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浅谈机电一体化技术发展趋势崔新刚

发表时间：2020/11/9 来源：《基层建设》2020年第21期作者：崔新刚

[导读] 摘要：随着机电一体化技术的迅速发展，各个领域发生了战略性的变化。

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        摘要：随着机电一体化技术的迅速发展，各个领域发生了战略性的变化。传统的机械设计和制造逐步被取代，机电一体化技术彻底走上世界舞台，并扮演着主角。在当今的机电领域，只有利用电子技术对传统机电技术进行改善，才能提升设备的生产效率和管理水平，加速产品结构和质量的调整。本文作者结合自己的工作经验并加以反思，对机电一体化技术发展趋势进行了深入的探讨，具有重要的现实意义。
        关键词：机电一体化；技术；发展
        随着科技的不断进步和创新，机电一体化将成为科技发展的必然结果，它是集信息技术、传感检测技术、自动控制技术、机械技术等相关的技术于一身的综合化技术。在工业生产当中，机电一体化技术的发展跟随着时代的发展呈现出新的内容，机电一体化技术的发展方向逐渐向自动化、智能化、微型化方向转变。本文主要介绍了机电一体化的关键技术以及发展趋势。
        一、机电―体化技术发展历程和主要的内容分析
        1、机电一体化技术发展历程分析
        机电一体化主要是电子技术和机械设备的有机结合，从而将机械设备的动力以及电子技术的信息处理功能充分发挥，实现自动化的工作目标。机电一体化是建立在综合应用技术基础上发展的，在当前已经成为独立的学科，从技术层面来说，主要体现在对机电一体化的产品有效实现和使用发展。而从产品的基础层面来说，就是机械系统和微电子系统结合构成的新系统，这就成为了有着新功能的产品。机电一体化的进一步发展过程中，在功能系统的作用发挥上比较突出。机电一体化实际是综合技术的融合，并非是简单化的拼凑，而是将各个领域的优势相结合，实现概念上以及技术上的融合。
        我国的机电一体化发展经历了几个重要阶段。上世纪80年代，学术界对机电一体化进行了研究，经过了几十年的努力，在理论上以及技术层面上都实现了长足发展，在数控技术方面的市场占有率也逐年提高，机械生产能力也有了大幅度提高。工业机器人的实际生产应用，对控制系统以及软件编程技术的应用等，都从很大程度上促进了生产效率的提高。在计算机集成制造系统的优化发展上也取得了瞩目成绩，已经在多个制造生产领域的发展中得到了广泛应用，发挥着重要作用。
        2、国外机电一体化技术发展现状
        国外的机电一体化技术发展可以分为三个阶段：第一阶段又称之为初级阶段，出现在20世纪60年代以前，这一时期是机电一体化技术的雏形，是人们不自觉地利用电子技术并且传承下来；第二阶段称之为发展阶段，出现在20世纪80年代末期，机电一体化技术的各项产品都有着很大的发展；第三阶段是深入发展阶段，出现在20世纪90年代后期，世界各国都开始研发和关注机电一体化的技术和新产品。
        日本东京在1989年召开的第一届国际先进机电一体化学术会议，可以称为机电一体化技术发展阶段的标志，世界各国也从此大力推动和发展机电一体化的技术和产品的研发。在深入发展时期，机电一体化技术进入了向智能化方向的新阶段，一方面出现了光学、通信技术、微细加工技术等新的机电一体化技术和产品，另一方面对机电一体化技术的学科体系和研究方法也进行了深入的探讨。在目前，机电一体化产品开发和应用方面处于世界领先地位是日本和美国。
        3、国内机电一体化技术发展现状
        我国的机电一体化技术与日本、欧美等先进国家相比仍有一定差距，如当前国内外在开发煤矿机电大功率厚煤层电牵引采煤机的机电一体化新技术方面。

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主要表现在以下几个方面：一是总体技术上，国外Eickhoff公司开发的SL500系列采煤机，截高范围2.0m～6.0m，可达截割功率2×825kW，而国内引进6LS3，6LS5和7LS5型6台，SL500型3台，EL3000型1台，最大装机总功率1860kW，最大截高才5.5m，差距主要在可靠性和使用寿命方面；二是工况检测、故障诊断技术上，目前国外使用微机控制、传感器多、信息量大、显示屏大、显示点多等特点，而国内却达不到这一水平；三是自动调高技术上，基于位置传感器和计算机的记忆截割技术在国外比较容易实现，而国内在研采煤机仍未实现记忆截割。
        4、机电一体化技术主要内容分析
        机电一体化技术涉及的内容比较丰富。机电一体化技术方面主要从系统工程角度分析。在对电子以及机械技术的应用下，能将两者得以有机结合，就能充分发挥综合技术的应用优势。因此，机电一体化技术涵盖技术以及产品两个层面的内容。机电一体化系统，也就是产品方面，是通过多个特定功能机械以及电子技术要素构成的整体，使人们的实际生产制造的需求得到满足。机电一体化系统所涵盖的装置要素比较多，其中的执行装置以及传感器等都是比较重要的装置要素。
        除此之外，机电一体化内容中的系统设计思想也比较重要。这就涵盖了控制论以及系统工程方法论等内容。机电一体化的思想也简称为一体化思想。这一思想的应用对人机一体化以及机电液一体化等发展目标都能有效实现。机电一体化工程作为电子和机械工程集合，通过机电一体化技术设计制造体系应用，在实际应用中的作用发挥也比较显著。
        二、机电一体化在应用领域上的发展趋势
        1、数控机床
        数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在：总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能。能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。
        2、计算机集成制造系统（CIMS）
        CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。
        3、柔性制造系统（FMS）
        柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。
        结束语：
        机电一体化的出现并不是孤立存在的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。一个真正合格的机电一体化人才必须把机械知识和电子技术、计算机技术和信息技术等知识有机地融合在一起，全面、综合地去设计机电一体化产品，去考虑机电一体化问题。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。
        参考文献：
        [1]李乐.浅谈煤矿机电一体化技术的发展与应用[J].煤，2017，26（04）：56-57+62.
        [2]王琰.机电一体化技术的发展与思考[J].技术与市场，2016，23（03）：43-44.
        [3]潘成，高科.关于机电一体化的现状与发展趋势探究[J].通讯世界，2015（22）：254-255.