时间:2023-08-08 17:09:30
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机电一体化技术的概念,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

1基于MCD机电一体化产品概念设计的意义
随着我国信息技术、科学技术等的发展,机电一体化系统的发展成为一种必然的发展结果,而信息技术支持下的机电一体化,促进了传统产品朝着智能化、网络化、自动化等生产方向发展。机电一体化产品是机电一体化技术的承载者,同时也是机电一体化信息技术的体现者,在产品概念设计中,MCD机电一体化系统的应用,有重要的意义。产品概念设计的设计方法,对产品设计非常重要,概念设计也是产品设计中的关键,将机电一体化系统应用在产品概念设计中,可以提高产品设计的理论化、规范化、智能化、网络化等。在产品概念设计中,因为机电一体化产品的设计具有复杂性,很多产品设计理论虽然可以对产品概念设计起到一定的作用,但是这些设计理论也为产品概念设计的机电一体化进行了限制。概念设计是产品设计中最为重要的环节,影响着产品设计的质量,为了提高设计质量,需要建立产品概念设计机电一体化设计理论,在良好的产品概念设计方案下,完成产品的机电一体化概念设计。公理化设计理论、PFD理论等,在产品的创新设计中,发挥着巨大的作用,从MCD机电一体化自身的特性进行分析,在产品概念设计中,建立完成的、系统的产品概念设计的理念、方法、方案,可以促进产品概念设计的进行,实行产品的机电一体化创新设计。在产品概念设计中,MCD机电一体化设计,为产品的创新设计提供理论、方案等,促进产品概念设计创新等。
2基于MCD机电一体化产品概念设计的可操作性
科学技术的发展推动了机电一体化的进行,也为工程信息技术行业的发展创造了有利的条件。在机械生产、加工、制造等行业中,机电一体化的形成和应用,使其发生了翻天覆地的变化,机电一体化主要是将主功能、动力功能、处理功能等有效的结合在一起,并引入电子信息技术,实现电子设计、软件、设备等的结合。当前的机电一体化并没有形成一个统一的定义,这主要是因为机电一体化自身具有复杂性,涉及到很多领域的知识、技术等,MCD机电一体化,主要是机电一体化方案,在产品的设计中,应用MCD机电一体化系统,结合机械工程、电子技术、计算机技术等,形成科学性、复杂性、融合性等特点为一体的产品设计系统,充分的利用它的功能,完成产品概念设计。为了研究基于MCD机电一体化产品概念设计的可操作性,我们针对产品的MCD机电一体化概念设计的内涵进行分析。概念设计是产品设计中最复杂、重要的部分,是实现从无到有、从模糊到清晰的一个过程,在信息技术、智能技术等的支持和应用下,概念设计取得了新的发展成果。应用MCD机电一体化进行产品概念设计,主要分为产品概念设计的规划、概念设计、详细设计、改进设计等,不同的环节中,有不同的子模块组成部分,例如在概念设计中,分为功能设计、原理设计、功能分析等等。将MCD机电一体化应用于产品概念设计中,需要借助各种信息库确定MCD机电一体化方案,然后进行产品概念设计。MCD机电一体化系统的交换频率非常高,抗干扰能力强,在进行产品概念设计中,系统误差小,结构功能非常强,将其应用在产品概念设计中,可以保证产品设计的实用性、可靠性、稳定性、规范性、经济性,同时也有安全性和可操作性。为了研究研究MCD机电一体化在产品概念设计中的可操作性,我们以其在传感器概念设计中的应用进行分析。在进行产品概念设计时,先进行系统的划分,对传感器的功能、性能等进行分析,然后检验传感器子系统的传感器的功能载体,了解传感器的类型和用途,最后采用MCD机电一体化中的信息处理系统,对传感器设计中的相关信息进行处理和控制,完成信息的分析、处理之后,进行MCD机电一体化产品概念设计。互感器等产品的MCD机电一体化设计制造,是一个复杂的过程,其中包含了很多的子系统和子环节,每一个过程都比较的繁琐,稍有差错和偏差,就会造成设计制造的失败,而且产品的设计需要很长的时间,设计制造中使用的材料价格很高,所以在产品的概念设计中,如果出现差错,就会造成严重的损失。在使用MCD机电一体化进行产品概念设计中,一定要对产品的概念设计理论、方法、方案等进行仔细的审核。概念设计是中最为重要的是方案设计,要确定MCD机电一体化产品方案,需要将前面的各项工作的理论等加入其中形成一个逻辑思维,在计算机技术、网络技术等的支持下,基于MCD机电一体化的产品概念设计,具有可行性。
3小结
社会在发展,科技在进步,经济等取得了显著的发展成绩,科学技术、经济的发展,推动了机电一体化的发展,促进传统机械生产发生变化。在产品概念设计中,使用MCD机电一体化,需要结合很多的理论、方案、信息知识等,完成各方面、环节的有效结合,可以实现产品概念中MCD机电一体化的应用。MCD机电一体化为产品、软件等的信息化的发展和设计,提供了可能性,在今后的发展,不断的完善自身发展,为产品的概念设计等提供良好的保障。
作者:马进 单位:沈阳出入境检验检疫局
关键词:机电一体化技术;医疗仪器;医疗科学技术;医学工程;机械工程
机电一体化技术为一种由多种学科交织发展所形成的产物,为一类维持社会生产力不断发展与提升的必然产物,在提高工程技术手段以及工作效率方面扮演着重要的角色。机电一体化技术通过将微电子、机械工程、信息技术等方面相互渗透于融合,促进提高了对信息的处理与控制。目前国内外机电一体化技术得到了广泛的发展,同时也在一定程度上改变了其原本的功能及生产方式,而这一改变在医疗器械方面得到了明显的体现。现我院对此展开分析,结果总结报告如下:
1机电一体化的概念
机电一体化为一个综合的概念,主要是指通过利用软件系统将电子装置与机械装置相结合,将微电子技术应用于机械各项功能中的一个系统。有研究报道指出,机电一体化技术通过将自动保护、自动诊断及自动控制等功能与机械系统相互结合起来,明显提高了信息的处理及控制能力。另外,机电一体化技术反映出了现代机电发展的最前沿最高新的技术,在现代医疗仪器使用中可发挥重要的作用。
2机电一体化在我国的发展现状
机电一体化的应用对我国发展承担着重要的意义,标志着一个国际的工业发展水平。早在20世纪80年代,我国就开始了与机电一体化技术的相关研究,并经过30多年的研发与努力,我国的机电一体化技术取得了较大的进展,明显提高了工作效率。近年来,机电一体化技术虽然已经在医疗仪器中得到了应用,但有专家指出,由于此项技术仍较为新颖,部分医疗工作人员缺乏正确认知以及相关操作方法,在使用期间导致了医疗仪器应用不当。因此,医疗工作人员需不断完善自身的知识结构,提高专业素养,掌握有关于医疗仪器的正确使用方法。例如,应用了机电一体化技术的多功能监护仪器相比于以往临床工作中使用的监护仪器,将相应的开关与案件显示到了内部菜单中,通过手动按键在菜单中选择设置的参数与功能,且通常发展为了一键多用,甚至有部分操作采用的英文、字符等情况。
3机电一体化在医疗仪器中的应用
3.1机电一体化技术在诊断仪器中的应用
医疗诊断仪器作为医学诊断工作中不可缺少的工具,较为常用的包括心电图仪器、核磁共振诊断仪、超声诊断仪、脑电图仪、血管造影设备仪器等。其中血管造影设备在诊断心脑血管疾病中得到了广泛的应用,通过为患者注射血管造影剂,利用计算机记录造影剂达到病灶前后的图像,在采用软件系统对两组图像的变化情况给予分析,即可得到血管的模拟分布信息,以帮助医生完成对患者病情的诊断。
3.2机电一体化技术在检验仪器中的应用
随着医疗技术的不断革新,基因与分子生物学得到了广泛的发展,为了科学地对患者进行临床检验,现医疗人员开始将信息技术、机械技术、生物技术及微电子技术等紧密地结合到一起,并相继研究出了电解质分析仪器、血细胞分析仪器、血气分析仪等。大量临床经验证实,上述较为常用的医疗机器通过帮助临床医生从血液学以及免疫学等方向对混着的疾病进行的检验与诊断,极大程度地降低了传统检验效率低、准确率较低等问题,提高了诊断的敏感性及准确性。
3.3机电一体化技术在治疗仪器中的应用
近年来,机电一体化技术在治疗仪器中也得到了准确与高效的应用,并引起了相关临床工作者的足够重视。通过采用机电一体化技术,我国相继研究出了手术机器人、伽马刀等仪器,并在微创手术中发挥了重要的作用。结合以往操作经验,我们发现这些治疗仪器可通过准确捕捉医生的操作动作,利用软件系统将指令向机械臂进行传递,以帮助完成相应的各类手术操作,获得更好的效果。另外,这些应用了机电一体化技术的仪器不仅改善了传统手术操作方法,缩短了手术时间,减少了术中出血量,还在一定程度上降低了医疗人员的压力,极大程度地提高了手术的工作效率及成功率。
3.4机电一体化技术在监护仪器中的应用
除了上述医疗仪器外,包括脑电图仪以及心电图仪器在内的监护仪器也在医疗工作中占有重要的地位,上述两类常用的仪器通过准确收集与处理与患者相关的生命体征信息,能够准确地对患者心率、血压等指标进行监测,有利于对疾病的观察。另外,随着计算机网络系统的不断发展与应用,机电一体化技术在综合监护系统中得到了广泛的应用,保证医生对患者的生命体征进行了更好的监控与分析,不仅可应用于医疗场所,同时也可在患者日常生活中得到更加广泛的应用,有利于对疾病的监护,一旦发展异常立即给予治疗。
4结语
近年来,随着科学技术的不断快速发展为机电一体化技术提供了更加可靠的技术支持,且该项技术也不断成熟,发展机电一体化技术不仅在改变人们生产方式、产业机构以及生活理念方面具有重要的意义,还可应用于医疗仪器中更好地对疾病进行诊断与治疗,并得到了广泛的应用。综上所述,将机电一体化技术应用于医疗仪器中可有效促进医疗仪器的发展,期间需根据院内实际需求并结合现有的科学技术,对机电一体化技术进行合理的应用。
参考文献
[1]黎洪洲.智能控制及其在机电一体化系统中的应用研究[J].信息系统工程,2014,(3).
[2]谢邦军.机电一体化技术的应用与发展前景[J].企业技术开发,2013,(8).
[3]姜新嘉.浅析机电一体化技术的应用及发展趋势[J].电子制作,2013,(4).
[4]李圳,耿镇中,冀龙飞,等.关于机电一体化技术创新发展的探讨[J].科技传播,2013,(6).
[5]杨勇.国内企业机电一体化的现状和发展研究[J].电子技术与软件工程,2013,(10).
[6]董默,韩婷.我国医疗仪器管理存在问题及对策分析[J].中国市场,2014,(8).
关键词:机电一体化 优势 现状 发展
中图分类号:TH-39 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)006-052-02
机电一体化(Mechatronics)是一门综合的技术,是指在结构的主功能、信息处理功能、动力功能与控制功能上引进电子技术,将电子化设计、机械装置与软件相结合所构成的系统的总称。机电一体化技术包括有计算机与信息技术、机械技术、自动控制技术、系统技术、伺服传动技术与传感检测等技术。机电一体化涵盖了“产品”与“技术”两个概念,它的应用对工业领域的技术结构、产品结构、生产方式以及管理方式都产生了很重要的影响并促使其发生了改变。机电一体化具有一定的进化性,随着科技的发展与技术、生产理念的更新,机电一体化也在不断的被改进。现阶段可以看到的是,由于机电一体化具备有很强的优势,现代的工业生产正由“机械电气化”向“机电一体化”迈进中。机电一体化的优势主要体现在以下方面。
1 机电一体化的优势
1.1 生产使用的安全性与可靠性获得提升
应用了机电一体化的生产器械,一般都具有自动监视、诊断、报警及自我保护的功能。在生产过程中,一旦发生过压、过载、过流、短路等电力故障时,生产器械能够自动采取保护措施,降低或减少事故发生的可能性,这明显能提高生产使用的安全性与可靠性。
1.2 生产质量与生产能力都获得提升
应用了机电一体化的生产器械基本都具控制功能和信息自动处理功能,故而其检测与控制的精度、范围以及灵敏度都会有提升。除此之外,机电一体化的应用能够使机械的工作不受操控者主管因素的影响,可精确的保障器械的执行机构完成预设动作,如此以来便可实现最佳的操作方案,保障最佳的工作质量,并能保障最高的产品合格率。同时,应用了机电一体化的器械能够进行自动化生产工作,克服了人力及时间的限制能够大大提升生产能力。因此,应用了机电一体化,生产质量与生产能力都获得提升。
1.3 使用性能的提升
应用了机电一体化的器械多会采用数字显示与程序控制,手柄、按钮之类的操作部件减少,使得操作程序更加简单化、方便化。机电一体化器械可通过预设由电子控制系统控制实现生产过程,并可重复。高级的机电一体化器械还可根据被控对象的数学模型以及外部参数的变化而自动选择最佳工作程序,能够自动进行最优化操作。故而,应用了机电一体化,器械的使用性能获得了提升。
1.4 使产品的性能得到提升
应用了机电一体化的器械多具有复合功能可使用复合技术,生产出来的产品自动化程度与功能水平获得极大提升。机电一体化器械通常都具备自动控制、自动校验、自动调节、自动补偿、自动保护等智能化功能,可以应用到不同的领域,对用户需求能力的应变性增强。
2 机电一体化技术的发展分析
机电一体化的出现打破了传统意义上电子工程、机械工程、信息工程与控制工程的学科分类,并将微电子技术、机械技术与信息技术等多种技术融为一体,形成了一门新型的交叉学科。机电一体化的发展从最初的自发状态逐渐发展到了现在的自主发展状态,应用已经越来越广,其重要是被越来越多的人所熟知。
发展至现在,机电一体化已经形成了自身的体系并且还将会随着科技的发展不断被赋予新的内容。但不管内容如何变化,它的基本特征都可概况成以下概念:机电一体化从系统的观点出发并综合运用计算机技术、信息技术、机械技术、自动控制技术、系统技术、伺服传动技术与传感检测技术预计编程技术等群体技术,根据生产目标而优化组织,合理进行各功能单元的配置,高质量、低消耗、多功能的实现特定功能价值,并使整个系统达到最优化的系统工程技术。
机电一体化的应用可分为三个时期:第一阶段是机电一体化的产生及初步应用阶段。机电一体化产生于上世纪60年代并随之初步应用于机械产品的生产中。但是这一阶段的电子技术整体发展水平较低,真正意义上的机电一体化还为形成,严格而言只能算是电子技术与机械技术的初步配合应用。第二阶段是机电一体化的快速发展阶段。这阶段主要是在上世纪的七八十年代。在第二阶段,控制技术及计算机技术都在快速的发展中,这也给机电一体化的发展提供了技术保障。同时,各国都注意到了机电一体化对生产的促进作用加大了对机电一体化的重视程度,机电一体化发展的大环境变得更加有利。第三阶段是机电一体化的发展新时期。这一阶段自上世纪90年代开始,而今的机电一体化正处于这一阶段。在这一阶段,机电一体化主要是向智能化、模块化及自动化发展。我国的机电一体化起步虽然较晚,但是在良好的国际发展基础上也取得了很高的研究效果。
现在机电一体化已经进入了深度发展时期,通讯技术、光学技术在机电一体化中得以大力应用,微加工技术也发挥除了很大效果,机电一体化出现了微机电一体化与光机电一体化等新分支。
3 机电一体化技术的发展趋势
机电一体化是一门涉及到计算机、光学、电子、机械、信息等知识的综合学科,他的发展与进步与相关技术呈依赖与相互促进的关系。同时,技术的发展产生于实际的需求。故而,通过对相关学科以及对市场需求的分析,我们可以得出,机电一体化将以以下机电为发展方向:
3.1 智能化
智能化是新世纪各项技术的最主要发展趋势。机电一体化现阶段已经具备了一定的智能功能,但是随着人们对智能需求的提升以及技术的进一步发展,机电一体化的必然将向更高程度的智能化发展。我们所谈论的智能化主要是对机器行为的描述,是指机械的制造在控制论的基础上,吸纳计算机科学、人工智能学、运筹学等知识,模拟人工智能,使机器具有一定的判断推理与逻辑思维、自主决策的能力,从而实现更高的控制目标。当然,机电一体化具备有与人一般无二的智能是不需要也不可能的,但是赋予高性能的一体化产品部分人类智能或者其他低级智能则是可行的,而这,也是机电一体化智能的发展方向。
3.2 模块化
模块化同样是机电一体化的发展目标。模块化是一项重要且艰难的工程。机电一体化的产品种类繁多且各个厂家所研制开发的器械标准不尽相同。进行具备标准机械接口、动力接口、环境接口与电气接口机电一体化产品单元研发是重要且难度较大的问题。比如要研制一种具有特定功能的动力单元,如果能利用标准单元进行研发,则能较快的得出结果并且也可扩大生产。但当前,由于利益的冲突,国际或者国内难以制定统一标准。不过,显而易见的是,模块化不论是对机电一体化单元的生产企业还是机电一体化产品的生产企业都有很大主要。模块化的发展是必然趋势,非先阶段状况所能阻止。
3.3 网络化
现阶段,网络技术已经普及,并且应用到了几乎所有的生产生活领域。网络将全球的生产与经济连为一体,并带动了企业竞争的全球化。在这样的大环境些,机电一体化的网络化发展是大势所趋。网络的远程控制与监视功能发展很迅速,而实现其功能的产品本身就是机电一体化的产品。在未来,以计算机为中心的家电集成系统必然将在全球家庭中得以应用。
3.4 微型化
实际应用表明,体积较小、耗能少、运动灵活的一体化产品应用更广泛,在医疗、军事、信息等方面也更有显著优势,机电一体化的微型化是实际的需求,故而将成为未来的发展趋势。
3.5 绿色化
工业的发展给人们带来的并不仅仅是有益变化,在人们的物质生活在不断被丰富的同时,资源过度消耗与环境污染成为了影响人们生活的重要因素。“绿色”成为了现阶段生产与生活的重要标准之一。机电一体化在未来也必须应用绿色理念,在产品的设计及生产、使用过程符合绿色环保、资源节约的概念,这,是人类的生产对机电一体化发展提出的不可违背的要求。
4 结语
机电一体化是多门学科的优化结晶,是生产生活的技术的重要发展。机电一体化能推动人们的生活与生产方式的改变具有其他技术无可比拟的优势。我们要对其投入更多的研究并促使其发展进一步加快,使它的应用更加广泛,使人们的生活更加方便有效。
参考文献:
关键词:机电一体化技术;医疗仪器;医疗科学技术;医学工程;机械工程文献标识码:A
中图分类号:TH39文章编号:1009-2374(2017)05-0065-02DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.031
机电一体化技术为一种由多种学科交织发展所形成的产物,为一类维持社会生产力不断发展与提升的必然产物,在提高工程技术手段以及工作效率方面扮演着重要的角色。机电一体化技术通过将微电子、机械工程、信息技术等方面相互渗透于融合,促进提高了对信息的处理与控制。目前国内外机电一体化技术得到了广泛的发展,同时也在一定程度上改变了其原本的功能及生产方式,而这一改变在医疗器械方面得到了明显的体现。现我院对此展开分析,结果总结报告如下:
1机电一体化的概念
机电一体化为一个综合的概念,主要是指通过利用软件系统将电子装置与机械装置相结合,将微电子技术应用于机械各项功能中的一个系统。有研究报道指出,机电一体化技术通过将自动保护、自动诊断及自动控制等功能与机械系统相互结合起来,明显提高了信息的处理及控制能力。另外,机电一体化技术反映出了现代机电发展的最前沿最高新的技术,在现代医疗仪器使用中可发挥重要的作用。
2机电一体化在我国的发展现状
机电一体化的应用对我国发展承担着重要的意义,标志着一个国际的工业发展水平。早在20世纪80年代,我国就开始了与机电一体化技术的相关研究,并经过30多年的研发与努力,我国的机电一体化技术取得了较大的进展,明显提高了工作效率。近年来,机电一体化技术虽然已经在医疗仪器中得到了应用,但有专家指出,由于此项技术仍较为新颖,部分医疗工作人员缺乏正确认知以及相关操作方法,在使用期间导致了医疗仪器应用不当。因此,医疗工作人员需不断完善自身的知识结构,提高专业素养,掌握有关于医疗仪器的正确使用方法。例如,应用了机电一体化技术的多功能监护仪器相比于以往临床工作中使用的监护仪器,将相应的开关与案件显示到了内部菜单中,通过手动按键在菜单中选择设置的参数与功能,且通常发展为了一键多用,甚至有部分操作采用的英文、字符等情况。
3机电一体化在医疗仪器中的应用
3.1机电一体化技术在诊断仪器中的应用
医疗诊断仪器作为医学诊断工作中不可缺少的工具,较为常用的包括心电图仪器、核磁共振诊断仪、超声诊断仪、脑电图仪、血管造影设备仪器等。其中血管造影设备在诊断心脑血管疾病中得到了广泛的应用,通过为患者注射血管造影剂,利用计算机记录造影剂达到病灶前后的图像,在采用软件系统对两组图像的变化情况给予分析,即可得到血管的模拟分布信息,以帮助医生完成对患者病情的诊断。
3.2机电一体化技术在检验仪器中的应用
随着医疗技术的不断革新,基因与分子生物学得到了广泛的发展,为了科学地对患者进行临床检验,现医疗人员开始将信息技术、机械技术、生物技术及微电子技术等紧密地结合到一起,并相继研究出了电解质分析仪器、血细胞分析仪器、血气分析仪等。大量临床经验证实,上述较为常用的医疗机器通过帮助临床医生从血液学以及免疫学等方向对混着的疾病进行的检验与诊断,极大程度地降低了传统检验效率低、准确率较低等问题,提高了诊断的敏感性及准确性。
3.3机电一体化技术在治疗仪器中的应用
近年来,机电一体化技术在治疗仪器中也得到了准确与高效的应用,并引起了相关临床工作者的足够重视。通过采用机电一体化技术,我国相继研究出了手术机器人、伽马刀等仪器,并在微创手术中发挥了重要的作用。结合以往操作经验,我们发现这些治疗仪器可通过准确捕捉医生的操作动作,利用软件系统将指令向机械臂进行传递,以帮助完成相应的各类手术操作,获得更好的效果。另外,这些应用了机电一体化技术的仪器不仅改善了传统手术操作方法,缩短了手术时间,减少了术中出血量,还在一定程度上降低了医疗人员的压力,极大程度地提高了手术的工作效率及成功率。
3.4机电一体化技术在监护仪器中的应用
除了上述医疗仪器外,包括脑电图仪以及心电图仪器在内的监护仪器也在医疗工作中占有重要的地位,上述两类常用的仪器通过准确收集与处理与患者相关的生命体征信息,能够准确地对患者心率、血压等指标进行监测,有利于对疾病的观察。另外,随着计算机网络系统的不断发展与应用,机电一体化技术在综合监护系统中得到了广泛的应用,保证医生对患者的生命体征进行了更好的监控与分析,不仅可应用于医疗场所,同时也可在患者日常生活中得到更加广泛的应用,有利于对疾病的监护,一旦发展异常立即给予治疗。
关键词:机电一体化;自动控制技术;发展趋势
机电一体化的外文名词是Mechantronics,起源于日本,是取英语Mechanics的前半部和Electronics的后半部拼合而成的,表示机械学与电子学两种学科的综合。目前,国内外对机电一体化的涵义有各种各样的认识,其各自的出发点和着眼点不尽相同,再加上机电一体化本身的涵义还在随着生产和科学技术的发展不断被赋予新的内容。机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体,是现代科学技术发展的必然结果。随着现代科学技术日新月异的发展,不断地推动不同学科的交叉和渗透,从而导致整个工程领域的技术革命。
1.机电一体化概要
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不但发展,还将被赋予新的内容。机电一体化涵盖技术和产品两个方面,只是机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术,而不是机械技术、微电子技术以及其他新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化,仍属传统机械。机电一体化系统由若干具有特定功能的机械和电子要素组成的有机整体,具有满足人的使用要求的最佳功能。
2.我国机电一体化的现状
世界范围内机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。第一阶段也称为初级阶段。20世纪60年代以前由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。第二阶段可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。第三阶段,20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期。
计算机数控机床(CNC)是一种由计算机或专用电子计算装置控制的高效自动化机床。它综合应用了计算机技术、自动控制、精密测量和机械设计等方面的最新成就,是典型的机电一体化产品,是机床发展的必然趋势。
汽车的机电一体化中心内容是以微机为中心通过自动控制来改善汽车的性能,增加汽车的功能,实现汽车降低油耗,减少排气污染,提高汽车行驶的安全性、可靠性、操作方便和舒适性。近几十年,国际各大汽车公司都加大了对汽车机电一体化的研究,使其发展有了质的飞跃。
工业机器人(IR)一般应由机械系统、驱动系统、控制系统、检测传感系统和人工智能系统等组成,是一种能模拟人的手、臂的部分动作,按照预定程序、轨迹及其要求,实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置,是具有发展前途的机电一体化典型产品。
3.机电一体化的发展趋势
3.1自律分配系统化
未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”,有较强的“柔性”,能较好地应付突发事件,被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中,各个子系统是相互独立工作的,其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息,在总的前提下,具体“行动”是可以改变的。这样,既明显地增加了系统的适应能力(柔性),又不因某一子系统的故障而影响整个系统。
3.2系统化
系统化的表现特征之一是系统体系结构进一步采用开放和模块化的结构。系统可以灵活组套,进行任意裁减和组合,同时要求实现多坐标系列控制功能的NC系统。表现特征之二是通话功能的大大加强,即网络化趋势。
3.3人工智能化
这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能,则是完全可能而又必要的。
3.4全息系统化
机电一体化产品“全息”特征越来越明显,智能化水平越来越高。其系统的层次结构,也由简单的“从上到下”的形势而变为复杂的、有较多冗余度的双向联系。
3.5绿色化
环境、资源、人口是当今人类社会面临的三大主题。
3.6微型机电化
微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
3.7面向21世纪的制造模式
一次制造成功,采用成组技术和分组作业方式,按质、按量、按时完成,做到零废品、零库存、零设备故障、零环境污染,从以“技术”为中心向以“人”为中心转变,从“金字塔式多层次管理”向“网络式管理”、由顺序工作方式向并行工作方式、由固定组织
加工向敏捷制造加工转变。
4.结语
机电一体化的出现并不是孤立的,它是许多科学技术发展的结晶,传统的机械设计方法和设计概念正在发生着革命性的变化。21世纪,机电一体化技术将扮演机械工业的主角,与机电一体化相关的技术还有很多。随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显。我国可以利用后发的成本优势和广阔的市场潜力,用全新的方式和更短的时间研发更多具有知识产权的机电一体化产品。随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。
关键词:机电:技术;人才;研究
教育作为知识、智力、技术、的主要产业,在计划经济向市场经济转轨的重要时期要得到蓬勃发展,也必须转变观念、建立有效机制、迎接挑战。现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科。随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术,根据系统功能目标要求,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统,则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此,“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术,而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化,仍属传统机械,其主要功能依然是代替和放大的体系。但是。发展到机电一体化后。其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外,还被赋予许多新的功能,如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说,机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸,还是人的感官与头脑的延伸,智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。
一、机电一体化的发展大体可以分为三个阶段
(一)20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期,人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时,研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。
(二)20世纪70-80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。这一时期。计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是:mechatronics-词首先在日本被普遍接受,大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认;机电一体化技术和产品得到了极大发展:各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。
(三)20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期。一方面,光学、通信技术等进入机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支:另一方面,对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法,机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时,人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究,使机电一体化进一步建立了坚实的基础,并且逐渐形成完整的学科体系。
我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组,并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作,取得了一定成果。但与日本等先进国家相比,仍有相当差距。
二、发展机电一体化
机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面:
1.智能化:是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。诚然,使机电一体化产品具有与人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能,则是完全可能而且必要的。
2.模块化:模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发出新产品,同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的,还需要制定各项标准,以便于各部件、单元的匹配。由于利益冲突,近期很难制定出国际或国内这方面的标准,但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然,从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机电一体化单元的企业,还是对生产机电一体化产品的企业,模块化将给机电一体化企业带来美好的前程。
3.网络化:20世纪90年代,计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等日常 生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到、质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术的应用使家用电器网络化已成大势,利用家庭网络(home net)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computer integrated appliance system,CIAS),能使人们呆在家里就可分享各种高技术带来的便利与快乐。因此,机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
4.微型化:微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小,耗能少,运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术。微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
5.环保化:工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面,物质丰富,生活舒适;另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染。于是,人们呼吁保护环境资源,回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前景。机电一体化产品的绿色化主要是指,使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。
关键词:机电一体化 发展过程 发展趋势
一、前言
随着现代科学技术的不断发展,不同学科的交叉与渗透也越来越广泛,注定了各个领域的技术革命与发展。在机械工程领域中,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系等发生了翻天覆地的变化,从而将工业生产由"机械电气化"带入了"机电一体化"为特征的发展阶段。
二、概述
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将会被赋予新的内容。但是它的基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织目标,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、可靠性高和低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统处于最优化的系统工程技术。由此产生的功能系统,就组成为一个机电一体化系统或者说机电一体化产品。
因此,"机电一体化"涵盖"技术"和"产品"两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术,而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的本质区别。机械工程技术是由纯技术发展到机械电气化,仍然属于传统机械。但是发展到机电一体化阶段后,其中的微电子装置除了可以取代一些机械部件的原有功能外,还能赋予许多新的功能,如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。拥有智能化的特点是机电一体化与机械电气化在功能上的一个本质的区别。
三、机电一体化的发展过程
"机电一体化"这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时即70年代,人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将"机电一体化技术"与"机械电子学"并用,近年来"机电一体化"更流行使用。
80年代,信息技术崭露头角。微处理机的性能提高,为更高级的机电一体化产品所采用,典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后,使机械-电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。
信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库,连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样,对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外,光学也进入了机电一体化,产生了"光机电一体化"的新领域。
进入90年代,通信技术进入了机电一体化,机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用,有的在性能上更是多用途的,尤其是微传感器和执行器技术的发展,和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合,开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支"微机电一体化"。虽然微加工方法尚未成熟,但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后,机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展,稳步进入了21世纪。
四、机电一体化的发展趋势
机电一体化是机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科交叉综合的一门学科,各个学科互相促进、互补不足、相互发展。专家预测,未来机电一体化技术将向以下几个方向发展:
(一)智能化方向
智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设的研究中得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要的应用。这里所说的"智能化"是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求达到更好的控制效果。
今后的机电一体化产品"全息"特征越来越明显,智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术(尤其是软件及芯片技术)的飞速发展。
(二)光机电一体化方向
一般机电一体化系统是由传感系统、能源、(动力)系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术,利用光学技术的先天特点,就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。
(三)模块化方向
模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂而又非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置。这样,可利用标准单元迅速开发出新产品,同时也可以扩大生产规模。
这需要制定各项标准,以便各个部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突,短时间内很难制定国际或国内这方面的标准,但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然,从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业,规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
(四)柔性化方向
未来机电一体化产品,控制和执行系统有足够的"冗余度",有较强的"柔性",能较好地应付突发事件,被设计成"自律分配系统"。在这系统中,各子系统是相互独立工作的,子系统为总系统服务,同时具有本身的"自律性",可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息,在总的前提下,具有"行动"是可以改变的。这样,既明显地增加了系统的能力(柔性),又不因某一子系统的故障而影响整个系统。
(五)网络化方向
上个世纪90年代,计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势,利用家庭网络(homenet)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computerintegratedappliancesystem,CIAS),使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此,机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。
(六)微型化方向
微型化兴起于上世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
(七)仿生物系统化方向
今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大,并且往往在结构上处于"静态"时不稳定,但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物:当控制系统(大脑)停止工作时,生物便"死亡",而当控制系统(大脑)工作时,生物就很有活力。就目前情况看,机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势,但还有一段很漫长的道路要走。
(八)绿色化方向
工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面,物质丰富,生活舒适;而另一方面,资源减少,生态环境受到了严重污染。于是,人们呼吁保护环境资源,回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指,使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。
(九)系统化方向
系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强,一般除RS232外,还有RS485、DCS人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,机电一体化的人格化有两层含义。一层是,机电一体化产品的最终使用对象是人,如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要,特别是对家用机器人,其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理,研制各种机电一体花产品。事实上,许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。
五、结束语
综上所述,机电一体化的出现不是孤立的,它是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然,与机电一体化相关的技术还有很多,相信随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。
参考文献
[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京:科学出版社,2004.
论文摘要:机电一体化是现代科学技术发展的必然结果,本文简述了机电一体化技术的基本概要和发展背景。综述了国内外机电一体化技术的现状,分析了机电一体化技术的发展趋势。
现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
1 机电一体化概要
机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不但发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织目标,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统,则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。
因此,“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是,机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术,而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化,仍属传统机械,其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后,其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外,还能赋予许多新的功能,如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸,还是人的感官与头脑的眼神,具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。
2 机电一体化的发展状况
机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期,人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。
20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期。一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法,机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究,将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。
我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作,不取得了一定成果,但与日本等先进国家相比仍有相当差距。
3 机电一体化的发展趋势
3.1 智能化
智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。诚然,使机电一体化产品具有与人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能,则是完全可能而又必要的。
3.2 模块化
模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置。这样,可利用标准单元迅速开发出新产品,同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准,以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突,近期很难制定国际或国内这方面的标准,但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然,从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业,规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
3.3 网络化
20世纪90年代,计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。
3.4 微型化
微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小 、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
3.5 绿色化
工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面,物质丰富,生活舒适;另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染。于是,人们呼吁保护环境资源,回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指,使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。
3.6 系统化
系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强,一般除RS232外,还有RS485、DCS人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,机电一体化的人格化有两层含义。一层是,机电一体化产品的最终使用对象是人,如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要,特别是对家用机器人,其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理,研制各种机电一体花产品。事实上,许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。
结语
综上所述,机电一体化的出现不是孤立的,它是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然,与机电一体化相关的技术还有很多,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。
参考文献
[1]李建勇.机电一体化技术.北京:科学出版社,2004.
关键词:机电控制系统;自动控制技术;机电一体化;智能化
我国是当前世界上制造业大国之一,随着生产力水平不断提高,对机电等制造行业提出了更高的要求,不仅需要满足人们日益多层次的机械需求,更要利用自动化控制系统提高生产效率,基于此,机电一体化应运而生,它能帮助机电企业扩大生产规模,在行业中占据越来越重要的地位。
1 机电控制系统和自动控制技术的概念
在了解机电一体化含义之前,需要理顺机电控制系统和自动控制技术概念:
1.1 机电控制系统概念
机电控制系统是指利用计算机设置生产程序,通过控制装备远程遥控生产过程,它具有自动化、智能化、高效化[1]等三个特征,从机电控制系统本身来说,自动化是其最基本的特征,它能借助通信领域的力量,远程监控机械生产,工作人员能够通过微型计算机检测生产细节,当生产过程出现问题时,能较快解决;从机电企业工作人员角度来说,智能化特征能够帮助工作人员减少工作量,在一定程度上避免人工失误,当机械生产环境较危险时,智能化机电控制系统能够代替人力作业,保障工作人员安全;从机电行业的角度来说,机电控制系统将行业连接成一个整体,高效化特征能提高行业生产效率,促进新技术手段和综合控制系统出现。
1.2 自动控制技术的概念
自动控制技术是指依靠控制装置和控制器,设定生产工作程序,在没有人力直接参与的情况下,按照一定生产规律运作,相对人工控制而言,它具有独特优势,比如自动控制技术中的硬盘驱动,这种“伺服系统”能精确定位,在嘈杂的工作环境中依然能稳定工作。
2 机电控制系统中自动控制技术的应用途径
随着科学技术进步,机电控制系统中应用自动控制技术的途径越来越多,主要集中在以下两个方面。
2.1 自动控制技术应用于机电控制装备
自动控制技术核心内容是控制装备和控制器,用一个简单的实例来说,当需要记录机电控制装备的运转速度时,要利用控制器来测试。在目前很多机电企业都开始引进新型自动控制技术,比如PLC,即可编程逻辑控制器[2]。
机电控制装备中加入控制器,将生产系统联合成整体,工作人员在监控生产过程时,能及时发现问题并解决,这样不仅避免了企业经济损失,也优化了产品质量。在这个自动化过程中,控制器在一定程度上能代替人力作业,以精密的计算程序代替人脑,减少人工失误。
2.2 自动控制技术应用于机电微型计算机
自动化控制技术应用于机电微型计算机,其利用控制装备建立数学模型,同时在微型计算机的辅助下,控制相关生产程序,它具有三方面的优势,第一方面,从微型计算机生产价值来说,协调了自动控制和机电规律之间的关系,促进了单元技术的融和,自动控制技术应用于机电领域以来,产生了巨大的生产价值,提升了产品科技含量,缩短了产品生产周期,同时延长了设备使用周期,减少了企业投入[3],需要注意的是,在这个过程中,促使了工程师不断研发新型机电模型,提高了工作能力;第二方面,从安全角度来说,微型计算机中加入自动化,能较知危险,比如机电生产线中某一生产环节出现漏洞,自动控制装备能立即停止机器运转,减少企业经济损失;第三方面,从机电一体化的角度来说,自动化技术为机电一体化提供了技术基础,比如传感检测等。
3 机电控制系统中一体化设计
机电一体化设计覆盖的应用领域较广,主要有机械、电子等,掌握机电一体化加工技术,能完善机电控制系统,促进机电行业智能化进程。
机电一体化具有智能化、微型化、网络化、模块化等基本特征,其中需要注意的是模块化特征,由于目前制造业庞大,种类繁多,在研究机电一体化产品时,难以将各厂家联合起来,但是如果将机电一体化设计“模块化”,制定产品各项标准,研发新型机电产品,小企业在这个过程中可以自主寻求合作厂家,扩大生产规模,提升生产效率。微型化特征是网络背景下所独有的,它突破了时间、地域限制,提升了机电一体化的影响力,用先进的微型技术改变了机电领域现状。
3.1 机电线路中的一体化设计
机电线路中的一体化设计主要体现在电子线路上[4],在传统的机电控制中,电子线路与控制装备隔离,使得在生产设备运转过程中无法及时了解产品情况,降低了设备使用率,机电一体化后,微型计算机和控制器应用于机电控制系统,代替了原来的控制装备,提升了工作效率,比如在汽车零部件生产工厂,建立了一体化机电线路后,能快速生产各类产品。
在机电线路中一体化设计优化了产品质量,简化了工作程序和结构,凸显了“一体化”的优势,机电企业要大力引进,淘汰传统机电控制装备,利用新科学技术,发展企业模块经济。
3.2 机械装置中的一体化设计
机电控制是一个完整的系统,统筹机械装备、自动化控制装备、生产装备三者之间的关系,能促进一体化设计,这对机电工程师提出了更高的要求,工程师要找到三者之间的平衡点,加入一体化设计,优化机电装置整体性质。
机电工程师要敢于打破常规,运用创造性思维,多学习和探讨机电一体化设计,优化产品质量。同时机电企业要加大人员培养力度,多引进高素质人才,开展多种一体化实践活动,让工作人员在团结协作的氛围里创新一体化设计,用高科技改变机电一体化模式,提升企业综合实力。
3.3 机电功能模块中的一体化设计
功能模块中的一体化设计主要是指统筹整个机电控制系统和自动化控制技术,将每个部分最优的机电装备组合在一起,用控制器协调各部分之间的关系。
模块一体化设计需要贯彻“整体”的理念,不能单纯地考虑某一个控制装备或者控制器,这样不仅不能把一体化设计优势发挥出来,甚至有可能增加企业成本投资,比如机电企业引进最先进机电装置,却没有更换控制器,这样也无法提高产品质量和生产效率,所以机电企业只有根据实际发展情况,选择最优的机电组合,才能追求最大经济效益。
4 结束语
综上所述,机电一体化是机电控制系统和自动化控制技术结合的产物,它能协调企业投资和收益之间的关系,提高企业生产效率,推进智能化进程。企业要顺应时展潮流,大力开发机电一体化产品,用信息化、自动化带动企业经济模式转型,从粗犷型经济转变为集约型经济,节约生产成本,提升工作人员素质,培养机电一体化人才,制定机电一体化整体营销战略,打造企业良好品牌。
参考文献
[1]潘六寿.浅析机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].黑龙江科技信息,2015,1:31.
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[3]李安平.机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].科技资讯,2015,19:59+61.
【关键词】机电一体化;PLC;操作运行
近年来,随着现代经济的不断发展,科学技术也不断发生改变,PLC是编程中可控逻辑的最初语言,能够加强机电一体化在运行中的稳定性。同时可以优化继电器的处理,从而简化机电系统中的结构设施。PLC在工业生产中较为常见,它不仅可以减少技术生产的成本还可以简化操作流程,同时保障设备在运作中的安全以及降低设备系统中所发生的危险。通过综合考虑各方面的数据得知,PLC在机电一体化中占据非常重要的位置[1]。
1PLC和机电一体化的概述
1.1PLC的概念
PLC是逻辑控制的一种简称,主要利用计算机网络技术制造是主动控制编程,通过利用存储器的存储编程程序来执行计算、控制、操作、计时、定时等一系列指令,有效的实现机电一体化生产过程的控制[2]。PLC的结构、设备机械的类型不同,PLC的组成部分也有差异。PLC的固定式中包含I/O模块、内存条、处理器、显示器、电源等,然而组成式的PLC包含内存条、地板、电源、机架、处理器等。不同类型的PLC组成部分都具备基本特征特点,在生产系统运行中都有着重要的作用[3]。PLC在机电一体化使用中,PLC主要包括以下几个功能:条件控制、通信控制、限时控制、模块的转换功能、互联网、步进控制等功能。通过分析上述功能运行结果得知机电一体化的生产中发挥着重要的作用。
1.2机电一体化的概述
机电一体化含义。机电一体化主要是指在设备机构的信息处理、主功能、动力功能以及控制等功能的基础条件上,引进电子技术,实行机械的设备装置、优化电子设备、软件的组成有机的统称。机电一体化的特点。机电一体化结构主要是根据科学技术的发展和工作中总结经验而得出的结果,综合了计算机网络技术、设备自动化技术以及信息处理等技术。机电一体化具有优越的性能、高效的品质、节能环保等特点,可以满足机械设备生产的需求,在生产设备的运行中有着极大的作用[4]。机电一体化的发展优势。伴随着科技的进步与发展,机电一体化作为一种新的发展技术,具有网络化、系统化、绿色环保化、模块化、智能化以及微型化等特点,有利于提高机电的性能优化,减少对环境的影响,获得良好的经济效益以及社会效益,加快机电一体化的发展速度。
2机电一体化生产系统中PLC的应用
2.1系统运行中的控制
通过PLC的自动控制技术不断的完善设备控制,编写不同的程序控制机电设备的运行。近几年,过对PLC技术不断的完善以及改良,对其系统的运行操作也逐渐增强,在机电一体化的运行中得到广泛的应用。目前,大部分企业把PLC技术投放到机器人、切割机等设备使用,通过物理的相关原理,可以高效的完成各种工作,具备了较强的平稳性,可以极大的抵抗外界的干扰。所以,PLC的技术有着极大的发展潜力。
2.2系统中开关的逻辑控制
在机电一体化生产过程中,在继电器故障后,可以使用PLC技术代替继电器的后续工作,同时PLC也可以进行机床、电气等设备的管理。例如,车床、机床、冲床等机械设备。在冶金的工作中,电磁网系统的工作中可以利用PLC技术进行高效的控制,使系统工作生产的得以正常运作;同时在机床的工作运作中,可以利用PLC技术解决有关的逻辑问题。因此PLC技术是数据分析和机电系统之间的中介。
2.3控制处理器的数据
随着经济的发展和科学技术水平的提高,PLC技术编程一个中心控制器,同时功能也在增加。从最初的中心控制器到函数的运算处理、线性代数处理,同时还需要进行严格的逻辑计算、学术的严密运算。这些运算的精准绝对不会低于当今的高科技。PLC还可以进行数据总结和归纳,把最后的数据结果与参考数据通过对比后再进行下一步操作,PLC利用通信功能来传输数据,并且打印相关数据,同时根据所需要的数据制成表格模式。这项专业性极强的功能在企业中尤其受欢迎,大多数应用于大型机械工厂的控制中心。
2.4系统过程控制
PLC技术的模拟量是系统控制过程中不可或缺的重要指标,通常情况下,连续不断的变化是模拟量的指标含义,它具有物理含量压力、电压、电流、温度等变量。变量是模拟器的基础依据,利用系统以及计算定律的开关量,确立系统的可实施性。这是机电一体化运行控制的主要目标,因此,过程控制占据非常重要的位置。
2.5控制运行的通信网络
在PLC技术运行中,通讯网络是可编程控制的通讯器,主要通过PLC技术系统信息以及智能系统之间的数据进行信息交流。目前,大多数工厂开始实行智能化网络管理,为了工作的精确性以及质量的高效性,PLC技术引起了社会各界的极大重视,已有部分工厂实行PLC技术的生产链,并且对大多数机械设备投放可编程逻辑性控制管理,还配备了相关的通信接口,有效的提供设备之间的信息交流。
3结语
综上所述,PLC技术属于一种新型的现代科技,对机电一体化生产系统中有着非常重要的作用,它具有自动化逻辑控制管理的功能,可以保证生产系统的安全性、平稳性、高效的运行操作等。在工业企业管理中PLC技术的应用较广泛,把计算机网络技术与PLC技术相结合,可以有效的促进机电一体化生产系统的高效生产,同时还节省了机电系统设备的运行成本,PLC具有很强的经济、高效、节能环保等多种优势。在今后的工作中,要进一步加强PLC的研究发展工作,采取有效的改革措施,促进PLC技术的完善发展,推动制造工业的在机电一体化中更加完善。
参考文献:
[1]李圳,耿镇中,冀龙飞,桂堂军,杨强.关于机电一体化技术创新发展的探讨[J].科技传播,2013(12):54-56.
[2]冯占营.浅谈PLC在机电一体化生产系统中的应用优先出版[J].河南科技,2013(11):89-91.
[3]刘景梅.PLC在机电一体化生产系统中的运用研究[J].山东工业技术,2015(01):63-64.
关键词:机电一体化技术;现状;发展趋势
引言
伴随现代科技的不断发展,推动了不同学科之间的相互学习,促进了工程方面的技术改革,机械一体化作为一种崭新的学术,重点强调机与电之间的相互结合所带来的深刻意义;在机械工程方面,由微电子技术和计算机技术发展形成的机电一体化,使得机械工业技术在技术、产品和功能等方面发生巨大变化,促进工业生产由机械电气化向机电一起化发展。
1机电一起化技术的概念
机电一体化指将机械装置与电子化设计方面的功能结合起来的系统的总称,采用机电一体化技术在机械产品基础上创造出新型的机电产品,在机构的执行、动力和信息控制功能上引进电子技术。机电一体化主要包括技术和产品两方面,机电一体化是将群体技术相互融合为一体的综合技术,与传统电气形成的机械电气化概念有本质性的区别。随着科技的不断发展,机电一体化作为一种有自身特征的新型技术学科主要具有一定的特征:从系统观念讨论,综合运用各种机械、微电子、自动控制技术和软件编程技术等多种综合技术,各个技术之间配置合理,从根本上实现多功能、高质量和低能耗的经济意义,使得系统工程技术在整个系统中最优化。
2机电一体化技术的现状
机电一体化技术经历长时间的生产发展过程,国际上各国从事机械设计、控制功能设计和生产加工的工作人员早已开始研发关于机电一体化的产品,到上世纪八九十年代,大型的集成电器和微型电子计算机得到迅速发展,更加丰富了机电结合形式的内容,目前随着科技的飞速发展,机电一体化产品比如电冰箱、全自动洗衣机、人工机器人等广泛应用于人们的生活工作中。机电一体化技术是融合机械技术、控制功能、微电子技术等多种技术与一体的产品,打破传统机械工程、信息工程、控制功能等学科的分类,机电一体化技术至今已成为一种具有自身体系的新型学科,鉴于人工智能技术、神经网络技术等领域取得的巨大进步,为机电一体化技术发展提供坚实的基础,促使机电一体化技术逐渐形成完整的学科体系。
3机电一体化技术的未来发展趋势
机电一体化技术未来发展趋势主要有以下几个方向:(1)向智能化发展。我国目前机电发展的重要方向是智能化,智能主要是对机器的控制,以控制理论为基础,综合人工技能、计算机技术、心理学等方面的技术,模拟人类智能,使得该产品具有自身的逻辑思维、自主决策能力,机器人与数控机床的智能化是重要应用之一,伴随着计算机、通讯等技术的快速发展,传统现场控制技术无法满足现场控制设备的要求和变化,这就要求机械设备的智能化程度不断提高,机械设备操作所具有的安全性、燃料经济性也要有很大的提高。智能化的产品设备具有很高的评价,被当做类似人类的行为,无法代替人类的智能,但随着科技对机械设备技能化的要求,促进了机电一体化设备向更高更智能的方向发展。(2)向模块化发展。机电一体化产品为企业所带来巨大的经济效益,随之而来的是生产机电一体化产品的厂家越来越多,产品需要部件的模块化成为一项重要的工作,是生产的产品能否正常工作的关键,因此研究开发标准机械接口、电器接口、信息接口等的机电一体化产品是一项复杂的工作,随着科技的发展,研究具有集视觉、图像处理和测绘等功能的控制单元,可以有效的处理各种典型操作,通过该技术便可以进行各个部件、单元接口的匹配,但存在一定的利益冲突,该标准可以再部分企业中试行,为机电一体化技术更好的发展,模块化成为机电一体化重要组成。(3)向网络化发展。计算机技术中最为出色的技术为网络技术,特别是Internet技术的应用,给科技、工业、政治、教育等人们日常生活带来惊人的变化,带来的不仅是企业之间的竞争信息的传输,还有企业内部生产实现网络化控制,各种网络将全球经济连接为一体。网络的普遍使用,各类远程控制技术得到迅速发展,远程控制终端本身就是机电一体化产品,利用家庭网络技术将家中各类电器连接为集成家电系统,给人们的生活工作带来新鲜体验和便利,朝向网络化发展会成为机电一体化技术更高层次的追求。(4)向微型化发展。微型化是机电一体化技术发展的另一重要方向,国际上研究的纳米技术,机电一体化也朝向产品体积小、能耗少、操作简单的方向发展,在生物、军事信息等方面具有较大的优势,微机电一体化技术需要对产品进行精细的加工,因此还有漫长的路要走。光电一体化技术主要是将微电子技术、计算机技术、控制技术与机械技术相互融合,成多种高新技术产业和设备的基础技术。该技术具有很强的功能,产品体积较少、适应力强、操作简便且使用寿命长,只要合理采用该技术,便可以产生很高的经济效益,光电一体化技术的主要产品主要有激光打孔、刻槽和光动机器人等领域。(5)向绿色化发展。工业发展给人们生活带来的变化不仅是物质方面的享受,还有资源方面的减少,生态环境受到严重破坏,在开发新型技术的同时呼吁保护环境资源,绿色产品应运而生,绿色环保化是时代的潮流,机电一体化技术在设计、制造、使用和销毁四个生命周期中,要符合环境保护和人类健康的标准,减少对生态环境的危害,提高资源的利用率是每个企业追求的目标,也是提高经济效益的前提,保护环境,绿色产品已成为国际社会重点关注的话题,在机电一体化技术未来发展的方向重,减少对资源的破坏,生产节能高效产品的绿色生产模式是实现可持续发展的基本要求。
4结束语
机电一体化技术的出现是科技发展和社会生产力发展的必然产物,科技的进步为机电一体化的发展提供了基础条件,而机电一体化产品不断推动社会进步和社会需求,对传统技术是一种较大冲击,未来的社会是科技的社会,机电一体化技术未来发展的前景将是一片光明。
参考文献:
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关键词:机电一体化;发展现状;未来趋势
中图分类号:F407文献标识码: A
所谓的机电一体化技术,指的是利用电子信息技术,改善生产机械的可控性、自动化和生产效能。而且,在机电一体化的实际应用中,其表现也非常令人满意。随着我国经济规模的进一步扩大,对机电一体化的发展水平也提出了更高的要求。而作为机电一体化技术发展的后起之秀,中国在这方面的进展也表现出了一些独特的特点。
1.我国机电一体化技术的发展现状分析
1.1.发展速度很快
自从我国实施改革开放的战略国策以来,经过长期的中外技术交流,我国机电一体化技术获得了长足的进步。而且,随着我国机械技术和电子信息技术的进一步发展,机电一体化技术的前进步伐也越来越快。这主要得益于以下几个因素:首先,我国政府对机电一体化的研究非常重视。无论在研究资金还是在研究人员上,都给予了鼎力支持。特别在新的发展时期,国家对机电一体化研发的投入进一步加大,使得我国机电一体化的发展没有了后顾之忧;其次,我国经济对机电一体化技术的需求非常强烈。《资本论》中说:只有有需求,才会有供应。随着我国社会生产水平的进一步提高,机电一体化的需求市场也越来越大。在市场需求的强烈刺激下,机电一体化技术的快速发展也在情理之中;最后,国内外在机电一体化技术方面的交流也日益频繁。由于我国在机械和电子信息技术技术水平方面和发达国家存在着很大的差距,通过广泛而深入的技术交流,我国可以在吸收国外先进技术的技术上进行进一步的消化,从而促进我国机电一体化技术的快速发展。
1.2.整体技术水平仍然不高
虽然我国机电一体化技术的发展速度非常快,但由于发展起点比较低,发展时间也不长,使得我国机电一体化技术整体水平仍然不高。特别在电子信息技术的发展水平上,与国外先进技术相比差距多达二三十年。由于电子信息技术是机电一体化技术的核心,一旦这方面存在落后,就会在很大程度上降低机电一体化的整体发展水平。而且,机电一体化发展中还存在发展不平衡的情况。例如,在尖端信息技术方面,尤其在集成电路和超高集成电路方面,整体发展水平并不落后,有些还走在了世界前列。但是,在机械技术和控制技术方面,发展步伐就慢得多了。特别在机械技术的发展上,甚至落后于韩国等中等发达国家。总而言之,我国机电一体化技术整体技术水平仍然不高,还需要科研部门继续努力。
2.我国机电一体化技术的未来发展趋势探讨
2.1.模块化发展
所谓模块化,指的是在机电产品生产过程中,将复杂的零部件简单化,尽量减少零部件的数量,并尽可能地统一规格,从而提高机电一体化技术的发展水平以及机电产品的生产效率。在传统技术状态下,由于机电一体化产品的零部件比较多,规格在比较复杂,不仅使得机电产品的运行效率不够高,也在很大程度上影响了生产效率。为了进一步提高机电技术的整合水平,业界提出了机电一体化技术模块化的发展思路。在西方发展国家,机电一体化模块化技术已经发展到了相当高的水平,并且取得了非常好的经济效益,对促进机电一体化技术发展的作用也非常明显。但是,我国模块化技术的发展还处在概念研究阶段,还没有投入到实际应用中。因此,模块化是我国机电一体化技术的未来重点发展方向之一。
2.2.智能化发展
智能是知识以及运用知识解决问题的总和,智能化是21 世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。使机电一体化产品具有智能化,就是使机电一体化产品具有人的部分智能,即一定的分析、思考、独立判断能力。机电一体化技术的智能化发展水平,代表了一个国家机电技术整体实力。而且,机电技术的智能化所带来的好处也是显而易见的:一方面,智能化的机电产品能够在很大程度上代替认的职能,从而节约大量的人力资源。而且,智能化程度较高的机电产品还能够独立完成一些比较危险的生产任务,从而在最大程度上保证生产人员的安全;另一方面,智能化机电技术能够大幅度地提高生产效率。智能化机电技术的中央处理系统能够自主地处理生产任务,能够组织生产流水线,还能够处理一些生产故障。这种智能化的机电一体化技术能够很容易实现高速自主生产,其生产效率是传统生产方式的数倍甚至数十倍。虽然我国在机电一体化智能技术方面的研究取得了不小的进步,且逐渐开始了实际应用。但是,这种机电产品的整体技术水平不够高,生产成本也比较高昂。因此,在未来的一段时间内,智能化和降低应用成本,是机电一体化技术发展的重要任务。
2.3.微型化发展
随着集成电路和超高集成电路的不断发展,电子元器件的体积越来越小,质量也越来越轻,使得机电一体化技术呈现出了微型化的发展趋势。机电一体化技术的微型化有两大好处:一方面,更小的体积不仅使得机电一体化产品更加便于安装和应用,也能够在很大程度上降低生产使用成本。例如美国研发出的微型无人机,体积仅仅只有一只蜜蜂大小,但它的探测和侦查能力却非常强大,而成本仅仅几十美元,堪称微型机电技术的典范;另一方面,机电一体化技术的微型化,还有助于大幅度地降低能量消耗。传统的机电设备一般体积比较庞大,单位时间内需要消耗大量的电能或者油料,而且操作也不够灵活。而在机电技术微型化之后,不但能量消耗大幅度降低,而且灵活性也大大增强,拓展了机电技术的应用范围。因此,机电技术微型化,是我国科研工作者的努力方向之一。
2.4.人性化发展
发展机电一体化技术,开发机电一体化产品,其最终目的是为人类服务,离开了以人为本这个原则,任何技术、产品都是没有前途的,因此,如何赋予机电一体化产品的人性显得越来越重要。这就需要,一方面,机电一体化产品将模仿生命机体实现某功能;另一方面,机电一体化产品将注重产品和人的关系,体现出人—机—环境的高度协调性。例如,在国内某大型电器生产企业,就十分看重机电一体化技术和人的有效契合。在布置生产线的过程中,无论在设备的选型上,还是在安装调试上,都以“最方便”工人操作作为主要的参考因素。特别是为了进一步实现“人机合一”,该企业还按照人因管理的理念,要求机电设备的生产厂家针对本企业公认的一些特点,进行特殊化改造,使得工人在操纵这些机电生产设备时,不仅能够很快做到得心应手,还大大节省了体力和精力。
2.5.绿色化发展
现代工业在提高人们生活水平的同时,也带来了非常严重的环境污染。随着可持续发展理念的提出,绿色发展就成了各行各业共同的目标。机电一体化技术也是一样,绿色化的发展是一条必走之路。因此,我国的科技工作者在研究机电一体化技术时,务必要本着节约能源、节约材料和少用或者不用有毒材料的原则,进行家电产品的研发与制造。特别是在生产机电产品电路板的过程中,应当尽可能地降低有毒重金属的使用量,同时尽量应用可降解的高分子合成材料,从而实现环境友好化。
3.结束语:在科研工作者的不写努力下,我国机电一体化技术在智能化、微型化和模块化等方面取得了重大进步。相信在未来的一段时间内,我国一定能够赶上国际先进水平,从而促进我国的经济发展。
参考文献: