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机电一体化技术的发展及应用探究

时间:2022-05-26 19:45:05 浏览次数:

摘要:机电一体化是机械电子一体化的简称,是信息技术、微电子技术等与机械技术的有机结合,是现代科技迅猛发展的产物。计算机技术在社会各领域的广泛应用,有力促进了机电一体化技术的发展。本文分析了机电一体化技术的发展历程、在现实中的应用以及发展方向等。

关键词:机电—体化应用发展

随着科技的不断发展,机电一体化技术在社会上占据着越来越重要的作用。在机械行业广泛使用机电一体化技术,不但使机械行业的生产效率、产品质量和产品性能都得到了显著提高,而且还大大减少了能源资源的浪费和原料的消耗,最重要的是使企业的市场竞争力得到了加强和提高,为企业的更好发展奠定了坚实基础。

一、机电一体化的发展历程

从世界范围来看,机电一体化发展至今已有70多年的历史。初级阶段是上世纪60年代以前,人们为了改善机械产品的质量和性能而开始研究并利用电子技术,当时的电子技术还不发达也不完善;“二战”加快和促进了机械产品与电子技术的结合并应用于军工行业,虽然战后机电技术开始转为民用并在一定程度上推动了经济的发展,但由于电子技术在当时还比较落后,使得机电技术发展缓慢,更不可能被推广和广泛使用。1970年到1990年的20年间,随着计算机技术、集成电路、通信技术以及控制技术的不断发展,为机电一体化技术的发展奠定了坚实的物质和技术基础,使得机电技术得到了蓬勃发展。特别是在上世纪末期,机电一体化技术得到了迅猛发展,光学、通信技术和微加工技术等都加入了快速发展的步伐,随之出现了光机电和微机电一体化技术。随着人们对机电一体化研究的进一步深入,光纤技术和人工智能技术都取得了长足发展,使机电一体化科学体系更加完善。

我国从1980年以后才开始着手研究机电一体化技术并逐步应用,但由于我国建国时间短,经济基础较差导致缺乏发展后劲,使得高科技产品比例太小。虽然经过30多年的发展有了很大进步,在很多领域也得到了广泛应用,但是与发达国家相比仍有很大差距,很多高端技术没有取得大的突破,还需要广大科技工作者的努力来发展我国的机电技术。

二、机电一体化的特征及产品特性

1、基本特征。随着科学技术的发展,机电一体化经过70多年的发展历程,已经形成一门新型的综合性技术学科,并且有其独特的特征。机电一体化从机械结构和系统功能的特点出发,把机械技术与计算机技术、微电子技术、软件编程技术、自动控制及传感测控技术和信息变换技术等有机统一起来,合理配置并综合利用,使各个技术单元的功能得到优化组合,并使组合后整个系统的技术达到最科学和最优化,从而实现功能更多、质量和可靠性更高、能耗更低的目标。机电一体化系统是通过各技术单元优化组合而形成的一个全新系统,具有记忆、运算、信息处理、自动诊断和监视等智能功能,在使用过程中能够根据设备的运行情况自动调整与控制,不但节省了能源资源,而且使机械设备更加安全可靠。机电一体化技术不是把机械技术和微电子等现代化技术简单地组装在一起,而是把多种技术优化组合并达到最佳性能的一种综合性技术,除了原有机械部件的功能外,还开发出很多新功能,实现了检测与信息处理、调节与控制以及诊断与保护等方面的自动化和智能化。

2、产品特点。随着科技的迅猛发展,机电一体化产品结构更加简化,并具有更轻、更小和更薄等特点,便于对产品进行模块化、规模化和标准化设计和生产制造,最终使产品达到多功能、高性能和智能化。

三、机电一体化技术的应用

1、数控机床。经过数十年的发展,数控机床及其相应技术在设备结构和功能设计、实际操作和控制精度上都得到了空前发展。一是在结构上采用多CPU的紧凑型、模块化和总线式的体系结构;二是设计更具开放性,使功能模块和硬件体系的兼容性和层次性更好,能最大程度地满足客户需求,使设备的使用效率最大化;三是实现了自动诊断和智能化控制,能向生产第一线提供程序编制技术和操作过程的动态化管理。存储器的容量更大、软件设计的模块化等使数控功能得到了加强,实现了一台机床能同时进行多个不同任务等。

2、柔性制造系统。这是由计算机、机器人、数控机床、自动搬运小车和自动化仓库等组成的智能化制造系统,其优点是能根据装配部门发出的指令,随时随机完成任何任务,特别适合生产品种较多、批量较小但又频繁更改设计的零件。

3、机器人。机器人经过多年的发展,从最初只是进行重复运动的示教再现机器人,到现在具有感知功能、能进行逻辑思维、判断和决策并能独立完成作业的智能机器人,机电一体化技术的作用得到了最大程度地发挥和利用。

四、机电一体化的发展方向

1、智能化发展趋势。21世纪以来,随着计算机性能、处理器速度以及传感系统的集成化程度的提高,为机电一体化向智能化方向发展提供了便利条件。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有一定的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,可以替代制造过程中人的部分劳动。

2、系统化发展趋势。系统化主要表现在系统体系结构使用多cpu的总线结构,能够把多个子系统进行综合管理和协调控制,使机电一体化产品朝着生物系统化方向发展,更具人的智能和情感等。

3、微型化发展趋势。微型化系统多应用于航空航天、生物医学以及国防等领域,是把微机械技术和微电子技术高度整合在一起,使微机电一体化系统体积更小、耗能更少、运动更加方便灵活,因此发展前景非常广阔。

4、模块化发展趋势。模块化能够使产品单元的机械、电气和信息等各种接口更加规范和统一,方便各部件单元的接口配合,使新产品开发更加快捷,节约了生产成本,提高了生产效率。

5、绿色化发展趋势。绿色化是指从产品设计、制造、包装、运输和使用的过程中,对生态环境不产生污染或污染很小,产品报废后还能回收利用,从而使资源的利用率达到最高。绿色化是时代发展的要求和趋势。

总之,机电一体化技术在社会各领域的普遍应用正日益改变着人们的生活,相信随着科技的迅猛发展,机电一体化技术会有更加广阔的发展前景。

参考文献:

[1]高鹏.机电一体化技术发展及应用.科技创新导报,2011(5).

[2]姜凤阁.浅谈机电一体化的现状及发展趋势.中国电子商务,2011(7).

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