机电工程技术及一体化发展趋势

摘要 　　 【 摘要 】 ： 机电工程技术通常是指机械与电气控制工程结合，研究机械设备及其电力驱动与控制的方法。从 20 世纪中叶以来，随着微电子科学技术的发展及其广泛应用，人类进入了电子时代、计算机时代。半导体大规模集成电路的出现，促进了微电子科学技术和计算机技术向机械工业渗透，由此产生了机械电子工程。计算机控制和电子控制已经成为当前实现机械控制的主要方式，在这种形势下，机电一体化技术开始出现在人们的视野中，并发展得越来越快。它从根本上改变了机械制造业的面貌，提高了机电产品在国际市场上的竞争能力。本文将以机电一体化技术为主题展开探讨，揭示其发展趋势，因此具有一定的现实意义和指导意义。 　　 【关键词】 ： 机电工程；一体化；电气 　　 1 机电一体化的优越性 　　 1.1 使用安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。 　　 1.2 生产能力和工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。 　　 1.3 使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。 　　 1.4 具有复合功能并且适用面广。机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，具有復合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。 　　 1.5 调整和维护方便。机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。 　　 2 机电一体化的核心工程技术 　　 2.1 机械本体工程技术。机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。 　　 2.2 传感工程技术。传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。 　　 2.3 信息处理工程技术。机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模 / 数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。 　　 2.4 驱动工程技术。电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件 - 传感器 - 电机三位一体的伺服驱动单元。 　　 2.5 接口工程技术。为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，工程技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 　　 2.6 软件工程技术。软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 　　 3 机电一体化技术发展趋势 　　 3.1 人工智能化。人工智能化即让机器具有能够模仿人类思维和决策的能力，从而更正确、高效的到达目的。在当今现代化社会，机电一体技术的发展趋势必然是向人工智能化方面发展。当然，机电一体化技术向人工智能化方面发展，并不代表机电一体化产品就完全具备人的智能，甚至取代人类，其主要目的就是为了能紧跟时代发展需求，以此更好的造福社会和人民群众。 　　 3.2 网络化。随着网络技术的飞速发展，网络技术在社会发展和人们日常生活中所起到的作用越来越重要。网络技术兴起和应用，导致了信息大爆炸时代的出现，各种消息仅需极短的时间就能传递到世界各地，同时也使得全球经济联系的更为紧密，进一步实现了全球经济一体化。机电一体化技术向网络化发展，所带来的改变可谓是天翻地覆，试想机电一体化技术网络化，一旦研制出新的机电产品，通过网络传播在很短的时间内就能在全球范围内进行畅销，这样不仅节省了大量宣传费用，还大大拓宽了宣传范围，可谓一举数得。 　　 3.3 微型精密化。微电子技术的出现使得机电一体化的发展产生了巨大变革。微电子技术是基于微电子机械系统的一种技术，主要指几何尺寸小于 1 厘米的机电一体产品，并不断向微米、纳米方向发展。微机电一体化产品主要具有体积小、耗能少、运动十分灵活等特点，在社会发展中具有非常重要的作用，尤其是在医疗、军事方面，有着极为强大的功能，例如在医疗方面，其所具备的特点能帮助医生更好的完成一些复杂的、风险较高的内科手术。当前，机电一体化超精密技术主要包括光刻技术与蚀刻技术两种。 　　 3.4 产品绿色化。绿色、环保、节能是现代化社会发展一直提倡的宗旨，亦是人们群众共同关注和热议的话题之一。现代化社会发展的一个主要趋势就是绿色化，保护自然环境，合理利用自然资源等，并且对于许多产品也要求其转变为绿色产品。工业发展推动了人类社会的进步，高新科技、高档住宅为人类提供了舒适的生活，但同时也在不断消耗自然资源，破坏生态环境。在人们充分认识到发展工业的同时应尽量提倡绿色、环保、节能，绿色产品概念随之应运而生，可以说产品绿色化是社会发展的必然趋势。 　　 4 结语 　　综上所述，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。机电一体化是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求和产物。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展前景也将更加广阔。 　　参考文献： 　　 [1] 刘耀海 . 浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势 [J]. 信息系统工程， 2012 ， 10 ： 89+95. 　　 [2] 姜新嘉 . 浅析机电一体化技术的应用及发展趋势 [J]. 电子制作， 2013 ， 08 ： 231.