机电一体化技术的发展与应用探讨

作者简介：1、侯建朝（1979-），男，商丘市人，本科，讲师研究方向：机械制造与自动化。

2、曹环军（1975-），男，商丘市人，本科，讲师，研究方向：机械工程。

摘 要：随着科学技术的发展，机电一体化在机械行业的应用越来越广泛，对机械行业的科技含量、产品性能、生产能力和管理方式都产生了一定的影响，本文主要就机电一体化技术的发展历程进行分析，并对机电一体化技术的应用深入研究。

关键词：机电一体化；发展；应用

机电一体化技术的出现是基于电子技术和机械技术的发展而得来的，初期的发展规模比较小，发展技术相对薄弱，微处理技术的出现推动了机电一体化的发展，使其用途越来越广泛，在使用中的作用越来越突出。近年来，在数控机床和电子编程不断出现的推动下，更多的机电一体化技术被应用到实际的生产中，使得机电一体化的发展与电子、信息等技术相互融合，在融合中不断创新，也不断得到升级。

一、机电一体化技术的发展趋势

在大规模集成电路技术和微型计算机技术的迅速发展带动之下，使得机电组合的方式更加灵活，包含的内容更加丰富，主要由机械、电子、光学、计算机等多学科的技术集合而成，应用领域也是非常广泛。我国机电一体化的发展趋势如下：

（一）智能化的发展。在科技发展逐渐推进的过程中，使电子信息的智能化程度越来越高，促进了机电一体化向智能化的转变，尤其是人工智能在机电一体化技术中的研究日益得到重视，使得机电一体化技术的智能化程度在不断的提高和完善。以机器人和数控机床的智能化为应用实例，更加突出了智能化在机电一体化技术中的重要性，有效增加了科学研究人员对智能化的应用。利用智能化模拟人类大脑的逻辑思维能力和自主决策的能力，能够让机械设备具有高性能和快速的处理能力，使机电一体化产品的设计更加向科学化的方向发展。

（二）模块化集成。机电生产的模块化就是对国内外的一些机电生产企业进行有效统一，将生产多种类型产品的机电企业的生产模式进行规范，让他们打破原有的自有生产模式，生产具有统一规格的机械标准接口、电器接口、电源接口和环境接口，然后对所有生产产品采用标准的单元模式进行职能控制、视觉图像处理和图像识别等检查。这样可以保证在产品的开发设计时能够推出新型化的产品，同时还可以促进机电企业的共同发展，让各个企业在产品生产的过程中相互借鉴，互相学习，共创生产业绩。

（三）网络化运作。随着网络的普及和网络技术覆盖面的加大，各种产品在生产的过程中对网络技术的应用也是不可缺少的一部分，机电一体化的产品也进入了全球经济网络系统。我国机电一体化产品在国际市场的竞争中处于劣势地位，为加强我国机电一体化产品的竞争力，就需要对产品实施网络化的操作和管理。利用网络化吸收大量新型的机电一体化信息，充分利用高技术的信息管理产品的运作功能，促进产品走向国际市场。除此之外，网络运作还具有远程控制和监督的功能，人们可以坐在家里享受各种信息技术带来的优越感，利用家庭网路将各个家用电器进行连接，统一形成集成家用电器系统，方便人们更好的管理。

（四）微型化发展。微型机械作为一种新型的机械发展产物，具有体积小、产品功耗低、使用灵活等特点，在机电一体化产品的生产过程中，除了机械主体体积比较大外，其它部分都涉及到了电子设备，随着一些电子原件的发展，电子设备的表面组装逐渐从传统的插装转变为通过高科技手段进行组装，一些电子设备的发展也就朝着体积小、功能多的方向发展，从而产生了微米级和纳米级的科学术语，对于生产不超过一立方厘米的电子产品通常被称为微机电系统产品，微机电产品在医学领域和军事领域的应用也越来越多。

二、机电一体化技术的应用

（一）机电一体化在数控机床中的应用。随着机电一体化技术在数控机床中的应用，使得数控机床在结构、功能、操作和控制精度上都有所提高。主要体现在以下几个方面：1、数控机床的结构向着总线式、模块化、紧凑型的结构发展，在操作的过程中采用多个CPU，多主总线的体系结构。2、数控机床在设计方面对外开放程度较高，硬件体系结构的层次性和兼容性较强，可以使得用户在使用的过程中达到效益的最大化。不仅如此，还对软件进行了模块化设计，使得数控功能更加丰富，加强了整个系统控制功能。3、在数控机床的生产运行中，一台机床可以同时完成多个加工任务，也可以一次控制多台机床的运行，从而达到多过程、多通道的控制目的。

（二）智能化技术。在工业设备的生产中，重工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术不能达到生产要求，所以有必要采取智能化的控制技术对生产环节加以控制。在重工业领域，职能控制技术主要应用于产品设计、生产、控制、设备的检查以及产品质量控制等各个方面。

（三）计算机集成制造系统。GIMS是将生产人员与生产经营、生产管理和生产过程的控制有效连接在一起，从而达到生产产品的一体化控制，他不是将各分散系统进行简单组合，而是将生产的全局动态进行优化组合。这一系统打破了原有制造系统的各个部门之间的界限，以产品的生产制造为核心来控制运输流程和整个信息流程，从而实现了产品从决策到经营管理的有机结合。更进一步提高了生产效率，节约了生产资源，降低了损耗，达到了节约人力资源的目的，使得产品的库存量逐渐减少，加快了产品销售中资金的流动性和周转能力，促进了企业生产力的快速发展。

（四）柔性制造系统。柔性制造系统的组成部件主要有计算机、数控机床、机器人、自动搬运车、料盘和自动化仓库等，这种制造系统可以按照生产装配部门的要求适量的生产其能力范围内的任意形式的部件，对于生产品种较多，批量较小或是适中，设计相对简单的零部件特别适合。

（五）现场总线技术。现场总线技术是一种数字式的、具有双向性能的、可以进行多站通信的链路，它是连接生产现场仪表和控制室内部设备的纽带。与现行的信号传输技术相比，现场总线技术能够使得更多的信息通过通信媒体在智能化现场仪表与控制系统之间进行双向传输，还可以节省更多的现场信号连接导线，从而节约生产成本。

（六）工业机器人。工业机器人在生产中不断得到完善了整改，第一代机器人只能根据人体示范动作进行重复动作，对环境的变化和生产对象的更改就会对其造成阻碍，缺乏对环境的适应性和灵活运转的能力，第二代机器人在第一代的基础上有所更新，对环境的适应性增强，一定程度上能够获取环境和操作对象的详细信息，可以通过计算机进行数据的分析和反馈，具有较低的智能化功能。第三代机器人已经从传统转型，达到智能化的标准并具有多种感知能力，也可以对复杂的工作情况加以判断，能在生产环境中独立运行，一定程度上达到了生产作业要求。

结束语

机电一体化技术的出现和运用是社会生产力发展到一定阶段的必然产物，它的应用不断促使机电技术的发展和产品结构的不断调整，了传统的机械设计方法和设计概念，以科学的技术操作复杂生产系统的运行，能够有效减少生产数据统计中的误差，确保控制的准确度，为后期生产的发展提供了一定的保障。（作者单位：商丘职业技术学院）

参考文献：

[1] 康存丽，杨保群.机电一体化技术发展及应用简介[J].微电机，2009（8）.

[2] 方媛，卞奕明，李艳平等.机电一体化数控技术在煤矿机械中的应用[J].煤炭技术，2012（7）.

[3] 郭卫平.机电一体化技术的发展及应用[J].科海故事博览・科教论坛，2013（10）.

[4] 张寒松.浅析机电一体化技术的发展及其在钢铁行业中的应用[J].机械制造，2012（12）.