机电一体化的发展及应用探讨

贺亮 张宁 韩士均 李金辉

摘 要：微电子、计算机等技术的快速发展，为机电一体化技术的应用奠定了基础，促使机电产品在产品、生产方式、结构功能等方面得到了优化，具有着良好的发展前景。本文从机电一体化的定义、机电一体化技术发展的历程以及现状、机电一体化的应用方向以及机电一体化技术的发展趋势的四个方面，详细杰介绍了机电一体化，希望可以为有需要的人提供参考意见。

关键词：机电一体化;应用方向;发展趋势

近年来，随着科技的不断发展和进步，机电一体化技术开始普遍应用在工业领域。在工业领域中通过应用机电一体化技术，可以为企业带来大量的经济效益，确保产品生产的质量。因此，要想促进我国工业稳定发展，必须要重点研究分析机电一体化的应用方向和发展趋势。

1 机电一体化的定义

机电一体化技术，是以电子信息技术以及计算机技术为前提，综合运用传感技术、机械工程技术以及串口通信技术等等，是一项系统工程技术。机电一体技术在具体应用中通常包括多个方面，比如：控制模块、动力驱动以及传感测试等等。首先，控制模块。其是设备的核心部分，利用对传感测试检测的所有数据和外部直接输入的指令，实施集中处理，通过整合自身程序规定和数据分析结构，对所有执行元件发出对应的指令，进而对运动执行机构进行科学的控制，做好对应的动作。然后，动力驱动。在设备运转中其主要动力来源是动力驱动，结合控制模块的制定，将其动力输出，进而确保设备稳定运行。最后，传感测试。就设备来讲，其感知模块是传感测试，对系统运转中所需要感知的本身和外部环境的不同类型运动和设备运动状态做出感知^[1]。

2 机电一体化技术发展的历程以及现状

在机电一体化技术的长时间发展中，前后已经经历多个发展阶段。第一，初级阶段。其主要是指在20世纪60年代前，人们对处于初始状态的电子技术进行应用，可以显著加强机械设备的各方面性能。比如：第二次世界大战的发生期间，电子技术与机械产品的相结合获得高速发展，很多传统技术原本在军事领域运用，后来在民用领域运用，导致第二次世界大战结束后经济可以迅速恢复到之前的状态。第二，繁荣发展时期。该时期主要是20世纪70年代到80年代，其具体表现在通信技术以及计算机技术的发展，在一定程度上为促进机电一体化技术迅速发展奠定坚实的基础。第三，迅速发展阶段。自从20世纪90年代以来，集成电路已经逐渐实现大规模化发展以及超大规模化发展，微型计算机与集成电路的相结合获得很快的发展，这样有利于为实现机电一体化技术的稳定发展打下良好的物质基础，该阶段同时也是机电一体化技术智能化发展的关键阶段。在该时期发展中，无论是光学技术还是通信技术，都获得快速的发展，导致微机电出现，这样势必可以促进世界工业制造行业的稳定发展^[2]。因此，在新时期下，社会各行各业都开始深入研究分析机电一体化技术系统的学科体系建设。

3 机电一体化在实际生产中的具体应用

3.1 在数控机床中应用

在全球首台数控铣床出现以后，数控机床制造行业发展速度越来越快。现如今，数控机床在控制精度以及结构等多方面都有着显著的优势，而且通过应用容量大的存储器以及优化软件模块设计，可以大大的增强数控机床的各项性能，让一台机床可以在同一时间完成几个独立加工作业任务。将机电一体化技术应用在数控机床中，不仅可以保证其生产产品的质量，而且可以确保其生产产品的效益，对推动数控机床领域的稳定发展起着至关重要的作用。

3.2 在锅炉节能系统中应用

在锅炉节能系统设计中应用机电一体化技术，将锅炉调节系统划分成多个模块，比如：压力调节以及水位等等，第一，运用三冲量调节方法，对水流量前馈比进行准确计算，构建一套完善的前馈串级调节系统，根据水流量参数以及锅筒水位闸，对汽包水位进行严格的控制。第二，结合汽量变化的实际情况，对锅炉产热量做出及时的调整，在智能计算锅筒压力过程中采用PLD计算方法以及PLC设备，实现在同一时间调节鼓风机以及锅炉炉排，进而大大提升变频闭环控制的精准度。第三，利用变频器的输出控制信号，根据烟气含量等多项参数，科学控制鼓风量，以获得显著的燃烧效果。以变频技术为依托对锅炉机电一体化系统实施节能改造，可以提高燃料的有效燃烧率，进而达到降低能耗的目的。

3.3 在机器人制造中应用

第一，检测运动位置。通常，在机器人运动位置监测中应用机电一体化技术，是利用安装汽缸等多个部件，结合机器人实际运动状况的运动精度做出检测，确保机器人与有关的作业要求相符。第二，运动轨迹规划。一般来说，机器人结合提前设定的程序对运动轨迹进行控制，将工控机当做上位机的计算机系统，向工控机中输进末端目标方向以及位置，达到逆解机器人运动学模式，在将机器人每个轴的运动量参数都求解出后，借助驱动完成机器人内部每个轴的同一时间运动，保证其运动方向与预先设计的需求相符，进而使机械人有更高的生产加工水平。第三，核心部件检测。在检测机器人核心部件中运用机电一体化技术，比如：减速器位置检测，利用对机器人每个轴减速器所处位置的振动情况进行检测，能够对机器人运动中的安全性做出正确的判断，如果减速器为传感器振动频率偏快，这就表示此位置存在问题，这样在一定程度上可以帮助技术人员对故障进行排查，还可以对机器人末端处的运动精度进行检验^[3]。

4 机电一体化技术的发展趋势

4.1 小型化和微型化就现代化工业产品来讲，微型化是主要趋势之一，很多电子信息设备不得体积都越来越小，因为微米技术以及纳米技术的高速发展，导致机电一体化技术应用的产品开始逐渐朝着小型化以及微型化的方向发展。并且对于一些工业机器人应用不同的微型传感器，能够在搬运系统或者生产线中完成节奏相当快的工作，而这里的微型传感器最常见的是磁敏式以及感应式等等，而其结构属于紧凑型，在机房内可以预留出足够的操作空间。利用优越的性能以及微型结构，工业机器人在设计方面是非常自由的，能够实现普遍应用，这就表示着其具有相当强的灵活性。

4.2 智能化

在技术迅速发展以及应用的背景下，尤其是一些智能技术的高速发展，比如：云计算以及物联网等等，促使机电一体化技术逐渐朝着智能化的方向发展，例如：我国“智能工厂1.0”概念，其主要是指通过新兴技术来实现工业智能化发展。现如今，我国制造业开始从劳动密集型过渡到知识密集型，同时实现智能化的制造技术，综合运用传感器以及大数据分析等多项技术，做好该项作业，使机器与工人可以有效完成作业，进而大大的提高生产效率。

4.3 系统化

目前，在系统结构设计中应用机电一体化技术，通常是结合模式化以及开放性等特点，实施总线系统设计，利用对系统的自由组合和裁剪，实现同时管控若干个子系统，利用光学技术来改造传感系统以及动力系统，保证系统是非常完善，而且可以促使系统生成信息，充分体现出系统化的发展趋势。

5 結语

总而言之，机电一体化技术涉及到多项先进的技术，其网络化程度相当高，而且能够实现不同功能的控制模式，为人们呈现数字化和人性化的智能产品。在现代科技日益发展的背景下，机电一体化技术必须要与视觉湖景，日益创新，进而确保其可以广泛应用在社会各行各业中，进而将其自身的价值全面发挥出来。

参考文献：

[1]殷晶晶.机电一体化技术的应用及发展趋势[J].装备维修技术，2019（03）：43.

[2]陈彩珠.机电一体化技术的发展及应用探索[J].现代制造技术与装备，2019（08）：104+106.

[3]杨顺龙.浅析机电一体化的应用领域和发展趋势[J].内蒙古煤炭经济，2019（14）：22-23.