簡述機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
時(shí)間:2022-02-19 11:08:39
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摘要:機(jī)電一體化技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,在提升工業(yè)生產(chǎn)效率及質(zhì)量的同時(shí),大力促進(jìn)我國工業(yè)行業(yè)朝著自動化、信息化、智能化的方向不斷發(fā)展?;诖耍疚膶C(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進(jìn)行分析研究,僅供參考。
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化技術(shù);發(fā)展趨勢;現(xiàn)狀
機(jī)電一體化是指將電子技術(shù)融入機(jī)械信息處理、結(jié)構(gòu)、控制以及動力功能中,實(shí)現(xiàn)電子軟件、技術(shù)與機(jī)械裝置的有效結(jié)合,并構(gòu)建完整一體化系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和完善。在實(shí)際應(yīng)用過程中,通過對機(jī)械技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息技術(shù)、電力電子技術(shù)、信息變換技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、接口技術(shù)、軟件編程技術(shù)等的綜合應(yīng)用,充分發(fā)揮出機(jī)電一體化技術(shù)的作用和價(jià)值,在提升工業(yè)生產(chǎn)效率、質(zhì)量的基礎(chǔ)上,推動我國工業(yè)領(lǐng)域的長久發(fā)展。
1機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
1.1含義闡述。機(jī)械裝置與電子信息技術(shù)的有效融合被稱之為機(jī)電一體化技術(shù),相較于傳統(tǒng)電氣化技術(shù),該技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,在生產(chǎn)方式方面存在較大差異。而縱觀現(xiàn)階段機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用,已經(jīng)普及到多個(gè)領(lǐng)域,如軟件編程、臨床車間、機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域[1]。而隨著人們對機(jī)電一體化技術(shù)研究的愈發(fā)深入,使得機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)形成自身的科學(xué)性與獨(dú)立性,并且越來越多的高職院校進(jìn)行機(jī)電一體化課程的開設(shè),以期為國家培養(yǎng)、提供機(jī)電一體化專業(yè)性人才,進(jìn)而推進(jìn)我國工業(yè)行業(yè)的發(fā)展。1.2發(fā)展現(xiàn)狀。機(jī)電一體化技術(shù)在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下,儼然從以往的理論研究時(shí)代過渡到當(dāng)前合理化應(yīng)用的時(shí)代,并且現(xiàn)階段機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用涉及到多個(gè)領(lǐng)域,不僅為人們的生活、工作提供較大便利,亦能實(shí)現(xiàn)對人力勞動的解放。例如現(xiàn)實(shí)生活中常見的智能云電視、掃地機(jī)器人、微波爐等設(shè)備,均涉及到機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用[2]??v觀機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,其中歷經(jīng)多個(gè)重要階段:1)20世紀(jì)60年代,屬于機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展初始階段。在此期間,人們通常會將機(jī)械產(chǎn)品的性能、結(jié)構(gòu)利用電子技術(shù)進(jìn)行簡單、初級的優(yōu)化,以此達(dá)到提高機(jī)械產(chǎn)品性能的目的。但是此階段電子信息技術(shù)發(fā)展水平較低,所以機(jī)械裝置與電子信息技術(shù)無法有效融合,導(dǎo)致機(jī)電一體化技術(shù)無法被廣泛推廣和應(yīng)用。2)20世紀(jì)70~80年代,此階段屬于機(jī)電一體化技術(shù)的蓬勃發(fā)展階段。在此期間,人們可以通過對計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)等群體技術(shù)來促進(jìn)機(jī)械裝置與電子技術(shù)的融合,進(jìn)而為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展提供保障。并且微型計(jì)算機(jī)與超大集成電路的發(fā)展使得機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展具備良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。3)20世紀(jì)90年代,此時(shí)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)逐漸朝著智能化的方向發(fā)展,并出現(xiàn)了微機(jī)電一體化、光機(jī)電一體化等技術(shù)[3]。與此同時(shí),人們對機(jī)電一體化技術(shù)的研究也愈發(fā)深入,通過建模分析、集成方法的應(yīng)用促使機(jī)電一體化技術(shù)得到創(chuàng)新發(fā)展。此外,光纖、人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展推動機(jī)電一體化技術(shù)邁入全新發(fā)展階段。
2機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢
2.1人工智能化。智能化技術(shù)的研究與發(fā)展是21世紀(jì)科學(xué)領(lǐng)域的主要研究話題,也是發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)的主要方向。因此,機(jī)電一體化技術(shù)的研究發(fā)展中,針對人工智能技術(shù)的應(yīng)用備受關(guān)注,例如針對智能化數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人的研發(fā)。所謂智能化,是指對機(jī)械行為的描述,是基于控制理論、技術(shù)的應(yīng)用,結(jié)合人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、混沌動力學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、生理學(xué)等思想方來進(jìn)行人類智能的模擬[4]。通過人工智能技術(shù)的應(yīng)用來使機(jī)械裝置具備判斷推理能力、自主決策能力、邏輯思維能力等,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的更高層次的提升。誠然,現(xiàn)階段針對人工智能產(chǎn)品的研發(fā),雖然無法真正與人類智能進(jìn)行比肩,但是通過對人工智能技術(shù)的應(yīng)用,能夠促使機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用效果更加顯著。通過為機(jī)電一體化產(chǎn)品進(jìn)行部分智能或者是低級智能的賦予,以此充分發(fā)揮出機(jī)電一體化的最大化作用和價(jià)值。2.2機(jī)器模塊化。模塊化發(fā)展是現(xiàn)階段機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展面臨的主要難題,因?yàn)楝F(xiàn)階段進(jìn)行機(jī)電一體化產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)的企業(yè)較多,雖然在具體研發(fā)、生產(chǎn)過程中,有固定、標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口、動力接口、電氣接口、環(huán)境接口,但是仍存在較大的難題。針對機(jī)器模塊化發(fā)展,例如智能調(diào)速、減速、電機(jī)集成為一體的動力單元研究,或者是具備視覺、識別、圖像處理、測距等功能的控制單位,通過對上述單元的模塊化發(fā)展,可以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)規(guī)模的大幅度增加,并推動我國工業(yè)行業(yè)的發(fā)展。但是受到多種因素的影響,導(dǎo)致現(xiàn)階段其單元、部件以及接口的國際標(biāo)準(zhǔn)尚未有效制定。而要想實(shí)現(xiàn)機(jī)器模塊化發(fā)展,可以通過大企業(yè)的組建聯(lián)合來逐漸形成一種模塊化發(fā)展趨勢,以此實(shí)現(xiàn)企業(yè)規(guī)?;a(chǎn)[5]。2.3環(huán)保綠色化??v觀現(xiàn)階段我國工業(yè)行業(yè)的發(fā)展,雖然帶動我國經(jīng)濟(jì)水平提升,提高民眾的物質(zhì)生活水平,但是在資源生產(chǎn)方面的存在的問題卻愈發(fā)嚴(yán)重。也正因此,節(jié)能環(huán)保理念的提出受到人們的重視和歡迎,并且被廣泛滲透于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域之中?;诖耍G色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)儼然成為現(xiàn)階段工業(yè)發(fā)展的主要趨勢。而針對綠色產(chǎn)品而言,并非是產(chǎn)品不會對環(huán)境造成破壞就屬于綠色產(chǎn)品,而是需要在設(shè)計(jì)、制造、使用以及銷毀等環(huán)節(jié)都符合相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)要求和標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí),需保障綠色產(chǎn)品在具體使用期間可以提高資源利用率,避免對生態(tài)環(huán)境造成破壞。在此背景下,進(jìn)行機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化設(shè)計(jì)至關(guān)重要,以此在保障機(jī)電一體化產(chǎn)品不對生態(tài)環(huán)境造成破壞的同時(shí),可以達(dá)到回收利用的目的。2.4體積微型化。微型化最早在20世紀(jì)80年代提出,是指機(jī)電一體化技術(shù)在發(fā)展過程中,需要朝著微觀領(lǐng)域、微型機(jī)器的方向不斷發(fā)展。在此背景下,機(jī)電一體化技術(shù)的微型化研究不斷深入[6]。當(dāng)前,針對機(jī)電一體化的微型研究已經(jīng)取得一定的成效,具備體積小、靈活性高、能耗低等特點(diǎn),在軍事、生物醫(yī)療以及信息等領(lǐng)域都得到充分的應(yīng)用。針對微機(jī)電一體化技術(shù)而言,需要在具體應(yīng)用過程中依靠精密儀器進(jìn)行制造加工,所以技術(shù)性方面有著較高的要求。我國雖然針對微機(jī)電一體化技術(shù)的研究仍處于初步階段,但是通過堅(jiān)持不懈的研究后,也取得良好的成效,例如半導(dǎo)體的應(yīng)用,為微機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
3結(jié)束語
綜上所述,集成多種先進(jìn)技術(shù)的機(jī)電一體化技術(shù),不僅是社會生產(chǎn)力不斷發(fā)展的一種重要體現(xiàn),更是推動我國工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)在機(jī)電、工業(yè)行業(yè)占據(jù)著至關(guān)重要的地位,而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)會得到不斷的創(chuàng)新與優(yōu)化,進(jìn)而充分發(fā)揮出自身更大的價(jià)值和作用。
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作者:羅逸凡 單位:荊楚理工學(xué)院