机电一体化技术

摘 要：随着信息技术的发展,机电一体化技术发展迅速,“机电一体化”就是将机械、电子与信息技术进行有机结合,以实现工业产品和生产过程整体最优化的一种高新技术.机电一体化是指在设备机构的主功能、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特点,分析了机电一体化技术的发展趋势.

关 键 词：机电一体化核心技术应用领域发展趋势

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、机电一体化的产生与应用

20世纪60年代以来,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后,刺激了机械产品与电子技术的结合.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更进一步奠定了技术基础.20世纪80年代末期,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以很大的关注和支持,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,机电一体化进入了深入发展时期.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角,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支.我国从20世纪80年始开展机电一体化研究和应用.取得了一定成果,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步.

2.核心技术

机电一体化的核心技术主要在于硬件和软件.

2.1机械技术

机电一体化是以机械技术为基础,机械技术侧重点是怎样与机电一体化相适应,机电一体化是取其精华去其糟粕,利用各科学发展的高、新技术来更新自身概念.机械本体应该从改善自身性能、减轻质量和提高工作精度等几个重要方面方面考虑,以此减少工作时能量消耗,提高工作效率.为了提高机械系统的传动精度和工作稳定性,机电一体化要具有高精度、快速响应性、良好的稳定性.

2.2信息处理技术

由于微电子学的迅速发展、信息处理技术的普及极大的促进了机电一体化的发展.信息处理技术包括信息交换、信息存取、信息运算和最终决策等,实现信息处理的工具是现在已经普及的计算机,所以计算机技术的发展与信息处理技术紧密相联.要更好的发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性从而提高信息处理的速度同时解决信息处理的抗干扰问题.

2.3检测技术

检测与传感技术指与传感器及其信号检测装置相关的技术.由检测技术自身的功能,传感器的主要功能应提高工作可靠性、工作的灵敏度和精确度等,并且要经受各种严酷环境的考验,因此必须提高其抗干扰能力.由此可见,发展检测、传感器技术是机电一体化发展的必然趋势.

2.4自动控制技术

在无人直接参与下,自动控制技术能通过控制装置让被控对象或过程的被控量能按照人们事先预定的规律变化的技术.自动控制技术应用非常广泛,主要由自动控制理论、机械控制系统的设计、仿生学中的系统仿真、工作时现场的调试、可靠运行等从理论到实践的整个过程.制动控制技术的难点在于自动控制理论的工程化与实用化,这是因为被控对象与理论的控制量存在较大的差距,从而需要反复调试和修改,才能达到最佳效果.现在微型机的应用非常广泛,自动控制系统已经成为机电一体化中十分重要的一部分.

2.5驱动技术

驱动技术的主要研究对象是执行元件及驱动装置.驱动技术是执行操作的技术,对机电一体化产品的动态特性、稳态精度、控制质量等都有决定性的作用.电机作为驱动机构已被广泛应用但其快速响应和效率等方面还有一部分问题,驱动技术极大地促进了机电一体化技术的发展.

2.6软件技术

机电一体化的发展过程中仅仅发展硬件是不够的,必须在发展硬件的同时发展软件,但是软件的更新速度太快,这样就导致研制成本提高了,为了降低成本,应该推行软件标准化等措施.

3.机电一体化的应用领域

3.1数控机床

经过多年的发展数控机床已经得到了广泛的应用,数控机床又称数字控制机床,它是一种装有程序控制系统,通过数字化信息对机床的运动及加工过程进行控制的机床.该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,用代码化的数字表示,通过信息载体输入数控装置.经运算处理由数控装置发出各种控制信号,控制机床的动作,按图纸要求的形状和尺寸,自动地将零件加工出来.数控机床主要由动力源、操作机构、传感器、电子控制单元、执行器等组成.数控机床具有很高的柔性,能实现编程自动化,具有更高的可靠性以及强大的通信功能,还可以实现多种控制的功能.数控机床的发展给机械领域的提高起到了促进作用.

3.2机器人

机器人是众所周知的一种高新技术产品,是典型的机电一体化产品.其最早是人们幻想出来可以听从人们的命令,任劳任怨的从事各种劳动.经过几十年的发展,机器人技术已经形成了综合性的科学.机器人主要由：机器手、操作机构、传感器、移动机构、控制装置、驱动器等部分组成,通过各部分之间相互协调,相互配合,机器人已经能灵活的代替人类很多活动,在焊接、装配、军事、空间、水下、农业、建筑、怎么写作、娱乐等领域都有应用.机器人应经成为人类良好的助手和亲密的伙伴.

3.3现代温室设施

现代温室设施是实现作物优质、高效生产的重要设施,也是机电一体化设备应用较密集的地方.主要由：温室框架结构、覆盖材料、通风系统、灌溉施肥系统、二氧化碳施肥系统、室内喷雾/屋顶喷淋降温系统、遮阳/保温系统、加热系统、防虫系统、计算机控制系统及一些必要的生产工具等.可以通过这些设施和计算机系统有效的提供一个适宜的环境条件,为作为优产提供保障.

4.机电一体化的发展趋势

与其他科学一样,机电一体化技术也经历一个漫长的过程.现在机电一体化已经渗透到各个学科、领域.成为一门新兴的科学,为了适应各领域的需求机电一体化的主要发展趋势体现在智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人性化.机电一体化对机械工业也影响很大包括提高性能、扩展功能、简化结构、提高可靠性、节约能源、操作简单,可以说机电一体化的发展前景在未来的几十年里一片光芒.

5.结论

综上所述,机电一体化并不是独立的,而是各个学科相互渗透,相互融合的产物,也是科技发展的必然产物.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.