机电一体化技术的现状及发展趋势

2020-11-27张英杰

建材发展导向 2020年11期

张英杰

（阳泉煤业（集团）有限责任公司升华实业分公司，山西阳泉 045000）

机电一体化是指将电子技术融入机械信息处理、结构、控制以及动力功能中，实现电子软件、技术与机械装置的有效结合，并构建完整一体化系统。随着科学技术的迅猛发展，机电一体化技术也在不断创新和完善。在实际应用过程中，通过对机械技术、自动控制技术、信息技术、电力电子技术、信息变换技术、微电子技术、计算机技术、传感技术、接口技术、软件编程技术等的综合应用，充分发挥出机电一体化技术的作用和价值，在提升工业生产效率、质量的基础上，推动我国工业领域的长久发展。

1 机电一体化技术发展历程以及发展现状

1.1 初级阶段

最开始的发现阶段，是在二十世纪六十年代之前。在没有较多机电一体化意识的情况下，通过最初的电子技术，逐步完善着机械产品的各项性能。例如：在第二次世界大战期间，因为战争的范围逐步扩大，需要机械产品和电子技术之间的高度配合，并且结合的脚步要有所加快。

1.2 高速发展阶段

在二十世纪七八十年代。在这一发展阶段，实现了计算机技术、控制技术以及通信技术的蓬勃发展。这些科学技术的提升，促进了机电一体化技术的提升，并打下牢固的基础。

1.3 现代化发展阶段

到了二十世纪九十年代，集成电路已经向大规模化以及超大规模化的方向发展，和微型计算机共同成长，发展的速度令世界惊叹。这一基础成了一体化发展重要的科技力量。此外，还该阶段，机电一体化开始迈向更高的层次，慢慢开始了智能化的发展方向，为之后的智能化实现打好了基础。在现代化发展的过程中，不管哪项科学技术的应用，如光学技术、通讯技术等，都开始慢慢发挥自身的价值，这时开始出现了分支，其中包括光机电、微机电等。

2 机电一体化技术发展趋势

2.1 人工智能化

智能化技术的研究与发展是21世纪科学领域的主要研究话题，也是发展机电一体化技术的主要方向。因此，机电一体化技术的研究发展中，针对人工智能技术的应用备受关注，例如针对智能化数控机床与机器人的研发。所谓智能化，是指对机械行为的描述，是基于控制理论、技术的应用，结合人工智能、计算机科学、心理学、混沌动力学、运筹学、模糊数学、生理学等思想方来进行人类智能的模拟。通过人工智能技术的应用来使机械装置具备判断推理能力、自主决策能力、逻辑思维能力等，进而实现控制目标的更高层次的提升。诚然，现阶段针对人工智能产品的研发，虽然无法真正与人类智能进行比肩，但是通过对人工智能技术的应用，能够促使机电一体化技术的应用效果更加显著。通过为机电一体化产品进行部分智能或者是低级智能的赋予，以此充分发挥出机电一体化的最大化作用和价值。

2.2 机器模块化

模块化发展是现阶段机电一体化技术发展面临的主要难题，因为现阶段进行机电一体化产品研发、生产的企业较多，虽然在具体研发、生产过程中，有固定、标准的机械接口、动力接口、电气接口、环境接口，但是仍存在较大的难题。针对机器模块化发展，例如智能调速、减速、电机集成为一体的动力单元研究，或者是具备视觉、识别、图像处理、测距等功能的控制单位，通过对上述单元的模块化发展，可以实现对生产规模的大幅度增加，并推动我国工业行业的发展。但是受到多种因素的影响，导致现阶段其单元、部件以及接口的国际标准尚未有效制定。而要想实现机器模块化发展，可以通过大企业的组建联合来逐渐形成一种模块化发展趋势，以此实现企业规模化生产。

2.3 环保绿色化

纵观现阶段我国工业行业的发展，虽然带动我国经济水平提升，提高民众的物质生活水平，但是在资源生产方面的存在的问题却愈发严重。也正因此，节能环保理念的提出受到人们的重视和欢迎，并且被广泛渗透于各个行业领域之中。基于此，绿色产品的设计俨然成为现阶段工业发展的主要趋势。而针对绿色产品而言，并非是产品不会对环境造成破坏就属于绿色产品，而是需要在设计、制造、使用以及销毁等环节都符合相应的环境保护要求和标准。与此同时，需保障绿色产品在具体使用期间可以提高资源利用率，避免对生态环境造成破坏。在此背景下，进行机电一体化产品的绿色化设计至关重要，以此在保障机电一体化产品不对生态环境造成破坏的同时，可以达到回收利用的目的。

2.4 体积微型化

微型化最早在20世纪80年代提出，是指机电一体化技术在发展过程中，需要朝着微观领域、微型机器的方向不断发展。在此背景下，机电一体化技术的微型化研究不断深入。当前，针对机电一体化的微型研究已经取得一定的成效，具备体积小、灵活性高、能耗低等特点，在军事、生物医疗以及信息等领域都得到充分的应用。针对微机电一体化技术而言，需要在具体应用过程中依靠精密仪器进行制造加工，所以技术性方面有着较高的要求。