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中图分类号TH-39 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)78-0041-02
0 引言
当前,电子、通讯等方面的技术得到了革新,有效的推动了机电一体化的研究,并实现了机械和电子技术之间的融合。尤其是在微型计算机、集成电路产品进入到市场后,为机电一体化的深入研究和发展创设了积极的条件。与此同时,国内高等院校以及相关企业单位都在进行了相关的研究,为机电一体化的发展和技术革新搭建了坚实的基础。
1 我国机电一体化技术的发展现状
我国于上世纪80年代开始针对机电一体化技术进行了研究,国家也为此投入了多项人力物力,在2010年的发展纲要中,明确指出要针对机电一体化技术进行革新和发展,并提出了相关的策略。及至到上世纪90年代,机电一体化已经迈入到另一个发展的进程,其突出特征主要体现在以下三个方面:其一,光学、通信等社会领域的技术已经应用到机电一体化技术的研创过程中,尤其是随着微细加工技术在其中的广泛应用,有效的带动了微机电一体化技术的发展;其二,机电一体化系统无论是在设计阶段,还是在集成分析过程中,都已经迈入了智能化的发展阶段,并把其作为一门学科进行独立的研究;其三,随着光纤技术、人工智能技术等新型技术的深入研究和应用,有效的为机电一体化技术的发展创设了一个更为宽广的发展空间。
2 机电一体化的发展趋势
长期以来,工业一直都占据我国社会经济的主导地位,工业的领先发展也在不同程度上促进了机械制造产业的快速发展,特别是对机电一体化的技术发展上发挥了重要的作用。事实上,机电一体化是一种综合的技术领域,以电子技术及其相关的应用作为发展的中心部分,其中微型计算机在社会各个领域中发挥的作用更加的突出。
2.1 智能化
在机电一体化的不断发展进程中,智能化是作为它根本的发展趋势,同时也是体现相关机电产品的有效渠道。智能化是对工业机械操作系统的一种简述,它还具备多个方面的能力,如推断力、决策力等。现代化的机电一体化与传统的技术相比较,要真正保证它的智能化推进就应该基于现代机械理论的发展过程中,同时还应不断的结合生理学、计算机科学等方法和理念,在吸收芯片技术等取得的成果来实现。基于智能化的基础上,机电一体化的视角焦点集中在产品的整体性能上,当前自动清洁机等产品都已经步入到了研创的发展阶段,正是通过对这些产品实行智能化的控制和处理,才能进一步的保证产品的综合质量。
2.2 集中监控化
集中监控化在机电一体化中的应用日益深入,它的突出优势就是能有效的保证设备的正常运行和管理。它与传统的机电产品相对比可以得知,在集中监控下的设计过程中,更多的是注重各个支部功能的合一作用行,换句话说,在中央监控系统的监测下,只要其中某一个系统发生了阻碍,就可以得到及时的发现,并对其进行处理。随着机电一体化不断的发展,更加注重相关设备的安全性,并借助技术上的革新来保证机电设备的集中监控化。
2.3 网络化
当前已经进入到了计算机网络的时代,网络也已经覆盖到各个社会领域中,自上世纪90年代后,我国的机电一体化在研创的过程中就开始与网络技术相接轨,并在网络技术的支撑下取得了一定的成效。特别是进入到21世纪后,以网络技术为基本媒介的远程技术在社会上兴起,促使远程控制技术在我国的机电一体化领域中得到了广泛的应用,从而有效的引领机电技术迈向了新时代。在今后的机电一体化发展过程中,网络技术能在一定程度上保证产品的安全性和作用性。
2.4 微型化
微型化的基本特征是不需要对机械和控制进行相互的区别,而是实现了两者之间的充分融合,所以对于机电一体化的研究和应用来说,就不需要把传感器、CPU等核心部分进行相的分离,并且缩减了产品的体积,促使机电一体化在技术上取得了全新的成就。我国已经陆续的研创出一些微机电一体化产品,这些产品也在我国军事、通讯等领域中得到应用,但我国现今仍然还存在微机械技术处在低水平的棘手问题,在今后的技术研究中应针对这些问题进行突破。
2.5 PLC技术的应用
PLC的全称是可编程逻辑控制器,它具备逻辑监控、数据采集等功能,因此,它在机电一体化的领域中,可以实现高速脉冲输出与接收,并在这一功能下还具备了传感器。这与传统的机电系统相对比,PLC技术在机电一体化中广泛运用可以保证数量的控制,并可以使相关的数据得以显现,这就有助于管理人员对各种数据进行及时的统计。另外,PLC技术在机电一体化中的应用还表现出通讯功能,实现了运动控制、通信联网等功能的实现。
3 结论
总之,虽然我国的机电一体化技术已经取得了较为明显的成绩,但相对于发达国家来说仍然存在一定的差距。但是在我国社会经济的推动下,尤其是在机械制造业等领域的快速发展下,我国的机电一体化技术必然迈向新的发展道路,对于机电一体化今后发展趋势的研究也具有现实的意义,是实现农业大国转向工业大国的基础条件。与此同时,在推动机电一体化技术革新的过程中,我国也十分注重技术的创新发展,对现存的不合理技术格局进行全面的改编,并使其与国际的技术力量相融合。
参考文献
关键词:机电一体化;发展背景;趋势
【分类号】:TU855
前言:近些年来,随着现代科学技术的飞速发展,推动了不同学科的相互交叉与渗透,并引发了几乎所有工程领域的技术革命与改造。再加之微电子技术的飞速发展及其向机械工业的渗透,机械工业的技术结构、产品结构、功能、生产方式及其管理体系均发生了巨大变化,目前,关于“机电一体化”含义尚未取得统一的定义,较为普遍的提法是“日本机械振兴协会”经济研究所对机电一体化概念所做的解释:“机电一体化是在机械主功能、功力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。”随着生产和科学技术的发展,“机电一体化”还被不断地赋予新的内容。但其基本概念的含义可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术、计算机技术、传感器技术、接口技术等在系统工程的基础上有机地加以综合,实现整个系统最优化而建立起来的一种新的科学技术。它使生产系统柔性化,机电产品智能化,极大地提高了生产效率。一场“机电一体化”革命蓄势待发。
一。机电一体化的发展背景
随着机电一体化技术的快速发展,机电一体化产品有逐步取代传统机电产品的趋势,这完全取决于机电一体化技术所存在的优越性和潜在的应用性能。
(一) 使用安全性和可靠性提高
机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中,遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时,能自动采取保护措施,避免和减少人身和设备事故,显著提高设备的使用安全性。机电一体化产品由于采用电子元器件,减少了机械产品中的可动构件和磨损部件,从而使其具有较高的灵敏度和可靠性,产品的故障率低,寿命得到了提高。
(二)生产能力和工作质量提高
机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能,其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高,通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作,使之不受机械操作者主观因素的影响,从而实现最佳操作,保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时,由于机电一体化产品实现了工作的自动化,使得生产能力大大提高。
(三)使用性能改善
机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示,操作按钮和手柄数量显著减少,使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现,系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序,实现自动最优化操作
二.形势。
我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广,有难度我国用机电一体化技术加速产品更新换代,提高市场占有率的呼声高,有压力。
我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、扰民产品的责任重,有意义。在我国工业系统中,能耗、耗水大户,对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整,但由于多种原因,成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题,有企业的“故土难离”“死守故业”问题,但不可否认也有优化不出理想的产业,优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前,这就是发展机电一体化,开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低,且具有柔性,可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革,而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时,可为传统的机械工业注入新鲜血液,带来新的活力,把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来,实现文明生产。
另外,从市场需求的角度看,由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长,差距较大,许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求,每年进口量都比较大,因此亟需发展。
三.机电一体化的发展趋势
(一) 智能系统化
所谓智能系统化,是指机电产品系统体系结构进一步采用模式化和开放式的总线结构,机电系统各部分可以灵活组态,进行任意组合,这是机电一体化和传统机械自动化的主要区别之一。另外,机电产品的通信功能大大加强,局部网络开始被大范围地使用。总之,未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,机电产品开始往着生物系统化的方向发展。
(二) 微型化
未来的机电一体化将会高度融合微机械技术、软件技术和微电子技术,所以未来的机电产品系统能进行精细操作,在航空航天、生物医学和信息技术等领域都将有广阔的应用前景。
(三) 规范化
由于机电一体化产品种类繁多,研制和开发工作相当复杂,所以需要制定一系列标准来规范生产过程。在这种形势背景下,机电一体化开始向着规范化的方向发展,如此一来,不仅可以迅速开发新产品,而且还可以扩大生产规模。
(四)网络化趋势
计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产等领域都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势,利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统,使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐,因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。
(五)绿色化趋势
工业的发达给人们生活带来了巨大变化。物质丰富,生活舒适;另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染。于是人们呼吁保护环境资源,回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。
(六) 集成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合,又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率,应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次,使系统功能分散,并使各部分协调而又安全地运转,然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来,使其性能最优、功能最强。
(七) 带源化 是指机电一体化产品自身带有能源,如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能,因而对于运动的机电一体化产品,自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 人性化 机电一体化产品的最终使用对象是人,如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要,机电一体化产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品,对人来说还是一种艺术享受,如家用机器人的最高境界就是人机一体化。
关键词:机电一体化技术;应用;发展趋势
机电一体化技术是综合性技术类型,包含多种学科的知识,发挥各自优势,是社会生产力不断前行的结果。在科技的推动下,机电一体化在诸多领域中产生影响,在推动社会与经济发展中发挥越来越大的作用。为因此,要对机电一体化涵义进行深入分析和理解,对其应用环境进行深入探讨,明确发展方向,推动这一技术的可持续发展。
1对机电一体化涵义的阐述
机电一体化技术凸显综合性的特征,融合多种学科的关键技术,主要涉及机械、电子等技术领域。凸显全面性与综合性,具体分析,机电一体化主要关注的是机械设备的生产以及信息技术在数据处理中的作用,重视对机械设备以及相关电子器材的探索和研究,目的是更好地支持工业自动化的发展,为其提供坚实的技术保障。机电一体化发展实践中,重点集中在信息与产品的组成,主要是关注传感、信息以及机械技术的全面发展。之所以推广机电一体化技术,主要是在传统生产技术的基础上,逐渐渗透在生产环节中,加快产品创新,促进改革,是工业自动化发展的必然。
2对机电一体化技术应用状况的分析
2.1机电一体化技术在数控机床中的应用介绍。在机电一体化技术的支持和应用下,整个生产操作的精度显著增强,功能更加多样化。另外,在结构方面,拥有紧凑的构造,模块化突出。在功能领域,开放性更强,推动数控机床向着智能化的方向发展,提升机床的精确度,为整个生产提供更加全面、先进的技术支持。2.2机电一体化技术在计算机制造和集成系统中的应用。在机电一体化的支持下,计算机制造以及集成系统能够满足动态管控的目的,达到对目标的优化,突破传统模式的制约,保证信息的顺畅性。同时,实现诸多功能的融合,如开发、生产以及决策管理等,使得产品配置实现优化,集成度得到显著增强。2.3机电一体化技术在柔性制造系统中的应用介绍。对于柔性制造系统而言,涉及诸多部门,如机器人、数控等。要在装配要求的指导下,结合生产需要,对工件进行生产。整个系统的应用中,需要进行相关构件、品种等进行频繁切换。在机电一体化的应用下,产品质量的增强成为必然,生产效率实现大幅提升。2.4机电一体化技术在工业机器人中的应用介绍。机器人与机电一体化技术的融合经历几个发展时期,首先,机器人在得到相关指令之后,进行单一动作的重复,但是,对环境适应能力不强,也很难结合对象进行及时调整。其次,在工业机器人中加装传感系统,能够实现对工作环境的识别和适应,及时反馈相关状态,实现对信息的有效处理,同时,反馈功能比较突出,满足对整个操作动作的控制需求。这一时期的机器人在智能水平上处于较低级阶段,但是,实用性得到显著提升。再次,工业机器人紧跟时展步伐,向着智能化的方向发展,感知能力增强,能够完成复杂的逻辑思维,具备了决策能力,环境适应能力更强,独立运行特点更加突出。
3对机电一体化发展趋势和方向的介绍
3.1机电一体化在绿色化方面更加突出。在现代科技的发展下,整个社会发展水平不断提升,环境问题备受关注,更加关注对资源的节约以及生态的保护。工业生产也要顺利这一发展趋势,追求绿色发展目标,发展绿色机电一体化,实现能耗的有效降低,在推动社会发展的同时,维护生态平衡。3.2机电一体化的智能化不断完善。智能化的发展在很大程度上依赖于科技的进步和发展。在时展中,智能化与机电一体化融为一体,相互促进。在发展中,注重综合性思维方式的引进,以控制理论为基础,强化控制性。机电一体化的产品在智能性方面无法与人的思维进行媲美,但是,借助智能化的产品能够实现复杂问题的缓解,在根本上推动机电一体化的飞速发展。3.3机电一体化中网络化的分析。信息技术是网络技术发展的基础,使得整个社会的发展速度更加飞速。同时,网络技术在工业生产和科研领域发挥作用。网络化技术催生了多种技术类型,影响人们的生活。在远程终端监控设备中,机电一体化技术得到功能上的集中体现,尤其是计算机的支持下,其优势更加突出。为此,网络化在机电一体化中的发展成为其完善中的必然一环。3.4模块化得到发展。机电一体化在不断完善中,模块化成为其必然选择。目前,机电一体化包含诸多类型,为了实现进一步开放的目的,需要将模块化作为发展方向,对技术进行单元划分,实现整体功能的强化。3.5全息系统化得到推广应用。全信息系统的发展与完善受到 智能化技术的广泛影响。在全息系统化的应用下,采用了开放式总线结构和模式化结构,系统能够进行自由重组,同时,通信能力更强,为人机一体化的发展提供更多的支持。
综上,整个社会的生产力在发展到一定阶段之后,机电一体化成为必然趋势,也是科技进步的体现。在社会经济的发展中,机电行业实现技术的全面融合,凸显全面性与综合性的特征。因此,为了实现对机电一体化的全面的理解和掌握,要对其概念进行明确,明确其应用的主要方向,系统分析其发展趋势和方向,在根本上推动机电一体化的有序发展,为社会生产生活的各个方面提供更大的便利。
作者:梁晋 单位:山西汾西矿业(集团)有限责任公司物资供销分公司
参考文献:
[1]黄骏.机电一体化技术在机械工程上的应用及其趋势展望[J].科技展望,2016(19):84.
关键词:机电一体化技术;现状;发展趋势
中图分类号: TH-39 文献标识码: A 文章编号:
现代的科学技术正以迅猛之势进行发展,极大的推动了不同领域之间的交叉渗透与融合,机电一体化就是不同领域之间交融的产物。机电一体化产品是在原有的机械产品的基础上,融合了微电子技术与计算机的技术所生产出的新产品。机电一体化的产品应用在工业上,大大提高了工作效率以及工作的质量,已经在工业中得到了普遍的使用。
一、关于机电一体化技术的特点
1、性能得到提高
机电一体化的生产设备在原有的基础上加以改进,使得它在生产安全以及可靠性的方面都有了很大的提高。机电一体化的产品一般都具有报警、自动监视、自动保护、自动诊断等功能。在工作期间如果遇到了一些突发的状况,比如过载、过流、短路等一些问题,机电一体化的产品能够自动采取保护的措施,尽可能的避免或者是减少设备和人身的事故,对于设备使用的安全性有了显著的提高。
2、效率得到提高
机电一体化的产品大都具有信息自动处理的功能和自动控制的功能。新产品的检测和控制的灵敏度、范围以及精度都有了很大的提高。机电一体化的产品通过自动控制的系统对机械进行控制,使机械规范的进行工作,可以精确的完成来自控系统设定的动作,从而得到最佳的操作,使其不受操作者的主观因素的影响。不但可以提高生产的效率,也大大的提高了产品的质量。
3使用性能得到提高
机电一体化的设备基本上都是采用了程序控制和数字显示的方式,操作台上的操作按钮以及操作手柄都已经在逐渐的减少,这样做可以使操作人员进行操作的时候简单、方便。机电一体化的产品是以程序为根本,电子控制系统根据已设定好的程序进行指挥实现操作,系统支持重复操作。
4、功能得到提高
机电一体化的设备具有复合功能并且得到了广泛的应用,适用面也比较广泛。原有的机械只具有单一的功能、单一的技术,机电一体化的设备技术不再是单纯的只是单一技术,单一功能了,具有了复合的技术与功能,使得产品的自动化和功能水平上都有了很大的提高。
5、维护得到提高
机电一体化产品维护和调整都变的方便了很多,产品在进行安装和调试的时候,是可以通过改变程序的控制来达到改变工作方式的目的。因此,更加的适应不同对象的需要以及现场的参数发生变化时的需求。机电一体化的的产品具有自动监视的功能和自动化检验的功能,可以在工作的过程中针对所出现的问题自动采取措施,使其恢复正常的工作状态。
二、机电一体化产品的结构
机电一体化的产品是通过自身内部各个组成部分功能的综合与协调来实现它自身的功能。从机电一体化产品的结构方面来看,该产品具有智能化、自动化以及多功能等特点,但是想要实现这种多功能基本需要该类产品中拥有五种内部的功能,就是主功能、检测功能、动力功能、控制功能以及执行的功能,而机电一体化产品或者系统都是由这些功能的组成部分和技术构成的。
1、 机电一体化产品的机械系统
机械系统主要包括机身、机械传动、框架以及连接等部分。机械系统部分是实现产品功能最基础的部分,因此对于机械的结构要求也就更高了,需要在材料、结构、几何尺寸以及工艺加工等方面来实现产品的多功能、高效率、节能、可靠以及小型轻量等要求。
2、 机电一体化产品的动力系统
机电一体化产品的动力功能和能量都是由动力系统来完成的。动力的系统主要包括电、气、液等一类的动力源,一般的都是以电力为主的,比如电源、驱动电路、电动机等。
3、 机电一体化产品的传感与检测的系统
机电一体化产品在运行中所需要的自身和外在环境的各种各样的参数进行转换,使其成为能够测定的物理量,这个过程都是由传感器完成的。而检测的系统就是对这些物理量进行精确的测定,从而为机电一体化产品提供运行控制所需要的各个种类的信息。
4、机电一体化产品的控制系统以及信息处理
为了满足机电一体化产品的功能和要求,信息处理以及控制系统接收到了检测和传感系统发送的信息,然后对这些信息进行一些处理、运算和一些决策,对正在运行按照要求进行控制,达到控制的功能。在产品中,信息处理以及控制系统只要是用计算机的软件、计算机的硬件以及各种接口组成的。
5、 机电一体化产品的执行机构
机电一体化产品的执行机构想要完成要求的动作,控制信息占据这重要的地位,只有在控制信息的作用下才能完成产品的主功能。 机电一体化产品的执行机构基本都是运动部件,经常性的采用电液、机械、气动等机构。
三、机电一体化未来的发展方向
1 机电一体化的智能化
机电一体化技术中一个重要的发展方向就是智能化。智能系统广泛应用得到了机电一体化的研究建设的重视,最重要的应用体现在数控机床与机器人的智能化,以控制理论为基础,融合了人工智能、计算机科学、运筹学、心理学、模糊学、混沌动力学等新的思想与方法,对人类智能进行模拟,致使新一代的产品具有了推理、自主决定、逻辑思维等各种能力,得已达到更高的控制目标,更好的为工业加强效率。
2机电一体化的模块化
由于现在生产机电一体化产品的厂家与种类比较多,所以十分有必要研制和开发有着标准的机械接口、电力接口、电气接口、环境接口模块。同时还需要制定各项标准,这样可以方便各个部件,单元的匹配和接口。模块化将会为机电一体化企业铺垫一条畅通的大道。
3机电一体化的网络化
网络技术在20世纪90年代是计算机等最为突出的成就。机电一体化的新产品一旦问世,只要是拥有独特的功能,并且可靠性比较高,质量能够保证,相信很快就会风靡全球。现在的网络以及得到了普及,以网络为基础的各种远程操控和监控技术正在兴盛的时期,而远程的终端本身就是一种机电一体化的产品,因此机电一体化肯定也会向着网络的方向发展。
4机电一体化的微型化
微型化兴起于20世纪80年代末,是指机电一体化向微型化的方面发展,国外称之为微电子,它的特点是体积小,耗能少,运动灵活。
5机电一体化的系统化
系统化的特征之一就是将系统的体系结构更进一步采用开放式与模式化的总线结构。系统可以进行灵活的组态,裁剪和组合,同时寻求实现多子系统的协调控制以及进行综合管理。第二个特征就是它的通信功能得到了加强。
总结:
经过本文的分析,可以看出,机电一体化并不是一个孤立的个体,是一个由很多科学与领域交叉融合后的产物,随着时代的发展以及生产力的需求,机电一体化的发展是必然的,因此机电一体化的技术将会有着广阔的发展前景。
参考文献:
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[2] 董军. 浅析机电一体化技术的现状和发展趋势[J]. 科技信息(学术研究), 2008,(03) .
[3] 张鑫. 浅谈机电一体化的发展及趋势[J]. 黑龙江科技信息, 2011,(06) .
[4] 胡家华. 机电一体化技术的应用及其发展趋势[J]. 中国高新技术企业, 2011,(21) .
关键词:机电一体化;核心技术;发展进程;发展趋势
机电一体化技术是面向应用的跨学科技术,是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速,机电一体化产品更日新月异。
一、机电一体化的核心技术
1.机械技术:是机电一体化的基础,机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应,利用其高、新技术来更新概念,实现结构上、材料上、性能上变更,满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。
2.计算机与信息技术:其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
3.系统技术:即以整体概念组织应用各种相关技术,从全局角度和系统目标出发,将总体分解成相互关联的若干功能单元,接口技术是系统技术中一个重要方面,是实现系统各部分有机连接的保证。
4.自动控制技术:其范围很广,在控制理论指导下,进行系统设计,设计后的系统仿真,现场调试,控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
5.传感检测技术:是系统的感受器官,是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强,系统的自动化程序就越高。
6.伺服传动技术:包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置,伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
二、机电一体化的发展进程
1.数控机床问世:自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已50个年头。我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展阶段,尤其是在1999年后,国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金,使数控设备制造市场一派繁荣。
2.微电子技术的发展:我国的集成电路产业起步于1965年,经过30多年发展,已初步形成包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。
3.可编程序控制器(PLC)的应用于工业:上世纪60年代后期,美国汽车制造业开发一种Modular DigitalController(MODICON)取代继电控制盘。MODICON是世界上第一种投入商业生产的PLC.70年代是PLC崛起,并首先在汽车工业获得大量应用。80年代是它走向成熟,全面采用微电子及微处理器技术。90年代又开始了PLC的第三个发展时期。90年代后期进入了第四阶段。其特征是:在保留PLC功能的前提下,采用面向现场总线网络的体系结构,采用开放的通信接口,如以太网、高速串口;采用各种相关的国际工业标准和一系列的事实上的标准;从而使PLC和DCS这些原来处于不同硬件平台的系统,正随着计算技术、通信技术和编程技术的发展,趋向于建立同一硬件平台,运用同一个操作系统、同一个编程系统,执行不同的DCS和PLC功能。这就是真正意义上的EIC三电一体化。
4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的出现:以激光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技术,它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细加工和半导体科学技术的科研成就,成为电子技术与光子技术自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科,对于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义。
三、机电一体化向智能化迈进
20世纪90年代后期,各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中崭露头角,出现了光机电一体化和微机电一体化等新支;另一方面,对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法,机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地,也为产业化发展提供了坚实的基础。未来机电一体化的主要发展方向有:
1.智能化:是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。
2.网络化:20世纪90年代,计算机技术等的突出成就是网络技术。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。因此,机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
3.微型化:兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。
4.绿色化:机电一体化产品的绿色化主要是指,使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。
5.系统化:其表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能的大大加强,特别是“人格化”发展引人注目,即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。一是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要,特别是对家用机器人,其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理,研制各种机电一体化产品。
结束语:
当然,机电一体化的发展不是孤立的,与机电一体化相关的技术还有很多,并随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。
参考文献
关键词:机电一体化;核心技术;发展进程;发展趋势
中图分类号: TH-39 文献标识码: A 文章编号:
机电一体化技术是面向应用的跨学科技术,是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速,机电一体化产品更日新月异。
一、机电一体化的核心技术
1.机械技术:是机电一体化的基础,机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应,利用其高、新技术来更新概念,实现结构上、材料上、性能上变更,满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。
2.计算机与信息技术:其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
3.系统技术:即以整体概念组织应用各种相关技术,从全局角度和系统目标出发,将总体分解成相互关联的若干功能单元,接口技术是系统技术中一个重要方面,是实现系统各部分有机连接的保证。
4.自动控制技术:其范围很广,在控制理论指导下,进行系统设计,设计后的系统仿真,现场调试,控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
5.传感检测技术:是系统的感受器官,是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强,系统的自动化程序就越高。
6.伺服传动技术:包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置,伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
二、机电一体化的发展进程
1.数控机床问世:自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已50个年头。我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展阶段,尤其是在1999年后,国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金,使数控设备制造市场一派繁荣。
2.微电子技术的发展:我国的集成电路产业起步于1965年,经过30多年发展,已初步形成包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。
3.可编程序控制器(PLC)的应用于工业:上世纪60年代后期,美国汽车制造业开发一种Modular DigitalController(MODICON)取代继电控制盘。MODICON是世界上第一种投入商业生产的PLC.70年代是PLC崛起,并首先在汽车工业获得大量应用。80年代是它走向成熟,全面采用微电子及微处理器技术。90年代又开始了PLC的第三个发展时期。90年代后期进入了第四阶段。其特征是:在保留PLC功能的前提下,采用面向现场总线网络的体系结构,采用开放的通信接口,如以太网、高速串口;采用各种相关的国际工业标准和一系列的事实上的标准;从而使PLC和DCS这些原来处于不同硬件平台的系统,正随着计算技术、通信技术和编程技术的发展,趋向于建立同一硬件平台,运用同一个操作系统、同一个编程系统,执行不同的DCS和PLC功能。这就是真正意义上的EIC三电一体化。
4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的出现:以激光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技术,它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细加工和半导体科学技术的科研成就,成为电子技术与光子技术自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科,对于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义。
三、机电一体化向智能化迈进
20世纪90年代后期,各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中崭露头角,出现了光机电一体化和微机电一体化等新支;另一方面,对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法,机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地,也为产业化发展提供了坚实的基础。未来机电一体化的主要发展方向有:
1.智能化:是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。
2.网络化:20世纪90年代,计算机技术等的突出成就是网络技术。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。因此,机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
3.微型化:兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。
4.绿色化:机电一体化产品的绿色化主要是指,使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。
5.系统化:其表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能的大大加强,特别是“人格化”发展引人注目,即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。一是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要,特别是对家用机器人,其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理,研制各种机电一体化产品。
结束语:
当然,机电一体化的发展不是孤立的,与机电一体化相关的技术还有很多,并随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。
参考文献:
关键词:现状;发展策略;趋势
机电一体化的发展历史简单明了,从机电一体化标志数控机床产生开始,到微电子技术、可编程序控制器、电力电子等的发展,为机电一体化奠定了坚实的基础,再到激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的产生促使机电一体化发展了质的飞跃。虽然机电一体化有着惊人的成就,但是我国目前的机电一体化仍然存在着较大问题:微电子技术改造传统工业的工作量大而广,有难度;机电一体化技术加速产品更新换代,提高市场占有率的呼声高,有压力;我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、扰民产品的责任重,有意义。
在我国工业系统中,能耗、耗水大户,对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整,但由于多种原因,成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题,有企业的“故土难”“死守故业”问题,但不可否认也有优化不出理想的产业,优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前,这就是发展机电一体化,开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低,且具有柔性,可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革,而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时,可为传统的机械工业注入新鲜血液,带来新的活力,把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来,实现文明生产。此外,从市场需求的角度看,由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长,差距较大,许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求,每年进口量都比较大,因此亟需发展。一、机电一体化的发展策略
1,统筹协调机电发展
目前,机电一体化研究开发及生产的单位很多,但各自都有一套自己的发展策略。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制,难免只考虑局部利益,各主管部门的有关计划和规划,也有统一考虑不足,统筹安排不够的问题,同时缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此,建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的基础上,制定出统管全局的机电一体化研究、开发、生产计划和规划,避免开发乃至生产中的成本浪费。
2,发挥“协会”的管理作用目前,机电一体化较热,而按目前的行业划分方法和管理体制比较混乱,因此,有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构,根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神,以及机电一体化行业特点,应该加强加快机电一体化协会的建设,赋予其行业管理职能。“协会”要进一步扩大领导机构――理事会的代表层面和复盖面,要加强办公室、秘书处的建设;要通过其精明干练的办事机构、经济实体,组织“行业”发展计划、战略规划的拟制;指导行业布点布局的调整,进行发展突破口的选择,抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作。