机电一体化技术的当前应用与发展趋势及策略分析

【摘要】机电一体化技术是多学科交叉综合的一项技术，随着科学技术迅速发展，机电一体化技术的应用也越来越广泛。本文对机电一体化技术的当前应用进行阐述，并对其发展趋势及发展策略进行探究。

【关键词】机电一体化；应用；发展趋势及策略

机电一体化指的是在机械的主功能、动力功能、控制功能和信息功能的基础上引进微电子技术，并且将机械设备和电子设备用软件有机结合而构成的系统的总称。机电一体化的发展对国民经济的发展具有很大的推动作用。

一、机电一体化技术的当前应用

（一）机电一体化技术在数控机床中的应用。历经四十多年的发展，不管是构造、功能还是在操控精度方面，数控机床及数控技术的机电一体化技术的应用效果都十分显著。例如在构造方面，不仅实现了构造的总线式和紧凑型，还实现结构的模块化，这主要地应用了多CPU和多住总线的体系结构，又如在功能方面，不仅采用了开放性的设计，还应用WOP技术并逐渐实现了智能化，加上模块化的软件设计和应用大容量的储存器，单板机和单片机组成的控制机等，这些都极大地提升了数控机床的操控性及技术精度，为生产更好的产品提供强大机械技术支持力度；（二）机电一体化技术在CIMS中的应用。CIMS即计算机集成与制造系统，通过机电一体化技术的应用，其并不是各分散系统的组合，而是实现全局动态的最优化和综合化，既打破了传统时代部门之间存在的界限，基于制造为基干的控制信息流和物流，达到经营决策和产品的开发以及生产的准备和实验乃至管理之间结合的有机化；（三）机电一体化技术在FMS中的应用。FMS即柔性制造系统，通过机电一体化技术的应用，该系统主要由计算机、机器人、数控机床、料盘、自动化仓库、自动搬运小车等构成，其能根据装配的需要随机随地按量地生产其能生产的任意弓箭，尤其适用品种多、批量不大且需要频繁更改等零散零件的生产；（四）机电一体化技术在工业机器人中的应用。工业机器人中机电一体化技术的应用经历了三个阶段，第一阶段的工业机器人主要按照示教而重复某一动作或运动，其对作业环境和对象的变更缺乏灵活适应性；第二阶段的工业机器人的传感元件则较为先进，能简单地获取作业环境和对象的一般信息，经过计算机的处理与分析而做出判断，从而反馈动作信息并控制动作方式，已经具备水平较低的职能，且逐步达到实用化；而第三阶段的工业机器人则成为智能化机器人，不仅具备很多感知给你，而且还能运行复杂化的逻辑思维，并作出正确的判断与决策，尤其是具有较强的环境适应性和行动的独立性，同第五代计算机有着十分密切的关系。

二、机电一体化技术的发展趋势

（一）全息系统化也即智能化，即在控制理论的基础上，吸收计算机科学、模糊数学、运筹学、混沌动力学、人工智能、心理学和生理学等新的学科方法、新的设计思想，从而模拟人类的思维能力，使它如同人一样具有思维、意识等能力，以便达到更高水平的控制目标；（二）微型机电化。目前通过半导体蚀刻技术，已经制造出亚微米级的机械元件，如果这一成果应用于实际产品时，就完全的实现机械和电子的“融合”，这样CPU、机体、传感器、执行机构就可以集成在一起，体积小，同时组成一种自律元件；（三）光机电一体化。机电一体化系统是由机械系统、能源系统、传感系统和信息处理系统等部件构成的。因此，在机电一体化技术中引进光学技术，充分利用光学技术的优点，有效地改进机电一体化系统的能源系统、传感系统和信息处理系统；（四）产品网络全球化。全球生产、经济被各种网络连成一片，企业间的竞争也将出现网络全球化，一旦研制出机电一体化新产品，只要其质量有保证，功能可靠，必然会畅销全球。机电一体化产品也必然会朝着网络全球化发展；（五）产品绿色化。机电一体化产品的绿色化主要是指：使用时不破坏生态环境，报废后还能回收利用。设计绿色的机电一体化产品所需要的技术成本很高，但其具有远大的发展空间；（六）生物软件化。未来的机电一体化技术产品的人格化，即1.它的使用对象是人，怎样将人的智能、情感、人性赋予机电一体化产品显得越来越重要，尤其是家用机器人，其最高境界就是人机一体化；2.模仿生物机理，研制出各种机电一体化产品。

三、机电一体化技术的未来发展策略

（一）是机械本体技术的改善。改善机械本体必须分别从性能的改善和质量的减轻以及精度的提升等方面着手，当前很多机械产品的原材料是钢铁，为减轻本体质量应改进本体结构，并适当考虑应用非金属复合型的材料，减轻本体重量是实现小型化的驱动系统的关键；（二）是注重传感技术的提升。提升传感技术必须从灵敏度、可靠性和精确度等方面的提高着手，尤其是可靠性和抗干扰性的高低直接关系传感技术水平的高低。因而为预防电干扰，当前大都采用较为先进的光纤电联传感器，而如果是外部信息传感器，那么则主要采用发展中的非接触性的检测技术；（三）是信息处理技术水平的提升。机电一体化技术水平的提升与微电子学的进度、微型设备的普及和应用密不可分，为促进机电一体化的发展，就必须着力提升信息处理技术水平，提升处理速率的同时解决诸如抗干扰性能低和标准化程度不一的问题；（四）是驱动技术的提升。电机的响应速率方面尚存诸多不足。值得期待的是当前电机内部装备编码和专用控制组件、传感器以及电机三位一体化的伺服驱动单元正在积极地发展且日臻成熟当中，相信在不久的将来，驱动技术水平就能得到有效的提升。

综上所述，就机电一体化技术的应用及发展趋势及策略进行了探讨。我们相信，随着时代的发展，科学技术不断进步，各种新理论、新技术不断涌现，各学科相互融合进一步深入，机电一体化技术的发展空间也将越来越广阔。

【参考文献】

[1]黄恩勇. 机电一体化的核心技术与发展前景分析[J].河南科技.2012.上.79.

[2]唐政. 浅谈机电一体化技术的应用与发展[J].技术创新.2010.10.110.

[3]刘耀海. 浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势[J].信息系统工程.2012.89- 95.