关于对机电一体化的核心技术的探讨

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  摘 要:随着科学技术的发展,传统的学科都在脱胎换骨,新学科也相继问世,机电一体化技术成为跨学科、发展较快、应用广泛的技术之一,迄今为止,已经广泛应用到生活的各个领域,作为新兴的科学技术,机电一体化是机械工业发展的必然趋势。结合相关知识本文主要论述了机电一体化的核心技术和其未来的发展前景。
  关键字:机电一体化;机械工业;核心技术
  一、什么是机电一体化
  所谓机电一体化,是对机构的信息处理功能、动力功能、控制功能和主功能引进电子技术,由机械装置和电子化设计结合起来构成的系统总和。它不仅是一种新型科学,也随着技术的发展内容也在发展。基本特征是不变的。而且是把信息、传感、计算机、电工电子、微电子机械等技术等融合到一起的又被称为机械电子学的一种新兴科学技术。随着科学技术的发展,机电一体化的内容不断的发展和更新,从系统观点看,机电一体化技术也是信息化技术、计算机技术、微电子技术、自动化技术和嵌入式编程技术等多技术学科的集成,以优化系统功能为基本目标,包括“技术”和“产品”两个方面内容,针对机械工业的各个功能单元进行合理配置,达到高质量、低能耗和可靠性高的机电一体化产品的要求。当然,机电一体化技术不是简单的拼凑而是上面所提到群技术的有机结合。
  二、什么是机电一体化核心技术
  1、本体技术
  机电一体化技术的本体技术是机械技术,着眼点在于如何与机电一体化技术相适应,同时用高、新技术来进行概念的更新,从而实现材料性能和机构上的变更,达到重量减少、体积缩小、精度和刚度提高、性能改善的要求的目标。
  2、信息技术
  计算机信息技术中的信息处理技术,包括如何进行信息的交换、信息的存取、运算和判决与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术。
  3、传感技术
  传感检测技术是用来实现自动控制的系统的感受器官,也是自动调节的最重要部分。功能是否强大直接影响系统的自动化程序的水平。
  4、控制技术
  自动控制技术应用范围非常广泛,在控制理论的指导前提下,有效的设计系统,之后进行系统仿真和现场调试。控制技术内容宽泛,包括高精度控制定位、控制速度、控制自适应、校正自诊断、再现、补偿、检索等技术。
  5、系统技术
  系统技术室从全局的角度和系统目标出发,用整体概念组织应用各种相关技术,将总体分解成相互关联的若干功能单元,是实现系统各部分有机连接的保证,接口技术就是系统技术的一个很重要方面。
  6、伺服传动技术
  伺服传动技术是用来实现电信号到机械动作的转换装置,包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置,是控制质量和功能和决定系统的动态性能的技术。
  三、机电一体化的发展过程
  1、机电一体化经历了大概三个重要的发展阶段:
  初级阶段,即上世纪六十年代,其间二次世界大战,战争刺激了机械产品和电子技术的结合,将机电结合军用,战后转为民用,这积极的恢复了的那个好似的经济,但是开发和研制还是处于自发状态,正因为的当时电子技术发展水平限制,机械技术和电子技术的结合还不深入也不广泛。
  蓬勃发展阶段,即上世纪七十到八十年代。在这时期,计算机、通信、控制等相关技术的发展,为机电一体化的发展做了良好的准备,物质基础在于大规模的超大规模的集成电路和微型计算机的出现。所以在这一时期机电一体化技术和产品得到了极大的发展。
  第三阶段,即上世纪九十年代后期,机电一体化进入了深入发展时期,朝着智能化方向发展,迈进了新阶段。随着微细加工技术崭露头脚,光学、通信技术进入机电一体化。同时深入研究机电一体化系统的建模设计,分析和集成方法。对机电一体化学科体系和发展趋势也进行了探究,人工智能、神经网技术和光纤等技术领域都有很大进步,开辟了机电一体化技术的广阔天地。机电一体化开始形成完整的学科体系。
  2、我国在机电一体化技术的研究上也做了大量的工作,取得了突出的成绩:
  计算机数控机床,(CNC)是一种高效自动化的装了计算机和电子计算装置的机床。综合运用计算以、自动控制、精密测量和机械设计等方面技术,成为机床发展的必然趋势。同计算机大发展类似,数控机床的发展经历了电子管数控、晶体管数控、集成电路数控、计算机数控、微型计算机数控等五代演变,成为国民经济发展的重要产品。目前我国是全世界拥有机床最多的国家,在许多技术领域都有了很大进步,由于高速加工技术普及,机床普遍提高了各方面的速度,采用特殊机械结构,实现新结构机床的生产,并且使用高效特殊功能的刀具,在转深孔时大大提高效率。计算机集成制造,虚拟制造、并行工程、网络制造等新技术和机床的结合,开创了新世纪制造业发展的新纪元。
  汽车机电一体化,实现用微机自动控制改善汽车的性能,实现汽车减低油耗、减少排气污染,提高汽车行驶的安全性,可靠性操作方便,使汽车发展有了质的飞跃。
  智能控制系统,以实现计算做那些只有人才能做具体智能的工作位目标的人工智能和自动控制,经过发展,智能控制技术在工程商有了很大的进步和突破。
  工业机器人(IR),由机械系统、驱动系统、控制系统、检测传感系统和人工智能系统组成,能模拟人的手和臂的动作,实现抓取、手动工件或工具的自动化装置。很具有发展前途的一类机电一体化典型产品,可以代替人在恶劣环境下工作发挥重大作用。
  三、机电一体化的发展趋势
  机电一体化是多学科的交叉总和,集成了机械、电子、光学、控制、计算机、信息等学科,发展方向:
  1、智能化趋势
  所谓智能化是对机器行为的描述,遵循了新世纪机电一体化技术的发展方向,是在控制理论的基础上,以求得更高控制目标,吸收人工智能、计算机科学、运筹学、模糊数学、混沌动力学和生理学等新思想。
  2、模块化趋势
  现有市场当中机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口的机电一体化产品单元等是非常重要的,可以说工程巨大,但是如果有了这些标准就可以实现大规模的生产。所以需要制定可以实现各部件、单元的匹配各项标准。但是由于现实中利益间的冲突,这些标准很难制定,不过可以通过组建大企业逐渐形成,所以说模块化将给机电一体化企业带来美好的前程。
  3、网络化趋势
  网络技术是计算机技术的突出成就之一。它的兴起和发展给彻底的改变了人们的日常生活。同时机电一体化新产品问世,只要做到功能独到、质量可靠就会很畅销,很受欢迎。随着科技的反战网络的走进了千家万户,家用电器网络普遍应用现场总线和局域网技術,家庭网络将各种家用电器连接起来,以计算机为中心,形成了计算机集成家电系统,这样在家就可以分享高技术的快乐和便利。由此看来机电一体化产品的方向会朝着网络化发展。
  4、环保化趋势
  由于工业的蓬勃发展,人们的生活发生了巨大变化,环境保护和资源回归自然的意识逐步提高,绿色产品概念应运而生。可见绿色也成为了是时代的必然发展趋势。在制造绿色产品的设计过程中,对环境无害和人类健康的要求,成为标准。设计绿色机电一体化成为未来发展的前景。
  5、微型化趋势
  当今世界微电子机械系统在医疗、军事、信息等方面具有很大的优势,微机电一体化产品体积小、耗能低、灵活性强,并逐步向微米级、纳米级发展。
  四、小结
  机电一体化的出现不是随机的,它是时代发展的产物,也是多项科学技术发展的结晶,极大的推动了不同学科的交叉和渗透,发展前景很光明,随着科学技术的发展和电子技术的成熟,机电一体化产品在国民经济建设,企业制造电子产品的更新换代方面越发重要。机电一体化的相关技术还很多,并随着科学的发展,相继融合,使机电一体化技术发展更广阔。■
  参考文献
  [1]左武锋.试探机电一体化技术未来的发展[J] .中小企业管理与科技,2010
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