机电一体化技术的应用及发展分析

祝霞

摘   要：科学技术的进步与发展在加快我国工业化进程的同时，也给机电一体化技术注入了新的生机。机电一体化作为一门交叉性强、涉及面广的重要学科，它既是我国工业化进程的重要助力，同时也是多种学科与技术的综合体，所涉及到的技术与配置也都是高能效、高质量的。本文概述了机电一体化的背景，并对当前国内外机电一体化技术的主要应用和前景进行了展望。

关键词：机电一体化  应用  发展前景

中图分类号：G64                                    文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）01（a）-0084-02

机电一体化（Electromechanical integration），作为机械工程与自动化系统的重要分支，机电一体化也被称之为‘机械电子工程。机电一体化概念最初是由日本机械制造杂制上提出的，在推出之后受到了世界各国的关注并开始研究与发展，也给传统机械设计理念和设计思维带来巨大变革。当前的机电一体化技术开始加入了先进的微电子与信息技术，开始向着人工智能化方向延伸。由此可见加大机电一体化发展的力度，既是提高我国综合国力的重要基础，并且也是振兴我国民族工业发展的必经之路。

1  机电一体化概述

经过了数十年时间的发展，机电一体化技术在不断完善的同时也被赋予了全新的定义。机电一体化作为集机械、微电子、自动控制、信息、摇感以及计算机软件编程等专业知识于一身的群体性技术，按照系统功能目标以及组织目标定义的不同，将各类电子元件以及不同功能的设备进行科学、合理地布置，在实现多元化、优质化、以及弱耗损的基础上发挥出自身强大的强能价值的技术。而基于该技术上所研制而成的系统就是人们常说的‘机电一体化系统。按照‘机电一体化系统的内容可以了解到，机电一体化主要是由以下两个部分构成，一是产品，二是技术。首先，机电一体化技术就是上文中所提到的‘群体技术，该项技术经过长时间的发展和技术革新也加入了许多自动化功能，例如说自动检测系统、信息自动化处理技术、自动记录与自动显示、自动调控以及自动保护等等。其次，机电一体化产品则并不只是局限在人体四肢的功能性延展，而且还能够将人体的感知能力以及思维向外延伸，机电一体化产品拥有一定的人工智能，而这也与传统机械设计以及机械电气化有着根本上的不同。

2  机电一体化技术的主要运用

2.1 数控机床

（1）在数控机床的设计与制造方面所采用的是总线式、模块化、空间布置合理化的结构类型，也就是说运用CPU（核心处理器）以及多总结设计构成;（2）开放性的设计理念。所谓的开放性设计就是在硬件设备的结构以及功能方面添加了大量层次性明显的功能模块;（3）WOP技术以及人工智能技术。机电一体化系统可以为企业加工的批量化生产加入自主编程设计，并且还可以选择性地加入二维、三维的动态化仿真技术，通过在线诊断以及线上智能化管控的方式来完成批量化生产;（4）拥有大容量的数据储存空间和功能全面的软件模块，在完善数控功能以及CNC功能的对接和控制功能的同时，提高设备的效率性;（5）轻松实现多进程以及三通道、四通道甚至更多通道的控制。

2.2 工业机器人

众所周知，人类在机器人的研究过程当中举步维艰，取得的进展相当有限。而造成这个原因主要是由于技术上的问题。在进行第一代机器人制造的过程当中由于技术上的限制，制作出的机器人只能够按照示教来重复人类的操作，而且对于作业环境和作业对象也都较为固定，缺少相应的灵活性和变化性，而且成本高昂;和第一代机器人相比，第二代机器人则加入了大量的电子传感设备，而且还能够依据作业环境以及操作的要求进行简单化的信息处理，而且在计算机的数据分析与编辑下还可以对一些行为作出简单的逻辑判定，对于人类的某些特定动作也可以作出反馈，在具备低级的人工智能的同时成本开始逐渐降低，被用到企业加工与生产环节当中;第三代机器人就是智能机器人，第三代机器人的感知能力开始接近人类并且还能够对于一些复杂的逻辑判精心做出正确的选择，并给出正确的答案，而且还可以在各种恶劣的作业环境里完成作业，而这与第五代电子计算机技术是分不开的。

2.3 计算机集成制造系统（CIMS）

CIMS并非只是把系统当中零散的结构以及部件进行整合、重组，而通过全局化的思维结合动态化的方式来进行综合运用。CIMS的运用不但擺脱了传统部门部互性不强的影响，而且将‘物流以及‘信息流进行系统化的整理并进行控制，以此来构建成一个由最初的产品的研发和设计、产品的经营、生产设备的投入、以及到产品成形的系统化结构，值得注意的是，企业集成度的高低变化能够把原本不同的生产要素进行重新规划与配置，把效果和性能提升到最大化。

3  机电一体化发展前景

社会的进步与科学技术的发展，传统的制造行业也开始向智能化、多元化的目标前进，因此研发出下一代的机电一体化系统成为了必然。新一代的机电一体化系统除了具备良好稳定的硬件功能之外，还必须要拥有适应各种复杂环境的自动化作业能力，并且机械设备本身便于维护与管理。

3.1 智能制造系统（MIT）

该系统是由大量的科研人员以及业内的专家运用智能机械设备构建而成的“人机一体”系统，在经过大量专家的研究后实现了人与机械的有机融合，所制造出的人机一体化系统不但具有良好的稳定性和自律性，同时也能够适用于虚拟制造业当中，在先进的计算机软件环境里还能够具备基础的人类思维能力、逻辑判断能力以及自我提高和修复能力，而这也成为当下机电一体化研究的核心内容。

3.2 快速零件制造技术（RPM）

所谓的RPM技术，通俗地讲就是在CAD模型直接驱动的基础上实现高效、快速制造不规则3D实体技术的统称。但相比较于传统的CAD模型制造而言，整个过程几乎没有人为干预行为，全部是由电子计算机为基础来进行零部件的设计与生产，依据实际功能和需求标准的不同运用不同的加工方式与工艺，然后再依据产品参数和设备厚度的要求来进行由3D模型到3D平面的加工。整个过程只需要通过对代码的编辑就能够实现机床的数以及激光、材料技术的操作等等，该项技术也因为具有良好的前瞻性而成为了未来机电一体化发展的重要方向。

4  结语

综上所述，机电一体化技术作为新时期制造业的关键组成，不仅被广泛地运用到了机电产业以及其他工业企业当中，而且还是我国制造业发展的动力来源，也是国家战略发展的重要方向。我们有理由相信，随着技术的不断完善和更新，机电一体化技术必然能够为经济建设和国家发展做出更多的贡献。

参考文献

[1] 刘占国，王文清.机电一体化技术的应用和发展分析[J].南方农机，2017（12）：124-137.

[2] 赵世龙，黄剑锋.机电一体化技术在现代工程机械中的发展运用分析[J].中国标准化，2018（3）：155-168.