機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用及其趨勢(shì)展望

蔚海明

（中煤昔陽(yáng)能源有限責(zé)任公司白羊嶺煤礦，山西 晉中 045300）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)不斷加大了在科技方面的投入，反之，科技技術(shù)水平的提高也有效促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，二者相輔相成，互相發(fā)展。在工程方面，國(guó)家加大了對(duì)機(jī)械方面的研發(fā)，而機(jī)電一體化的應(yīng)用，使工程效率得到了有效提升，同時(shí)也推動(dòng)了我國(guó)機(jī)械工程的不斷進(jìn)步。

1 對(duì)機(jī)電一體化的大體介紹

隨著時(shí)代的發(fā)展人們的消費(fèi)水平越來(lái)越高，對(duì)電力資源的需求也越來(lái)越大。因此作為電力供應(yīng)的能源“煤礦”也被大量需要，為使煤礦機(jī)械的生產(chǎn)效率提高，必須加大機(jī)電裝備的投入量，在一定程度上也減輕人的工作。機(jī)電一體化技術(shù)涵蓋的范圍很廣，自動(dòng)控制、數(shù)控技術(shù)等都屬于其范疇。該項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)發(fā)展時(shí)間不是很長(zhǎng)，它是從歐洲一些工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家傳過(guò)來(lái)的。我國(guó)研究研究人員在吸取外來(lái)優(yōu)秀文化的基礎(chǔ)上，不斷的對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行完善和改造，在最大程度上使其符合我國(guó)煤礦機(jī)械的特點(diǎn)，使兩者能夠完美地結(jié)合在一起。這樣不僅能夠使機(jī)械設(shè)備的工作效率大大提升，同時(shí)也解放人類的雙手，機(jī)械設(shè)備的安全也有了一定的保障。在沒有實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化開采煤礦的時(shí)候，大部分煤礦的開采依舊需要人工進(jìn)行操作。這樣，工人的人身安全根本得不到任何保證，并且長(zhǎng)期在煤礦礦井中工作對(duì)人身體的傷害是非常巨大的。采用先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)后，就可以完全代替人自動(dòng)勘測(cè)煤礦和開采，減輕人們工作的同時(shí)也不會(huì)損壞健康[1-3]。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

能夠?qū)⑿录夹g(shù)融入到機(jī)電一體化當(dāng)中，從而完成技術(shù)的創(chuàng)新的升級(jí)，同時(shí)這種創(chuàng)新和升級(jí)使機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行變得更加穩(wěn)定。首先，機(jī)電一體化的綜合性較強(qiáng)，可以應(yīng)用各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，且效果較好，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備的綜合化和多元化；其次，在機(jī)械工程當(dāng)中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)可以有效提升其設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，在使設(shè)備使用壽命得以延長(zhǎng)的同時(shí)，設(shè)備事故維修率降低了不少，從根本上上確保了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；最后，科技水平有了一定的提高。機(jī)電一體化的融合能力較高，在機(jī)械設(shè)備當(dāng)中能夠?qū)π录夹g(shù)進(jìn)行迅速應(yīng)用，確保生產(chǎn)力的有效提升。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

（1）在自動(dòng)化和半自動(dòng)化作業(yè)中的應(yīng)用。工程機(jī)械通過(guò)實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化及自動(dòng)化作業(yè)能夠從根本上實(shí)現(xiàn)降低勞動(dòng)強(qiáng)度、減少工作量的目的。與此同時(shí)，引入自動(dòng)化技術(shù)可以最大限度地規(guī)避異常問(wèn)題，確保精度。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，某些廠家在挖掘機(jī)生產(chǎn)方面，選擇應(yīng)用挖掘軌跡控制系統(tǒng)等類型的自動(dòng)化系統(tǒng)，預(yù)先設(shè)定好鏟斗運(yùn)行軌跡，并利用計(jì)算機(jī)技術(shù)或者微機(jī)控制進(jìn)行直接操控，如自動(dòng)化地控制鏟刀與動(dòng)臂桿的運(yùn)行效率，以便更好地提升作業(yè)準(zhǔn)確率。

（2）機(jī)電一體化技術(shù)在改造機(jī)床上的應(yīng)用。數(shù)控機(jī)床是機(jī)械工程當(dāng)中最為主要的機(jī)械設(shè)備之一，同時(shí)應(yīng)用的也較為頻繁，該設(shè)備在產(chǎn)品加工精度方面有著較高的要求，一旦機(jī)床模具有偏差產(chǎn)生的話，就會(huì)直接影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量。而在機(jī)械工程當(dāng)中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，可以使現(xiàn)代機(jī)床的加工精度得到有效提升，同時(shí)還在一定程度上提升了機(jī)床的加工速度，使機(jī)床向著智能化的方向不斷發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上改變了機(jī)床的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時(shí)還有效降低了床上刀具和工作臺(tái)運(yùn)行軌跡的偏差值，從根本上確保了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)在具體使用過(guò)程中，機(jī)床還能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)自動(dòng)化處理數(shù)據(jù)信息，且由于在計(jì)算機(jī)當(dāng)中含有多塊DPS芯片，可以有效提升機(jī)床的抗干擾能力，確保了機(jī)械工程的生產(chǎn)效率，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[4-6]。

（3）運(yùn)用于運(yùn)輸機(jī)械中。煤礦大多是位于地下一定深度的，人們想要獲取煤礦通常都是通過(guò)打井的方式，開采出煤礦后通過(guò)礦井運(yùn)出。在機(jī)電一體化技術(shù)融入煤礦生產(chǎn)線后，企業(yè)再也不用人工開鑿礦井和人力運(yùn)輸煤。只需將一套完善的機(jī)電設(shè)備通過(guò)打好的礦井通到地下，人們?cè)诓僮魇覂?nèi)的顯示儀器上觀察地下情況并進(jìn)行一系列操作，就能順利將煤礦開采并運(yùn)送到地面上。由于地勢(shì)和運(yùn)送物品的原因，在煤礦行業(yè)一般采用的都是全液壓系統(tǒng)的帶式輸送，能有效減緩運(yùn)送途中的不平穩(wěn)現(xiàn)象。

（4）機(jī)電一體化在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。機(jī)電一體化、自動(dòng)化的修復(fù)能力和安全控制，能夠在監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中得以有效應(yīng)用，包括機(jī)械工程中的液壓系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等裝置，能夠在工程機(jī)械設(shè)備當(dāng)中充分體現(xiàn)出機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，全方位的監(jiān)控其目標(biāo)。再者，監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)械工程中所產(chǎn)生的故障進(jìn)行自行查找，假如在機(jī)械中有異?，F(xiàn)象發(fā)生，監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)有警報(bào)發(fā)出，為維修人員提供了便利。所以說(shuō)，機(jī)械工程對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用可以使工作人員的工作環(huán)境得以改變，進(jìn)而將機(jī)械工程的效率提升上來(lái)，監(jiān)控系統(tǒng)的警報(bào)可以幫助工作人員對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行更好的處理，防止有更大的損失產(chǎn)生，使機(jī)械設(shè)備的使用壽命得以延長(zhǎng)，進(jìn)而確保其經(jīng)濟(jì)效益的提高。

4 機(jī)電一體化發(fā)展趨勢(shì)

（1）網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展。綜合人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及生理學(xué)等理論研究，全方位提升機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)踐性與綜合性，確保機(jī)電一體化技術(shù)向著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。另外，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)該適當(dāng)增加工程技術(shù)的融合效果，確保自動(dòng)化技術(shù)得以合理應(yīng)用。如此一來(lái)，我國(guó)工程機(jī)械將會(huì)獲得長(zhǎng)足發(fā)展，并領(lǐng)先于世界其他國(guó)家，實(shí)現(xiàn)預(yù)期應(yīng)用目標(biāo)。

（2）模塊化。生產(chǎn)機(jī)電一體化的廠家較多，所以其產(chǎn)品種類也相對(duì)較多，如此以來(lái)就大大增加了生產(chǎn)機(jī)電一體化機(jī)械零件的難度，在工程的整個(gè)應(yīng)用環(huán)節(jié)當(dāng)中，最為重要、最艱巨的一項(xiàng)工作就是機(jī)電一體化產(chǎn)品模塊化，比如視覺調(diào)整、圖像識(shí)別以及距離測(cè)量等。機(jī)電一體化技術(shù)受電子產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)化的影響，對(duì)其進(jìn)行有效應(yīng)用可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，完成生產(chǎn)之后還能夠快速匹配產(chǎn)品中的各個(gè)部件，所以，機(jī)電一體化未來(lái)的主要發(fā)展發(fā)現(xiàn)之一就是模塊化。

（3）綠色化。隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，在各個(gè)行業(yè)當(dāng)中都大力提倡綠色發(fā)展，這也是今后社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。改革開放以來(lái)，在經(jīng)濟(jì)水平不斷提高的同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成了一定的破壞，基于此，機(jī)電一體化產(chǎn)品在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，將逐漸趨向于綠色化。我們這里所提到的綠色化其實(shí)指的是，在利用機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的時(shí)候，沒有浪費(fèi)資源、污染環(huán)境的情況。在投入使用后，還可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行回收再利用，從根本上避免了資源浪費(fèi)的情況。這也正是現(xiàn)階段我國(guó)積極倡導(dǎo)的發(fā)展方向，利用機(jī)電一體化技術(shù)所生產(chǎn)出的機(jī)械產(chǎn)品符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的基本國(guó)策，發(fā)展空間十分廣闊。

（4）智能化。在科技水平不斷發(fā)展的背景下，有效融合了機(jī)電一體化技術(shù)，勢(shì)必會(huì)促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)向著智能化的方向發(fā)展。就控制理論方面而言，機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械控制技術(shù)進(jìn)行了充分體現(xiàn)，需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的提升。產(chǎn)品的智能化是機(jī)電一體化發(fā)展的重要體現(xiàn)，同時(shí)也是其與傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)的最大區(qū)別，其以控制理論為前提條件，將心理學(xué)、生理學(xué)及人工智能等結(jié)合起來(lái)，通過(guò)模擬人工智能的方式，有效進(jìn)行自動(dòng)編程、診斷及產(chǎn)品的加工。盡管智能機(jī)電一體化依然還處于探索階段，然而優(yōu)點(diǎn)眾多，機(jī)械工程在今后的發(fā)展過(guò)程中勢(shì)必會(huì)對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用，使機(jī)械工程朝著智能化的方法發(fā)展，能夠降低企業(yè)對(duì)于人力的需求，對(duì)生產(chǎn)成本進(jìn)行合理控制，使生產(chǎn)效率得以有效提升。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)的不斷進(jìn)步有效促進(jìn)了機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展，同時(shí)還有效推動(dòng)了人們?cè)谏睢⑸a(chǎn)方面的進(jìn)步，再者對(duì)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、科技以及農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的影響也十分大。所以，需要加強(qiáng)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)在綠色化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化以及智能化方面的研究，進(jìn)而有效提升機(jī)械工程的整體發(fā)展水平。