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      機電一體化發(fā)展

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      機電一體化發(fā)展

      機電一體化發(fā)展范文第1篇

      機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統(tǒng)的總稱。

      機電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā),綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術及電力電子技術,根據(jù)系統(tǒng)功能目標要求,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值,并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。因此,“機電一體化”涵蓋“技術”和“產(chǎn)品”兩個方面。機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術,而不是機械技術、微電子技術及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術由純技術發(fā)展到機械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機械,其主要功能依然是代替和放大的體系。但是,發(fā)展到機電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外,還被賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制、自動診斷與保護等。也就是說,機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的延伸,智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

      2機電一體化的發(fā)展狀況

      機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段:(1)20世紀60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級階段。在這一時期,人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術的結合,這些機電結合的軍用技術,戰(zhàn)后轉為民用,對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復起到了積極的作用。那時,研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術的發(fā)展尚未達到一定水平,機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。(2)20世紀70-80年代為第二階段,可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期,計算機技術、控制技術、通信技術的發(fā)展,為機電一體化的發(fā)展奠定了技術基礎。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的出現(xiàn),為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎。這個時期的特點是:mechatronics一詞首先在日本被普遍接受,大約到20世紀80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認;機電一體化技術和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展;各國均開始對機電一體化技術和產(chǎn)品給予很大的關注和支持。(3)20世紀90年代后期,開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段,機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面,光學、通信技術等進入機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳,出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支。

      我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組,并將該技術列入“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業(yè)對這一技術的發(fā)展及應用做了大量的工作,取得了一定成果。但與日本等先進國家相比,仍有相當差距。

      3機電一體化的發(fā)展趨勢

      機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合,它的發(fā)展和進步依賴并促進相關技術的發(fā)展。機電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個方面:

      3.1智能化

      智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視,機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用之一。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述,是在控制理論的基礎上,吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法,使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力,以求得到更高的控制目標。誠然,使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或者人的部分智能,則是完全可能而且必要的。3.2模塊化

      模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口和環(huán)境接口等的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元,具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機械裝置等。有了這些標準單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。為了達到以上目的,還需要制定各項標準,以便于各部件、單元的匹配。

      3.3網(wǎng)絡化

      由于網(wǎng)絡的普及,基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品?,F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術的應用使家用電器網(wǎng)絡化已成大勢,利用家庭網(wǎng)絡(homenet)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)(computerintegratedappliancesystem,CIAS),能使人們呆在家里就可分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此,機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。

      3.4微型化

      微型化興起于20世紀80年代末,指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小,耗能少,運動靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術。微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術,即超精密技術,它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。

      3.5環(huán)?;?/p>

      工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。于是,人們呼吁保護環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應運而生,綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求,對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少,資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產(chǎn)品,具有遠大的發(fā)展前景。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報廢后能回收利用。

      3.6系統(tǒng)化

      未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關系,機電一體化的人格化有兩層含義:一層是如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等,顯得越來越重要,特別是對家用機器人,其高層境界就是人機一體化;另一層是模仿生物機理,研制出各種機電一體化產(chǎn)品。事實上,許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)而研制出來的。

      綜上所述,機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的,它是許多科學技術發(fā)展的結晶,是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求和產(chǎn)物。當然,與機電一體化相關的技術還有很多,并且隨著科學技術的發(fā)展,各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯,機電一體化技術的發(fā)展前景也將越來越光明。

      參考文獻

      機電一體化發(fā)展范文第2篇

      關鍵詞:機電一體化特征發(fā)展趨勢

      隨著日新月異的技術更新,機電一體化發(fā)展對不同學科交叉滲透也有著推動。機械工程當中的微電子技術以及計算機技術發(fā)展,為機電一體化發(fā)展目標實現(xiàn)奠定了基礎,能夠實現(xiàn)技術結構的優(yōu)化目標,在機電一體化的技術應用下,就能提高生產(chǎn)力水平。從理論上對機電一體化技術發(fā)展研究分析,就能從理論層面提供支持依據(jù)。

      一、機電―體化技術發(fā)展歷程和主要的內(nèi)容分析

      1.機電一體化技術發(fā)展歷程分析

      機電一體化主要是電子技術和機械設備的有機結合,從而將機械設備的動力以及電子技術的信息處理功能充分發(fā)揮,實現(xiàn)自動化的工作目標。機電一體化是建立在綜合應用技術基礎上發(fā)展的,在當前已經(jīng)成為獨立的學科,從技術層面來說,主要體現(xiàn)在對機電一體化的產(chǎn)品有效實現(xiàn)和使用發(fā)展。而從產(chǎn)品的基礎層面來說,就是機械系統(tǒng)和微電子系統(tǒng)結合構成的新系統(tǒng),這就成為了有著新功能的產(chǎn)品。機電一體化的進一步發(fā)展過程中,在功能系統(tǒng)的作用發(fā)揮上比較突出。機電一體化實際是綜合技術的融合,并非是簡單化的拼湊,而是將各個領域的優(yōu)勢相結合,實現(xiàn)概念上以及技術上的融合。

      我國的機電一體化發(fā)展經(jīng)歷了幾個重要階段。上世紀80年代,學術界對機電一體化進行了研究,經(jīng)過了幾十年的努力,在理論上以及技術層面上都實現(xiàn)了長足發(fā)展,在數(shù)控技術方面的市場占有率也逐年提高,機械生產(chǎn)能力也有了大幅度提高。工業(yè)機器人的實際生產(chǎn)應用,對控制系統(tǒng)以及軟件編程技術的應用等,都從很大程度上促進了生產(chǎn)效率的提高。在計算機集成制造系統(tǒng)的優(yōu)化發(fā)展上也取得了矚目成績,已經(jīng)在多個制造生產(chǎn)領域的發(fā)展中得到了廣泛應用,發(fā)揮著重要作用。

      2.國外機電一體化技術發(fā)展現(xiàn)狀

      國外的機電一體化技術發(fā)展可以分為三個階段:第一階段又稱之為初級階段,出現(xiàn)在20世紀60年代以前,這一時期是機電一體化技術的雛形,是人們不自覺地利用電子技術并且傳承下來;第二階段稱之為發(fā)展階段,出現(xiàn)在20世紀80年代末期,機電一體化技術的各項產(chǎn)品都有著很大的發(fā)展;第三階段是深入發(fā)展階段,出現(xiàn)在20世紀90年代后期,世界各國都開始研發(fā)和關注機電一體化的技術和新產(chǎn)品。

      日本東京在1989年召開的第一屆國際先進機電一體化學術會議,可以稱為機電一體化技術發(fā)展階段的標志,世界各國也從此大力推動和發(fā)展機電一體化的技術和產(chǎn)品的研發(fā)。在深入發(fā)展時期,機電一體化技術進入了向智能化方向的新階段,一方面出現(xiàn)了光學、通信技術、微細加工技術等新的機電一體化技術和產(chǎn)品,另一方面對機電一體化技術的學科體系和研究方法也進行了深入的探討。在目前,機電一體化產(chǎn)品開發(fā)和應用方面處于世界領先地位是日本和美國。

      3.國內(nèi)機電一體化技術發(fā)展現(xiàn)狀

      我國的機電一體化技術與日本、歐美等先進國家相比仍有一定差距,如當前國內(nèi)外在開發(fā)煤礦機電大功率厚煤層電牽引采煤機的機電一體化新技術方面。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:一是總體技術上,國外Eickhoff公司開發(fā)的SL500系列采煤機,截高范圍2.0m~6.0m,可達截割功率2×825kW,而國內(nèi)引進6LS3,6LS5和7LS5型6臺,SL500型3臺,EL3000型1臺,最大裝機總功率1860kW,最大截高才5.5m,差距主要在可靠性和使用壽命方面;二是工況檢測、故障診斷技術上,目前國外使用微機控制、傳感器多、信息量大、顯示屏大、顯示點多等特點,而國內(nèi)卻達不到這一水平;三是自動調(diào)高技術上,基于位置傳感器和計算機的記憶截割技術在國外比較容易實現(xiàn),而國內(nèi)在研采煤機仍未實現(xiàn)記憶截割。

      4.機電一體化技術主要內(nèi)容分析

      機電一體化技術涉及的內(nèi)容比較豐富。機電一體化技術方面主要從系統(tǒng)工程角度分析。在對電子以及機械技術的應用下,能將兩者得以有機結合,就能充分發(fā)揮綜合技術的應用優(yōu)勢。因此,機電一體化技術涵蓋技術以及產(chǎn)品兩個層面的內(nèi)容。機電一體化系統(tǒng),也就是產(chǎn)品方面,是通過多個特定功能機械以及電子技術要素構成的整體,使人們的實際生產(chǎn)制造的需求得到滿足。機電一體化系統(tǒng)所涵蓋的裝置要素比較多,其中的執(zhí)行裝置以及傳感器等都是比較重要的裝置要素。

      除此之外,機電一體化內(nèi)容中的系統(tǒng)設計思想也比較重要。這就涵蓋了控制論以及系統(tǒng)工程方法論等內(nèi)容。機電一體化的思想也簡稱為一體化思想。這一思想的應用對人機一體化以及機電液一體化等發(fā)展目標都能有效實現(xiàn)。機電一體化工程作為電子和機械工程集合,通過機電一體化技術設計制造體系應用,在實際應用中的作用發(fā)揮也比較顯著。

      二、機電一體化產(chǎn)品特征類別和核心技術分析

      1.機電一體化產(chǎn)品特征類別分析

      機電一體化的產(chǎn)品特征也比較鮮明。機電一體化產(chǎn)品的結構比較簡單,產(chǎn)品的輕細巧等特征比較突出,并且比較容易實現(xiàn)標準化、模塊化的設計制造。機電一體化的產(chǎn)品記憶以及信息處理功能比較突出,能夠將產(chǎn)品的高效性以及智能化的優(yōu)勢充分發(fā)揮,并能起到自動監(jiān)視的功能和診斷功能等,在產(chǎn)品的安全可靠性上也能有效提高,可通過負荷以及運行情況加以有效調(diào)整控制。

      另外,機電一體化的a品類型也比較多。機械產(chǎn)品當中一部分控制功能及機構用電子裝置替代,其中比較常見的有機電一體化照相機以及打印機等產(chǎn)品。此外,比較典型性的產(chǎn)品有著較為完整性的結構,其中比較常見的就是工業(yè)機器人以及自動繪圖機等。簡單地依靠機械以及電子無法制造這些產(chǎn)品,兩者結合,就能夠大大提高可運行效率。還是一種類型是通過微電子裝置替代原設備的信息處理機構,比較常見的產(chǎn)品有全電子式電話交換機以及電機調(diào)速裝置等內(nèi)容。

      2.機電一體化核心技術分析

      機電一體化的核心技術比較多。計算機和信息技術是比較重要的應用技術,能夠發(fā)揮信息交換以及存取和運算等作用。計算機以及信息技術當中的專家系統(tǒng)技術以及人工智能技術也是比較常用的。機電一體化核心技術中的系統(tǒng)技術,是通過整體概念對多種相關技術進行組織應用的,其中接口技術就是比較常用的。為保障計算機的通信,要對數(shù)據(jù)傳遞格式進行規(guī)格化以及標準化呈現(xiàn)。目前這一應用技術中的開發(fā)成本比較低,在高速串行接口的應用方面比較突出。

      機電一體化核心技術當中的機械本體技術是比較重要的應用技術。這一技術主要應用于對性能的改善以及質(zhì)量的減輕等層面。當前的機械產(chǎn)品通常是將鋼材作為主要材料。為減輕產(chǎn)品質(zhì)量,要在結構上加以優(yōu)化,并加強非金屬材料的應用。這一技術的應用響應速率得到了很大提高,在整體的效率上也得到了有效提高。

      C電一體化核心技術當中的信息處理技術以及傳感技術也是比較常見的應用技術。信息處理技術的應用中,將微型計算機在實際工作中加以科學應用,就能從整體上提高信息處理的效率,在信息的安全可靠性方面也能有效保障,提高了抗干擾能力。而傳感核心技術的應用有著高靈敏度以及抗干擾能力,在當前的技術進一步升級下,對光纖電纜傳感器的應用比較重要。

      另外,機電一體化核心技術當中的軟件技術以及驅動技術也是較為常用的技術。軟件技術應用是和硬件協(xié)調(diào)應用的。在軟件研制成本降低的前提下提高生產(chǎn)維修效率,以及軟件的標準化應用是發(fā)展的重要課題。在驅動技術的應用下,在響應速度上也能有效提高,對控制專用組件以及傳感器和電機三位一體的作用發(fā)揮也比較重視。

      三、機電一體化技術應用領域和發(fā)展趨勢探究

      1.機電一體化技術應用領域分析

      機電一體化技術的廣泛應用對我國的經(jīng)濟水平提高起到了積極促進作用。機電一體化技術的應用在當前社會發(fā)展中的作用也愈來愈突出。通過多年的發(fā)展以及技術優(yōu)化,機電一體化技術在數(shù)控機床的應用使之結構、功能和控制精度等都得到了有效提高,在總線式以及緊湊型的結構應用下,使得數(shù)控機床的結構得到了優(yōu)化。應用CPU以及多主總線體系結構,進行開放性設計等,能提高接口的標準化,實現(xiàn)使用效益最大化呈現(xiàn)。通過智能化以及WOP的實現(xiàn),機電一體化數(shù)控機床系統(tǒng)就能實現(xiàn)二維以及三維的動態(tài)加工仿真。信息存儲大容量的模塊化設計使得控制功能也得到了有效提高,可有效實現(xiàn)多過程以及多通道控制。

      例如:當前市場上的CK0632數(shù)控機床就是采用機電一體化設計的數(shù)控機床,外型大氣美觀,用途廣泛,操作方便。機床主軸采用高度精密滾動軸承之承,回轉精度高。機訂導軌采用耐磨鑄鐵,經(jīng)過超音頻淬火能夠長期穩(wěn)定地保證機床加工精度。CK0632數(shù)控機床機床也可實現(xiàn)自動控制,完成車削多種零件的內(nèi)外圓、端面、切槽、任意錐面、球面、及各種公英制圓、圓錐螺紋等工序。此外,CK0632數(shù)控機床還有配有完備的S.T.M.功能,可以發(fā)出和接收多種信號控制自如的加工過程。目前,CK0632數(shù)控機床廣泛應用于電器、儀表儀器工業(yè)、汽車、摩托車配件、軸承照相器材、電影機械、五金工具及其他高精度復雜零件的加工制造。

      機電一體化在工業(yè)機器人領域當中的應用也比較突出,第二代機器人的設計中,對各種傳感元件進行了科學應用,這樣在作業(yè)的信息獲得以及操作對象的信息獲得都比較方便。計算機技術的應用能準確判斷分析對操作信息的處理,并進行反饋控制。在第三代的機器人設計中,就通過多感知功能的應用,有效實現(xiàn)復雜化的邏輯思維以及判斷和決策等,在作業(yè)的獨立性層面有著充分體現(xiàn)。

      2.機電一體化技術發(fā)展趨勢

      隨著時展以及技術進步,機電一體化技術也會向著智能化方向邁進。這也是當前的機電一體化和傳統(tǒng)機械自動化的重要不同。近些年,我國在處理器技術上的進步以及傳感器系統(tǒng)的集成化目標實現(xiàn),對機電一體化的智能化發(fā)展目標實現(xiàn)提供了有力支持。智能化機電一體化目標實現(xiàn)和實際的應用,對人的操作和工作量的減少能發(fā)揮積極作用,可有效減少人的腦力勞動。

      機電一體化技術的網(wǎng)絡化發(fā)展將實現(xiàn)。網(wǎng)絡技術在當前的發(fā)展比較迅速。進入新的時代,在網(wǎng)絡技術的支持下,機電一體化的網(wǎng)絡化目標將得到實現(xiàn),在遠程控制技術的應用作用上將更加突出,同時會提高機電一體化的功能性以及安全性。

      機電一體化技術的系統(tǒng)化趨勢比較突出,也就是在系統(tǒng)結構上的模式化以及開放式的總線結構應用,對系統(tǒng)的靈活性組態(tài)就有著鮮明呈現(xiàn)。在系統(tǒng)化的發(fā)展中,能加強通信功能,可實現(xiàn)遠程以及多系統(tǒng)的通信。

      不僅如此,機電一體化的發(fā)展也會向著微型化方向邁進。這主要體現(xiàn)在電子部件的微型化,在產(chǎn)品的體積層面不斷縮小等。這樣就會促進機電一體化的設備運行效率提高,靈活性更加突出。

      機電一體化發(fā)展范文第3篇

      【關鍵詞】 機電一體化 形成 發(fā)展

      機電一體化技術是面向應用的跨學科技術,是機械、微電子、信息和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。今天機電一體化技術發(fā)展飛速,機電一體化產(chǎn)品更日新月異。

      解放和發(fā)展生產(chǎn)力是人類社會活動的基本任務。隨著時代的進步,人們對于社會生產(chǎn)力的要求也越來越高,傳統(tǒng)的生產(chǎn)設備已經(jīng)不能滿足需求。至此,人們努力尋找新的生產(chǎn)方式來更好的發(fā)展生產(chǎn)力。伴隨著科學技術的發(fā)展,人們在不斷地探索研究中,多學科技術之間的碰撞結合,很好的解決了一些實際問題,因此,一些新興的多學科結合技術逐漸興起并得到了很好的發(fā)展。以計算機電子技術、機械技術為核心的機電控制領域將給工業(yè)及科研等領域帶來更多的實際應用。

      上世紀70年代初日本人提出"機電一體化技術"這一概念,即結合應用機械技術和電子技術與一體。機電一體化是以機械技術為基礎,借助計算機與信息技術。采用人工智能技術來實現(xiàn)信息交換、存取、運算、判斷與決策等。 再通過系統(tǒng)技術將各種技術組織起來,實現(xiàn)系統(tǒng)各部分的有機連接,最終實現(xiàn)機構的正常運轉。

      機電一體化的發(fā)展大體分為三個階段:

      20世紀60 年代以前為第一階段,稱為初級階段。

      這一時期,人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術的結合,這些機電結合的軍用技術,戰(zhàn)后轉為民用,對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復起了積極的作用。那時的研制和開發(fā),從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術的發(fā)展尚未達到一定水平,機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。

      20世紀70~80 年代為第二階段,稱為蓬勃發(fā)展階段。

      這一時期,計算機技術、控制技術、通信技術的發(fā)展,為機電一體化的發(fā)展奠定了技術基礎。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展, 為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎。

      20世紀90 年代后期, 開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段, 機電一體化進入深入發(fā)展時期。

      一方面,光學、通信技術等進入了機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳, 出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支;另一方面,對機電一體化系統(tǒng)的建模設計、分析和集成方法,機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都有了深入研究。同時,由于人工智能技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術、光纖技術等取得巨大進步, 為機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究, 將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。

      機電一體化的發(fā)展趨勢是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合,它的發(fā)展和進步依賴并促進相關技術的發(fā)展和進步。

      機電一體化的主要發(fā)展方向如下:

      1)智能化:智能化是21世紀機電一體化發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。這里所說的智能化是模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求達到更高的控制目標;

      2)模塊化:模擬化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品的種類和生產(chǎn)廠家繁多, 研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復雜和非常重要的事。從電氣產(chǎn)品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè),規(guī)?;瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程;

      3)網(wǎng)絡化:計算機技術等的發(fā)展的突出成就是網(wǎng)絡技術。網(wǎng)絡技術的興起和發(fā)展給科學技術、政治、軍事、生活等各個方面帶來巨大改革?;诰W(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術的蓬勃發(fā)展,網(wǎng)絡化已經(jīng)成了機電一體化發(fā)展的一個必然方向;

      4)微型化:微型機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運用靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有顯著優(yōu)勢。也是機電產(chǎn)品的發(fā)展的必然趨勢;

      5)綠色化:工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。于是, 人們呼吁保護環(huán)境資源, 回歸自然;綠色產(chǎn)品 概念在這種呼聲下應運而生,綠色化是時代的趨勢。因此,設計綠色的機電一體化產(chǎn)品, 具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化, 主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報廢后能回收利用;

      6)系統(tǒng)化:系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進行任意剪裁和組合,同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能的大大加強,一般除RS232 外,還有RS485、DCS 人格化。

      綜上所述,機電一體化技術是眾多科學技術發(fā)展的結晶,隨著科學技術的發(fā)展,各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯, 機電一體化技術的發(fā)展前景也將越來越廣闊。由此可見,"機"與"電"已是不可分割的,"機電一體化"將會迎來更好、更持久的發(fā)展。

      參考文獻

      [1]李運華 機電控制[M] 北京航空航天大學出版社。

      機電一體化發(fā)展范文第4篇

      光機電一體化系統(tǒng)主要由動力、機構、執(zhí)行器、計算機和傳感器五個部分組成,相互構成一個功能完善的柔性自動化系統(tǒng)。其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品比較,光機電一體化產(chǎn)品具有以下技術特征。

      1.1體積小,重量輕,適應性強,操作更方便

      光機電一體化技術使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進行單調(diào)重復操作的工作方式,可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序,任何一臺光機電一體化裝置的動作,可由預設的程序一步一步控制實現(xiàn),甚至實現(xiàn)操作全自動化和智能化。

      1.2功能增加,精度大幅提高

      光機電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術集成開發(fā)的自動化、智能化機構設備、儀器儀表和元器件。電子技術的采用使得包饋控制水平提高,運算速度加快,通過電子自動控制系統(tǒng)可精確按預設動作,其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差,達到靠單純機械方式所不能實現(xiàn)的工作精度。同時,由于機械傳動部件減少,機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。

      1.3部分硬件實現(xiàn)軟件化,智能化程度提高

      傳統(tǒng)機械設備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結果。通過改變程序,指令等軟件內(nèi)容而無需改動硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能,使機械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢向"軟件化"和"智能化"。

      1.4產(chǎn)品可靠性得到提高,使用壽命增長

      傳統(tǒng)的機械裝置的運動部分,一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差,導致可動摩擦、撞擊、振動等加重,嚴格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機電一體化技術的應用,使裝置的可動部件減少,磨損也大為減少,像集成化接近開關甚至無可動部件、無機械磨損。因此,裝置的壽命提高,故障率降低,從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。

      1.5融合了多種學科新技術,衍生出許多功能更強、性能更好的新產(chǎn)品

      光機電一體化產(chǎn)品的研究開發(fā)涉及到許多學科和專業(yè)知識,包括數(shù)學、物理學、化學、聲學、機械工程學、電力電子學、電工學、系統(tǒng)工程學、光學、控制論、信息論和計算機科學等。例如人們很熟悉的靜電復印機、彩色印像機等,就是一種由機、電、光、磁、化學等多種學科和技術復合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。光機電一體化技術將光電子技術、傳感器技術、控制技術與機械技術各自的優(yōu)勢結合起來,衍生出許多功能更強、性能更好的新一代技術裝備。

      1.6產(chǎn)品系統(tǒng)性增強,各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高

      光機電一體化是一門學科的邊緣科學技術,多種技術的綜合及多個部分的組合,使得光機電一體化技術及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴格的要求,這就要求各種技術揚長避短,提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。

      2.研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

      2.1研究現(xiàn)狀

      自從我國實行改革開放以來,科技領域急起直追,我國的光機電一體化技術已取得明顯的成效,數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高,尤其是經(jīng)濟型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快,是我國特有的經(jīng)濟實用產(chǎn)品,不但適用國內(nèi)市場的需要,部分產(chǎn)品還隨主機配套出口。國內(nèi)的機械產(chǎn)品采用可編程控制器(PC)和微電子技術控制設備也越來越多,覆蓋面也日益擴大,從紡織機械、軸承加工設備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業(yè)機械都是如此,我國自行研制和生產(chǎn)的光機電設備,在質(zhì)量上也有重大突破,為今后的推廣應用打下了良好的基礎。

      2.2發(fā)展趨勢

      光機電一體化技術已經(jīng)滲透到各個學科、領域,成為一種新興的學科,并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè),而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟增長點越來越受到高度重視。

      從世界科學技術的發(fā)展情況來看,光機電一體化技術的未來技術熱點主要包括:

      (1)激光技術

      1)高單色性,利用激光高單色性作精密測量時,可極大地提高測量精度和量程。

      2)高方向性,因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力,從而可以進行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導航以及遙控。

      3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦點附近可產(chǎn)生幾千到幾萬度的高溫,可使照射點物體熔化或汽化,對各種各樣材料和產(chǎn)品進行特種加工。

      4)相干性,由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學計算機的研制,而在實際運用中也會通過一些激光技術改變激光輻射的特性,應用范圍更廣。

      (2)傳感檢測技術

      1)激光準直,能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三維空間的基準測量。

      2)激光測距,其探測距離遠,測距精度高,抗干擾性強,體積小,重量輕,但受天然影響大。

      3)光纖探測器,在目標很小,間隔受限或危險的環(huán)境中,最常選用的是光纖探測器。

      其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學沉積等加工技術。

      (3)激光快速成型技術

      激光快速成型是利用計算機將復雜的三維物體轉化為二維層,將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結,由點、線構造零件的面(層),然后逐層成型。激光快速成型技術可使新產(chǎn)品及早投放市場,極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對市場的適應能力和產(chǎn)品的競爭能力。

      (4)光能驅動技術

      利用光致變形材料可制作光致動器和光機器人?,F(xiàn)已研制成功一種光致動器,其工作原理是將光照在形狀記憶合金上,反復地通、斷使材料伸縮,再利用感溫磁性體的溫度特性,將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性,加上光的通斷便能實現(xiàn)所要求的動作。實驗驗證,該致動器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標處于初級階段,如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動態(tài)物質(zhì),則可使光能驅動技術廣泛應用。

      3.結語

      技術上的改革和與之相配套的技術支持是創(chuàng)新技術的基礎。開發(fā)光機電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術中恰當?shù)匾腚娮蛹夹g,產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實現(xiàn)光機電一體化,便具有很高的功能水平和附加價值,將給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來巨大的社會經(jīng)濟效益。

      參考文獻

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      [2]梁進秋.微光機電系統(tǒng)國內(nèi)外研究進展.光機電信息,2000(8)

      [3]宋云奪編譯.光機電一體化業(yè)的未來.光機電信息,2003(12)

      [4]左鐵釧、施定源、陳鎧.激光加工技術的優(yōu)勢及在工業(yè)生產(chǎn)中的應用.激光雜志,1999(4)

      [5]王家淳.激光焊接技術的發(fā)展與展望.激光技術,2001(2)

      機電一體化發(fā)展范文第5篇

      關鍵字:機電一體化核心技術應用范圍發(fā)展趨勢

      中圖分類號: TU85文獻標識碼:A

      機電一體化技術是將機械技術、信息技術、電工電子技術以及其他技術等進行有機結合,并綜合的運用在實際工作中去的一項跨學科綜合技術,在經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天,機電一體化技術被廣泛的應用。

      一 機電一體化的核心技術

      機電一體化是各項技術的綜合,其核心技術主要機械技術、系統(tǒng)技術以及自動控制技術等,下面本文就簡單的介紹機電一體化中的核心技術。

      (一)機械技術

      可以說,機械技術是機電一體化技術的基礎,該技術的重點是怎樣和機電一體化技術相協(xié)調(diào),并利用其新技術來更新自身的發(fā)展觀念,實現(xiàn)機械技術在結構上和性能上的轉變,既能夠滿足體積和重量減少的要求,也能夠實現(xiàn)提高精度改善性能的目標。

      (二)系統(tǒng)技術

      機電一體化中的系統(tǒng)技術就是以整體的概念組織和應用相關的技術,并從全局的角度出發(fā),將總體分解成相互聯(lián)系的各個系統(tǒng)單元。在該技術應用中,接口技術是一個關鍵的因素,是實現(xiàn)系統(tǒng)技術中各個部分相互連接的重要保證,因此說對于接口技術需要重點把握。

      (三)自動控制技術

      自動控制技術就是在自動控制的理論下根據(jù)經(jīng)驗和實際情況進行系統(tǒng)設計,設計后的系統(tǒng)仿真,該技術包括了速度控制系統(tǒng)、高精度定位控制系統(tǒng)以及自適應控制系統(tǒng)等,能夠實現(xiàn)自動的信息記錄和檢索。

      (四)計算機技術

      計算機技術在機電一體化技術中占據(jù)著重要的地位,計算機技術和信息技術相融合,能夠實現(xiàn)信息的高精度交換和存取,運算速度快且精確度高,同時計算機技術還包括了人工智能技術以及神經(jīng)網(wǎng)絡技術等,這些技術的應用對于機電一體化技術的發(fā)展都起到了重要的作用,所以說計算機技術是機電一體化核心技術中的關鍵因素。

      (五)傳感檢測技術

      傳感檢測技術是機電一體化技術系統(tǒng)中的感受器官,能夠實現(xiàn)自動控制和自動調(diào)節(jié),傳感檢測技術的功能越強大,整個系統(tǒng)的自動化程序就越高,因此說要采取措施提升傳感檢測技術的功能強度,促進機電一體化技術的發(fā)展。

      二 機電一體化技術的主要應用范圍

      (一)數(shù)控機床

      數(shù)控機床及相應的技術經(jīng)過發(fā)展已經(jīng)在結構和功能上獲得了明顯的提升,機電一體化技術的應用更能夠實現(xiàn)操作和控制上的高精確度。如在開放性設計中,實現(xiàn)硬件結構和功能模塊的層次性和兼容性,并符合接口的標準,這樣能夠提高使用效益;再如機電一體化技術能夠為數(shù)控機床操作提供面向車間的編程技術,并能夠實現(xiàn)二維和三維加工的動態(tài)仿真。除此之外,應用機電一體化技術還能夠實現(xiàn)軟件的模塊化設計,這樣既能夠豐富數(shù)控功能,也能夠實現(xiàn)對數(shù)控機床操作的多渠道控制。

      (二)鋼鐵工業(yè)中的應用

      機電一體化技術在鋼鐵工業(yè)中的應用主要在于交流傳動技術的應用,隨著電力技術的發(fā)展,該技術獲得了飛速的發(fā)展,數(shù)字技術的發(fā)展帶動了交流傳動取代直流傳動。現(xiàn)在無論是較大容量的電機或者是較小容量的電機,都能夠使用同步的電機或者是異步電機實現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。這一進步要得益于機電一體化技術的發(fā)展。

      (三)制造業(yè)中的應用

      在制造業(yè)中,機電一體化技術中的柔性制造系統(tǒng)能夠帶動制造業(yè)的快速發(fā)展,該系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng),是由計算機、數(shù)控機床以及自動化倉庫等組成的,在機電一體化技術的帶動下,能夠實現(xiàn)隨機的且實時的進行制造生產(chǎn),并且其生產(chǎn)能力能夠滿足制造業(yè)的需求,尤其是適用于多品種的小批量生產(chǎn)中更能夠發(fā)揮功效。

      三 機電一體化技術的發(fā)展趨勢

      上文中從機電一體化的核心技術及其廣泛的應用兩個方面進行了論述,隨著科技的進步,機電一體化技術也朝著更為廣闊的空間發(fā)展,下面本文就從以下幾個方面論述幾天一體化技術今后的發(fā)展趨勢。

      (一)數(shù)字智能化

      計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展為機電一體化的數(shù)字智能化設計奠定了堅實的基礎,例如虛擬設計、集成制造等都將在今后的發(fā)展中成為可能。數(shù)字智能化要求機電一體化技術產(chǎn)品需要具備高可靠性、可維護性以及便捷操作性的特點,同時,高性能以及高速的處理使得機電一體化的產(chǎn)品具有一定程度的人工智能也是可能的,由此可見,數(shù)字智能化是機電一體技術今后發(fā)展不可避免的一大趨勢。

      (二)微型化

      微型化是指機電一體化技術想著微型機器以及微觀領域的方向發(fā)展,微型化起源于上世紀八十年代,隨著技術的不斷進步已經(jīng)獲得了較快的發(fā)展,微機電一體化的產(chǎn)品具有體積小的特點,這樣能夠大大的降低生產(chǎn)的能耗,節(jié)約生產(chǎn)成本,同時由于體積小運動靈活,能夠廣泛的在軍事及醫(yī)療方面應用,具有其他技術不能夠比擬的優(yōu)勢。由此可見,機電一體化技術向著微型化的方向在不斷發(fā)展,有可能實現(xiàn)超精密技術的突破。

      (三)模塊化

      機電一體化技術下的產(chǎn)品種類繁多,生產(chǎn)廠家眾多,要研制出具有標準接口、動力接口等的機電一體化產(chǎn)品十分困難,但是有十分必要,因此說模塊化是機電一體化技術發(fā)展中十分艱巨的任務,但是也是不可避免的一種趨勢。例如研制出具有智能調(diào)速的機電一體化動力單元,具有圖像處理和測距等功能的控制模塊,這樣能夠更加清晰的進行操控,也能夠在這些模塊的基礎上研發(fā)新型的產(chǎn)品,能夠為機電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)廠商提供廣闊的發(fā)展前景。

      (四)集成化

      機電一體化技術的集成化發(fā)展,這其中既包括了其核心技術的相互融合和滲透,也包含了各種產(chǎn)品的優(yōu)化和組合,集成化能夠實現(xiàn)機電一體化產(chǎn)品在生產(chǎn)中的同時加工、裝配以及檢測等多道工序,提高加工效率。為此可以將機電一體化系統(tǒng)中的各種功能進行分解,使各環(huán)節(jié)在實現(xiàn)協(xié)調(diào)運轉的基礎上再通過各項技術措施和硬件基礎將各個功能層次實現(xiàn)聯(lián)合,達到集成化發(fā)展的狀態(tài),這樣能夠使其性能和功能實現(xiàn)最大化。今后機電一體化的產(chǎn)品向著多品種和小批量自動高效生產(chǎn)的方向發(fā)展,為了保證生產(chǎn)順利,集成化是一個具有潛力的發(fā)展趨勢,能夠將機電一體化技術的功能充分的發(fā)揮。

      (五)綠色化

      科學技術在帶來便利的同時也會造成一定程度的污染,給生態(tài)環(huán)境造成破壞,所以可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為當前各行各業(yè)發(fā)展的大趨勢,所以機電一體化技術的發(fā)展也要朝著綠色化的方向發(fā)展,實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的低能耗、低污染,產(chǎn)品使用之后還能夠循環(huán)利用,高技術的綠色化發(fā)展不僅是今后發(fā)展的趨勢,也是技術發(fā)展不能夠忽視的一個關鍵因素。

      結束語:機電一體化是一項綜合性很強的技術,它融合了機械技術、信息技術等多個學科的知識,隨著技術的不斷進步各種技術的有點相互融合實現(xiàn)了機電一體化技術的不斷發(fā)展。本文就以此為出發(fā)點,從機電一體化技術的核心技術、在實際中的應用以及該技術今后的發(fā)展方向三個方面進行了論述。技術的進步帶動了機電一體化技術的發(fā)展,希望其在今后的發(fā)展中能夠有更廣闊的前景。

      參考文獻:

      [1] 阮瑞雪 淺談機電一體化技術及其發(fā)展趨勢 科技信息,2011年第17期

      [2] 關善武 淺談機電一體化技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 新課程(中),2009年第S1期

      [3] 張克明 淺談機電一體化技術發(fā)展狀況與趨勢 中國科技博覽,2012年第19期

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