机电一体化的现状和未来

摘 要近些年来,伴随着计算机和微电子技术的不断发展及其在机械工业领域的广泛应用,促进了机电一体化技术的快速发展,而机电一体化技术的发展又促使机械工业领域的技术和产品的结构与功能以及企业的管理体系和产品生产方式发生了巨大变化.总之,在我国机电一体化作为一个新兴的技术,虽然还处于起步的发展阶段,但是却是推动我国当前工业技术革命的重要力量.本文从对机电一体化的相关概念的介绍谈起,然后分别就机电一体化的现状和未来发展做深刻的剖析.

关 键 词机电技术；机电一体化；现状；发展

中图分类号TH-39文献标识码A文章编号1674-6708（2012）67-0039-02

1机电一体化概述

1.1机电一体化的定义

所谓机电一体化就是指通过将微电子技术应用在机械的主功能、动力功能、信息功能以及控制功能等其他功能模块上,并利用相关软件将电子装置与机械装置有机整合在一起所构成的系统的总称.从机电一体化的定义可以看出,机电一体化技术并不是机械与电子简单的叠加,而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术.因此,机电一体化涵盖“技术”和“产品”两个方面的内容.

1.2机电一体化的关键技术

机电一体化的关键技术主要包括信息处理技术、精密机械技术、自动控制技术、检测与传感器技术、伺服驱动技术以及系统总体技术等几个方面的关键技术,以下将分别给予详细的说明.

1.2.1信息处理技术

所谓的信息处理技术就是指在生产基于机电技术的相关产品的过程中,对与产品生产过程相关的各种参数和状态以及自动控制有关的信息所进行的处理.

1.2.2精密机械技术

精密机械技术作为实现大多数机电产品的核心和基础技术,它是实现大多数机电产品的相关功能和构造功能的重要前提和首要的技术支撑.

1.2.3自动控制技术

自动控制技术主要包括精度较高的速度控制、定位控制、自适应控制以及补偿和校正等技术.而且随着自动控制技术的不断发展以及功能的不断增强,基于自动控制技术产品的质量在获得不断的提高.

1.2.4检测与传感器技术

检测与传感器技术主要用于实现各种基于机电技术产品运行时的相关参数、工作状态以及其他相关信息的接受以及参数和相关信息准确度的检测,通过检测以后,将其接受的信息传送给处理装置,然后由处理装置来实现产品运行过程的自动控制.

1.2.5伺服驱动技术

伺服驱动技术主要是基于机电技术产品的驱动装置设计中的核心技术,它作为驱动设备执行操作的重要支撑技术,在很大程度上决定了基于机电一体化技术的产品质量.

1.2.6系统总体技术

系统总体技术是用系统的观点和方法,从整体目标出发,将基于机电技术产品的总体功能划分为若干个各功能模块,然后结合各个功能模块的实际情况,找出能够有效解决各个功能模块实际需求的可行技术方案,再把相应的技术方案进行汇总,从而设计出合理的功能技术方案.

2机电一体化的发展现状

2.1国外机电一体化的发展现状

2.1.1绝大多数的制造业领域都有机电一体化产品

在工业比较发达的国家,机电一体化产品遍及绝大多数的制造业领域,其中数控机床和工业智能机器人是这些国家的主要机电一体化产品,其中的数控机床在机床领域中所占的比重越来越大,而工业智能机器人也将逐步进入管理、办公、家庭和娱乐等各个领域,具有非常广阔的发展前景.

在数控机床方面,目前数控机床的定位精度已由一般的0.01mm~0.02mm提高到0.008mm左右,亚微米级机床达到0.0005mm左右,纳米级机床达到0.005μm~0.01μm,最小分辨率为1nm（0.000001mm）的数控系统和机床已有产品.

在工业机器人方面,目前日本的工业机器人生产量占全世界工业机器人的70%左右,与工业机器人相关的专利则有90%以上掌握在日本企业手中.由此也可以看出,日本是名副其实的机器人王国.美国、德国分别居二、三位.

2.1.2机电一体化开始逐步向集成化的方向发展

CIMS,即计算机集成制造系统,它突破了原有制造业各部门之间的界限,实现了工业制造企业生产准备、产品开发、经营决策等各个环节的有效整合,在计算机集成制造系统的作用下,当前的世界制造业开始逐步向集成化的方向发展.

2.1.3激光技术在机电一体化中的应用

激光技术在机电一体化中的应用,将使光机电一体化成为机电一体化技术重要的发展方向.

2.1.4微细加工技术发展迅速

当前微机电技术及其产业的高速发展,将带动微细加工技术的兴起.

2.2国内机电一体化的发展现状

2.2.1数控技术方面

我国对数控技术的研究起始于1985年,经过这些年的发展,我国目前已经基本掌握了数控技术的核心技术,相关的数控技术产品也越来越多的出现在工业产品市场中.

2.2.2工业机器人方面

我国对工业机器人的研究开始于1986年,目前,已经掌握了机器人的软件编程、控制系统以及操作机的设计制造等技术,并开发出了能够进行水下作业施工的多种工业机器人.

2.2.3计算机集成制造系统方面

经过近些年的潜心研究,我国在计算机集成制造系统方面已经有了较快发展.其中,已经在包括清华大学在内的多数著名高校内建成了国家CIMS技术实验室、工程研究中心以及相关的CIMS培训中心.

3机电一体化的未来发展

3.1智能化

智能化的机电一体化产品是指具有一定的逻辑思维、判断推理和自主决策能力的机电一体化产品,由于可以智能化的机电一体化产品对人类的智能进行模拟,所以,一些智能化的机电一体化产品就可以替代人的部分脑力劳动.

3.2微型化

当前微型化的机电一体化产品的几何尺寸一般不会大于1cm3,而且微型化的机电一体化产品在不断的向微米级和纳米级的方向发展.目前,国外已经能够在实验室中制造出亚微米级的机械元件.

3.3模块化

从各方面来看,机电一体化产品的一个重要发展趋势就是实现模块化生产,这样一来,企业就可以可利用标准的模块化单元迅速开发生产机电一体化产品,进而将大大提高企业的生产效率.

3.4网络化

计算机网络通信技术的快速发展促使其不断朝着网络化的方向发展.其中,随着网络的不断普及,基于网络的各种机电一体化产品,如远程控制和监视技术等如雨后春笋般不断涌现出来.

3.5绿色化

根据时代的发展需求,绿色化将成为机电一体化的必然发展趋势,其目标是在机电一体化产品的整个生命周期中,要保证产品对生态环境造成的危害最小,而获得的资源利用率却最高.

4结论

机电一体化是很多学科相互发展和相互促进的结果,随着科学技术的不断发展和进步,机电一体化相关技术所融合的技术将越来越广泛,而以机械和微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术将成为机电一体化的必然发展趋势,机电一体化的发展前景非常广阔.