機電信息類論文機電一體化技術的應用

　　本篇機電信息類論文發表機電一體化技術的應用與趨勢，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。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，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

　　《鍛壓技術》主要報道鍛造和模鍛、沖壓、特種成形等領域的新理論、新工藝、新設備以及相關的技術問題，包括模具設計與制造技術，磨擦與潤滑技術，鍛壓工藝參數與設備力能參數的測試技術，鍛壓CAD/CAM技術，機械化自動化和柔性生產控制技術等。

　　摘要：從機電一體化在人們生活領域的廣泛應用，論述了機電一體化在大型企業中的應用，展望了利用高新技術推進機電一體化產品的智能化、模塊化、網絡化、系統化的發展趨勢。

　　關鍵詞：機電一體化;lA智能應用;智能化;模塊化;微型化;系統化;綠色化

　　現代科學技術的發展極大推動機械工業領域的技術改造與革命，在機械工程領域，由于大規模集成電路技術和網絡技術特別是 Internet/lntranet技術的迅速發展及向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的產品機構、技術結構、功能與管理體系帶來了新的變革和創新。

　　1 機電一體化技術的發展歷程

　　機電一體化技術是以微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展，向機械工業領域迅猛滲透，機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，以機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術的綜合應用。其發展大體可分為3個階段，20 世紀60年代以前為第一階段。20世紀七八十年代為第二階段，也是蓬勃發展的階段，這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎，大規模及超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。20世紀90年代后期機電一體化進入深入發展的第三階段，機電一體化技術向智能化方向邁進。一方面通信技術、光學等進入機電一體化，微加工技術也在機電一體化中凸現出來，出現了微機電一體化和光電一體化等新分支;另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，對機電一體化的學科體系和發展趨勢進行了深入研究。同時人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。

　　2機電一體化應用現狀

　　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，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。機電一體化系統中一般由結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素有機結合而成。當前機電一體化技術的主要應用領域，一是以全局最優綜合，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理有機結合的計算機集成制造系統( CIMS)：二是以采用多CPU、多主總線體系，具有層次性、兼容性并能最大限度地提高用戶使用效益的硬件體系結構和功能模塊，提供面向車間的編程技術和實現二維、三維加工過程的動態仿真，引入在線診斷、模糊控制等智能機制，實現多過程、多通道控制的數控機床系統：三是由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動化倉庫組成，隨機地、實時地、定量地按要求生產其能力范圍內的任何工作的柔性制造系統(FMS);四是以實現在線最優化、生產實時調度、生產計劃統計管理的一種測、控、管一體化的分布式控制系統(DCS);五是以使復雜矢量控制技術實用化得以實現的交流傳動技術。

　　3機電一體化技術意義

　　1)機電一體化簡化了機構鏈，使機械磨損、配合間隙及受力變形等引起的誤差大大減少，從而達到純機械技術手段所無法實現的工作精度。

　　2)采用微處理器、大規模集成電路、電力電子器件裝置使機電一體化產品零部件數量減少，體積變小，結構得到簡化。

　　3)具備安全連鎖控制、過載及失控保護、斷電保護功能，進一步提高了機電一體化產品的安全可靠性。

　　4)采用計算機技術提升了產品的自動化程度.減少了操作按鈕及手柄，改善了設備的操作性能。

　　5)引入了軟件技術，實現機器工作程序的可修改性。通過軟件的修改，滿足了工作情況改變的需要，提高了柔性。

　　6)機電一體化產品具備了多種復合功能，使多臺設備的多道工序能一次完成并能自動檢測工件和精度，其功能大大增強。

　　4機電一體化的發展分析

　　機電一體化經歷了自然產生和發展的過程，利用高新技術對機電一體化產品進行不斷地創新設計，推進產品設計的智能化、自動化、快速化。設計開發和研制的各種性能優良、穩定高效的機器人和機電一體化產品，將實現各種作業的柔性化和自動化，使機械設備具有更高的柔性。

　　1)智能化。機電一體化產品以某種程度的智能是機電一體化永恒的追求目標，21世紀更是機電一體化向智能化發展的一個重要時期。通過模糊邏輯控制技術、專家系統技術、人工神經網絡系統等多種多樣的途徑，在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等方法，模擬人類智能，以求得到更高的控制目標。當然，機電一體化產品不可能達到具有與人完全相同的智能，但高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能的。

　　2)網絡一體化。由于網絡的普及，在20世紀90年代，網絡技術的飛速發展給科學技術、工業生產、政治教育及人們的日常生活帶來了巨大的變革，各種網絡將全球經濟、生產、生活連成一片，推動全球化的進度。而基于網絡的各種遠程控制和監控技術，讓家用電器網絡化成為可能。把各種家用電器連接成以計算機為中心的家用電器系統，使人們無論在家里還是在外面，都能隨時享受各種機電產品帶來的好處。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。

　　3)模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有不同標準的機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元非常重要。如研制集減速、智能調速、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。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。顯然，從電氣產品的標準化、系列化可以肯定，規模化將給機電一體化企業帶來美好前程。

　　4)微型化。國外稱其為微電子機械系統，泛指幾何尺寸不超過1 cni3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，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。

　　5)綠色化。工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適：另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色機電一體化產品具有遠大的發展前途。

　　6)系統化。系統化的表現特征為系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。機電一體化的人格化有兩層含義。一是機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。二是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。

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