发布时间:2024-03-04 17:32:39
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关键词:机电一体化;现状;发展
中图分类号:TU85文献标识码: A
一、机电一体化技术简介
机电一体化又称机械电子学,英语名称为Mechatronics,它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体,是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上,综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术,从系统理论出发根据系统功能目标和优化组织结构目标,以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础,对各组成要素及其间的信息处理,接口耦合,运动传递,物质运动,能量变换进行研究,使得整个系统有机结合与综合集成,并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下,形成物质的和能量的有规则运动,在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。典型机电一体化系统功能原理构成实例如下图:
二、机电一体化技术的发展现状
1、初级发展阶段
二十世纪六十年代以前的时间是机电一体化技术发展的初级阶段,在初级发展阶段,人们开始能够自觉利用电子技术的成果完善机械产品的性能,在二战之后,战争在使科技发展滞后的同时,也促进了电子技术和机械产品的结合,在战争期间这种结合主要应用与军事,在战争结束够,电子技术与机械产品的结合用于经济发展中,并为经济的发展带来了巨大的作用,由于机电一体化技术刚刚产生,人们对这种技术的认可程度还不高,机电一体化技术还未得到广泛运用,这个阶段的机电一体化技术还算不上是真正的机电一体化技术。
2、深入发展阶段
从二十世纪六十年代到九十年代后期,机电一体化技术到了迅速发展阶段,在这一阶段,机电一体化技术逐渐智能化,并在迅速发展的基础上不断深入。这一时期,机电一体化技术中又加入了光学和通信技术,微细加工技术在初现在机电一体化技术中,同时,对机电一体化的系统分析和学科体系也进入了深入发展的阶段,神经网络技术、人工智能技术、光线技术的发展为机电一体化技术拓宽了发展前景,促进了机电一体化技术的发展与进步。这个阶段的机电一体化技术为当前的机电一体化发展打下了坚实的基础。
3、规划发展阶段
在二十世纪八十年代初期,国家就对机电一体化技术进行了研究,并且国务院还把机电一体化技术列入了863计划中,还成立了专门的机电一体化领导小组,由于国际机电一体化技术在飞速的发展过程中,我国充分考虑到国外技术的发展对我国的影响,还把机电一体化技术的发展方向与影响纳入九五规划和发展纲要中,不仅是国家对机电一体化技术非常重视,很多高等院校、国家企业也对机电一体化技术进行了研究与应用,并取得了一定的成果。当前阶段的机电一体化发展为我国的综合国力的提升做出了重要的贡献。
三、机电一体化技术的发展趋势
1、绿色化趋势
工业革命以后,机械领域的技术革新给人们带来了巨大的方便,对人们的生活、工作产生的深远的影响,但是,在给人们带来方便的同时,也带来了严重的环境污染和资源的浪费。于是,人们对环保型的设计、制造有着很高的呼声,符合绿色化的产品应当在适用时对环境的污染降到最低、对资源的利用提到最高,同时在报废后还能都回收利用。机电一体化的绿色产品要充分考虑到环保的特性,在设计之初就要将环保理念考虑进去,使设计的产品在使用过程中能够做到对资源的最大利用和对环境的最小危害。
2、智能化趋势
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。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。这里所说的“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。机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能。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人的部分智能。
3、系统化趋势
系统化发展的特点是采用开放化和模式化的系统体系结构,形成设备的系统发展,通过多种模式的组合和剪裁建立起机械设备的整体发展和设计系统,并且能够在系统整体发展和设计的基础之上实现子系统的系统管理和综合控制。系统化的机电一体化技术还能推动更为有效而便捷的通信技术发展模式的形成,从而实现更为有效的信息传播和个性化的设备管理、使用方式,为在人性化的设备管理原则之上设计生产出以使用个体需求为主的机电一体化设备提供有利条件。
4、网络化趋势
随着网络技术的不断发展,网络产品价格日益下降,为其的普及工作带来了便利条件。以网络为基础的各类远程监控技术逐渐发展起来。其远程控制终端便是机电一体化产品,当发展到一定程度时,人们可以利用家庭网络对家庭中的各项电气设备进行计算机集中管理,进而享受更加现代化的生活。
5、模块化趋势
由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置。这样,可利用标准单元迅速开发出新产品,同时也可以扩大生产规模。显然,从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业,规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
6、微型化趋势
微型化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1cm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,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。
四、结束语
科学技术的进步为机电一体化的产生和发展创造了条件,社会需求则为之提供了动力。反过来,机电一体化的发展又不断促进科学技术的进步和社会需求。机电一体化已经显示出了强大的生命力,并正以空前的速度和力度冲击着传统的技术思想、生产方式和方法以及传统的机电产品和产业结构,国民经济的各个领域都将因此而发生深刻变革。
参考文献:
[1]张建宝. 浅谈煤矿机电一体化技术的发展趋势及展望[J]. 科技信息.2013(18)
关键词:机电一体化 现状 发展
引言:
机电一体化技术建立在计算机网络技术以及机械技术的基础之上,利用机械设备的自动处理技术,对机械设备进行多功能整合,有效改善设备精度、提升设备性能,使其朝着智能化的方向发展。随着现代科技的进步,促使机电一体化技术不断的变化和发展,微电子技术、传感测试技术、自动控制技术等也逐步融入到机电一体化技术当中,但是机电一体化技术绝不是这些技术的简单叠加,而是将这些技术有机结合,使机电一体化技术的适用范围更加广阔,日常生活中常见的智能洗衣机、空调、照相机等都是机电一体化产品的代表。机电一体化技术的应用,在一定程度上提高了机械工程技术的效率,使机械工程的要求得以更好的满足,实现了机械产品的自动调节、控制与检测,因此,机电一体化技术的发展越来越受到人们的重视,这项技术的未来发展前景将会越来越广阔。
一、机电一体化技术的发展现状
1.机电一体化技术的发展历程
早在上世纪60年代末期,日本企业界就提出了“机电一体化技术”的概念,他们将这一技术取名为“Mechatronics”,即机械技术与电子技术融为一体。直至70年代,人们都把机电一体化看成是机械与电子技术的结合。到了20世纪80年代,信息技术开始逐步发展起来,促使微处理机的性能有所提高,为数控机床、工业机器人以及汽车电子控制系统等机电一体化产品提供了有力的技术支持,超大规模集成电路及微型计算机的出现也为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。进入20世纪90年代后,机电一体化系统中融入了通信技术,使得机械设备变得更加智能,便于操控。机电一体化机械设备的功能更加多样,性能也有了很大程度的提升,尤其是微传感器和执行器技术与半导体技术、机电一体微型化方法相结合,形成了更加精密和集成的“微机电一体化”。随着自动化技术、人工智能技术、光纤技术的不断发展和进步,机电一体化技术逐步建立起完善的科学体系。
2.我国机电一体化技术的发展历史及现状
20世纪80年代,我国开始了对机电一体化技术的研究,国务院对这项技术予以高度重视,并将其列入“863”计划的重点发展项目之一。为加快机电一体化技术的发展,我国提出了发展这项技术的具体实施策略,并成立了专门的研发小组,着重研究如何促进机电一体化技术更快的进步。随着我国经济的发展和科技水平的提高,使机械与电子技术实现了有机结合,尤其是电子计算机技术、自动化控制技术、通信技术的发展,为机电一体化技术奠定了坚实的发展基础。尤其是我国自主研发出了微型计算机以及大规模的集成电路,这为机电一体化技术的发展提供了更为充足的条件。进入20世纪90年代,我国的机电一体化技术有了更为深入的发展,各种高科技技术逐渐被应用到机电一体化技术的研究当中,使机电一体化系统更加智能化,促进了机电一体化技术的快速发展。目前,我国已建立了计算机集成系统工程研究中心,很多企业通过实施计算机集成系统应用示范工程获得了巨大的经济效益,计算机集成系统也被广泛应用于诸多领域,得到了各行各业人们的关注。另外,我国现在已掌握了工业机器人操作机的设计制造及程序优化等技术,能够独立生产机器人的关键元器件,开发出适合各行各业作业的多种机器人,为企业的发展提供了便利。
二、机电一体化技术未来的发展趋势
机电一体化技术的应用对于机械产品的制造和加工起着非常重要的作用。就目前的状况来看,高智能将成为机电一体化技术未来的主要发展方向,智能机器人将变得更加普及。在控制系统的指引下,智能机器人将会具有一定的判断及推理能力,并根据不同指令自主学习相关知识,代替人类完成一些复杂的生产工作,使人们得到所需产品的同时,提高生产效率。因此,高智能化将成为机电一体化技术的主要发展趋势,研究人员将会根据不同层次的需求编写不同的控制系统,让机器人可以更好的为人类的生产生活而服务。
机电工业的不断发展,为人们的生活提供了极大的便利以及丰富的物质生活,但同时也对资源进行过度的开发,对生态环境造成了一定的恶劣影响。随着人们环保意识的增强,绿色生产、绿色产品越来越受到人们的欢迎。因此,未来的机电一体化技术将朝着绿色化的方向迈进,即以减少对环境的危害或对环境无危害为根本出发点,最大限度的回收与利用报废设备及产品,使用更加环保的生产原料及生产技术,使研发过程及产品符合环境保护的标准,以保证产品的市场价值。
计算机网络技术的兴起与发展推动着各行各业的发展,并且充分将全球资源整合,使企业间的竞争更为激烈。将计算机网络技术应用到机电一体化技术当中,不仅实现了机电一体化设备的远程自动化控制,而且使我国对于国际上一些先进的机电一体化产品有了更加深入的研究,促使国内机电一体化技术的发展趋于成熟。可以说,未来的机电一体化技术将会更加网络化,使机电一体化设备的无人值守运行成为现实,同时也能够让机电一体化技术的新产品通过便捷的途径得以向市场推广。
目前我国有很多企业生产机电一体化的产品,但是由于所生产的产品缺乏统一的标准,因此在生产过程以及以后的使用过程中难免会遇到麻烦。因此,这就要求机电一体化产品实现模块化,即将这些产品划分为独立的模块,使每个模块可以在机械设备更好的发挥其应有的功能,以适应不同生产的需要。模块化技术能够在一定程度上减少产品开发及生产的成本,使不同产品的零部件之间实现通用,这对产品的维修性、装配性与拓展性的提高也起着一定的促进作用。模块化的设计与制造也将成为未来机电一体化系统的发展趋势,并且随着微机械电子技术的发展而逐渐普及。利用这些模块,可以方便快捷的生产出各种新型机电一体化产品。
随着纳米技术的不断发展进步,很多领域的生产设备实现了“由大及小”的过渡,尤其是机电一体化技术,也逐渐朝着微型化方向发展。微型化,即机电一体化设备向微型机器及微观领域发展的趋势,微型化产品的体积小,耗能低,机电一体化产品的微型化使得其应用范围更加广泛,由此来看,微机电一体化技术是机电一体化技术的必然发展趋势,具有广阔的发展前景。
三、结论
我国机电一体化技术的发展受到了国家的重视和支持,获得了巨大的发展和进步。但是我国的机电一体化领域在某些技术方面还存在着不足,与发达国家相比还存在一些差距。因此,为了使我国机电一体化技术和产品的技术占有率和核心竞争力有所提升,国家应该继续鼓励机电一体化技术的研发和产品的开发,加大支持力度,采取有效措施提高机电一体化系统的研发能力,以促进我国机电一体化技术的进一步发展。
参考文献:
[1].张建宝. 浅谈煤矿机电一体化技术的发展趋势及展望[J]. 科技信息. 2013(18)
[2].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)
[3].刘庆民. 机电一体化技术的现状和发展趋势[J]. 科技致富向导. 2011(12)
一、机电一体化在工程机械中的应用与作用
(一)电子监控中的应用
工程机械中电子监控的主要作用是对发动机、传动系统、工作装置等的运行状态进行全面的监控,给维修人员及时的传递各系统的运行情况和信息,以便于其及时发现故障,解决故障,确保各项设备、各系统的正常运行,如果监控系统出现问题,一旦发生故障,工作人员很难及时发现,这会对整个工程机械的运行造成极大影响,严重时会导致整个运行系统的瘫痪,从而带来不可估量的经济损失。
(二)节能作用
传统的工程机械设备对能量的利用率比较低,这就造成了能源的极大浪费,不符合可持续发展的原则,例如液压式挖掘机的能量利用率仅为30%,机电一体化技术能够借助电子节能控制器提高大型设备的能量利用率,这对工程机械的节能有着重要作用,由于操作简单,电子节能控制器能够减少设备的磨损,变相提高了设备的使用年限,对提高工作效率也有着积极意义。
(三)精确称量
如何精确称量一直是工程机械中的一个重要问题,机电一体化技术中的电子控制系统能够实现称量的微机控制,将整个称量过程自动化,这就大大减少了人为误差对称量结果的影响,同时提高了测量结果的精确度,此外,这种自动化的称量程序减少了人力的使用,对节省人力资源也有着重要的意义,符合现代施工高效、快捷的原则要求。
(四)降低劳动强度
传统的工程机械施工操作中对工作人员的要求十分高,这是由于其工作强度大、工作量大的原因,机电一体化技术的应用能够实现工程机械的自动化、半自动化,许多之前需要大量人力的工作都由机电技术中的控制系统代替,这就大大降低了工程机械施工过程中的劳动强度,同时人力操作会由于工作人员自身的原因对施工质量造成一定影响,而机电一体化的应用能够避免这一现象的发生,对提高工作准确度也有着重要意义。
(五)其他应用
传统的装载机、推土机等大型设备并不会根据实际的负载量调整自身的传动,例如一些很少的工作量,设备不会智能调小其传动,这在一定程度上浪费了能源,机电一体化技术的应用能够在这些大型设备上增加电子控制的自动化变速器,这些设备可以根据实际的负载量来调整传动,实现利用最小的传动完成工作,这样能够节省能源,从而节省经济成本,同时这种电子控制的自动化变速器能够实现大型设备的半自动化,降低了设备的操作难度,为工作人员减轻了劳动强度。
二、机电一体化的未来发展趋势
机电一体化技术是以电子、计算机、光学、系统控制等多种学科和技术为基础的一门综合性技术,随着科技的发展,各个学科在其领域都有了新的突破,这就给机电一体化技术的发展提供了动力,就目前的发展形势来看,机电一体化技术的发展趋势主要体现在以下几个方面:
(一)智能化趋势
智能化应用已经深入到人们生活、工作的各个领域当中,在机电一体化技术中也有着深刻的应用,其符合以人为本的基本原则,在未来的发展过程中,智能化会成为机电一体化技术主要的发展方向之一。机电一体化技术在控制理论的基础上有机结合了计算机科学、心理学、自动化控制学等重要的科学,这给机电一体化技术智能化发展提供了有力的科学基础,其主要原理是通过对人类智能的模拟,实现以人工智能化的机器代替人力来解决实际问题,进行各种劳动。
(二)微型化趋势
以最小的体积占用实现控制效果是机电一体化技术微型化发展的核心,微型化是机电一体化技术未来的发展趋势,其当前科研工作的主攻方向是将机电一体化产品向体积小、耗能小、操作灵活的方向发展,许多科研单位已经实现了机电一体化产品的体积控制在1cm3之内,相信在未来,机电一体化产品会实现微米、纳米级的体积标准。
(三)网络化趋势
当今时代是网络化的时代,网络时代的来临使得网络化成为了机电一体化技术未来发展的主要趋势,例如,当前许多工程机械中都实现了网络控制的监控系统的应用,计算机网络的渗透不仅能够实现机电一体化在操作上的先进性,同时能够使其具备强大的数据处理功能,对工程机械各个系统的运行状态的数据进行整理分析,能够发现运行过程中出现哪些问题,哪里需要改进,这对工程机械的发展有着重要作用。
(四)个性化趋势
不同种类的工程机械对机电一体化技术的要求不尽相同,这就促使机电一体化技术向着个性化方向发展,机电一体化要具备自身的个性化特点,以此来满足不同种类工程机械的需求,当前机电一体化个性化发展已经初见效果,呈现出了智能制造、模拟制造、敏捷制造等个性化的特点。
(五)环保化
关键词:机电一体化;应用;发展
中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2015)17-008-01
随着社会科学技术的发展,机电一体化技术也在日益发展和提升,现已成为一门新的应用学科,发展着自身重要的作用。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、光学技术、电力电子技术和接口技术等多样群体技术,通过合理的配置各个功能单元,从而在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现其特定的价值功能,是促使整个系统达到最佳化的系统工程技术。它的发展提升使工业生产从“机械电气化”步入了“机电一体化”的快速发展阶段。
一、机电一体化技术的广泛应用
1、机电一体化技术应用于钢铁企业。(1)计算机集成制造系统。钢铁企业的计算机集成制造系统(CIMS)可以将人与生产的经营管理和生产过程有效连接,从而实现原料的入厂采购、加工生产和产品出货全过程的一体化控制管理。(2)现场总线技术。现场总线技术(FBT)可以有效连接设置生产现场的仪表并可设置控制室里的控制设备,使其实现数字式、双向和多站通信链路的连接。采用这种技术不仅可以取代当下使用的信号传输技术,而且可以将大量的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间于共同的通信媒体上实现双向传输。(3)交流传动技术。交流调速技术的发展是伴随着电力电子技术与微电子技术的发展而快速发展起来的。因其具有着交流传动优良特征,所以,电气传动技术在未来可有由交流传动全部取代直流传动。(4)开放式控制系统。所谓“开放”指的是对一种标准的信息交换规程的共识与支持,按这种标准进行设计的系统,可以达到非同一厂家产品的有效兼容与替代,并且可以实现资源的共享。其通过工业通信网络将控制设备与管理计算机相互联系起来,实现了经营、管理与控制、决策的有效统一,从而经过现场总线将生产仪表与控制室中的控制设备链接,从而实现测量与控制的一体化进程。
2、机电一体化技术应用汽车行业中。(1)以微机控制发电机系统。在汽车应当中,控制发电机单元的核心部位是利用微处理器设计的发动机集成大规模电路,并通过各个传感器接受电压模拟信号传输到发电机的各个单元,信号模拟利用数字模拟直接转变为信号数字。并在这些信息的基础上,控制发电机单元对于燃料的空气比例和点火时间,并计算循环排气效率,最后把计算出的结果做为喷射阀燃料控制和点火设备的驱动信息输出出来,从而控制空气与燃料质量之间的比例。当此比例加大时,燃料稀少,就难以点火,相反,其比例下降后,点火就会比较顺利。(2)汽车雷达系统。在汽车应用过程当中,我们常需要使用到汽车雷达系统,如进行倒车等,其可以使我们在行驶或倒车时观察到前方与后方的距离与障碍物情况,一旦有情况就会发出警报,从而有效的保障了行车安全,减少了事故发生,这就是机电一体化技术中的激光测距雷达系统在汽车行业中的有效应用。(3)行车制动系统。汽车可以安全的在正常情况由行驶转换为停车,靠的是汽车上的行车制动器,这种装置就是应用了机电一体化的技术,满足了汽车在刹车时的前后两轮刹车制动,从而有效保障了刹车功能,保障了行驶安全。
3、机电一体化技术应用于现代煤矿生产。当前时期,机电一体化技术已经应用于采煤机械设备与提升机械设备等方面。电牵引采煤机和矿井提升机就是机电一体化技术应用的良好实例。因此使机械设备不仅具备了传统功能更兼具了自行发电制动功能,从而使设备运行更加自如、有效,在简化了设备结构的同时集成了诸如信息、控制、电力电子等技术,在力提升了煤矿生产效率。
二、机电一体化技术的发展趋势
1、机电一体化技术更趋智能化发展。机电一体化技术的应用使现代机电产品更具智能特征,表现为具备类似于人的逻辑思维力、判断力和应变力、决策力等。
2、机电一体化技术更趋数字化发展。机电一体化的数字化基础表现为微控制器技术和接口技术,而且随着科技的更新与发展还会发展应用数控机床与机器人等。同时,依托计算机互联网络,使得数字化进程更加深入与广泛,未来将会应用于设计与制造方面,例如计算机集成制造、虚拟设计等等。
3、机电一体化技术更趋模块化发展。随着机电一体化产品数量与品类的不断增多,其技术发展更趋于研发一些具有标准接口、动力接口和环境接口的机电一体化产品单元模块。
4、机电一体化技术更趋网络化发展。互联网技术的发展与应用给社会生产的各个领域都带来了重大的变化,以互联网络为基础的各种远程控制和监控技术日益发展完善,这就使得作为机电一体化产品的远程控制终端设备得以长足发展,其现场总线和局域网技术也更加促进着家电网络。
5、机电一体化技术更趋自源化发展。也就是说机电一体化产品的自携带能源特征,例如太阳能电池、燃料电池和大容量电池的发展和有效应用。
6、机电一体化技术更趋人性化发展。机电一体化产品在有效完善提升自身性能之外,还会随着人们日益变化的需求变化不同的造型和色彩等因素,归根结底就是要让用户体验度更佳,满意度更高。
7、机电一体化技术更趋微型化发展。随着科技的发展和创新,庞大的机电设备已经不能满足人们日益提升的使用需求,因此,机电一体化产品在向微型化特征和微观领域不断变化发展。
总的来说,机电一体化技术是现代制造业的重点与核心,其已广泛应用于机电产业和其机械制造业。随着现代科技的快速发展,机电一体化技术也是不断的更新、完善、发展,从而向更加智能化、数字化、模块化、网络化、自源化、人性化与微型化发展,有力促进着社会生产力的发展,促进着社会经济效益的提升。
参考文献:
[1] 姜新嘉.浅析机电一体化技术的应用及发展趋势[J]. 电子制作,2013,(08).
关键词:机电一体化技术;现状;发展趋势
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.178
0 前言
随着社会的不断进步,各个领域科学技术之间的联系也越来越密切,有步入统一化的趋势,能在很大程度上促进不同领域的技术的协调和渗透,这让我国的工业技术革新加快了步伐,促进了机电一体化技术的发展壮大。机电一体化技术的发展可以让工业发展由机械化模式稳定的向智能化及网络化模式发展,对于我国的产业变革具有重大的历史意义。
1 机电一体化技术的概述
机电一体化是机械设备和电子技术融合后的统称,机电一体化深入应用于机械设备可以使机械设备在性能控制和信息处理等各方面更加智能化、自动化。机电一体化作为一项机械系统技术,其基础就是机械电子技术、计算机技术以及自动化技术等现代化技术的综合。目前,机电一体化已经有很强的系统性和相对独立性,很大一部分的职业院校把机电一体化技术作为一门新兴学科进行教学,培养出许多的高素质的机电一体化方面的技术性、应用型人才,为我国工业技术的发展做出了很大的贡献。
2 机电一体化技术的发展现状
随着我国在应用技术方面的快速发展,机电一体化技术已经渐渐的从初步的应用阶段发展到对智能技术的应用阶段,机电一体化技术的技术革新及深入应用,在很大程度上促进了人们生活水平的提高。近年来,我国加强了对集成电路和计算机技术的发展力度,机电一体化技术也随之步入快速发展时期,让机电一体化技术更深入的在人们生活中融合与实践。例如,人们日常生活中的智能云电视、方便烹饪的微波炉、及可以清洁房间的吸尘器机器人等,此技术还应用于工厂之中,比如,数控机床的生产功能控制等。另外,部分的研究人员越来越重视电子智能技术与机电一体化技术的结合,也使生活起到了这样或那样的改变,例如,智能机器人可以进行超越人类体能极限的工作,娱乐人们的生活等。所以,加大机电一体化技术对机器人的深入应用研究,对很多的特殊行业有很重要的意义。
3 机电一体化发展趋势深化思考
机电一体化技术现阶段已经融入多种新兴一体设备,通常使用多媒体等技术实现全智能,而且已融入到各行各业,为社会便捷的目标更好的跟进,现今得到许多人的认同和赞扬。国内外的专家学者不断投入智慧与物资,力求将最先级的科学成果与技术和机电一体化技术结合,使机电一体化技术向着先进的方向发展。下面段落向各位阐述了机电一体化技术发展模式在日后的不断升级。
3.1 智能型模式
我国计算机技术在近几年有了很大的进步,让智能化技术也能得以更加深入的研究。机电一体化逐渐走向智能化,将极为显著地提升工作效率,并能够打破固有模式的生产局限,进行大规模的、高质量的产出,有效的降低了对人力物力的投入,对于优化资源结构配置有很大的作用。智能化除了能够应用于机械生产设备中,还能应用于时下最火爆、最先进的机器人研究领域,让机器人研究能够更加人性化、更加贴近于人类智慧,为人类生活更好服务。现而今,国内在机器人领域的开发与应用还不够普遍,所能应用的领域仅仅是少数的服务行业,使用机器人的营销效应远远超出机器人所能提供的智能服务。但是相信随着我国机电一体化技术智能化的发展,机器人领域定会有长足的进步,赋予机器人更多、更好、更新、更人性的功能与科技,已达到造福于人类的目的。
3.2 环保型模式
机电一体化技术在环保化方面的发展中,会让自然界中的资源能被更加合理的开发,能有效促进人类社会的发展的进程。但随着资源减少速度的迅速提升,自然环境的变化速度也会随之加快。近几年,构建人与自然的和谐关系成为国内外专家学者的一致呼声,在不远的未来,低碳环保、可再生资源会成为各领域共同追求的目标。此种改变将会影响到人们生活的许多方面,例如环保低耗的生产过程,可回收可分解可再利用的环保产品等,从根本上让资源的利用率得到提升,最大限度的减少对环境以及不可再生资源的消耗与影响,并努力保证对既有资源的高利用率与高转化率。日后,产品从整体上会逐渐做到以下几个要求:第一资源利用率先比提升;第二,杜绝对环境的污染;第三,对资源进行二次使用。机电一体化技术环保化发展将促进我国经济发展模式的有一次升华重组,对未来环保经济的持续发展铺垫了厚厚的基石。
3.3 网络型模式
现阶段,全球经济一体化形势发展迅速且不可逆转,人们通过网络,可以第一时间了解想要的市场信息,最新的技术发展方向,最新的国家政策与相关规定。因为网络技术是当今科学技术发展中速度最快的,为人们的生活和工作提供了效率保障,减少了很大的劳动量。由此,机电一体化技术也将投身于网络化发展的浪潮中,通过网络了解国内外在技术领域的最新动向与研究成果,通过网络,专家学者们可以实现无国界、跨时空的交流和讨论,打破技术垄断,实现资源最有配比,共同推进人类文明向前发展。
4 结语
机电一体化技术让各个领域的技术科学的结合在一起,是科研人员历经千辛万苦奋战无数个日日夜夜的成果,也是在新时代社会生产力的发展到一定地步必然的产物,机电一体化对人们的生产生活水平的提高有非常重大的意义。随着对机电一体化技术更加深入的研究,相信将来会有更加先进、智能的技术应用于人类的生产生活,机电一体化技术的未来是不可限量的。
参考文献:
[1]刘庆民.机电一体化技术的现状和发展趋势[J].科技致富向导,2011(12):89-90.
[2]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):193.
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ModularDigitalController(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】探究中职学校机电一体化发展前景
什么是机电一体化?机电一体化是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合,并综合应用到实际中去的综合技术。是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。机电一体化专业的发展前景如何,不仅要看一方面的因素,而要多方面综合起来考虑。
1、 学校背景条件及开设优势
机电一体化专业不是随便一个中职学校就可以开设的,必须有充足的条件和开设优势才能有发展前途,否则,即使开设也看不到未来发展的方向。以我教授的学校为例,我们学校是央企办学,全国唯一一所以铁路桥梁冠名的省部属国家级重点高级技工学校,同时具有职工培训和党校教育职能。建校30年来,一直致力于铁路桥梁建设技能人才的培养,不断探索和实践高技能人才的培养工作,已经取得了湖北省和武汉市两个级别的“高技能人才培训基地”的资质,学校拥有湖北省一级、二级专业等优质特色品牌,我们为众多企业以及中铁系统培训了大量的高级工、技师、高级技师等技能型人才。我可以就以下几个方面具体说明一下我们学校自身的优势。
一是提供智力支持。中铁大桥局集团拥有丰富的人力资源,学校随时可以根据办学需要,聘请专家,尤其是技能型人才作为兼职教师。得天独厚的智力资源,为我们学校培养建桥高技能人才提供了不竭的智力支持。
二是提供技术支持。集团公司桥梁建设技术代表了国际先进水平。强大的技术实力可为学校第一时间提供桥梁建造和维护的新技术、新工艺、新设备、新材料,为学校紧跟桥梁技术发展及时修订教材提供强有力的技术支持。
三是提供实训保障。集团公司每年有超过二百项大型分部工程,几百个施工工地,为学校学生实习创造了有力的实训保障。在武汉,学校长期与武桥重工、中铁七局、中国一冶、中铁科工、中交二航局、武锅集团签有实习合作协议,学生实习教学安排方便灵活。
开设机电一体化专业必须首先引进像机械技术、微电子技术、电力电子技术等等,要想发展还要有足够的设备,而这些都需要一个坚实的后盾作为基础。
2、 机电一体化专业的现状
机电一体化不是孤立出现的,它是很多科学技术发展的结晶,是社会科学技术发展到一定阶段的要求和产物,而且机电一体化专业从上世纪60年代以来,其发展也经历了几个不同的发展阶段。随着现代化工业技术生产的发展,现代的机电一体化专业也得到了很大的发展,从之前不自觉的利用电子技术上出现的技术成果到现在智能化的发展阶段。
现在很多学校都开设了机电一体化专业,但是长期以来,中职学校机电专业基本上还是按照传统的理论体系以学科为核心来组织教学,其出发点还是用传授系统的理论知识来组织教学,并以此作为教学过程的主线和质量考核的主要标准。从教学目的上来说,让学生系统地掌握理论知识,对于学生以后开发设计产品是有帮助的。但是这种教学方法也有其不利的一面,因为就现在社会的发展情况,一般一个中职学校的学生毕业之后很难从事研究、开发、设计、决策等方面的工作,而是被分配到生产线从事制定工艺、调试试车、查找故障和排除故障等方面的工作。更有甚者,很多学校干脆单纯的培养“电工”、“钳工”等,并没有从“一体化”上来深入教学,没有根据社会的发展和新装备、新技术的需要来贴合实际。
3、 机电一体化专业的教学要求及发展方向
要想使机电一体化专业有更好更大的发展,中职学校必须要在教学不足的地方多下功夫,多进行改进学习。如下是关于机电一体化专业的教学要求:第一,运用先进的教学手段。一些专业基础、专业课程中的原理图、电路图及梯形图还有一些程序都要用软件制作成课件,利用多媒体技术直观教学,更有利于学生消化吸收并更好地理解。第二,在校内实训方面。校内实训一方面要营造“车间”的真实情境,还要把学生学到的零碎的知识系统的结合起来,把学习和车间联系起来,全面掌握知识和技能。第三,在顶岗实习方面。顶岗实习在于提高学生的学习能力、实践能力、创造能力,机电一体化专业的顶岗实习可以跟着导师做一些项目,也可以自己联系单位实习。实习岗位还是很多的,可以做维修电工、机修钳工、数控车工、制图员等等,主要是把实习内容和实习岗位结合起来,培养学生发现问题、判断问题、解决问题的能力。
更严格的教学要求是为了更好地发展,现代机电一体化近几年来取得了一定的成绩,现在是集机械、电子、光学、计算机、控制等为一体的综合学科,为了取得更大的进步,其未来发展方向主要在:第一,智能化方面,以计算机为实现手段,与控制论、信息论、决策论相结合,使人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视,把机器人与数控机床结合的智能化。第二,网络化方面,网络技术的兴起和快速发展给工业生产,科学技术,等方面带来了很大的变化,各种基于网络的远程控制和监视技术给机电一体化建设提供了很大的发展空间。第三,集成化方面,这是放进机电一体化产品发展的特点,很多的系统都是运用了这一特点,比如,计算机集成制造系统,智能制造系统等等,在这一方面机电一体化也有很大的发展前景。
总之,机电一体化的技术功能及发展方向远不及上面所介绍的这些,还有很多技术领域会用到机电一体化技术。社会和科技在发展,各种技术之间将会有很多融合的部分,机电教学要本着面向现代面向世界面向未来的发展方针,从实际出发,不断改进,使专业人才培养和未来社会发展需要相适应,机电一体化专业在中职学校的发展前途一定会很光明,发展越来越好。
参考文献
[1]王斌. 论机电一体化技术的发展趋势略述[J]. 产业与科技论坛. 2006(09)
关键词:机械加工;机床;机电一体化
机电一体化又称机械电子学,其主要是指利用计算机技术,信息技术,机械技术,电子技术,控制技术和光学技术实现智能化、模块化、网络化、微型化和系统化加工。机电一体化实现了加工技术、加工质量和加工精度的优化,对制造行业具有重大的贡献,也是我国经济飞速发展的主要技术支持之一。近几年随着机电一体化的逐渐发展,对传统机械加工机床的改造工作正在逐渐推广和普及。为进一步提升传统机械加工机床机电一体化改造效率和质量,对其实施改造分析具有重要的意义和价值。
1机电一体化改造优势
随着机电一体化的逐渐推广和普及,人们对传统机械加工机床机电一体化的改造出现了不同的声音,其中有支持也有反对的[1]。就该种现象及机电一体化改造进行优势分析发现其具有以下几种优势。第一,智能化优势。对传统机械加工机床实施机电一体化改造的过程中会利用计算机控制软件,实现软件更新,在保障机电系统的基础上实现智能化操作。在改造的过程中利用智能化软件实现人操作和组合,具有自行判断、自行筛选等基本逻辑功能,从而实现人类自动控制危险因素的实际操作。因此,对传统机械加工机床实施机电一体化具有优化其智能化的作用。第二,个性化优势。机电一体化智能化优势是传统机械加工基础改造的必然趋势[2]。近几年随着社会经济体制和经济结构的逐渐转变,企业和人们对事物个性化的需求逐渐增加,进一步提升了对机械加工的个性化需求。而机电一体化改造能够实现结合实际发展需求,满足消费者个性化加工。在产品生产的过程中其微控系统根据市场调研需求自主的对产品实施升级方案制定,以满足智能个性化产品优势。第三,高速化优势。机电一体化改造的过程中对机床的运转速度改造是其中关键的一环。利用微控系统实现机床主轴转速的提升,可以在传统机械加工机床转速的基础上提高2倍左右,明前的加快了加工的速度,为整个机床加工生产效益的优化奠定了基础[3]。此外,随着纳米技术的逐渐应用,纳米机床机电一体化改造更是实现了高效率、高精度的机械加工。因此,机电一体化改造具有其高速化发展优势。第四,绿色环保优势。机电一体化改造不仅能够在技术、效率、性能等上实现传统机械加工机床优化,在其绿色环保上能够降低材料和燃料的使用,从而利用高新技术手段降低对环境的污染。随着绿色能源的创新和发展,以绿色能源为基础的机电一体化机械加工机床必将成为机械加工机床改造优化的主流趋势。
2传统机械加工机床机电一体化改造注意点
针对实践工作中对传统机械加工机床机电一体化改造的工作经验,结合理论知识和内容,提出未来在传统机械机电一体化改造的过程中需要从以下几方面注意处理。第一,在改造稳定性上。对传统机械加工机床实施改造的过程中需要在现有机械设备的基础上进行改造。由于传统的机械加工机床的加工一般采用的是焊接的方式,且材料的使用上一般是坚固的铸造件。经过改造之后需要将其改变为高性能和高精确度的结构。因此,在改造的过程中需要从其铸造件的性能出发,注重改造的整体性,在不破坏设备本身结构的基础上,保障机械加工机床的整体稳定性。第二,在设备为维修操作山。对传统机械加工机床实施改造的过程中在其设备维修改造上为了进一步实现机电一体化操作,也会对其维修性能实施改造,为改造后机电一体化机械加工机床的日常使用和维护提供保障。因此,在其维修改造的过程中必须对其维修周期和故障诊断性能实施计算机信息处理和逻辑程序编制,以保障设备维修操作的安全性和高效性[4]。第三,在技术运行改造上。在实施技术运行改造的过程中必须按照技术该噶发展方向速度对其进行改造,采用循序渐进的技术改造方案,从而保障实时提高设备自动化的效率和水平。在不断提升传统机械加工机床设备档次的基础上完成技术运行改造。尤其注意的是不能采用激进的方式进行技术运行改造,这样容易形成技术壁垒和技术脱档。第四,在工作效率和质量改造上。针对传统机械加工机床的工作效率和工作质量改造是在设备技术改造的基础上实现的。因此,在其改造的过程中需要从精度、专业、生产三方面完成整体工作效率和工作质量改进,这样才能够保障传统机械加工机床在实现机电一体化的基础上,充分的发挥机电一体化工作效率和工作质量的提升。第五,在改造成本上。针对改造成本实施成本控制也是传统机械加工机床机电一体化改造中需要注意的一点,可以采用分环节成本控制和材料成本控制的方式实现改造成本控制,在保障改造效率的前提下节约改造经费,降低企业成本,从未有效的提高机电一体化机械加工机床的市场竞争力。
3总结
通过本文中对传统机械加工机床机电一体化改造的优势分析们能够看出,机械加工机电一体化是未来我国机械加工技术的发展的必然趋势。未来我国在传统机械加工机床机电一体化改造的过程中需要对其改造稳定性、设备维修操作、技术运行、工作效率和质量、改造成本等方面对其进行优化,从而实现智能化、高效率、高质量、高性能的改造,以促进我国机械加工行业的整体发展,为我国经济建设奠定基础。
作者:李杰 单位:秦皇岛优益重工科技有限公司
参考文献:
[1]任敬卫.关于传统机械加工机床机电一体化改造的探析[J].时代教育,2016,19(01):199.
[2]赵占军.浅析传统机械加工机床机电一体化改造[J].通讯世界,2015,03(03):230-231.