机电一体化的意义与发展趋势

2022-09-10

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、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术, 根据系统功能目标和优化组织目标, 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。

1 机电一体化概述

机电一体化技术包含六个部分, 它们分别是:第一, 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。第二, 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。第三, 系统技术。系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术, 从全局角度和系统目标出发, 将总体分解成相互关联的若干功能单元, 接口技术是系统技术中一个重要方面, 它是实现系统各部分有机连接的保证。第四, 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。第五, 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。第六, 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。

2 发展机电一体化的重要意义

由于种种系统越来越大, 越来越复杂所以, 机电一体化在系统分析和集成方面的作用越显重要。

机电一体化是一种以实践即产品为基础的技术, 这是它和任何其它技术不一样的地方。它从系统工程的观点出发, 使产品与系统实现整体优化。机电一体化技术给传统的机械产业和制造业从产业结构、生产方式和管理体制等诸方面都带来深刻的变化, 是当今机械工业技术和产品发展的主要趋势, 也是我国机械工业振兴与发展的必由之路。随着机电一体化产品占有额的迅速增大, 机电一体化技术的重要性将日益为人们所认识。比如机器人, 只是机电一体化广阔领域的一个部分, 就具有100亿美元的市场, 而整个机电一体化的市场则要大10倍。所以, 对机电一体化技术的需求与日俱增。

机电一体化技术的应用与发展对我国经济建设起到了很好的促进作用, 因此受到了国家的重视。国家科委综合局组织的《我国机电一体化发展途径与对策》中, 根据社会需要、投资效益和现有基础等条件, 提出优先发展15个领域中的机电一体化产品, 即数控机床及其它机械制造工艺设备、电子化量具量仪、工业自动化控制仪表、中小型电机与电气传动控制装置、电子化低压电器、工业机器人、电子化家用电器、电子控制的轻工机械、电子控制的纺织机械、机电一体化的医疗器械、汽车电子化和电子控制内燃机、机电一体化的办公机械、电站电子化自动化自动控制系统、电子式照相机、采用微电子技术的印刷机械等。

机电一体化技术应用于我们生产和生活的方方面面。因机电一体化技术应用领域的不同而使机电一体化专业派生出许多专门化, 例如数控技术应用、机电一体化设备的制造与维修、自动机和自动线、制冷与空调、机器人等。

3 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和进步。因此, 机电一体化的主要发展方向如下。

(1) 系统化。机电一体化的发展必然要依靠通信功能的进一步加强, 同时, 系统体系结构会采用更加开放的和模式化的总线结构。这样, 可以是系统更加灵活, 以求达到多个子系统协调控制和综合管理。同时机电一体化也会更加的人性化, 注重产品与人的关系。

(2) 智能化。机电一体化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。智能化的产品可以有效替代人的工作, 在减少劳动成本的同时也会缩短劳动时间, 可以促进资源更有效的利用, 同时也提高了利润空间。

(3) 微型化。机电一体化的微型化是指机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。机电一体化实现微型化可以大大的减少产品的体积, 同时也就减少了产品正常运转所需的能量, 可以更加灵活的运转。微型产品的应用领域更加的广泛, 渗透生活的方方面面, 在一定程度上可以提高人们的生活质量。

(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。现在全球都在提倡节能减排、低碳环保, 人们都越来越重视工业对环境的影响, 同时也意识到了, 现代工业的发展给环境生活带来的巨大变化, 物质资源的丰富带来了生态环境被破坏。可持续发展要求现代工业在发展的同时减少多环境的破坏。

(5) 全球化。随着科学技术的发展, 网络技术的兴起给生活的各个方面都带来了巨大的变革。网络促进了各国之间技术与人才的交流, 将全球的经济、生产紧密的联系起来;同时, 各国的贸易壁垒也在逐步被打破, 产品面临的全球所有生产者带来的竞争。这就要求在机电一体化的过程中, 积极的引进国外先进技术, 促使产品能够适应不同的需求, 从而扩大市场, 占领更大的市场份额。

4 结语

机械作为减轻人类劳动强度的一种工具, 自从出现以来就一直不断地发展进步。模块化、系统化、智能化、微型化、绿色化和网络化已经成为机电一体化发展的方向。在未来的几个世纪, 并没有什么东西能取代机械的位置。也就是说, 这个行业还有很长的路要走, 它在人们消费的比重将不断提高。而这个行业的竞争也会变得越来越激烈, 只有不断创新, 只有把机电一体化产品的软硬部分完美地结合起来才能做成优异的机电一体化产品。

摘要：机电一体化自上世纪70年代被提出以来, 就备受关注, 也是未来机械发展的大趋势。本文对机电一体化进行了简单介绍, 同时分析其重大意义, 并对机电一体化的未来趋势发展做出了探究。

关键词：机电一体化,意义,发展趋势