机电一体化技术在智能制造中的应用与研究

杨鑫锋

（日照市农业学校，山东 日照 276511）

在当前技术革命时代，科技的飞速发展促进机电一体化技术的发展步伐稳健，使其不断扩大生产范围和能力，可以说现今工业信息时代的全面来临离不开机电一体化技术的广泛应用，而将机械与电子相互集合形成的机电一体化技术，对各类机械设备实现智能化控制起到了决定性关键作用[1]。在机电一体化技术的实践应用中，智能制造技术与智能制造系统结合构成了完整的智能制造，它不断推动社会工业技术的转型发展，使得工业生产越发科学和人性化。正是基于机电一体化技术的发展带动了智能制造的进步，故此对智能制造过程中机电一体化的应用进行探讨极为必要。

1 机电一体化技术的概念

机电一体化这一技术概念最早出现在日本，后来伴随社会经济的发展，科技技术逐步向工业制造领域延伸，为社会工业的进步发展提供了更大的可行性。由于计算机技术的发展范围扩大，通过在机电一体化技术中引入计算机相关技术，以此极大的促进了机电一体化技术的革新发展，形成了由机械和电子技术融合并综合微型计算机技术的高端技术手段。现在，工业生产中所应用到的机械化技术包括很多，其中应用广泛的就有微电子技术、信息化技术、自动监控技术、电子电力技术、终端接口技术和软件编程技术等等，这些技术的应用让整个机械系统转换为一个微型电子电路系统，以此对系统从各方位传感器接收到的信息予以控制管理，而为有效降低系统能耗，通过计算机系统还可对制造系统进行控制，比如增强机械操作中机械臂的精准度等[2]。通过在工业制造中应用机电一体化技术，能够有效提高产品生产的质量和效率，而此种更加智能化、人性化的机械性操作也减少了相应的人力作业负荷量，为企业有效降低人力资源成本，反之还提高了产品生产的工艺性以及精密度。

2 机电一体化在智能制造中的重要性

不断追求品质是人们对生活的更高需求，因此如今用户对产品种类和级别的标准越来越高。基于市场需求和竞争环境，制造者只有不断革新优化现有产品，通过缩短产品生产时间、生命周期，才能更好地满足用户的需求，提升自我在市场竞争中的核心能力。由此来说，产品的制造以及装配操作极为关键，如将产品制造过程分为两个部分应包括产品设计和制造两个重要阶段。通过在产品设计阶段应用机电一体化技术，同时会涉及到机械、电气、控制以及计算机工程等相关学科[3]。比如自动控制技术可协助开发各类基于电子元器件的控制系统，以此强化或取代机械系统的机械化性能；计算机技术可广泛应用到各种软件的编写中，以此来控制系统作业、产品设计、开发活动、制定资源计划、记录市场调研以及开展销售活动等[4]。我们可以借助计算机技术进行CAD设计，轻松有效的开发出三维立体产品模型；并通过CAE分析产品模型，应用数字工具模拟研究产品的各项性能，通过实践模拟能为产品的开发设计人员在早期阶段提供一些准确的设想；而基于仿真研究的可行性，设计人员再进行相应的优化修改，帮助产品设计实现更好的性能和作用。我们知道，在传统产品设计领域，设计评估一般是以首批次生产的产品作为评估实体，而这样做既费时又耗力，使得产品开发的前置周期被拉长，现在使用计算机CADCAE软件操作则可以节省大量的设计过程和时间。以机电一体化技术为依托的还有计算机CAM系统、自动化系统等，如机床自动化可帮助生产中精简人工操作的加工环节；包装自动化可进行全面的产品自动包装；质量检测自动化可记录生产制作过程、检验产品合格率等等。这些系统的投入应用能够更好的保证产品的生产质量、工艺效率，让企业抢占市场先机。故此，对机电一体化技术进行探究并应用到智能制造中具有实践的重要意义。

3 机电一体化技术在智能制造中的具体应用

3.1 应用于传感技术中

传感系统是机电一体化系统中最基础的部分，其中传感技术在智能制造中的应用更为广泛，利用传感技术可直接检测数控机床系统在零件和机械部件施工方面的具体情况。传感器具有收集数据系统的能力，而数控系统水平的高低则取决于传感技术的应用。在数控生产中，传感技术是收集生产数据的重要组件，它可辅助生产实现自动化控制与调节，通过传感技术在制造系统中及时对生产信息予以反馈。由此可知，传感技术程度越高则系统的自动化程度会相应提高。在精准快速检测的条件下机电一体化制造系统才可及时性对目标进行控制，利用传感技术掌握生产制造整个过程中的各项参数，并将系统中的控制系统指令传输到目标处。目前，在工业机器人制造领域应用最为普遍的是光电传感技术，它可通过对空间内光线、温感、气体等进行感应，对零部件的直径大小、粗糙程度、震动效果、平整光滑度等相关产品参数进行检测，以此针对产品性状来控制产品质量；计算机系统还可通过光电传感技术回传过来的数据判断生产操作的进度，以便自动生成下一个指令，针对产品的外观、性状进行合理的控制改进[5]。此外，光电传感技术的应用还十分广泛，它可用于手机、汽车的智能制造中，包括医疗领域也有所涉及。

3.2 应用于数控生产中

目前，机械制造在我国社会经济体系中占据着重要地位，推动着我国工业以及农业技术的飞快发展。在当前领域，数控制造企业应该是我国行业中应用机电一体化及时最早的企业之一。企业进行数控化生产的过程中对智能控制系统的要求颇高，这是因为一方面系统内部的模拟信息与数据资料存在较大关联性，另一方面在进行生产控制及管理的同时数控技术从中发挥着极其重要的功能。目前我国大型机床厂中，数控机床构造的种类主要以总主线和CPU模式的较多，该类模式可利用智能控制的方法在诊断工作中促进设备数据的精准性获得更大程度的提高；同时还可依据计算机软件的应用将动态画面进行三维立体呈现，让原来看起来抽象化的生产工作流程变得具体形象化，从而为相关的生产、技术等工作人员提供有效的指导[6]。

3.3 应用于自动生产线和自动机械中

以人机界面控制装置、光电控制系统等电子技术为依托，对产品生产操作的整个流程进行全面的掌控管理，这就是企业自动生产线和自动机械的应用。目前自动生产线和自动机械在智能制造中的应用也是十分广泛，比如在生产的印刷和包装领域等。与此同时，智能制造系统中还有一种与自动生产线相对应的柔性制造系统技术，它被广泛应用在计算机与数控机床的整合生产中，能够为企业节约大量的生产时间成本、财力以及物力等等，这对于产品生产种类多、设计需求高的中小型企业十分受用[7]。

3.4 应用于工业智能机器人

当前，应用于智能制造中的机电一体化技术当中最为先进的就是智能机器人，通过多种先进技术的相互结合，智能机器人成为了一种融合多学科技术的新型科技成果；而作为一项重点研究技术，我国的智能机器人在提升产品质量、保障产品强度方面均取得了较大的进步。在工业生产中应用智能机器人具备较大的优势性，它不仅可甄别信息数据，还可替代人工操作完成一些原来较慢的工作环节，同时智能机器人的生产精准度非常高，这对于完成某些复杂性工作的帮助很大。

4 机电一体化在智能制造中的未来发展趋向

4.1 人工智能领域

实现人工智能是科学技术发展的重要目标，如今各类技术还在不断开拓和创新，人们对人工智能技术的探索也从未止步，未来智能设备取代人脑活动而开展一些简单性的思考和学习，以此代替人们参与脑力劳动也不是没有可能性的。人工智能的全面发展将会让智能化设备调节及控制形成一整条生产线，利用生产线各个模块之间的联动反应从而提升整套生产的效率，以此强化人工智能的性能作用。

4.2 人机一体化技术

智能制造发展到一定程度之后必然会形成人机一体化，而从现在工业生产的综合发展情况来看，当前实现人机一体化会比实现机械全智能要更具合理性及可能性一些。通过人机一体化技术，以人脑作为技术控制的核心，以智能设备作为技术的载体，将两者融合使之发挥技术作用，而借助大脑的灵活性、多元性实现技术的不断创新，借助智能设备的专业性、全面性达到技术的共享，以此更好地推动工业科技的进步发展[8]。

4.3 微型化发展方向

微型化发展是机电一体化技术进一步获得发展的新方向，从而将机电一体化技术应用到航天航空、医疗器械、智能制造的各个行业和领域之中。目前，机电一体化技术已被广泛应用到智能制造方面并取得了较为显著的成果，然而在其他领域尤其是医疗方面，由于智能机械的体积过大、耗能过高等一些客观性问题有待解决，因此还无法满足良好的使用需求。鉴于此，尽量优化智能机械的性能，缩小体积、减少能耗，从而使其从微型化方面发展极有必要。

5 总结

总而言之，随着机电一体化技术的广泛应用，我国早期传统的生产作业模式已得到很大程度的改观和优化。从整体层面来看，这一生产模式的转变也是我国经济发展进步的必然成果，将多项新型的技术综合而形成更高科技的技术类别。通过在智能制造中广泛应用机电一体化技术，不但有利于多项技术的融合发展，优化企业生产的整体结构，也促进了我国工业技术改革步伐的加快，为企业的经营发展创造出更大的经济效益。