機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及未來發(fā)展研究

劉立敏

摘 要 機(jī)電一體化可以說是一種綜合技術(shù)，雖然其在我國的發(fā)展時(shí)間比較短，但為我國工業(yè)發(fā)展提供了極大的助力。機(jī)電一體化的發(fā)展離不開先進(jìn)技術(shù)的支撐，如，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、傳感技術(shù)等，而且隨著這些技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)在我國的應(yīng)用范圍也變得越發(fā)廣泛。本文認(rèn)為機(jī)電一體化技術(shù)還需要繼續(xù)深入研究和發(fā)展，還需要努力向智能化、微型化、綠色化、自動(dòng)化、模塊化等方向前進(jìn)。

關(guān)鍵詞 機(jī)電一體化 網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù) 傳感技術(shù)

中圖分類號：TH39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1007-0745（2022）07-0022-03

機(jī)電一體化不僅包括網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，還包括機(jī)械、傳感、微電子等技術(shù)，可以說它是對這些技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合后形成的一種技術(shù)。該技術(shù)不僅可以增強(qiáng)機(jī)械主要功能，信息、控制等功能也能得到提升。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)效率的發(fā)展提供極大的助力，對于工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的提升也能起到促進(jìn)作用。對機(jī)電一體化發(fā)展過程進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，機(jī)電一體化技術(shù)還在不斷完善，未來其勢必會(huì)取得更好的應(yīng)用前景。

1 機(jī)電一體化技術(shù)的定義和內(nèi)容分析

1.1 機(jī)電一體化技術(shù)的定義

機(jī)電一體化技術(shù)簡單來講就是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的組合，但當(dāng)前該技術(shù)中融入了很多新技術(shù)，如信息技術(shù)、微電子技術(shù)等，這使得該技術(shù)呈現(xiàn)出一些新特征，通過這些新技術(shù)對機(jī)電一體化各模塊的改進(jìn)既讓各模塊實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)，還讓機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了能耗的降低和功能的拓展。

1.2 機(jī)電一體化技術(shù)的內(nèi)容分析

機(jī)電一體化技術(shù)屬于一種綜合性技術(shù)，其中每一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展都會(huì)對該技術(shù)造成極為重要的影響，所以需要對機(jī)電一體化技術(shù)包含的各項(xiàng)主要技術(shù)進(jìn)行分析。

1.機(jī)械技術(shù)。該技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)，要想確保兩者的有效結(jié)合，獲得更加合理的整體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)性能的進(jìn)一步發(fā)展，就要對機(jī)械技術(shù)進(jìn)行不斷完善，而且還可以促使生產(chǎn)精度得到增強(qiáng)，生產(chǎn)質(zhì)量也能得到發(fā)展。[1]當(dāng)前很多企業(yè)都會(huì)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)對該技術(shù)進(jìn)行完善，還會(huì)利用專家系統(tǒng)對其應(yīng)用效果進(jìn)行提升，利用智能控制技術(shù)提高其智能化水平。

2.網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)。該技術(shù)在機(jī)電一體化技術(shù)當(dāng)中的主要作用就是收集各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息以及進(jìn)行信息交換、分析，同時(shí)還要負(fù)責(zé)對分析結(jié)果做出反饋。此外，借助智能控制技術(shù)還可以增強(qiáng)對機(jī)電一體化技術(shù)的控制，還可以配合專家系統(tǒng)共同發(fā)揮控制作用，而且在這兩種工具的幫助下還可以實(shí)現(xiàn)建立包含大量檔案信息數(shù)據(jù)庫的目的，還可以將一些比較常用的操作存儲(chǔ)為網(wǎng)絡(luò)記憶，這樣信息處理效率自然就會(huì)變得更高。

3.智能控制技術(shù)。該技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中占據(jù)重要地位，其還是機(jī)電一體化技術(shù)未來發(fā)展的主要方向。該技術(shù)不僅可以應(yīng)用到機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，還可以應(yīng)用到矯正檢修當(dāng)中，在其加持下，系統(tǒng)設(shè)計(jì)將會(huì)變得更具合理性，對于該系統(tǒng)的控制也會(huì)變得更加準(zhǔn)確。

4.傳感技術(shù)。該技術(shù)對于機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展發(fā)揮著重要作用，其可以說是一種感受器，可以對搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，然后由智能控制技術(shù)控制相關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作。該技術(shù)的功能能夠?qū)刂凭_度產(chǎn)生直接影響，而且該技術(shù)還可以為機(jī)電一體化設(shè)備在特殊環(huán)境中的順暢運(yùn)行提供保障。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 使用性能比較好

相比傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品而言，機(jī)電一體化產(chǎn)品操作起來更加方便，因?yàn)槠湟话愣际鞘褂玫挠?jì)算機(jī)程序控制，還具備數(shù)字顯示功能，而且沒有太多操作按鈕，手柄數(shù)量也不太多。另外，機(jī)電一體化產(chǎn)品是多種技術(shù)和功能的結(jié)合體現(xiàn)，相比以往的機(jī)電產(chǎn)品不僅具有更強(qiáng)大的功能，對于各種場合和領(lǐng)域也能很好地適應(yīng)，能夠有效地滿足用戶的各種要求。

2.2 安全性比較高

機(jī)電一體化產(chǎn)品具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警功能，還具備自動(dòng)保護(hù)和診斷功能，顯然其功能更加多樣。而且在實(shí)際運(yùn)行過程中，機(jī)電一體化產(chǎn)品還可以針對各種電力故障自動(dòng)采取相應(yīng)的保護(hù)策略，這樣就可以有效防范設(shè)備事故的發(fā)生，工作人員的生命安全也能得到保障，設(shè)備使用也會(huì)變得更加安全。

2.3 生產(chǎn)能力比較高

機(jī)電一體化產(chǎn)品無論是針對范圍，還是精度、反應(yīng)靈敏性等相比傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品都有了大幅度發(fā)展，其檢測水平也有很大提升，這主要是因?yàn)槠鋵?shí)現(xiàn)了信息自動(dòng)控制，還具備信息自動(dòng)處理功能。此外，在自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制下，機(jī)械完全可以按照設(shè)定好的程序進(jìn)行操作，這樣工作質(zhì)量和工作效率都能得到保障。

3 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

最近幾年，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用范圍變得越發(fā)廣，如，一些家電生產(chǎn)當(dāng)中也應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)，而且該技術(shù)的重要性也變得越發(fā)凸顯。[2]但是因?yàn)槲覈鴮υ摷夹g(shù)的研究起步比較晚，對于該技術(shù)的應(yīng)用還需要根據(jù)社會(huì)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。當(dāng)前我國機(jī)電一體化技術(shù)主要應(yīng)用在智能機(jī)器人生產(chǎn)、電力以及數(shù)控加工當(dāng)中，當(dāng)然其他領(lǐng)域也有應(yīng)用，這里就不詳細(xì)介紹了，下面就對機(jī)電一體化技術(shù)在這三方面的應(yīng)用進(jìn)行簡單介紹：

3.1 在智能機(jī)器人生產(chǎn)中的應(yīng)用

最近幾年，智能機(jī)器人越發(fā)受到人們的關(guān)注，社會(huì)上的智能機(jī)器人類型也在不斷增加，其不僅在信息識(shí)別分析方面具有優(yōu)勢，還可以完成一些具有比較高難度的工作，其的出現(xiàn)和應(yīng)用可以說對社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都是有好處的。而生產(chǎn)智能機(jī)器人需要機(jī)電一體化技術(shù)的幫助，該技術(shù)可以通過編程軟件輸入程序，還具備收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的功能，所以可以對當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析、辨別，同時(shí)可以將數(shù)據(jù)分析結(jié)果傳遞給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)指揮機(jī)械進(jìn)行操作。[3]在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的影響下，機(jī)電一體化技術(shù)也得到了一定發(fā)展，主要體現(xiàn)在具備了一定程度的思考、探究和學(xué)習(xí)能力，對于人工的依賴性有所降低，這正是智能機(jī)器人可以根據(jù)指令自動(dòng)完成工作的主要原因，是智能機(jī)器人的基礎(chǔ)所在。因?yàn)橹悄軝C(jī)器人制造技術(shù)水平還不太高，再加上生產(chǎn)成本比較高，所以當(dāng)前應(yīng)用智能機(jī)器人的企業(yè)還比較少，但在未來智能機(jī)器人勢必會(huì)得到更廣泛的運(yùn)用，其會(huì)成為推動(dòng)人類社會(huì)發(fā)展的重要力量。

3.2 在電力領(lǐng)域的應(yīng)用

電力系統(tǒng)運(yùn)行不僅需要繼電保護(hù)裝置的保護(hù)，還需要發(fā)電機(jī)保護(hù)、重合閘等裝置的保護(hù)，而這些保護(hù)裝置能夠平穩(wěn)運(yùn)行需要特殊技術(shù)的支持，也就是機(jī)電一體化技術(shù)。機(jī)電一體化設(shè)備都配有能夠?qū)λ幁h(huán)境進(jìn)行識(shí)別的感應(yīng)裝備，而且該裝備一般還具有自動(dòng)監(jiān)督和報(bào)警等功能，也就是說如果在工作當(dāng)中遇到問題就可以自動(dòng)識(shí)別和診斷，還可以采取相應(yīng)的應(yīng)對措施解決問題，使得電網(wǎng)可以恢復(fù)順暢運(yùn)行，是確保電力系統(tǒng)平穩(wěn)、順暢運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保障。

3.3 在數(shù)控加工當(dāng)中的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控加工當(dāng)中的應(yīng)用可以借助前期編程將加工操作轉(zhuǎn)換為信息數(shù)據(jù)，這樣機(jī)械就可以在控制信息的作用下進(jìn)行操作。在數(shù)據(jù)分析的幫助下，工作人員對于數(shù)控加工流程的了解將會(huì)變得更加全面，還可以對數(shù)控設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行更好的調(diào)整，這樣零件加工質(zhì)量就可以得到保障，零件加工準(zhǔn)確度也能得到發(fā)展。從某種角度來講，機(jī)電一體化技術(shù)就是綜合多種技術(shù)構(gòu)建的一個(gè)能夠替代人工操作的機(jī)器大腦，其不僅可以降低零件加工失誤概率，加工精度和效率也能得到增強(qiáng)，而且加工質(zhì)量也比較高。最近幾年來，通過相關(guān)科研人員的不斷奮斗，我國一些數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品已經(jīng)超越了國際通用標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了世界先進(jìn)水平，而且這也說明了機(jī)電一體化技術(shù)在這方面的重要作用。

4 機(jī)電一體化技術(shù)未來發(fā)展趨勢

雖然最近幾年來我國機(jī)電一體化技術(shù)有了不錯(cuò)的發(fā)展，但因?yàn)樵摷夹g(shù)在我國起步比較晚，所以在很多方面都存在不足，未來該技術(shù)勢必還要繼續(xù)發(fā)展和完善。對于機(jī)電一體化技術(shù)我國在這方面投入了大量的時(shí)間精力和金錢，還將一些機(jī)電一體化項(xiàng)目當(dāng)做重點(diǎn)研究項(xiàng)目對待。對該技術(shù)進(jìn)行深入研究可以發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)需要朝著如下方向前進(jìn)：

4.1 智能化發(fā)展趨勢

未來機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)努力做到自主思考、分析、辨別和決策，也就是要具備多功能智能化，做到更加接近人腦功能，這也是該技術(shù)未來發(fā)展主要趨勢，這樣既可以讓技術(shù)精度得到增強(qiáng)，生產(chǎn)效率也會(huì)變得更高，同時(shí)還可以縮減人力和時(shí)間成本。[4]例如，可以在數(shù)控加工過程中加入人機(jī)互動(dòng)功能。在人工智能技術(shù)不斷發(fā)展的影響下，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)者也需要積極應(yīng)用更為先進(jìn)的智能技術(shù)，從而推動(dòng)該技術(shù)變得更具智能性。

4.2 網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是人類歷史中非常偉大的成就之一，該技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用不僅給很多行業(yè)的發(fā)展和改革提供了助力，還讓人們的生活變得更加便捷。全球經(jīng)濟(jì)也因其建立了密切關(guān)系，當(dāng)然企業(yè)之間的競爭也因此變得更加白熱化。將該技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電一體化當(dāng)中不僅可以讓其實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，還可以讓操作變得更加方便。所以，在今后的時(shí)間里，相關(guān)人員需要繼續(xù)研究在機(jī)電一體化當(dāng)中對該技術(shù)進(jìn)行更充分應(yīng)用的策略，也就是要推動(dòng)其進(jìn)一步朝著網(wǎng)絡(luò)化方向前進(jìn)，以便可以讓機(jī)電一體化產(chǎn)品變得更具高效性和安全性。

4.3 微型化發(fā)展趨勢

所謂微型化，簡單來講就是指體積比較小的物體，未來機(jī)電一體化發(fā)展也需要朝著這個(gè)方向前進(jìn)。當(dāng)前很多智能機(jī)器設(shè)備都在積極地對設(shè)備體積進(jìn)行縮減，或是減小設(shè)備尺寸，例如，計(jì)算機(jī)體積就在不斷縮減，已經(jīng)出現(xiàn)了微型計(jì)算機(jī)，而機(jī)電一體技術(shù)和其有著密切關(guān)聯(lián)，所以機(jī)電一體化設(shè)計(jì)人員也要積極尋找縮減設(shè)備體積和尺寸的方法，以便可以推動(dòng)其朝著微型化方向不斷發(fā)展。

4.4 模塊化發(fā)展趨勢

在科技水平不斷發(fā)展的帶動(dòng)下，機(jī)電一體化產(chǎn)品也有了一定改進(jìn)，對于機(jī)械接口的要求也變得越來越高，對于產(chǎn)品可裝配性的要求也有了一定提升。[5]為了讓個(gè)產(chǎn)品在應(yīng)用過程中不會(huì)出現(xiàn)不相容的情況，就需要按照新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置信息接口，所以需要大力朝著模塊化方向前進(jìn)，這樣各產(chǎn)品才能實(shí)現(xiàn)有效對接，新產(chǎn)品的開發(fā)也會(huì)變得更高效。

4.5 綠色化發(fā)展趨勢

工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展讓人們的生產(chǎn)生活都變得更加便捷，但也給生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響，最近幾年來，環(huán)境污染問題越發(fā)凸顯，其已經(jīng)成為影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一。在此情形下，人們對于保護(hù)生態(tài)環(huán)境和自然資源變得越發(fā)重視，并因此產(chǎn)生了綠色產(chǎn)品概念，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對此也越發(fā)重視。一些工業(yè)企業(yè)為此將大量資金和人力物力投入到研發(fā)機(jī)電一體化綠色環(huán)保產(chǎn)品當(dāng)中，力求可以研發(fā)出不會(huì)對生態(tài)環(huán)境造成破壞、不會(huì)對人類健康造成危害且可以充分利用各項(xiàng)資源的機(jī)電一體化產(chǎn)品。由此可以說明，綠色化也是未來機(jī)電一體化技術(shù)重要發(fā)展趨勢之一。

4.6 人性化發(fā)展趨勢

機(jī)電一體化技術(shù)是要為人們服務(wù)的，是要供人們使用的，所以對機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定要遵循以人為本原則，可以在其中添加一些人類情感智能功能，這樣才能讓服務(wù)變得更具人性化。對于機(jī)電一體化而言，不僅要對其功能進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，還要對其識(shí)別周邊環(huán)境、判斷人類情感的能力進(jìn)行增強(qiáng)，這樣既可以讓人機(jī)交互性得到發(fā)展，還可以讓人們享受到更高質(zhì)量的服務(wù)。例如，家用機(jī)器人一直在追求實(shí)現(xiàn)人性化服務(wù)。

4.7 光機(jī)電一體化發(fā)展趨勢

光機(jī)電一體化技術(shù)其實(shí)就是對多種技術(shù)進(jìn)行交叉融合后產(chǎn)生的一種技術(shù)，將該技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中，能夠?yàn)闄C(jī)電一體化發(fā)展提供極大的助力，還可以讓系統(tǒng)變得更加簡單，還可以改變原有續(xù)航方式，同時(shí)能夠利用光學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)搜集和傳輸，系統(tǒng)體積也能變得更小，這樣機(jī)電一體化系統(tǒng)就可以更好地適應(yīng)各種特殊環(huán)境。

4.8 自動(dòng)化發(fā)展趨勢

機(jī)電一體化技術(shù)除了要朝著以上幾方面進(jìn)行發(fā)展之外，還要積極朝著自動(dòng)化方向前進(jìn)。要想讓機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用范圍更廣，就要對其自動(dòng)操作程序進(jìn)行進(jìn)一步完善。當(dāng)前機(jī)電一體化系統(tǒng)還離不開人工，還需要人工編寫程序，還需要人工控制機(jī)械開關(guān)，如果可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，就不再需要人工編寫程序，這正是研究人員的研究方向。另外，等到自動(dòng)操作程序完成后，機(jī)電一體化體系也會(huì)變得更加完整。對當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，未來其會(huì)具備更具智能化的程序，操作人員只需要根據(jù)要求進(jìn)行組合即可，靈活性將會(huì)得到大幅度增強(qiáng)。

5 結(jié)語

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)屬于多種技術(shù)有效結(jié)合后形成的綜合型技術(shù)，其當(dāng)前已經(jīng)在很多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了有效運(yùn)用，也取得了不錯(cuò)的成效，但為了更好地適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，也為了對生產(chǎn)力進(jìn)行進(jìn)一步發(fā)展，還需要對其進(jìn)行完善和優(yōu)化，其需要努力朝著智能化、微型化、綠色化、自動(dòng)化、模塊化等方向前進(jìn)，以便可以促使該技術(shù)發(fā)揮出更大的作用，為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合實(shí)力增強(qiáng)提供更大的助力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 韓彩霞.機(jī)電一體化技術(shù)的研究及其應(yīng)用[J].河北農(nóng)機(jī)，2021（10）：61-62.

[2] 陳明君.機(jī)電一體化技術(shù)在礦山機(jī)械中的應(yīng)用[J].礦業(yè)裝備，2021（05）：264-265.

[3] 陸琦.機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用[J].河北農(nóng)機(jī)，2021（09）：89-90.

[4] 陳金鳳.機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的研究分析[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2021（09）：31-32.

[5] 莊志堅(jiān).機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢研究[J].中國金屬通報(bào)，2021（07）：65-66.