楊 宏

（武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北·武漢 430205）

0 引言

為能有效保障計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化技術(shù)有效整合，這就需要融入創(chuàng)新的理念，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是帶動生產(chǎn)力發(fā)展的重要動力，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，是隨著時(shí)代的進(jìn)步而進(jìn)步的，為能有效促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步，這就需要融入創(chuàng)新的發(fā)展理念，注重將計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化技術(shù)科學(xué)化運(yùn)用，從這一基礎(chǔ)工作層面進(jìn)行有效創(chuàng)新，為能真正為實(shí)現(xiàn)既定的融合發(fā)展目標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化技術(shù)整合發(fā)展必然及可行性

1.1 計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化技術(shù)整合發(fā)展的必然性

計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化技術(shù)的整合發(fā)展是必然，只有融入創(chuàng)新的發(fā)展理念，才能有助于為實(shí)現(xiàn)技術(shù)發(fā)展目標(biāo)起到促進(jìn)作用。20世紀(jì)60年代微電子技術(shù)為主導(dǎo)，自動化技術(shù)以及生物技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用，引發(fā)第四次技術(shù)革命，新技術(shù)革命沖擊下傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有著質(zhì)的飛躍，在對微電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)等信息技術(shù)的應(yīng)用下，能夠和機(jī)械裝置以及動力設(shè)備結(jié)合發(fā)展，這對提高機(jī)電產(chǎn)品的性能以及競爭力能起到促進(jìn)作用，能大大提高生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)效率和企業(yè)競爭力。20世紀(jì)90年代國際及其和機(jī)構(gòu)理論聯(lián)合會成立機(jī)電一體化技術(shù)委員會，這對機(jī)電一體化的技術(shù)發(fā)展有著重要促進(jìn)作用，該技術(shù)多方面技術(shù)融合形成，是在控制論以及信息論和系統(tǒng)論基礎(chǔ)層面開展的計(jì)算機(jī)以及傳感器和軟件技術(shù)的結(jié)合，融合檢測傳感器技術(shù)以及信息處理技術(shù)和伺服驅(qū)動技術(shù)，通過兩者技術(shù)進(jìn)行有效融合能也是時(shí)代發(fā)展的必然。

1.2 計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化技術(shù)整合發(fā)展可行性

現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展比較迅速，在諸多分類當(dāng)中人工智能算法適應(yīng)能力比較強(qiáng)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)當(dāng)中的前沿技術(shù)類型，計(jì)算機(jī)技術(shù)在實(shí)際發(fā)展中和機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行整合有著其可行性，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)科學(xué)化運(yùn)用，這對促進(jìn)和帶動機(jī)電一體化技術(shù)整合發(fā)展有著重要促進(jìn)作用，考慮當(dāng)前硬件條件差的狀況，電子技術(shù)升級方面需要有更多內(nèi)容支持，保障計(jì)算機(jī)技術(shù)全面性發(fā)展，依照橋梁通訊發(fā)展方向，把微電子芯片運(yùn)算能力有效提升，把計(jì)算機(jī)和機(jī)電產(chǎn)品相融合，從圖片識別的形態(tài)角度出發(fā)，復(fù)雜的圖像科學(xué)識別是需要有絕大運(yùn)算量支持的，依照不同算法來選擇合適的，對機(jī)電系統(tǒng)承載力測試，能夠有助于提高機(jī)電系統(tǒng)的應(yīng)用靈活性。通過將計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合起來，能有助于提升整合發(fā)展的質(zhì)量，有效提升技術(shù)應(yīng)用的整體質(zhì)量效果。

2 計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及實(shí)踐措施

2.1 計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展過程中，對機(jī)電一體化技術(shù)有著促進(jìn)作用。機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的過程是以機(jī)電整合為主的，綜合整合其他學(xué)科技術(shù)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的應(yīng)用能大大促進(jìn)機(jī)電一體化發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用對機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展能起到促進(jìn)作用，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展有不同的工作階段，20世紀(jì)60年代是萌芽階段，人們不自覺利用電子技術(shù)初步成果替代機(jī)械產(chǎn)品性能，到70年代80年代的時(shí)候機(jī)電一體化發(fā)展進(jìn)入到蓬勃發(fā)展的時(shí)期，人們自覺主動使用3C技術(shù)成果創(chuàng)造新的機(jī)電一體化產(chǎn)品。而到了20世紀(jì)90年代的后期，是智能化的發(fā)展階段，在人工智能技術(shù)的和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展背景下，大大提升了智能化機(jī)械產(chǎn)品的性能，模糊控制技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)相對比較普遍，大大提高了機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的整體質(zhì)量。

2.2 計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化技術(shù)整合實(shí)踐措施

計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展中，通過技術(shù)的整合應(yīng)用，能大大提升技術(shù)應(yīng)用的整體性能，從以下計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化技術(shù)整合實(shí)踐措施進(jìn)行闡述：

2.2.1 技術(shù)整合的要點(diǎn)

計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化技術(shù)整合過程中，要按照相應(yīng)的要點(diǎn)落實(shí)，提升技術(shù)整合的整體質(zhì)量效果。機(jī)電一體化和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行整合，整個過程是有機(jī)的，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電和微電子以及其他技術(shù)綜合，是創(chuàng)新的過程，通過將機(jī)，光，電，微電子相應(yīng)技術(shù)優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，進(jìn)行相互補(bǔ)償以及滲透，能有助于提升技術(shù)整合的效果，對整合后的機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值也能最大程度體現(xiàn)出來。如在整合過程中，以功能為線索進(jìn)行整合，機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)，在傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制的目標(biāo)，完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)是不同的功能要素組成的，如傳感器，執(zhí)行器，計(jì)算機(jī)等，功能性的角度對整合進(jìn)行理解，任何整合后機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)都能分解成功能要素間合理組合，被整合功能要求能分解成具體功能要素組合，通過明確功能結(jié)構(gòu)，能夠?qū)C(jī)電一體化整合設(shè)計(jì)的過程進(jìn)行優(yōu)化，最大程度上提升系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)成功率，能有助于發(fā)揮功能模塊的作用價(jià)值。

2.2.2 機(jī)電為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)整合

計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化技術(shù)整合需要從不同的要點(diǎn)控制方面加強(qiáng)重視，機(jī)電為基礎(chǔ)進(jìn)行整合是比較重要的。機(jī)電一體化的不同功能要素為物理載體，除了計(jì)算機(jī)功能要素外，其他要素都是機(jī)電為基礎(chǔ)的，這是和機(jī)電一體化產(chǎn)生發(fā)展背景相適應(yīng)的。動力模塊采用機(jī)電結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)相關(guān)形式能量轉(zhuǎn)換為電能，而執(zhí)行器的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)電信號到機(jī)械信號轉(zhuǎn)變的目標(biāo)。傳感器模塊的運(yùn)用能實(shí)現(xiàn)外界信號轉(zhuǎn)變成電信號途徑，整個功能要素是機(jī)電為基礎(chǔ)的，將電介質(zhì)作為整合過程公共界面，能有效提升整合的效果。機(jī)電一體化和計(jì)算機(jī)進(jìn)行整合，本質(zhì)上是信息的整合，主要是通過機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中各信息處理功能要求相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的新功能要求。信息處理部分通過軟硬件的應(yīng)用進(jìn)行組合實(shí)現(xiàn)，在控制系統(tǒng)當(dāng)中信息處理地位愈來愈重要的情況下，軟件開發(fā)工作當(dāng)中占比會比較高。

2.2.3 計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化的整合表現(xiàn)

計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化整合的過程中有著鮮明的額體現(xiàn)，機(jī)電一體化的技術(shù)發(fā)展就是整合其他技術(shù)的過程，所以計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化的整合也是比較重要的，為能有效提升整合的作用效果，在具體的整合過程中就要能和實(shí)際技術(shù)應(yīng)用需求相結(jié)合。早期機(jī)電一體化的應(yīng)用是在機(jī)械電子基礎(chǔ)層面整合的微電子技術(shù)，在技術(shù)的發(fā)展過程中，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的速度愈來愈快，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主的信息技術(shù)發(fā)展的速度比較快，機(jī)電一體化技術(shù)也在這一過程中有著迅速的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)是在早期機(jī)電一體化系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)的軟件技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和管理技術(shù)的整合，先進(jìn)制造技術(shù)以及智能和智能機(jī)器人的應(yīng)用，都是在機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上鎖實(shí)現(xiàn)的。如先進(jìn)制造技術(shù)的敏捷制造以及并行工程和清潔制造等，實(shí)現(xiàn)把計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)進(jìn)行與之緊密結(jié)合起來，能夠?qū)⒓夹g(shù)的整體作用效果充分發(fā)揮出來，這對提高機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的質(zhì)量有著保障。當(dāng)前的智能技術(shù)的發(fā)展比較迅速，人們所說的智能結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)有檢測以及動作和通信等相應(yīng)的功能，把傳感器和執(zhí)行單元以及驅(qū)動單元進(jìn)行整合到基體材料當(dāng)中，將應(yīng)用力學(xué)以及材料工程等技術(shù)綜合性應(yīng)用起來，能有效實(shí)現(xiàn)感知外界和內(nèi)部狀態(tài)變化的重要體現(xiàn)。

2.2.4 相關(guān)的技術(shù)問題

計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)的整合發(fā)展中，涉及到相應(yīng)的技術(shù)問題，要能針對性解決。通信協(xié)議的選擇應(yīng)用是比較重要的，計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化產(chǎn)品間整合和相互通訊是分不開的，通訊的問題是需要進(jìn)行詳細(xì)考慮的，計(jì)算機(jī)要了解機(jī)電一體化產(chǎn)品狀態(tài)，需要控制產(chǎn)品動作，所以在通訊的能力方面要能達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的需要。把通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化，通過一個標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的應(yīng)用，能發(fā)揮兼容性的作用效果，能和其他產(chǎn)品有機(jī)聯(lián)系，把機(jī)電一體化產(chǎn)品能做成可替代小模塊，能有效提供模塊支持接口，在納入到系統(tǒng)當(dāng)中去加以應(yīng)用，能夠從整體上將系統(tǒng)的應(yīng)用效果良好呈現(xiàn)出來。如對智能燈具以及智能洗衣機(jī)的應(yīng)用就是和計(jì)算機(jī)的整合，能夠采用獨(dú)特性的額通訊協(xié)議，形成封閉系統(tǒng)，從而能獲得比較高利潤，大大提高技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用的質(zhì)量效果。

另外，就要注重框架設(shè)計(jì)的控制，機(jī)電一體化產(chǎn)品比較多，應(yīng)用方向不同，計(jì)算機(jī)以及機(jī)電一體化產(chǎn)品特性決定其整合后系統(tǒng)各自地位和作用相似。機(jī)械世界杯以及探測設(shè)備都是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電子設(shè)備是控制機(jī)構(gòu)，進(jìn)行整合后機(jī)電產(chǎn)品是獨(dú)立執(zhí)行能力和機(jī)構(gòu)，把計(jì)算機(jī)作為調(diào)度控制機(jī)構(gòu)，下圖是比較簡單性的整合框架，系統(tǒng)的應(yīng)用過程中機(jī)電產(chǎn)品完成自己工作，向上提供狀態(tài)信息，近似算計(jì)能接受狀態(tài)信息并整合資源，對產(chǎn)品下達(dá)指令，最后完成任務(wù)。系統(tǒng)的應(yīng)用對模塊化的要求高，這樣能夠降低維護(hù)的成本，復(fù)雜系統(tǒng)當(dāng)中降低機(jī)電產(chǎn)品產(chǎn)品要求。模塊化帶來的好處是后期升級比較方便，而框架設(shè)計(jì)思路是一定的，是計(jì)算機(jī)為大腦，機(jī)電產(chǎn)品為主體設(shè)計(jì)的，更復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要把簡單系統(tǒng)作為一個部分融合整體系統(tǒng)，能夠有助于節(jié)省資源。

圖1：機(jī)電一體化和計(jì)算機(jī)整合框架

3 結(jié)語

總之，為促進(jìn)計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行整合發(fā)展，這就需要注重和技術(shù)發(fā)展的方向相結(jié)合，兩者的整合是技術(shù)發(fā)展的必然，也是滿足人們生產(chǎn)生活需求的重要保障。通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)整合應(yīng)用，注重機(jī)電產(chǎn)品的發(fā)展中依照管理維護(hù)內(nèi)容選擇系統(tǒng)，能大大提升技術(shù)應(yīng)用價(jià)值作用。