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论机电一体化技术发展现状及走向

发布时间:2017-03-27

  摘 要:机电一体化是一门新兴的交叉学科,正处于发展上升阶段。 机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机融合而构成的系统的总称。本文的主要内容在于分析我国机电一体化技术的发展现状,并对这一技术的未来发展走向做出了预测。

  关键词:机电一体化 发展现状 发展走向 预测

  机电一体化技术在社会生产和生活中显现出了巨大的优越性。可以说,机电一体化技术代表着机械工业技术革命的发展方向。机电一体化技术涉及到机械制造技术、信息处理技术、测试技术、传感器技术、微电子技术、自动控制技术、人工智能技术、伺服驱动等多种技术。

  一、我国机电一体化技术应用现状

  目前,在机电一体化技术方面我国已经取得了一定的成就,特别是在机器人方面、数控技术方面和计算机集成制造系统方面尤为显著。

  在机器人方面。经过2 0 多年的发展,我国已经掌握了机器人操作的设计制造技术、控制技术和软件编程等关键技术。机器人已经被广泛应用于工业上,并逐步涉及到医疗和水下探测等方面,在国防上也占有一席之地。特别值得一提的是,目前我国很多高校的自动化专业都在研究各种各样的机器人。比如说,国防科技大学研发出了类人机器人,北京航空航天大学与海军总医院联合研发了医用机器人,哈尔滨工业大学研发出了足球机器人,哈尔滨工程大学研发出了水下机器人并在抚仙湖水下遗址探测上得到了成功应用等等。

  在数控技术方面。在坚持自我开发与借鉴国外先进技术和经验的基础上,目前我国已经基本具备了自我研发能力,并在国内建立了多处数控研发和生产基地。到现在为止,我国数控技术行业已经具有年生产数控系统3000 多套、主轴与进给装置5000 多套的能力,成为促进国民经济发展的重要产品。掌握关键数控技术并形成自我研发和生产能力,对于发展民用工业和国防工业都有着不可替代的作用,同时也增强了我国的综合国力。可以说,我国的数控产业已经基本成形。

  在计算机集成制造系统方面。近年来,我国在计算机集成制造系统方面取得了巨大的进步,已经掌握了一些关键技术。目前,我国已经在清华大学建成了国家C I M S 工程研究中心,在国内其他高校和科研单位建立了7 个CIMS 单元技术实验室和8 个CIMS

  培训中心。同时,计算机集成制造系统在国内多家企业中得到了广泛应用,取得了良好的经济效益。但是,我们看到上述成就的同时还应该看到关于计算机集成制造系统的核心技术我们还没有取得突破,部分产品还主要依靠国外技术的支持才能得以研发和生产。

  二、我国机电一体化技术的发展走向

  着眼于我国机电一体化技术的发展现状,科学预测机电一体化技术的未来发展走向,对于提高我国机电一体化技术的研发能力具有一定的促进作用。

  系统化。开放的、多样化的机电一体化产品的系统运用,不但能够提高生产效率,还能更加便利人们的生活。单一的机电一体化产品能够在某个方面满足现实的需要, 而多种机电一体化产品的系统运用,则能够满足更多方面的需求。针对市场逐步出现的多样化需求,机电一体化产品的设计和生产也在逐渐向系统化方向发展,注重对于一系列机电一体化产品的研发,并努力实现不同系列机电一体化产品之间的兼容与并用。因此说,机电一体化技术向系统化方向发展是大势所趋。

  微型化。微型机电一体化产品是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物,是将传统尺度的机电一体化产品进行缩小的结果,通常指体积不超过1 立方厘米的机电一体化产品,但决不是将尺寸按比例缩小制造,微型化产品制造与传统机械制造有区别,已经成为一种新的学科。微型化机电一体产品具有体积小、能耗低、运动灵活等特点,已经被广泛应用在医学、军事、航空等领域。在医疗过程中所使用的微创技术,就是运用微型机电一体化技术的结果;在军事上,“苍蝇”大小的能够自主飞行的间谍窃听器也同样是微型机电一体化产品;在航天事业上,由于太空舱体积较小,而又需要容纳多种试验设备和探测设备,因此也都不同程度地使用了微型化机电一体化产品。

  智能化。智能化是机电一体化技术发展的重要方向之一。随着电子计算机技术的快速发展,人类在不断探求利用电子计算机技术模拟人工智能,使之能够在某些领域能够替代人的智能活动。机电一体化技术向智能化发展,主要表现在机电产品具有一定的智能,能够产生类似人类逻辑思考、判断推理以及做出自我决策的能力。例如,在数控机床上设置人模拟程序和人机对话功能,会给操作和维护等方面的工作带来极大的便利。特别是随着模糊控制、网络神经、小波理论以及混沌与分岔等人工智能技术的进一步发展,为机电一体化技术朝着智能化方向发展提供了诸多的推动力。

  环保化。近一百年来,工业的迅猛发展使得人类社会步入了前所未有的快速发展时期。人们已经逐渐开始享受物质丰富、生活安逸的巨大乐趣,但是,我们还应该看到人类社会的快速进步是以牺牲环境为代价的。目前,工业所产生的各种废气已经造成了大气污染,排放的各种废水已经污染了江河湖海,排出的各种废渣已经堆积如山,严重地威胁了我们赖以生存的地球家园。考虑到对于环境的保护,机电一体化产品也逐步在向清洁型、环保型、节能型等方向发展。越来越多的人士也开始青睐绿色环保型的机电一体化产品。因此说,能最有效地利用资源、最高限度地利用废弃物来设计环保化的机电一体化产品不仅是适应未来发展的一大特色,而且具有广大的市场前景。

  三、结语

  综上所述,机电一体化的出现不是孤立的,它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。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越来越光明。

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  [1] 张杨林. 机电一体化技术进展及发展趋势[J].机械制造,2005(6).

  [2]章浩.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究,2006(7).

  [3] 杨明. 机电一体化的研究现状与发展趋势[J].农机化研究,2006(8).

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