机电一体化技术的发展趋势及应用研究

牟军明

（北京天海工业有限公司，北京 100023）

现阶段，机电一体化技术已经被广泛应用在各领域的生产经营建设环节，对提升实际生产质量与效率具有重要意义。为从根本上提升机电一体化技术在实际应用过程中的可行性，各企业的相关管理部门需结合实际生产方案，对机电一体化结构进行不断完善，确保机电一体化技术能够在提升生产效益过程中发挥重要作用。

1 机电一体化技术的理论研讨

机电一体优化主要由计算机技术、信息技术、机械技术、控制技术等组成，是一门专业性强的复合型学科。机电一体化主要发展方向为智能化、模块化以及网络化，实际应用范围还在不断扩大。

随着社会经济发展速度的不断加快，现代电子技术革新频率提升，在市场中涌现出了诸多先进的电子技术，对从根本上推动现代电子技术快速发展具有重要意义。现代电子技术是机电一体化的重要基础，为不断完善机电一体化结构，保证机电一体化功能稳定革新，企业的相关部门需要增强现代电子技术的更新与优化的投入力度，通过将多种现代电子技术有机融合在一起，保障实际生产过程中的质量与效率。在机电一体化技术实际应用过程中，不同生产领域对机电一体化结构功能的要求存在较大差异，需相关设计人员在设计机电一体化产品期间，对生产需求以及生产特征进行细致分析。图1 为常见的机电一体化结构功能。

图1

2 机电一体化技术发展趋势

2.1 机电一体化技术智能化发展趋势

机电一体化产品现已经朝向智能化发展，应用在多种领域，对加快实际生产期间的质量与效率具有重要意义。具体来说，机电一体化技术的智能化发展趋势主要体现在以下几个方面：

（1）模糊逻辑控制技术。是人工智能技术下属子系统，通过模拟人类思维的方式，展现出不精准的信息方法。就目前，模糊控制系统已经被应用在很多生产经营建设领域，为保障生产期间的质量与效率奠定了坚实基础。例如，在列车启动与停车环节应用模糊控制系统，可以确保列车在运行过程中，乘客不会因为惯性而出现危险情况。

（2）专家系统。能够在一定领域内，将相关经验以及理论知识转化成计算机能够处理的程序系统，采用专家推理以及控制策略，确保问题解决效果能够达到专家级水平。现阶段，专家系统并不成熟，在实际应用过程中存在诸多问题，需要相关研究部门将当前关注重点放置在专家系统的完善过程，通过在实际生产过程中不断优化专家系统结构，从根本上提升专家系统运行期间的技术可行性与经济适用性。

（3）人工神经网络系统。人工神经网络系统是最为简单的处理单元，经常用在连接负责的网络系统中，具有复杂性显著的特征。与其他技术相比，人工神经网络技术具有一定的自适应能力以及容错能力，可以快速处理实际生产经营环节的各类问题。在人工神经网络系统内，可以应用数字或者模拟等方式进行开展分析工作，对许多问题因素并不精准的信息进行高效处理。在机电一体化改造过程中，应用人工神经网络系统，可以切实提升信息的传输力以及可利用率，帮助相关生产领域节省下更多的人力与物力资源，实现经济效益最大化发展目标。

（4）智能工程技术。智能工程技术也是基于机电一体优化技术下发展出的自动化处理与应用新科学，主要就是将研究目标放置在表示、获取、保存与变换等方面，确保信息处理、知识处理达到更深层次。与人工智能技术相比，智能工程技术的应用更被设计领域、制造领域所接受，为不断优化机电一体化结构、提升机电一体化设计水平奠定了坚实的技术基础。

2.2 机电一体化技术人格化发展趋势

机电一体化技术人格化发展趋势主要就是使机电一体化产品具有更高的模仿功能，能够模仿各个生命机体，确保机电一体化生产更加适应不同领域的生产经营建设要求。机电一体化发展的最终目标就是服务于人民，与人共生，因此，如何提升机电一体化的情感以及人性尤为重要，通过结合不同领域生产建设特征，对机电一体化进行人格化改造，尽早实现人机一体化目标。

2.3 机电一体化技术微型化发展趋势

20 世纪50 年代末，微型化理念被首次提出，通过在不影响运行水平的前提下进一步缩小机械设备的占地面积，从根本上提升各类资源的实际利用率。机电一体化微型化发展趋势是一定新兴且具有多学科交叉特征的课题，在机械设备内部零部件缩小到一定程度时，随之而来的生产效率与平稳运行问题将会日渐增多。为尽早实现机电一体化微型化发展目标，相关工作人员需要结合器件以及系统的实际运行要求，对系统设计方案进行专项评估以及优化，引入先进的虚拟现实技术，确保微型化发展方向能够在提升机电一体化产品运行经济效益中发挥主重要作用。

2.4 机电一体化技术集成化发展趋势

机电一体化产品集成化发展趋势能够从根本上提升产品的功能性与可控性。具体而言，机电一体化集成就是将机械、电子以及其他领域先进技术有机融为一体，形成一个具备显著综合特征的集合体，满足大众实际生产建设期间的各类需求。不仅如此，机电一体化集承技术也是利用系统工程技术指导机电一体化产品开发与应用环节，在机电一体化产品设计与应用过程中结合热能、光能、生物及化学能等先进技术，确保不同学科之间的相互耦合关系能够得到正确处理。

2.5 机电一体化技术绿色化发展趋势

伴随着社会可持续发展进程不断推进，机电一体化产品在设计与后期运营过程中也应当严格遵循绿色环保原则，推动机电一体化技术朝向绿色化发展。要求在机电一体化产品生产、制作、报装以及后期报废处理的全生命周期内，对周边生产环境的影响程度最小，不可再生资源的利用率提高，确保机电一体化产业能够更加满足社会可持续发展目标。

3 机电一体化技术的实际应用

为确保机电一体化产品在实际运行过程中具有更高效率，需要进一步提升机电一体化结构内部零件的精准度，控制产品运行阻力以及产生的噪声值。现阶段，机电一体化内部产品构件多被设计成螺旋曲筒或者膨胀机的叶轮叶片形态，可以更好地适应不同领域实际生产要求。

3.1 机电一体化技术在数控机床中的应用

数控机床以及数控机床管理系统现已经经历了40 多年的发展历史，随着机电一体化技术日渐成熟，将该技术应用在数控机床的监控以及优化过程中，对提升数控机床的功能性、控制精度以及结构性能具有重要意义。

将机电一体化技术应用在数控机床的开放性设计环节，能够确保数控机床模块具有一定的层次性、兼容性，符合各类接口标准，从根本上提升数控机床的实际利用率。

将机电一体化技术应用在大容量存储器的模块色剂过程中，在原有基础上丰富数控功能，实现数控机床多过程、多渠道控制目标。举例而言，在数控机床实际应用环节，一台机床可以同时完成多个独立加工任务。通过开发出相应的集成管理系统，将数控机床内刀具破损检测、物料板云以及机械手的操作均在统一集成系统中实现。

3.2 机电一体化技术在制造系统中的应用

通过将机电一体化技术应用在集成制造系统内，能够使各分散的系统简单结合在一起，实现系统动态最优化综合目标。通过计算机集成制造系统，可以打破部门与部门之间的界线，高效控制物流以及信息流，使经营决策、产品开发与产品准备工作均能够有机地结合在一起，确保各生产要素中的潜力能够被充分发挥出来。

3.3 机电一体化技术在工业机器人生产中的应用

传统工业机器人虽然进一步提升了实际生产质量与效率，但是，只能够用作重复运行，无法适应多变的作业环境以及作业对象。将机电一体化产品应用在工业机器人生产制造过程中，能够切实提升机器人的感知功能，确保机器人可以进行较为复杂的逻辑思维以及决策。

4 结语

总之，机电一体化技术发展领域极为广阔，实际应用期间的综合效益显著。与其他发达国家相比，我国机电一体化技术研发与推广时间较短，实际积累经验不足，为从根本上提升机电一体化技术在实际应用过程中的有效性，相关管理部门需将当前机电一体化技术的研发重点放置在机电系统化、微型化等方面，通过细致分析生产经营建设期间各类需求，对机电一体化结构进行不断优化，推动机电行业平稳可持续发展。