机电一体化技术在汽车智能制造中的应用

安广彬，周 丛

(长城汽车股份有限公司，河北 保定 071000)

人们通过智能终端可以让机电机组独立完成汽车控制的多个环节，提高了汽车行驶的安全性。但仅通过智能终端对分散的汽车机械组件进行控制并不能最大限度地保障用户安全，为了优化汽车质量，需要进一步对汽车智能制造模式进行优化。机电一体化技术能够将分散的机电机组集成，使不同指令之间的连贯性加强，提升机组运作效率。

1 机电一体化及智能制造

1.1 机电一体化

机电一体化涉及多个专业领域，如电子力学、微电子、机械等，大体上可以分为电子和机械两部分。过去，电子技术与机械技术相互独立，并没有太多联系，随着技术水平的提升及相关研究的深入，二者开始融合，形成了机电一体化概念。机电一体化是利用电子技术对汽车机械组件整合，可以直接对电子进行控制，使汽车机械组件完成相关指令，所以可以将机电一体化视为利用电子对汽车机械组件进行集中控制的一项技术体系。机电一体化还具有远程控制特征，即电子技术的控制作用来源于电子信号，信号能够作为信息载体往返于控制端与机械组件端，帮助人工传输控制指令到机械组件处，使其运作，并将机械组件的运作状态反馈给控制端，便于人工进行调控，这一特征在汽车智能制造中有更突出的表现，因此机电一体化技术是汽车智能制造模式的基础[1]。

1.2 智能制造

智能制造概念来源于智能技术，属于通用性技术，在汽车制造领域中起到了巨大的作用。现代汽车智能制造是一个系统性的概念，即利用智能技术制造一个智能控制系统终端，终端具有智能逻辑功能，在一定程度上可以取代人工对制造需求与相关事件进行判断，再根据判断结果设定控制指令，并通过传输渠道将指令发送给控制单元，由控制单元对制造机械进行控制，使其执行指令，实现制造目的。由此可知，智能制造最大的特点是可以取代人工，其中智能逻辑是支撑整个系统运作的关键因素，该逻辑由人工预设得来，同时会随着人工或其他信息来不断增强、不断完善自身智能水平，以保障制造效率与质量。目前，汽车制造领域还无法做到完全脱离人工，大部分人工主要负责对智能制造运作进行监督、调整与应急控制，在未来，智能技术是可能完全取代人工的，推行智能制造是现代汽车制造领域的趋势。

2 机电一体化技术在汽车智能制造中的应用

2.1 制动防抱死

在汽车智能制造模式出现前，传统汽车在制动过程中经常出现抱死现象，使得用户遭受了很大困扰，人们开始针对抱死现象进行研究，机电一体化技术应运而生，构建了制动防抱死系统(ABS)。制动防抱死系统的主要作用是控制汽车速度，这样可以最大限度地排除制动时的不稳定因素，以防汽车追尾等安全事故发生，但传统制动防抱死系统只是简单的地减少了制动装置，即只在后轮安装制动装置，这种行为使得汽车制动性能大幅下降，因此不可取。采用机电一体化技术的汽车智能系统能够对每个制动装置与车轮瞬时运动状态进行感知与监测，根据监测结果对每个制动装置力矩进行合理设计，一方面起到了防抱死作用，另一方面也兼顾了汽车制动需求，不再需要减少制动装置。例如：某汽车智能制造厂中，工作人员在每个制动装置与制动轮上都安装了智能传感器，传感器类型为电子装置，该装置能够高效率地采集瞬时力矩情况，并通过电子信号将力矩信息传输给汽车智能控制系统，系统根据信息可作出准确判断，拟定合理力矩参数，设定控制指令，这样根据指令制动装置的控制单元会被调整到合理力矩指令。经测试可知，传感器的应用成功实现了制动防抱死现象，安全水平符合现行安全标准。可见，在汽车智能制造中有必要利用机电一体化技术来建造制动防抱死系统，不但可以对汽车制动性能起到了保障作用，还提高了汽车行驶安全性，具有突出的智能水平[2]。

2.2 自动变速器

自动变速器利用机电一体化技术，可降低汽车损耗功率，提高汽车动力传递质量，汽车在行驶过程中的安全性与舒适性都会得到提升。例如：某厂在汽车自动变速器机电一体化生产中，在汽车发动机附近安装了若干传感器，用于检测发动机的振动频率、温度等参数，通过传感器可知汽车发动机的工作状态，并通过电子信号将状态信息传输给智能终端，终端会根据信息对发动机开关程序进行控制，进行开关程序选择、开关跳合自动化控制、换挡信息控制等。自动变速器具有机电一体化技术特征，借助智能技术可以降低汽车操控难度，提高汽车行驶安全，应在汽车智能制造中重点推广。自动变速器还具有自检功能，即智能终端根据反馈信息可知自动变速器当前状态是否正常，如果发现异常，将停止自动模式，转入手动模式，排除因自动变速器异常而产生的安全隐患。

2.3 测距雷达

测距雷达一般用于汽车停靠时，主要功能在于检测汽车首尾两端与周边障碍物的距离，并实时通过语音提示用户当前距离，以便用户做出判断，解决了以往汽车停靠时的视野盲区问题，同时也大幅避免了汽车碰撞情况的发生概率，所以测距雷达具有较高的应用价值。测距雷达是机电一体化技术的一种应用形式，其大体架构可以分为激光传感器子系统、中央处理系统，前者可以根据激光在不同距离的强度判断汽车与障碍物的距离，并将距离信息反馈给中央处理系统(即智能终端)，智能终端会连通车载语音提示功能进行提示，以保障汽车在停靠或其他情况下的安全。测距雷达基本可以实现无差别测距，应在汽车智能制造中广泛应用。

3 机电一体化技术在汽车智能制造应用中的问题

3.1 传感器敏锐度问题

现代机电传感器在敏锐度上存在一定缺陷，在某些时候无法实时识别障碍物或识别延时等，这种现象都可能导致用户遭遇危险。提高传感器敏锐度是解决问题的关键，未来可采用光学技术来深入研究。

3.2 技术柔性问题

机电一体化技术在汽车智能制造中的应用处于受控地位，即各技术系统需要根据智能终端指令来运作，面对智能终端指令，现代汽车的机电一体化技术系统通常是无条件执行，说明技术柔性稍有欠缺。有时用户希望汽车速度能够更快，但碍于智能终端对自动变速器发出的指令，汽车制动力会受到限制，速度可能无法满足用户需求，而如果智能终端能够根据周边环境判断是否有必要对制动力进行限制，就可以提高技术柔性，这是机电一体化技术在未来汽车智能制造中需要解决的问题。

4 结语

机电一体化技术与汽车智能制造关系紧密，其各种应用能够支撑智能逻辑运作，但技术应用存在缺陷，在特殊情况下可能带来负面影响，还需要继续深入研究，以提高技术水平，提高汽车操作便捷性，延长汽车使用寿命，保障汽车行驶安全。