机电一体化技术发展及应用

时间:2022-03-22 11:18:54 公文范文 浏览次数:

摘要:随着计算机技术、机械工程技术及微电子技术的发展,机电一体化技术得以应用与推广,机械工业发生了天翻地覆的变化。这种变化不仅体现在技术结构、生产方式上,还体现在产品的功能上。目前,我国机械工业已经步入机电一体化的时代。机电一体化是指结合电子软件与机械设备,利用电子技术来处理、控制信息,实现自动化控制。机电一体化已经成为新时期的重要研究科目,主要将计算机技术、微电子技术、自动化控制技术等集合技术应用到机械生产作业过程中,以此来合理配置生产资源,提高机械生产率,实现智能化生产。

关键词:机电一体化;发展趋势;应用

前  言

随着科学技术的飞速发展,机电一体化技术已经成为当今工业科技的重要组成部分。机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术,微电子技术、自动控制技术、计算机技术,信邑技术,传感测控技术,电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织目标.合理配置与布局各功能单元,在多功能,高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。

一、机电—体化概要

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不但发展,还将披赋予新的内容。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综台运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术,电力电子技术、接口技术,信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织目标,合理配置与布局各功能单元,在多功能,高质置,高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统,则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。

二、机电—体化的发展现状

机电一体化的发展20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期,人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于落后状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。20世纪70至80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术,控制技术,通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模,超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深人发展时期。一方面。光学,通信技术等进人了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支,另一方面对机电一体化系统的设计,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。这些研究,将促使机电一体化进一步建立完整的基礎和逐新形成完整的科学体系。

三、机电—体化的应用

各类科技学科发展相互渗透,促使了机电一体化技术和产品在各行业及部门的飞速发展。在机械制造业中的数控机床,工业机器人的应用,轻纺工业、办公机械、以及通信方面的一体化产品更是层出不穷。自动化主体仓库是机电一体化技术用于仓库管理的典型产品。在仪器仪表、医疗器械、工业流程管理与控制等方面机电一体化应用和发展都十分迅速。数字技术的不断发展使得对于生产的矢量控制成为了可能,而交流调速系统的性能通过近些年来不断的发展和完善已经远远超过了直流调速的水平,所以交流传动系统在钢铁工业中一经应用就受到了用户的广泛好评,它也因此开始取代直流传动成为电气传动技术中的最重要的组成部分。

四、机电—体化的发展趋势

机电一体化是集机械,电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。进入2 l世纪,在机电一体化技术的发展方向中,最主要的是:智能化,数字化、网络化,微型化,绿色化,下文对此略加探讨:

1.智能化

智能化是2l世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视。机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所指的“智能化”是对机器行为的描述,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,自主决断等能力,以求得到更高的控制目标。诚然,使机电一体化产品具有与人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或初级部分智能,则是完全可能而又必要的。

2.数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路.如虚拟设计,计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

3.微型化

微型化兴起干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lcm,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,耗能步,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。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术。微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

五、结束语

综上所述,机电一体化是许多科学技术发展的结晶。是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。特别指出机电一体化技术促使机械工业发生了战略性变革,传统的机械设计方法和设计概念正在发生着革命性的变化,新的方法有待创造,去发现。2l世纪,机电一体化技术将扮演机械工业的主角。机电一体化技术是渗透到所有机械产品之中的普遍技术,几乎没有行业的限制。以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势。

参考文献:

[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京:科学出版社,2004.

[2]李运华.机电控制[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.

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