电一体化发展的现状分析

（1）初期阶段，二十世纪六十年代前是。在这一阶段中，电子设备中的机械产品性能逐步完善，二战中，要求机械产品于电子技术进行结合，这一阶段电子技术发展不够成熟，还处于初期阶段，不可能进行产品的大量开发，更不能进行推广。

（2）蓬勃时期，二十世纪七十年代到八十年代，控制技术、计算机技术、通信技术等都得到发展，这些发展为机电一体化进步打下了基础。

（3）智能化转变，机电一体化进入全新的发展阶段。光学、通信技术、微细加工、系统建模设计、分析集成方法层面的进步都很突出，为机电一体化的发展提供技术支持。

（4）当今机电一体化进入发展阶段，人工智能技术和光纤技术都得到应用，对机电一体化的重视程度也在不断加深。

4 机电一体化技术发展趋势

4.1 光机电一体化

光机电一体化在下一阶段是常用的机电一体化系统，其构成系统有:

（1）传感系统；

（2）能源系统；

（3）信息处理系统；

（4）机械结构等。

光学技术能够对机电一体化传感系统进行改造，同时能改进机电一体化的动力系统和信息系统，增加机电一体化技术价值。

4.2 自律分配系统化

以往的经验显示，设备运行的过程存在的故障和系统漏洞等问题，经常影响设备的正常运行。应针对这一问题进行改进，进一步提高对系统的控制能力，提升系统的运行能力，使系统自发地针对突发事件迅速做出反应，提出解决方案。这意味着需要进行自律分配系统的合理设计，子系统在保持独立运行前提下，根据运营状态分别做出反应，并为总系统提供服务。