摘要：金融危機的爆發(fā)，引發(fā)了世界經(jīng)濟的動蕩，中國也隨之受到很大影響。現(xiàn)代科學技術(shù)不斷推動社會生產(chǎn)力的發(fā)展，作為現(xiàn)代科學技術(shù)的主要推動源的機電技術(shù)更在此時發(fā)揮著及為重要的作用，要能在激烈的市場競爭環(huán)境中取得優(yōu)勢，就必須使我們自身的技術(shù)結(jié)構(gòu)得到更新，必須致力于機電技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。本文首先對機電技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新時代——機電一體化技術(shù)進行了概述，介紹了其特征和發(fā)展的著眼點。然后對我國機電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進行了說明。最后對機電技術(shù)的發(fā)展前景進行了預測和展望。
關(guān)鍵詞：機電技術(shù),機電一體化,創(chuàng)新,智能化,環(huán)保
一、機電技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新時代——機電一體化技術(shù)
現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。
(一)機電一體化技術(shù)概述
機電一體化是指在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù),將機械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機電一體化發(fā)展至今也已成為一門自成體系的新型學科,隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:從系統(tǒng)的觀點出發(fā),綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標，合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。
(二)機電一體化技術(shù)的特征
1、廣而強的應(yīng)用性
機電一體化技術(shù)是以機械為母體，以實踐機電產(chǎn)品開發(fā)和機電過程控制為基礎(chǔ)的技術(shù)，是可以滲透到機械系統(tǒng)和產(chǎn)品的普遍應(yīng)用性技術(shù)，幾乎不受行業(yè)限制。機電一體化技術(shù)應(yīng)用計算機技術(shù)，以信息化為內(nèi)涵智能化為核心，開發(fā)和生產(chǎn)了性能更好的功能更強的機電一體
化系統(tǒng)和產(chǎn)品。
2、多層次的系統(tǒng)化
機電一體化是將工業(yè)產(chǎn)品和過程利用各種技術(shù)綜合成一個完整的系統(tǒng)，強調(diào)各種技術(shù)(特別是微電子技術(shù)與精密機械技術(shù))的協(xié)同和集成，強調(diào)層次化和系統(tǒng)化。無論從單參數(shù)、單級控制到多參數(shù)、多級控制，還是從單件單品生產(chǎn)工藝到柔性及自動化生產(chǎn)線，直到整個系統(tǒng)工程設(shè)計，機電一體化技術(shù)都體現(xiàn)在系統(tǒng)各個層次的開發(fā)和應(yīng)用中。
3、整體的最優(yōu)化
從系統(tǒng)工程觀點出發(fā)，充分利用新技術(shù)及其相互交叉融合的優(yōu)勢，實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)的高附加值、高效率、高性能、省材料、省能源、低損耗、低污染、省時省力等等。比如采用數(shù)控機床、柔性生產(chǎn)線、工業(yè)機器人和計算機管理等高科技機電一體化技術(shù)和系統(tǒng)以后，各企業(yè)就可以根據(jù)社會需求及時調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程，幾乎不需要重新設(shè)計制造工藝設(shè)備，大大縮短了整個生產(chǎn)周期。
(三)加快我國機電一體化技術(shù)發(fā)展的著眼點
1、機械本體技術(shù)
機械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進，還應(yīng)考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，進而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。
2、傳感技術(shù)
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術(shù)。
3、信息處理技術(shù)
機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設(shè)備(特別是微型計算機)的普及應(yīng)用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。
4、驅(qū)動技術(shù)
電機作為驅(qū)動機構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機以及控制組件—傳感器—電機三位一體的伺服驅(qū)動單元。
5、接口技術(shù)
為了與計算機進行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。
6、軟件技術(shù)
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、我國機電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
作為發(fā)展中國家,我國與發(fā)達國家相比工業(yè)技術(shù)水平存在一定差距,但有廣闊的機電一體化應(yīng)用空間。改革開放以來,特別是近年來,受國際金融危機影響,面臨國際市場經(jīng)濟激烈競爭形勢的挑戰(zhàn),國家和企業(yè)充分認識到機電一體化技術(shù)對我國經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略意義,機電一體化技術(shù)的研究、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化受到了前所未有的重視和發(fā)展。
我國從20世紀80年代初開始進行機電一體化的研究和應(yīng)用，國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導小組并將其列為“863計劃”。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響，許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作。雖然目前國內(nèi)機電一體化技術(shù)與日本、歐美等先進國家相比仍有一定差距，但隨著新技術(shù)革命的迅猛發(fā)展，我國加大了機電一體化技術(shù)的研究力度，并將其確定為國家高技術(shù)重點研究領(lǐng)域，給予優(yōu)先支持，并取得了一定的成績。
(一)數(shù)控技術(shù)方面
我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，在“九五”末期,國產(chǎn)數(shù)控機床的國內(nèi)市場占有率達50%,配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)(普及型)也達到了10%。縱觀我國數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程,特別是經(jīng)過4個5年計劃的攻關(guān),總體來看取得了很好成績。目前,已具有年產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)3000多套、主軸與進給裝置5000多套的生產(chǎn)能力。
(二)工業(yè)機器人方面
我國1986年將機器人的研究開發(fā)列入國家科技計劃,現(xiàn)已掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)和軟件編程技術(shù)、運動學和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機器人的關(guān)鍵元器件,并進入實用化階段，開發(fā)出弧焊、點焊、噴漆、裝配、搬運、注塑、沖壓及能前后行走、爬墻、水下作業(yè)的多種機器人。目前，國內(nèi)相關(guān)科研機構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機器人操作機的優(yōu)化制造技術(shù)，解決了工業(yè)機器人控制、驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)，機器人軟件的設(shè)計和編程等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握弧焊、點焊及大型機器人自動生產(chǎn)線(工作站)與周邊配套設(shè)備的開發(fā)和制備技術(shù)。現(xiàn)在，我國從事機器人研發(fā)的單位有200多家，專門從事機器人產(chǎn)業(yè)開發(fā)的企業(yè)有50家以上，中國市場上總共擁有近萬臺工業(yè)機器人，其中完全國產(chǎn)的工業(yè)機器人(行業(yè)內(nèi)規(guī)模比較大的前三家工業(yè)機器人企業(yè))行業(yè)集中度占30%左右。
(三)計算機集成制造系統(tǒng)方面
我國經(jīng)過多年的理論和技術(shù)準備,CIMS已經(jīng)有了較快發(fā)展。目前,已在清華大學建成國家CIMS工程研究中心,在著名高校和研究單位建立了7個CIMS單元技術(shù)實驗室和8個CIMS培訓中心。2000年，全國已有20多個省市、10多個行業(yè)、200多家不同規(guī)模和類型的企業(yè)通過實施CIMS應(yīng)用示范工程,取得了巨大的經(jīng)濟效益。當前,CIMS的進一步試點推廣應(yīng)用已經(jīng)擴展到機械、電子、航空、航天、輕工、紡織、冶金、石油化工等諸多領(lǐng)域,正得到各行各業(yè)越來越多的關(guān)注和投入。
三、我國機電技術(shù)的發(fā)展趨勢
縱觀國內(nèi)外機電技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀來看，機電技術(shù)革新將朝更系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、微型化、環(huán)保化等方向發(fā)展。
(一)生物系統(tǒng)化趨勢
未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
(二)高度網(wǎng)絡(luò)化趨勢
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，無疑對機電技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生重大的影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)的普及和應(yīng)用，使機電技術(shù)遠程控制成為一個很現(xiàn)實的操作手法。
(三)集成智能化趨勢
智能化即模擬人類智能，具有某種程度的邏輯思維、判斷能力和自主決策能力，從而可以取代制造過程中某些人的部分。特別是隨著21 世紀的到來，信息處理器速度的快速提高、高性能化，為傳感器系統(tǒng)的集成創(chuàng)造了非常有利的條件，進而更有力的推動著機電技術(shù)應(yīng)用
產(chǎn)品向智能化方向轉(zhuǎn)移。
(四)微型化趨勢
微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。目前，利用半導體器件制造過程中的先進技術(shù)，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。
(五)節(jié)能環(huán)保化趨勢
機電技術(shù)應(yīng)用的時代，我們不僅要重視機電技術(shù)為工業(yè)生產(chǎn)帶來的效率，同時也要保護好生態(tài)環(huán)境，減少環(huán)境污染。因此，要不斷革新技術(shù)，報廢回收，發(fā)展更多可再生資源作為機電技術(shù)應(yīng)用的原材料。機電技術(shù)應(yīng)用不僅僅是科學技術(shù)水平發(fā)展到一定程度的結(jié)晶，更是社會生產(chǎn)力發(fā)展階段的必然產(chǎn)物，它使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生了質(zhì)的飛躍，使工業(yè)發(fā)生了戰(zhàn)略性的變革。因此，認清機電技術(shù)應(yīng)用的前景并對其進行探討符合社會發(fā)展的需求。
結(jié)語
綜上，機電一體化技術(shù)是科學技術(shù)高度發(fā)達的產(chǎn)物，其發(fā)展前景必然越來越廣泛，也必然會給世界帶來更大的技術(shù)力量。但生產(chǎn)力水平的提高離不開人才的培養(yǎng)，因此我國要加強對機電技術(shù)人才的培養(yǎng)力度，真正將機電技術(shù)提升到高速發(fā)展的軌道上來，促進各種技術(shù)的交互和融合，將我國機電技術(shù)的發(fā)展推向更高水平。
參考文獻
[1]李建勇.機電一體化技術(shù)[M].北京：科學出版社，2004.
[2]梁俊彥，李玉翔.機電技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展及應(yīng)用[J].科技資訊，2007.9.
[3]孫洪平，楊洪才.淺析機電一體化技術(shù)的核心與運用[J].民營科技，2009.10.
[4]王琳.淺談機電一體化及其發(fā)展趨勢[J].科技信息，2009.36.
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