机电一体化技术的现状和趋势

摘 要:随着科技的进步,尤其是电子信息时代的来临,将电子信息技术充分地与机电技术相整合,成就了现今的机电一体化技术.机电一体化技术的发展促进了工业生产向着机械自动化的方向迈进,同时也间接地促进了我国经济的发展.

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随着科技的进步,尤其是电子信息时代的来临,将电子信息技术充分地与机电技术相整合,成就了现今的机电一体化技术.机电一体化技术的发展促进了工业生产向着机械自动化的方向迈进,同时也间接地促进了我国经济的发展.笔者结合自身的学习体会先就机电一体化技术的现状和发展趋势浅谈一下自己的看法与观点：

一、简述机电一体化技术

机电一体化技术．顾名思义．结合应用机械技术和电子技术于一体.随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展,成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术,应用范围愈来愈广.

机电一体化技术具体包括以下内容：

（1）机械技术

机械技术是机电一体化的基础,机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应,利用其它高、新技术来更新概念,实现结构上、材料上、性能上的变更,满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求.在机电一体化系统制造过程中,经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术,同时采用人工智能与专家系统等,形成新一代的机械制造技术.

（2）计算机与信息技术

其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术.

（3）自动控制技术

其范围很广,在控制理论指导下,进行系统设计,设计后的系统仿真,现场调试,控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等.

（4）传感检测技术

传感检测技术是系统的感受器官,是实现自动控制、自动调节的关键环节.其功能越强,系统的自动化程序就越高.现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验,它是机电一体化系统达到高水平的保证.

（5）伺服传动技术

包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置,伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响.

二、机电一体化技术的发展趋势

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和进步.因此,机电一体化的主要发展方向如下：

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.

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.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.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(home)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(puterintegratedappliancesystem,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.

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.