張東亮

（江蘇金卓建設(shè)工程有限公司，江蘇 南京 210000）

淺析機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

Application and development of mechatronics

張東亮

（江蘇金卓建設(shè)工程有限公司，江蘇 南京 210000）

本文結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)際發(fā)展情況，分析其在不同行業(yè)中的具體應(yīng)用，并簡要的概括了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢和發(fā)展策略。

機(jī)電一體化；技術(shù)應(yīng)用；發(fā)展趨勢

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)在理論和實(shí)踐上逐漸成熟，在各行各業(yè)都有著十分廣泛的應(yīng)用，并且隨著時代的進(jìn)步不斷發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，它包含了機(jī)械加工技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等。這些不同學(xué)科技術(shù)的融合，使得現(xiàn)代工作發(fā)展朝著“機(jī)電一體化”時代邁進(jìn)。

1 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用分析

1.1 數(shù)控機(jī)床中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

經(jīng)過幾十年的技術(shù)改進(jìn)與發(fā)展實(shí)踐，機(jī)電一體化在機(jī)械構(gòu)造、設(shè)備功能、操控精度方面都取得了顯著的進(jìn)步。其中在構(gòu)造方面，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的模塊化，這主要應(yīng)用了多CPU和多住總線的體系結(jié)構(gòu)。在設(shè)備功能上智能化操控和大容量存儲，這些都極大的提升了機(jī)電一體化操控的精準(zhǔn)性，為批量生產(chǎn)更多手工無法完成的產(chǎn)品提供了可能性。

1.2 工業(yè)機(jī)器人中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器人在機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用經(jīng)歷了三個主要的發(fā)展階段。

第一階段為工業(yè)機(jī)器人按照操作指令重復(fù)完成某一操作，此階段對機(jī)械操作環(huán)境的適配型要求較高，在靈活性和環(huán)境適應(yīng)性方面能力較低。

第二階段為傳感技術(shù)的興起和應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人能獲取一些簡單的作業(yè)環(huán)境和操作對象信息，信息經(jīng)由計(jì)算機(jī)處理器分析而做出判斷，實(shí)現(xiàn)了低層次的智能化操作，在可應(yīng)用范圍上得到了提升。

第三階段為智能工業(yè)機(jī)器人的興起與應(yīng)用，機(jī)械設(shè)備硬件在材料、智能化程度、多功能性、微型化方面都得到了極大的發(fā)展，在軟件上智能化的信息處理器和傳感方式上都逐漸減少或脫離對人工的依賴，能運(yùn)行復(fù)雜化的邏輯思維，并作出正確的判斷與決策，尤其是具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和行動的獨(dú)立性，同第五代計(jì)算機(jī)有著十分密切的關(guān)系。

1.3 機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

施工機(jī)械的質(zhì)量、性能、可靠性等系數(shù)直接影響到項(xiàng)目質(zhì)量，傳統(tǒng)的工程機(jī)械一般比較笨重且操作復(fù)雜，自動化程度較低對人工操作的熟練性依賴較高，所以施工質(zhì)量受人為失誤影響較大，難以適應(yīng)現(xiàn)代工程建設(shè)的要求。

當(dāng)機(jī)電一體化技術(shù)逐漸應(yīng)用與工程機(jī)械制造、操控和功能化升級之間時，工程機(jī)械的發(fā)展朝著緊湊化、智能化、小型輕便化和自動化方向發(fā)展，在極大程度上提升施工效率之時，也減少了人工施工失誤的產(chǎn)生，為企業(yè)帶來更多經(jīng)濟(jì)和社會效益。而且，隨著機(jī)電一體化的綠色節(jié)能技術(shù)的不斷進(jìn)步，工程機(jī)械的燃油消耗率也得以有效降低，在達(dá)到施工環(huán)保的同時，也降低了施工成本。

1.4 機(jī)電一體化技術(shù)在建筑材料生產(chǎn)中的應(yīng)用

現(xiàn)代建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，高層建筑、公路橋梁工程等結(jié)構(gòu)對建筑材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求逐步提升，這就使得生產(chǎn)單位必須對機(jī)械設(shè)備做出相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展為機(jī)械制造技術(shù)的提升、功能的多樣化、操作精度的提高、高可靠性運(yùn)行提供了有利的條件，因此被廣泛的應(yīng)用于材料生產(chǎn)之中?，F(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)逐漸朝著智能化、多功能化、綠色環(huán)?；较虬l(fā)展，對建筑材料的級配控制也非常嚴(yán)格，級配誤差的出現(xiàn)會影響建筑的整體性能，甚至帶來重大安全隱患，而機(jī)電一體化技術(shù)的微機(jī)操控系統(tǒng)可以將誤差控制在允許范圍之內(nèi)，使材料的質(zhì)量得到了應(yīng)有的保障。同時，新技術(shù)的應(yīng)用也為企業(yè)發(fā)展帶來了更多的經(jīng)濟(jì)和社會效益，提升了企業(yè)的競爭能力。

2 發(fā)展趨勢與策略分析

2.1 發(fā)展趨勢

智能化、綠色節(jié)能化、微型化、系統(tǒng)操控遠(yuǎn)程控制化是機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向和目標(biāo)。隨著智能自動化技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，物—物聯(lián)網(wǎng)勢為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展帶來另一個技術(shù)革新。機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用、故障檢測技術(shù)將逐步脫離手工參與，其中數(shù)控機(jī)床使用智能化機(jī)器人是人工智能的重要發(fā)展方向。工業(yè)化生產(chǎn)給生態(tài)環(huán)境帶來的破壞日益明顯，這就要求機(jī)電一體化必須著力研究節(jié)能技術(shù)，降低對能源的消耗和污染排放，所以節(jié)能與智能性相結(jié)合機(jī)電一體化生產(chǎn)與應(yīng)用體系勢必為未來的發(fā)展趨勢。

2.2 發(fā)展策略

（1）改善機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。改善機(jī)械本體的設(shè)計(jì)制造技術(shù)需要從性能和質(zhì)量兩個方面進(jìn)行改善，此外在制造材料上應(yīng)逐步由復(fù)合型輕質(zhì)材料替代現(xiàn)在的鋼材料，這是實(shí)現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)微型化的關(guān)鍵。

（2）注重傳感技術(shù)的應(yīng)用與技術(shù)改進(jìn)。傳感器技術(shù)的應(yīng)用為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。就機(jī)電一體化技術(shù)而言，提升傳感器技術(shù)需要從靈敏度、可靠性、反饋速度、抗干擾性和準(zhǔn)確定位性等多個方面入手。而其中關(guān)鍵是要首先解決傳感器可靠性和抗干擾性問題?，F(xiàn)階段，傳感器為了防治電流干擾，大部分采用信息傳輸技術(shù)優(yōu)良的光纖電聯(lián)傳感器，如果是外部信息傳感器則主要采用仍在發(fā)展中的非接觸性檢測技術(shù)。

（3）信息化水平的提升。機(jī)電一體化技術(shù)的未來發(fā)展必然與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、智能化技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步融合，這就要求更高的信息化處理水平。機(jī)電一體化技術(shù)水平的提升與微電子學(xué)技術(shù)、輕便型設(shè)備的普及密不可分，這就要求更全面、更快速、更精準(zhǔn)的信息處理技術(shù)的支撐，提升處理速率的同時解決諸如抗干擾性能低和標(biāo)準(zhǔn)化程度不一的問題。

（4）驅(qū)動技術(shù)的提升，電機(jī)的響應(yīng)速率方面尚存諸多不足。值得期待的是當(dāng)前電機(jī)內(nèi)部裝備編碼和專用控制組件、傳感器以及電機(jī)三位一體化的伺服驅(qū)動單元正在積極地發(fā)展且日臻成熟當(dāng)中，相信在不久的將來，驅(qū)動技術(shù)水平就能得到有效的提升。

[1] 張小虞. 以服務(wù)為宗旨 推進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展[J]. 國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)，2001（05）.

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.24.032

張東亮（1983-），男，大專學(xué)歷，畢業(yè)于江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化。

2015-11-08