机电一体化在工程专业中的应用

黄中玉

摘要：近些年来，我国机电一体化专业教学水平得到了一定程度的提升，但仍然难以满足社会和企业对于广大学生的需求。本文以社会需求为导向，系统地阐述了机电一体化在工程专业中的应用路径，旨在进一步提高广大学生的实践动手能力和综合素质，为学生今后的就业求职奠定基础。

Abstract： In recent years， the teaching level of Mechatronics has been improved to a certain extent in China， but it is still difficult to meet the needs of society and enterprises. Based on the social demand， this paper systematically expounds the application path of Mechatronics in engineering specialties. It aims to further improve the practical ability and comprehensive quality of the students and lay the foundation for the future employment of the students.

关键词：就业市场；光电；光机电一体化平台

Key words： job market；photoelectric；optical mechanical and electrical integration platform

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）35-0171-02

1 机电一体化的概述

我们所熟知的机电一体化技术就是将微电子技术、电工电子技术、机械技术、传感器技术、接口技术、信息技术、信号变换技术等多种技术进行结合，并综合应用到实际中去的技術。它是将机械装置、电子设计和软件结合起来的系统总称。所以是自动化生产设备几乎就可以说成是机电一体化设备。现代的工程机械正处于一个发展时期，引入机电一体化技术，使液压、机械和电子控制等技术有机的结合，极大的提高了工程机械的各项性能。

2 机电一体化在机械工程设备中的意义

近年来，机电一体化技术取得了飞速发展，机电一体化产品的概念正在逐步的扩大，已经扩大到被控制系统和控制系统相结合的产品制造和过程控制的大系统。未来随着机电一体化技术的不断完善，机电产品的发展趋势将越来越高自动化、高效率化、多功能化、高可靠性、高智能化、省材料和省能源。在工程机械设备中机电一体化技术的应用十分必要，它能够对机械系统的多个方面产生有益影响，包括性能、功能、操纵性和可靠性等。具体来说，机电一体化在机械工程设备中的意义主要体现在以下方面：一是由于机电一体化系统具有动力分散化和智能化特点，在提高传动精度和缩短传动链长度的基础上，还简化了整个机电一体化系统的机械结构，虽然减少了机械部件数量，但是反而优化了系统刚度，大大提高了机电一体化系统的动力特性和运动特性；二是机电一体化使得机械工程设备的单个驱动部件具备了智能性及相关的逻辑联系具备了可编程性，如此一来机电一体化系统的功能将得到大范围的拓展，机电一体化系统处理任务的能力将变得更强，从而机械产品的功能将更加完善；三是随着电子技术的不断发展和进步，操纵系统不再受到机械结构的制约，只需依照自己需求科学的选择安装位置即可，可尽量选择便于操作、安全性高的地方，同时还能够利用现代通讯技术实现远程操作；四是通过应用嵌人式电子控制系统，再加上传动链的缩短的影响，系统结构更加简化和优化，可动部件减少了，这意味着磨损也将大大减少，同时还提高了系统刚度、强度和过载能力，可靠性得到了有效提高。

3 机电一体化的发展趋势

机电一体化专业涵盖范围非常广泛，包括机械和电子以及光学等等，机电一体化的发展建立在相关技术的发展基础上，相关技术的发展促进机电一体化的发展，而机电一体化的发展反过来也会推进相关技术的发展，相辅相成：

①智能化。作为21世纪重要的发展方向，在机电一体化的研究中，人工智能逐步引起重视。本文所说的智能化从本质上来说是对及其行为的描述，是建立在控制理论基础上的，通过充分吸收相关理论包括心理学、生理学、计算机科学等等，达到更高控制的目的。当然，我们也应当充分意识到，想要机电一体化产品与人完全相同，在短期内是达不到的，也是没有必要的。

②模块化。模块化是非常重要的一项工程，众所周知，机电一体化产品种类非常繁多，而在研究这些产品的过程中我们所研制和开发的具有标准机械接口、电气接口和动力接口的机电一体化产品单元具有非常重要的意义。如果我们研制集减速和智能调速为一体的动力单元，我们就可以快速达到上述目的。与此同时，还要制定各项标准，实现产品的迅速研发。在利益的冲击下，现阶段我们难以制作出与实际情况相符合的超高水平的国际标准，但值得注意的是，我们可以通过另一种途径既组建一些大企业来实现。

③网络化。现代社会互联网已十分普及，各类远程控制和监视技术基于网络技术取得了飞速发展，各类远程控制的终端设备也层出不穷。在逐渐发展的过程中现场总线和局域网技术凭借其强大优势得到了高速发展，充分利用家庭网络技术将诸多电器连接在一起就可以形成全新的家电系统，给广大民众带来方便。

④微型化。微型化兴起于上世纪80年代，主要是指机电一体化向微型机器方向发展。在其他一些发达国家，微型化特质尺寸不超过1cm的机电一体化产品，并在发展过程中向纳米、微米的方向努力，逐步应用到生产、医疗等方面。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。endprint

⑤環保化。工业发展改变了整个人类的生命轨迹，一方面丰富的物质生活，另一方面就是不断减少的资源，既污染了环境，也给人们的生活带来了不好的因素。在这种情况下，广大人民群众呼吁保护环境资源，希望能够重回自然，在这一理念下，机电一体化也逐步向绿色化方向发展。

4 机电一体化技术在工程机械中的应用

机电一体化技术，在发展过程中逐步推进了工程机械制造专业的发展，提高了工程机械制造技术水平，特别是在微型计算机与传感技术和检测技术逐步发展的今天，一方面实现了产品性能的提高，另一方面也使工程机械制造行业迈入了新的发展阶段。以微处理器为基础和核心的电子控制系统已经逐步应用到国外电子机械上，并逐渐成为高性能的工程机械。我们有理由相信在不远的将来，工程机械的机电一体化和智能化将成为机械行业发展的新趋势。

①电子监控和自动报警。所谓电子监控，是指对工程机械的发动机和转动系统等方面进行全方面的系统监控。一旦工程机械在工作过程中出现异常现象，应采取有效措施及时报警，并指出故障的部位，这样做，一方面能够提高和改善驾驶员的工作条件，另一方面也可以使工作效率得到进一步的提升。与此同时，还可以简化设备维护检查工作，使工作量得到提高，使用费用得到降低，在一定程度上延长了机械的使用寿命。

②节能减排，使生产效率得到提升。与现代工程机械的能量利用率相比，传统工程机械的能量利用率相对较低。在较低水平的利用下，在发展机械的过程中，必须将节能放在重中之重。以日本为例，日本日立公司所研发出的挖掘机节能控制系统则可以有效的改变这一现象。通过对发动机进行全方面的综合控制，在一定程度上提高了使用率和利用率，不仅如此，也提高了生产效率。这对于机械制造行业来说是非常有必要的，也是值得我们大家学习的。

③进一步提升作业精度。目前，微机控制的电子秤量系统已经逐步应用到了沥青和水泥混凝土拌合设备中，主要目的在于确保成品料的作业精度。与此同时，在沥青和水泥混凝土拌合设备中也实现了称量过程的自动化，应用了自动找平系统，极大的提高了施工质量和施工效率。又如沥青混凝土摊铺机，施工也实现了自动调节，在一定程度上提高了摊铺质量推土机铲刀和平地机刮刀等方面的施工作业效率，减轻了操作人员的工作强度。

④实践作业过程的自动化。实现自动化或半自动化控制的工程机械，可以有效的降低工程机械操作者的劳动强度，实现生产效率的提升，并有效减少因操作者经验不足所可能产生的问题。以三菱公司为例，日本三菱公司所生产的挖掘机设备用来挖掘轨迹控制系统，在控制板上设定好相应的轨迹形状后，操作者可以更加方便的实现控制，推动了挖掘作业自动化的实现。

不仅如此，现阶段部分国家所生产的推出土机和装载机也都应用到了电子控制的自动变速器，这种变速器能根据外负荷的变化情况，科学合理的改变。转动系统的转动比，既降低了劳动强度，也提高了燃油经济性。

5 工程机械中机电一体化技术的展望

①计算机与信息处理技术。计算机是实现信息处理的主体，信息处理技术包括范围应用比较广，主要包括信息的输入、识别、运算、变换、存储及输出等等方面。计算机技术范围涉及到网络与通信技术、硬件和软件技术、数据库技术等等方面。要想工程机械机电一体化技术发展不断进步，应该大力发展计算机应用及信息处理技术。

②电子控制理论。工程机械现代化的重要标志就是以微电子为核心的高新技术，通过其应用和推广，在相关控制理论指导下，能够满足系统智能化设计的要求，完成相关的设计后的系统仿真等等。

③传感器技术。目前，传感器技术在现代工程机械上应用较为广泛，比如，发动机可以通过机油压力传感器、冷却水温度传感器等来进行发动机的运转状态的检测和控制；沥青摊铺机上的传感器能够实现摊铺机在工作时实现自动找平且行走速度不变的特点，还能满足摊铺出来预定的平整度、坡度和厚度的路面的要求。在感器技术的迅猛发展的今天，精度要求越来越高，可靠性和稳定性也能不断提高，越来越广的采集信息范围也超着集成、多功能化和智能化方向发展，所以，未来在工程机械上将应用越来越多种类的传感器。

6 结语

总而言之，机电一体化在工程专业中的应用，可以进一步提高工作效率，减轻操作者的工作压力，推动工程专业的进一步发展。当然，我们也应当充分意识到机电一体化在工程专业中的应用并非一蹴而就的，它是一个系统的过程，需要我们广大工作人员共同努力才能够实现。

参考文献：

[1]白丹.机电一体化在工程机械中的应用研究[J].科技展望，2017（04）：43，45.

[2]胡建伟.论机电一体化在工程机械制造中的应用[J].装备制造技术，2016（03）：286-287.

[3]刘贵昌.机电一体化在工程机械中的应用分析[J].黑龙江科技信息，2015（25）：113.

[4]母传荣.关于机电一体化在工程机械中的应用[J].化工管理，2015（24）：53.

[5]张良秀.机电一体化在工程机械中的应用分析[J].黑龙江交通科技，2014（10）：177，179.

[6]臧秋声.谈机电一体化在工程机械中的应用[J].民营科技，2013（11）：15.

[7]冷俊.机电一体化在工程机械中的应用[J].科技资讯，2009（07）：38.endprint