机电一体化技术的发展以及应用研究

【前言】机电一体化技术的发展以及应用研究由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。一个完善的机电一体化系统应该包括机械结构本体、驱动部分、检测传感部分、控制部分等等。在一个追求效益的经济社会中，机电一体化产品在工业以及日常生活中的普及应用无疑会极大的解放生产力、提高人类的劳动效率和经济效益。 一、机电一体化技术的发展趋势 在上个世...

摘要： 机电一体化是机械设计、计算机技术、自动化控制、信息处理、检测传感技术等等多门学科技术相互渗透、融合而产生的一门新兴边缘学科，在当前各国的工业生产中有着不可替代的重要地位。随着机电一体化技术的不断发展，机电一体化技术的应用范围与前景逐渐扩大，同时它也正在以更新的形式出现在人们的生产活动中。

关键词：机电一体化；发展趋势；应用

中图分类号： TH-39 文献标识码： A 文章编号：

前言

现代科学技术的飞速发展带来了各学科不断往对方的领域交叉、渗透式发展的趋向，由此也必将产生一些全新的学科领域，机电一体化技术便是在这样一个大的学科发展趋势下而产生的。机电一体化技术使得工业设备不再只是纯机械的物品，它有效的在机械本体上融合了微电子技术、信息处理技术、检测传感技术、自动化技术等等众多学科技术。通俗的讲，机电一体化技术就是一门使得机械设备的操控由“手动”变成“自动”的一门综合性技术。

一个完善的机电一体化系统应该包括机械结构本体、驱动部分、检测传感部分、控制部分等等。在一个追求效益的经济社会中，机电一体化产品在工业以及日常生活中的普及应用无疑会极大的解放生产力、提高人类的劳动效率和经济效益。

一、机电一体化技术的发展趋势

在上个世纪七十年代，日本学者率先提出了“机电一体化”一词，并在大学开设机电一体化专业。也正是在这一时期，由于计算机技术、自动化技术、通信技术等关联学科的深入发展，机电一体化技术拥有了飞速发展的基础。当前，机电一体化技术已经在向新的发展阶段迈进。

1、智能化

智能化就是是机电一体化设备按照预先输入的控制指令、程序的要求完成相关的动作。机电一体化设备的智能化其实是人类通过计算机控制系统向机电一体化设备发号施令，说到底这些智能化的设备还是置于人类的控制之下，并不是指他们具备完全自主的人类智能，例如工业机器人、仿真机器人和数控机床等。当然，基于产品的实用性，制造智能化的机电一体化设备来代替人类完成危险程度高、复杂困难的工作才是人们对该类机电一体化产品的真正诉求。所以目前来看，无论是基于市场或是技术水平、认知水平的限制，完全拥有人类智能的机器人还不可能出现。

2、模块化

由于技术的发展与利益的向导，当前机电一体化产品市场呈现着“百花争放，百家齐鸣”的局面，众多企业、厂家都加入到这一行业的竞争中来，所以也必然会造成产品兼容性的矛盾。不同厂家制造的机电一体化产品如果没有很好的兼容性则会给用户的使用造成很大的不便，也会使得产品的价值大打折扣，如若任其肆意发展，可以毫不夸张的说，这将最终演变成阻碍机电一体化技术继续发展的重大因素。所以，推进机电一体化技术的模块化发展，推广标准接口在机电一体化产品上的应用，并且制定这方面的国际或国内标准才能有效保证机电一体化技术的持续发展，规范其产品市场。

3、网络化

信息社会对于人们来说最大的诉求改变便是对便捷性的要求极大的提高，网络技术作为计算机技术的突出成就可以说为人们的生产生活提供了巨大的便捷，也给政治、军事、工业的发展带来革命性的机遇，对于机电一体化技术来说同是如此。不难想象，人们日后可以通过家庭网络将各种家用机电一体化设备连接成以家用计算机为中心的网络系统，通过方便快捷的操作便可随时随地实时控制家用电器的运转，掌控家里的情况，毫无疑问会给人们带来最直接的分享高技术的快乐。

4、微型化

微型化简而言之就是指机电一体化产品向微观领域的发展。通常情况下，机电一体化设备给人的印象都是大、重，但是由于微机械技术和超精密加工技术的发展，使得机电一体化设备有了向微米级甚至纳米级发展的可能。微型化的机电一体化设备在医学上有重要的作用。

5、绿色化

当前世界，由于人类活动给自然资源和环境带来的严重损害已经越来越让人们尝到其恶果，环保问题已经日益被人们所重视，所以绿色化必然是机电一体化产品的发展趋势之一。机电一体化产品的绿色化不仅仅是说其能够做到在使用时不污染生态环境、节约能源，报废后能回收利用，并且要尽量保证生产、包装过程中资源的最大程度利用，做到“无死角”的绿色化。同时，绿色环保也是我国经济社会可持续发展战略的内在要求。

二、机电一体化技术的应用及前景

伴随着机电一体化技术的日益成熟以及机电一体化概念的普及，相关的机电一体化产品已经越来越多的直接参与到人们的日常生产和生活活动中来。同时，由于市场竞争越来越激烈，利用高新技术进一步改造和提升机电一体化技术和产品，给机电一体化产品创造新的应用前景也是未来市场的必然要求。

1、数控机床

数控机床几十年来的发展历程见证了机电一体化技术的变化，也是机电一体化技术给工业生产力所带来的极大提升的见证。目前，随着机电一体化技术的继续提升，数控机床主要朝着高精度、高速度、功能集成化、复合化、网络化等方向发展。

（1）高速度、高精度

对于机械制造企业来说，产品的质量好坏与制作周期无疑是市场竞争力的重要组成因素，而这些都直接取决于机床的加工精度和速度。

数控机床精度的提升有众多措施，例如采用滚珠丝杠副、直线滚动导轨、磁浮导轨等部件可在硬件上大大降低机床误差，或是利用高分辨率的检测传感装置检查工件位置，然后综合利用各种误差补偿技术及时纠正工件位置等等。近些年来，普通机床的加工精度已经提升到5um，精密加工中心则提高到1～1.5um，并且超精密加工已经步入了纳米级。同时随着近年来电主轴和直线电机在数控机床中得到推广应用，从而也使得数控机床的高速加工技术不断发展，车床、铣床等数控加工设备的主轴转速均较以往提升了数倍，进给加减速度可达到1～2g以上。

（2）功能集成化

传统的数控机床大多只能实现零件的单一加工程序，要完成一个完整的零件加工过程需经历数个机床合作。而在现代的数控机床中，自动换刀、自动交换工作台等装置已经使得一台数控机床能够集成多台单一机床的功能，实现工件自动装卸、自动定位、自动对刀、自动测量并且可进行车、铣、镗、磨、钻等等多道工序的一体化完整加工。

（3）复合加工

由于加工技术的限制，往往机械设计师们在设计零部件时不得不考虑种种因素，束手束脚，但是这一问题随着具有复合加工功能的数控机床的出现便可迎刃而解。此类复合加工机床通常采用多轴联动的方式来最大程度的保证各类新颖、结构独特的机械零部件加工的实现。

（4）网络化

网络化是今后企业在针对数控机床进行生产管理的必然趋势，它使得生产管理者能对生产全程有一个很好的控制，使得远程编程、远程操作、远程监控及远程故障诊断成了可能，极大的有利于企业生产效益的提升。

2、柔性制造系统（FMS）

柔性制造系统由统一的控制系统、物料存储运输系统、数控加工设备组成，是计算机化的制造系统。它能根据加工对象的不同选择合适的数控机床、机器人、搬运小车等等，并由控制系统进行调配，可完成多种工件的中、小批量生产。

3、快速零件制造技术（RPM）

所谓的快速零件制造技术即是由任意零件的三维模型直接生成实体的技术。由CAD设计出零件三维模型的电子模型，然后根据工艺要求将其按一定厚度进行分层离散化，并产生数控加工代码，这样就可以连续的加工出离散后的各个二维平面并最终将其堆积成零件的实体模型。RPM不仅仅可以制造任意复杂的零件、在制造过程中无需专用夹具，并且整个过程无需人的参与或较少参与。

三、结语

机电一体化技术的发展从来没有停止其向前进的脚步，并且随着今后各学科技术不断的发展，其相互融合所能碰撞的火花必能在机电一体化技术将来的提升上得到进一步彰显，机电一体化技术的应用范围也必将会不断扩大，将会更加深入到人们日常的生产、生活之中去。

参考文献

[1]南建强.机电一体化技术的现状[M].北京：科学出版社.2011.

[2]胡泓，姚伯威.机电一体化原理及应用[M].北京：国防工业出版社.1999.