浅谈机电一体化技术的发展过程及趋势

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  摘 要: 机电一体化是从系统的观点出发,综合运用多种技术,根据系统功能目标要求,合理配置与布局各功能单元,实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。浅谈机电一体化技术的发展过程及趋势,能从宏观上认识“机电一体化”技术,可以为“机电一体化”工作方向的确定提供一定的依据。
  关键词: 机械装置,电子技术,智能化,系统化
  【中图分类号】 TH-39 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879(2018)02-0190-01
  引言
  随着我国机电一体化技术的不断发展,现代科学技术推动了不同学科的交叉与渗透;推动了工程领域的技术改造与革命;推动了机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生巨大变化;推动了工业生产由“机械电气化”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。浅谈机电一体化技术的发展过程及趋势,能从宏观上认识和把握“机电一体化”技术将来的发展方向,从而能更好的明确“机电一体化”工作的目标和努力方向。
  一、机电一体化的概述
  机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
  机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术,根据系统功能目标要求,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。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。因此,“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术。
  二、机电一体化的发展过程
  机电一体化的发展过程大体可以分为三个阶段
  1、初级阶段。
  20世纪60年代以前为第一阶段,也称为初级阶段。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到了积极的作用。那时,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。
  2、高速发展阶段。
  20世纪70—80年代为第二阶段,也称为高速发展阶段。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出现,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期,机电一体化技术和产品得到了极大发展;各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。
  3、智能化阶段。
  20世纪90年代为第三阶段,也称为智能化阶段。这一时期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期。一方面,光学、通信技术等进入机电一体化,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,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,使机电一体化进一步建立了坚实的基础,并且逐渐形成完整的学科体系。
  三、机电一体化的发展趋势
  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。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面。
  1、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。
  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、智能化。
  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。
  4、绿色化。
  工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面,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,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,具有很好的发展前景。
  5、系统化。
  系统化的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。表现之二是通信功能的大大加强。一般除RS232外,还有RS485等智能化通信接口。
  综上所述,机电一体化的出现不是孤立的,它是众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和产物。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。我们不难发现机电一体化技术在现在的社会生产中占据了越来越多的行业和领域,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越來越明显,机电一体化技术的发展前景,一片光明。
  参考文献
  [1] 王静 浅析机电一体化技术的现状和发展趋势 同煤科技 2006
  [2] 石美峰 机电一体化技术的发展与思考 山西焦煤科技 2007
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