机电一体化技术应用探究与未来发展

2020-01-06何梦冉

科学咨询 2020年19期

何梦冉

(泰山学院机械与建筑工程学院山东泰安 271000)

机电一体化是20世纪以来兴起的一门新兴学科。它集机械、计算机、电子、信息、微电子科学等多学科于一体，对推动我国经济和社会发展特别是智能制造的发展发挥了十分重要的作用。随着20世纪以来，人类的新理论、新思想不断碰撞，使新技术、新工艺层出不穷，并且在应用上不断取得了新的进展与突破。机电一体化技术也应运而生。它使制造业焕发出勃勃生机，推动了制造业的变革，有效地提高了制造效率和制造质量，对推动我国制造业的发展具有十分重要的作用。

一、机电一体化技术的应用进展

(一)工业智能机器人

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机械装置。机电一体化在智能制造中最基础的应用便是工业智能机器人。它应用多种先进的技术，集成人工智能技术、仿生学以及计算机技术等，可以按设计程度操作，也可以按照预先设定的程序自动运行。工业机器人可以代替人工从事危险的操作，如进行海底探矿、地震救人等。它的使用大大减轻了工作人员的劳动强度，提高了工作质量和效率。

(二)传感技术

传感技术是机电一体化技术中最关键的技术。其具备很强的敏捷性与高度的精确性，可以预防杂乱信号对主体设备的干扰。因此，它几乎涉及现代文明的所有科学技术。机电一体化模式中的传感技术比普通传感器的效果更好，在智能制造中发挥了极强的作用，且效果十分明显。它可以远程使用、可以代替工人检测，同时展现超越人工的可靠性、灵敏度和精确度，可以有效避免各种误差。

(三)数控加工

所谓数控加工(numerical control machining)，是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法。数控机床加工能够有效提高传统机床加工的工艺能力。机电一体化技术是最早被应用到数控加工工作中的。它的应用旨在用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工，可以提高加工的质量和精度，也可以提高机械加工的效率。

(四)自动生产线

当前，我国多数制造企业均采用了自动生产线，其主要是由自动化机器体系完成产品的生产过程。该生产线自动地由一台机床传送到另一台机床，并由机器自动地进行加工、装卸、检验等。机电一体化技术的应用使操作人员的工作变成为自动生产线的调整、监督和管理者，而不直接参与操作、生产过程。

二、机电一体化技术的未来发展趋势

当前，我国机电一体化技术的发展还处于初级阶段，在应用中也存在不少薄弱环节，未来发展主要体现出“五大”趋势。

(一)微型化

微型化即是指机电一体化向着微型领域发展。微型化是机电一体化未来的发展方向。随着时代的发展，智能机器设备的体积、尺寸要适应社会发展的需求。因为电脑的体积正在逐渐缩小，微型计算机、纳米计算机等相继出现。所以，与计算机技术相结合的机电一体化技术也需要向微型方面发展。

(二)数字化

微控制器不断发展，同时网络技术的快速发展，使数字形式的设计以及制造得到相应的发展。数字化是Mechatronics技术发展的一项趋势，可以让机电产品在设计以及生产中更加具有可靠性和便于操作性。

(三)智能化

机电一体化技术需要具有多功能的智能，能够自动进行逻辑思考、推理和内容判断，同时能够进行自主形式的决策。例如，在CNC数控机床中增加人机方面的对话，让机械制造向着更加智能化的方向发展。随着诸如灰色理论，神经网络等人工智能领域的发展，设计者要让机电一体化技术更为科学、更为高效。相关企业通过这些技术的应用，能够让机电产品的质量更好。

(四)人性化

机械产品最终是要服务于人们的。为此，设计者要对产品进行人性化的设定，增添一些人类情感方面的智能。因为机电一体化产品的使用对象是人，所以，机电一体化技术要赋予人的智能和情感，为人们提供更人性化、便利化的服务。机电一体化技术除了要完善主要的功能外，还要提高其对环境、声音、人们情感的阅读能力，提高交互性能，让服务对象感觉到接受服务是一种艺术享受。比如，家用机器人的最高境界就是人机一体化。

(五)自动化

机电一体化技术在实现以上性能的同时，也要实现自动操作程度的提升。机电一体化技术主要的目的就是进行自动操作，如果其应用的范围扩展，而扩展的原因就是自动操作程序的提升。在短时间内，机电一体化技术只能由人工来编辑基本的程序，然后由操作员按开始键操作。如果自动操作的目标是电脑，就可以不需要人多次编辑程序代码，而自动进行操作，这是研究人员需要进行研究的。同时，机电一体化技术的自动操作程序提升之后，体系也会更加完备。从现在对机电一体化技术的研究情况来看，未来机电一体化技术将具有更智能的程序，让人们可以随意进行组合，灵活性更强。