我国企业机电一体化技术的应用现状趋势

摘 要：机电一体化是一个新兴的边缘学科,正处于发展阶段,代表着机械工业技术革命的发展方向.20世纪90年代后期,机电一体化进入了深入发展时期.光学、通信技术、微细加工技术等进入了机电一体化,出现了光机电一体化和微机电一体化的新分支.同时对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法,以及学科体系和发展趋势都进行了深入研究.综述国内外机电一体化技术的现状,分析机电一体化技术和机械制造的发展趋势.

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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.

一、机电一体化概述

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.

二、机械制造技术的发展

在现造系统中,数控技术是关键技术,它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用.当前,数控技术正在发生根本性变革,由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展.在集成化基础上,数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上,综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术,数控系统实现了高速、高精、高效控制,加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数,实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上,CAD/CAM与数控系统集成为一体.机床联网,实现了集中控制的群控加工.

三、机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：

(1).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.

(2).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一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.

(3).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.

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.转贴于中国论文下载中心

四、机电一体化的发展趋势

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.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

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.

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

3.网络化

网络化由于网络的普及,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.

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.

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.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.

综上所述,机电一体化和机械制造的出现不是孤立的,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和产物.当然,与机电一体化和机械制造业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,他们的发展前景也将越来越光明.