浅析机电一体化技术的应用及发展趋势

浅析机电一体化技术的应用及发展趋势

姜建军

身份证号：421127199505054318

摘要：机电一体化是社会生产力发展的必然要求，因此加强机电一体化研究，对于提高经济效益、扩大生产规模，促进社会的进一步发展具有重要意义。同时，机电一体化未来的发展需要多种技术的共同作用进行推动，所以，其对于促进各学科未来的发展，也会产生巨大作用。

关键词：机电一体化技术；应用；发展趋势

引言

机电一体化的运用在现如今已经越来越普遍，不论是在生产还是消费领域，或者是未来的发展上都有着重要的地位，对我们的生活做出了巨大的贡献，且机电一体化的未来发展空间也是十分广阔的，具有相当好的前景。

1机电一体化技术概述

机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术等多种技术进行有机结合，从而更好地为推动社会经济发展的综合性技术。同时机电一体化技术不是单纯地对现有技术的简单结合与拼凑，而是通过科学的整合相应的技术，进而形成一个最优的系统。机电一体化技术突破了传统机电产品单一的功能，所以可以有效地满足不同的应用场景需求。在精度上，机电一体化技术对相应的技术结构进行了精简，配合更为有效的控制技术，起到减小误差的作用，相较于传统的机械技术，其精度得到大大的提高。机电一体化技术由于具有自我诊断、自动监控、自动保护等功能，也在客观上降低了操作人员在操作过程中的安全风险，以及设备所可能面对的安全风险[1]。由于机电一体化技术的优势，所以机电一体化产品在实质上对人的感官以及头脑进行了延伸，并通过多种技术手段的综合应用来对人的不足进行了补偿，因而在生产效率和成本控制方面，具有极大的可开发潜力。

2机电一体化的应用领域方向

2.1应用于数控机床领域

自从世界上第一台数控铣床问世以来，数控机床制造业就不断向前发展。如今，数控机床在结构、功能、操作和控制精度上都有较大的优势，且大容量存储器的应用和软件的模块化设计极大的提高数控机床的性能，使一台机床能够拥有同时完成多个不同的独立加工作业任务。在数控机床中应用机电一体化，可使其生产产品的质量更高，效益更好，对于促进数控机床的发展和提升在该领域的发展水平具有重要意义[1]。

2.2应用于机器人领域

机器人在我国的工业领域应用非常普遍，特别是在汽车制造业、电子电气行业以及铸造行业发挥了重要的作用，它的广泛应用极大地提高了生产效率，减少了经济成本。由于大部分行业需要更加精密的产品，所以对工业机器人的设计精度要求较高，在工业机器人每一个制造过程中都对其精度有较高的要求，如今应用机电一体化技术，采用伺服电机并安装编码器对电机的旋转角度进行检测，将编码器里的反馈数据发送至伺服驱动器，校对并使旋转角度正确，保证了其运动精度[2]。此外，机器人控制也是机器人制造业的一项关键能力，为提高机器人的性能，降低机器人的成本，仍然需要进行大量的研究并引入新的功能。当今备受关注的机器人发展领域有多机器人控制、安全控制、3D视觉、远程机器人监控、无线通信等。

2.3应用于分布式控制系统

分布式控制系统，也被称为集散控制系统，它可以对生产程序进行指挥和分别控制，它把器件的控制权下发到底层控制器，通过底层控制器和上位机的通讯来实现控制。如今，大型企业生产自动化能力越来越高，集散控制系统也应运而生，通过结合机电一体化技术，集散控制系统已经具有很高的可靠性、开放性、灵活性以及协调性，减少了不必要的信号损失。

一般认为分布式控制系统的发展大概分为四个阶段。第一个阶段的典型产品是在1975年到1980年期间美国霍尼韦尔公司研发的TDC2000，由过程控制单元、数据采集装置、CRT操作站、监控计算机和数据高速公路五部分组成；第二个阶段的典型产品则是在1980年到1985年期间由霍尼韦尔公司研发的TDC3000，由局部网络LAN、多功能控制器、增强型操作站EOS、通用操作站US、网间连接器GW、系统管理模块SMM和主计算机HC组成；而在1985年到1990年，分布式控制系统发展迅速，在硬件更新了许多新技术，采用了制造自动化协议（MAP）标准，解决了一直存在的自动化孤岛问题，将分布式控制系统发展推向第三阶段；1990年以后，霍尼韦尔公司推出更加智能的TPS控制系统，采用了更加开放的硬件工作站，实现了更为高级的集中管理能力解决方法，分布式控制系统也进入现在的第四阶段。

2.4柔性制造技术

柔性制造系统可以实现计算机量化的制造，主要由多种计算机机器相互配合完成工作。柔性制造技术无论在任何时间任何地点都可以按照设定好的程序进行量化生产，可以生产柔性制造系统技术规定的任何工件，不管是零散的还是批量的生产都可以做到。

3机电一体化技术的发展趋势

3.1智能化

机电一体化设备的智能化要求机器人和数控机床能够具备人的思考能力与逻辑思维能力、决策能力，从而更为高效地控制目标。机电一体技术智能化的本质是在控制理论的基础上，吸收包括人工智能、计算机科学、混沌动力学等新思维新方法来让机电一体化技术对人类智能进行模拟。

3.2环保化

绿色环保是当前时代的必然要求，由于在人类发展过程中对生态环境造成较大影响，所以环保化趋势是机电一体化的未来发展方向之一。环保化要求机电一体化设备具有对环境污染小，同时设备能够进行回收以及进行再利用的特点，从而降低设备本身可能对生态环境造成的影响[4]。因此，绿色环保需求具有相当强的现实意义，实现机电一体化设备的环保可以促进资源的有效利用，促进社会的可持续发展进程。

3.3自律分配系统化

自律分配系统化是指机电一体化产品各系统之间保持相互独立，共同为总系统服务的状态，而在不同的环境条件下，系统可以根据实际情况，来进行系统优化，让机电一体化产品具有更强的适应性。同时，由于其各个子系统相互独立，所以当某一子系统出现故障时，不会对整体系统造成影响。

3.4微型化

机电一体化产品的微型化在医疗、军工等领域具有极大的应用价值。机电一体化的微型化主要难点在于材料结构、摩擦特性、机构设计等方面，同时我国目前已经在进行相应的技术研究，通过将亚微米级的微型元件进行融合，从而形成小体积的机电一体化系统。

3.5绿色化产品设计

科学技术的发展推动了工业水平的提升，在此基础上人们对于物质水平的要求有所提高。随着工业水平的不断发展，环境问题越发突显，因此人们对环境保护问题越发重视，并且提出了可持续发展理念，现阶段绿色生产理念逐渐深入人心，绿色化产品设计也成为当下机电一体化的发展趋势。生产和使用绿色化产品，不仅可以保护环境，而且可以保证人类健康，并且在促进工业生产的基础上使人类的生存环境得到有效维护。绿色化产品的应用有效地提升了资源的利用效率，促进社会的可持续发展，所以绿色化产品设计在机电一体化发展进程中有着广阔的前景。

结束语

机械发展和微电子技术的发展在科学发展史上是一个重要的里程碑，而现代技术把二者结合起来形成了机电一体化技术更是科学领域的一大突破。在机械领域上，加入微电子技术可以说是如虎添翼的一笔。机电一体化也使得机械工业在技术质量，产业管理，作用和结构，生产方法和管理方法上起到了重要的作用，让机械工业化有了更进一步的发展。

参考文献

[1]张阳.浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势[J].内燃机与配件,2017(24):151-152.

[2]李凯.机电一体化的应用领域和发展趋势[J].中国建材科技,2017,26(06):108-109.

[3]李凯.机电一体化的应用领域和发展趋势[J].中国设备工程,2017(24):181-182.

[4]祝茂钦.试论机电一体化技术的应用及发展趋势[J].科技创新与应用,2017(34):163+165.