機電一體化的前景范文
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第1篇
Abstract: the development of modern science and technology, a strong impetus to the different disciplines of cross-cutting and infiltration, resulting in the mining area and the transformation of the technological revolution. This article through to our country mechanical and electrical integration of the historical development and current situation, electromechanical integration of the partial forecast
Keywords: mechanical and electrical integration of technology status prospect
中圖分類號： TH-39文獻標識碼：A 文章編號：
現代科學技術的不斷發展,極大地推動了不同學科的交叉與滲透,導致了礦業領域的技術革命與改造。在機械工程領域,由微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化,使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化,使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”發展階段。
一、機電一體化概要
機電一體化是指在機械的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。但其基本特征可概括為綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術,根據系統功能目標和優化組織目標,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質量、低能耗的意義上實現特定功能價值,并使整個系統最優化的系統工程技術。
世界范圍內機電一體化的發展大體可以分為3個階段。第一階段也稱為初級階段。20世紀60年代以前由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平,機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展,已經開發的產品也無法大量推廣；第二階段可稱為蓬勃發展階段。這一時期,計算機技術、控制技術、通信技術的發展,為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展,為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎；第三階段,20世紀90年代后期,開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段,機電一體化進入深入發展時期。。
二、機電一體化的發展狀況
我國從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列入“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作,取得了一定成果,但與日本等先進國家相比仍有相當差距。
三、機電一體化的發展趨勢
(一)智能化
智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向。人工智能的研究日益得到重視,機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述,是在控制理論的基礎上,吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學和混沌動力學等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標。智能化使機電一體化產品具有與人完全相同的智能是不可能的。但是,高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能則是完全可能的。機電一體化技術在發達國家經過幾十年的研究和運用，現在機電一體化技術正向智能化方向發展。最新的技術方向是：光學、通信技術等進入了機電一體化，使得微細加工技術也在機電一體化中出現，從而出現光機電一體化和微機電一體化等新分支；通過進一步對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，使機電一體化的學科體系和發展趨勢都得到了深入研究。要充分發揮大專院校、研究機構的科研作用，讓大專院校、研究機構與一些大中型企業在機電一體化技術領域進行合作研究，推進技術的發展并把最新的研究成果快速的轉化和應用于實際的產品和相關的領域，為各方面帶來顯著的經濟效益和社會效益從而達到相互促進的積極作用。
(二)網絡化
20世紀90年代,計算機技術的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給工業生產、政治、軍事、教育和日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片,企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來,只要其功能獨到,質量可靠,很快就會暢銷全球。由于網絡的普及,基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。利用家庭網絡(home net)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統，可使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此,機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。
(三)微型化
微型化興起于20世紀80年代末,指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統,泛指幾何尺寸不超過1 cm3的機電一體化產品,并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活,在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術,微機電一體化產品的加工采用精細加工技術,即超精密技術,它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
(四)綠色化
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面,物質豐富,生活舒適；另一方面,資源減少,生態環境受到嚴重污染。于是,人們呼吁保護環境資源,回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生,綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環境保護和人類健康的要求,對生態環境無害或危害極少,資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品,具有遠大的發展前途。
近幾年來,我們機電一體化產品的研究和生產得到長足的進步。機電一體化技術在發達國家經過幾十年的研究和運用，現在機
電一體化技術正向智能化方向發展。最新的技術方向是：光學、通信技術等進入了機電一體化，使得微細加工技術也在機電一體化中出現，從而出現光機電一體化和微機電一體化等新分支；通過進一步對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，使機電一體化的學科體系和發展趨勢都得到了深入研究。例如,國產電牽引采煤機已經占領國內市場,核心部分是由安裝在采煤機上的計算機和傳感器組成,具有多種保護、遙控功能。國產全數字化直流提升機也已占領國內市場。此外,我國在液壓支架電液控制、膠帶運輸機、礦井供電設備以及風機、水泵、壓風機、局扇等設備上也都有成熟的機電一體化產品。但是，,筆者認為在發展我國機電一體化產品的技術上應該注意以下幾點：①研究具有自主知識產權的核心裝置,增加產品國產化的比例；②增加產品的通訊功能,以適應綜合自動化的需要；③進一步提高尤其是大型設備的故障診斷功能和智能化程度。
機電一體化的出現不是孤立的,它是許多科學技術發展的結晶,是社會生產力發展到一定階段的必然要求。并且隨著科學技術的發展,各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯,機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。我國可以利用廣闊的市場潛力,用全新的方式和更短的時間研發更多具有知識產權的機電一體化產品。隨著我國科學技術的發展,各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯,在國內外發展的同時，行業內肯定會有競爭的時候，它既是挑戰，更是機遇。筆者相信，在新的社會主義建設思想的指引下，我國機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。
參考文獻：
第2篇
關鍵詞:機電一體化;應用;前景
中圖分類號:TD614 文獻標識碼:B 文章編號:1009-9166(2010)020(C)-0186-01
一、概述
機電一體化是眾多科學技術發展的結晶,是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它促使機械工業發生戰略性的變革,使傳統的機械設計方法和設計概念發生著革命性的變化。大力發展新一代機電一體化產品,不僅是改造傳統機械設備的要求,而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的必由之路。
二、機電一體化技術的主要應用
(一)數控機床。數控機床及相應的數控技術經過40年的發展,在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具體表現在:(1)總線式、模塊化、緊湊型的結構,即采用多CPU、多主總線的體系結構。(2)開放性設計,即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準,能最大限度地提高用戶的使用效益。(3)WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真,并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。(4)大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計,不僅豐富了數控功能,同時也加強了CNC系統的控制功能。(5)能實現多過程、多通道控制,即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力,并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。
(二)工業機器人。第1代機器人亦稱示教再現機器人,它們只能根據示教進行重復運動,對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性;第2代機器人帶有各種先進的傳感元件,能獲取作業環境和操作對象的簡單信息,通過計算機處理、分析,做出一定的判斷,對動作進行反饋控制,表現出低級智能,已開始走向實用化;第3代機器人即智能機器人,具有多種感知功能,可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策,在作業環境中獨立行動,與第5代計算機關系密切。
(三)計算機集成制造系統(CIMS)。CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合,而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線,以制造為基干來控制“物流”和“信息流”,實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化,各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。
(四)柔性制造系統(FMS)。柔性制造系統是計算機化的制造系統,主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求,生產其能力范圍內的任何工件,特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。
三、機電一體化發展應用前景
開發新一代的機電一體化系統,設計和研制各種性能優良、穩定高效的機器人和機電一體化設備,實現工業和各種作業的柔性化和自動化,使機械設備具有更高的柔性。智能制造系統(MIT)是由智能機器和人類專家組成的人機一體化系統,是在專家的指導下,做到人機的有機結合,具有很強的自律能力和人機一體化能力;高水平的人機一體化(即虛擬制造技術),在軟件的支持下,有一定自組織能力、自我優化能力和自我修正能力,是機電一體化研究熱點。它是在控制理論的基礎上,吸收人工智能、心理學、生理學、運籌學、計算機科學等新思想、新方法,模擬人類智能,對診斷過程、人機接口、自動編程和加工過程等問題進行分析、判斷、推理、構思和決策,以取代或延伸制造工程中人的部分腦力勞動并對專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承和發展,以求得更高的控制目標。
快速零件制造技術(RPM)是由CAD模型直接驅動的快速制造任意復雜形狀三維實體技術總稱。其加工過程中人工干預少或無人工干預,由CAD軟件設計零件的三維實體模型的數字模型,然后根據工藝要求,按一定厚度分層,完成從三維實體模型到三維平面的轉變,進行加工處理,生成數控加工代碼,再以平面加工方式生產,是集計算機技術、數控技術、激光技術、材料技術等于一體,是零件制造加工的前沿技術,是新的發展方向。
隨著新世紀的到來,人們對制造模式有了新的認識;從以“技術”為中心向以“人”為中心轉變,從“金字塔式多層次管理”向“網絡式管理”、由順序工作方式向并行工作方式,由固定組織加工向敏捷制造加工轉變,特別是由質量第一向快速響應市場需求的轉變。因此,21世紀制造模式成為機電一體化研究的新領域。
結束語:綜上所述,隨著新產品的研發及高精密等設備的發展,要求新一代機電一體化技術、產品及系統也必然會朝著高性能、智能化、系統化以及輕量化、微型化方向發展,從而為國家帶來更大的經濟效益與社會效益。
作者單位:安徽省煤田地質局第一勘探隊
作者簡介:賈海林(1957.11― ),工作時間1975年,現任安徽煤田地質局第一勘探隊,機電工程師。
參考文獻:
[1]李運華.機電控制[M].北京:北京航空航天大學出版社,2003.
第3篇
關鍵詞：機電一體化；發展趨勢；智能控制
1 概述
當前，我國的科學技術不斷發展，在很多的科學領域都有了很多的滲透和交互，這樣也使得工程建設領域出現了很多新的變革，在機械制造領域，科學技術尤其是電子計算機技術不斷使用其中，這也使得基本的技術和產品功能都出現了很大的改變，這樣就使得工業生產領域機電一體化的速度明顯有了很大的提升。
2 機電一體化的發展趨勢
機電一體化通常就是指在科學技術領域多種技術多種學科不斷交融的趨勢，以當前的機電一體化的發展情況而言，機電一體化正在朝著這樣幾個方向發展：
2.1 智能化
在人類社會的發展和進步中，智能化是一個非常明顯的特征。智能化也是機電一體化技術和傳統機械技術的一個最重要的差別。機械智能化的一個最為集中的表現就是產品出現了很多智能化的功能，，機電一體化技術中，智能化的使用也使得其成為了本世紀最為重要的一個發展趨勢。
2.2 高性能化
高性能也就是指速度快、精度高、可靠性強、效率高的發展趨勢，在近幾年誕生的CNC就能夠很好的滿足這幾方面的需要，這種系統在進行處理的過程中使用很多的中央處理器，在連接的過程中使用了很多條主線，這樣就可以使得數據能夠以很快的速度進行傳遞，在運行的過程中，能夠實現同時對多項任務完成處理，在系統設置中，重視系統的實際功能能夠對故障進行自動診斷，如果系統出現了問題要及時進行自動檢查和處理，在處理之后還要能夠對系統進行自動的修復，這些先進的功能也能夠有效的保證我國機電一體化設備的高性能。使其能夠在實際的工作中發揮更大的作用。
2.3 網絡化
在20世紀90年代，互聯網技術在我國悄然興起，所以與網絡技術相關的各項技術也不斷的出現在了各個領域中，遠程控制和監控技術也因為網絡技術的發展和應用得到了很好的效果，用于遠程控制的各種終端也使用了多種網絡技術，所以，在機電一體化的過程中，其一定會朝著網絡化的方向發展。
2.4 微型化
微型化是微型機電一體化和機械技術以及電子技術的有機融合，這項技術也是機電一體化技術中最新的發展趨勢，這種技術能夠體現出諸多的優勢，首先其體積較小，所以其能夠占據更小的空間，在運行的過程中靈活性更強，在軍事和醫療等領域發揮著十分巨大的作用，也是近幾年來最重要的技術之一。
2.5 人格化
在以后的機電一體化技術中，其在性能和表現上應該更接近于人類，也就是要更好的加強人和機械之間的協調性，同時也使得二者能夠更好的相互融合，能夠使得機械在操作時更符合人們的操作習慣，在安全性和可靠性上也能夠更有保證。
2.6 綠色化
系統綠色化特點就是指其在生產制造和使用的過程中不會產生污染，同時也不會對環境造成負面的影響，同時在其到達使用期限之后還能夠將其相關的部件進行有效的回收使用，我國的經濟和工業都不斷發展，隨之而來的是我國的資源也不斷的減少，在環境方面也出現了很大的不足，生態環境不斷遭到新的破壞，這種特點非常符合我國當今的發展需求，同時其又能夠很好的體現出我國的基本國策，所以這種綠色化特征也必然會成為今后我國機電一體化的一個重要的發展趨勢。
3 我國機電一體化的應用前景
3.1 利用高新技術對機電一體化進行有效的改造和提升
在實際的使用中，機電一體化技術要涉及到非常多的學科和領域。它也是一門有很強的綜合性的技術，我國近幾年的發展中非常重視相關產品的創新，通過對先進技術的使用不斷增強產品自身的市場競爭力。
3.2 開發新一代的機電一體化系統
3.2.1 計算機集成制造系統
在CIMS發展過程中，要注重人機一體化。在CIMS系統中處于核心地位的過程控制級計算機，應配備必要的硬件和一定的軟件功能。在軟件方面，要做到計算輔助設計（CAD）和計算輔助制造（CAM）與硬件的有機結合，在發展過程中，要重視基本技術，不盲目追求高度自動化，數字化，逐步實現機電一體化的柔性、自動化、全局化。
3.2.2 智能制造技術
智能制造系統（IMT）是由智能機器和人類專家組成的人機一體化系統，是在人類專家的指導下，做到人機的有機結合，而不是取代人，智能制造系統具有很強的自律能力。人機一體化能力是機電一體化研究熱點，它是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、心理學、生理學、運籌學、計算機科學等新思想，新方法，模擬人類智能，對診斷過程，人-機接口，自動編程和加工過程等問題進行分析、判斷，推理，構思和決策。以取代或延伸制造工程中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承和發展，以求得更高的控制目標。
3.2.3 精益生產方式和敏捷制造技術
精益生產方式（LP）是以人為中心，以簡化為手段，以盡善盡美為最終目標，包括雇員的介入，全面生產力的保持，及時化的生產，全面質量管理組成，探討更有效地簡化企業的組織結構，簡化產品的開發過程，簡化零件的制造過程和產品的結構，由于LP是基于企業或企業集團，有一定的局限性，于是出現了跨企業、跨地域、面向全球的制造技術即敏捷制造技術（AM）它隨著市場變化，能快速形成不斷變化的公司。形成虛擬制造系統達到產品設計制造過程的敏捷性，實現人、技術與管理優化集成、在企業內部及企業之間實施并行工程技術。
3.2.4 快速零件制造技術
快速零件制造技術（RPM）是由CAD模型直接驅動的快速制造任意復雜形狀三維實體的技術總稱。在加工中成型設備是無需專用夾具或工具的通用機器，而且加工過程中較少的人干預或無人干預，它由CAD軟件設計零件的三維實體模型的數字模型，然后根據工藝要求，按一定厚度分層，完成從三維實體模型到三維平面的轉變，進行加工處理，生成數控加工代碼，再以平面加工方式生產每個深層要求，是集計算機技術，數控技術等于一體的技術。
結束語
在機電一體化技術中要涉及很多的學科，它的發展也和社會的發展和進步有著十分密切的關系，和機電一體化相關的技術有很多種，這些技術會隨著我國的經濟和科技發展而不斷完善和壯大，從而也更好的為我國的相關產業服務，促進我國相關產業的發展。
參考文獻
