机电一体化技术相关

摘 要：机电一体化是现代科学技术发展的必然结果,新时期的机电一体化通过相关计算机通信网络,突破了传统机电一体化技术在时间、地域上的限制,延伸了机电一体化的空间与范围,使得机电一体化成为方便、快捷、安全可靠的工控技术模式.文章概述机电一体化的基本概念,阐述了机电一体化的核心技术,提出机电一体化向智能化迈进的趋势.

关 键 词：机电一体化；核心技术；发展进程；发展趋势

引言：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.机电一体化的基本概念

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Z与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称.机电一体化是在以技术和科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科,而机电一体化产品是在机械产品的基础上,采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品.机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合,它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术.

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Z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.机电一体化的核心技术

机电一体化技术是面向应用的跨学科技术,是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果.机电一体化包括软件和硬件两方面技术.硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成.因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手：

2.1机械本体技术

机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑.现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料.只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率.

2.2传感技术

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系.为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势.对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术.

2.3信息处理技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连.为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题.

2.4接口技术

为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化.接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计.目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光耦器的大容量化、小型化、标准化等问题.

2.5软件技术

软件与硬件必须协调一致地发展.为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等.

3.机电一体化技术未来发展趋势

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,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.

3.2.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.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.因此,机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展.

3.3.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1立方厘米的机电一体化产品,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.

3.4.绿色化

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.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.

3.5.系统化

其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.表现特征之二是通信功能的大大加强,特别是“人格化”发展引人注目,即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系.一是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.另一层含义是模仿生物机理,研制各种机电一体化产品.

3.6.模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,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、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口.机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模.

4、结束语：综上所述,机电一体化技术是众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.它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化.大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路.机电一体化的发展不是孤立的,与机电一体化相关的技术还有很多,并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,机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔.