机电一体化技术的现状与发展趋势探讨

摘要：经济与科技的快速发展，让机电一体化在技术与应用上都有了飞跃的发展，逐渐成熟的技术与在更多领域的广泛运用极大的促进了社会生产力的发展，在未来的发展方向上也有更广阔的前景，为人类生活带来更多变化。

关键词：机电一体化  数控机床  智能化

中图分类号：TH-39   文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）09-0218-01

1 机电一体化技术简述

机电一体化结合了计算机技术、电子技术、信息技术、机械技术等而产生的一门新兴技术学科，又称为机械电子工程。随着技术的不断创新与进步，在微电子技术、计算机信息技术、自动控制技术等的助力下，机电一体化产品在性能与智能化等方向上都有了很大的提高，并且在工程机械、航空航天、医学等各个领域都有广泛运用。在数控机床方面的应用更是大大提高了生产效率，促进了社会生产力的发展。

2 机电一体化技术的现状

2.1 发展状况

从1952年，美国率先研制出世界第一台数控机床开始，就预示机电一体化技术广阔的发展前景与应用范围。随后机电一体化技术先后在汽车与机械领域进行推广应用，而电子技术与计算机水平的不断成熟，使机电一体化技术在安全、质量、性能和质量上都有了极大的改善。进入20世纪后期则是机电一体化技术得到跨越性发展的阶段，不仅在各个领域得到广泛的应用，而且在技术上有了重大突破。首先是结合运用了信息转换技术与传感测控技术，极大的提高了在数控机床应用上的精确度与可控性。随后通信技术以及计算机网络的飞速发展，人工智能技术的出现也让机器实现自动化、智能化成为可能。事实上，人工智能的“模糊控制”技术现在已经得到了普遍应用。随着科技的不断发展，对机电一体化技术的研究与探索仍然在继续。

2.2 应用情况

2.2.1 数控机床中的应用

机电一体化技术在数控机床上的应用是最为广泛的，其数控技术在结构功能设计上与操作精度控制上都有了极大的发展。首先，在结构体系上运用多CPU与多总线式，其次是开放式的设计结合应用WOP技术以实现智能化控制，同时加强了存储器容量与软件的模块化设计，让一台机床就能够在同一时间完成多个不同的任务。制造业企业对加工精度与加工速度的更大需求，对机电一体化技术则有了更高的要求，也促使了技术的不断革新，逐步实现机电一体化技术的高精度化与高速化。目前我国生产的普通数控机床的定位精度已经由原来的0.01～0.02mm逐渐提升到现在的0.008mm，而且我国自行研发的数控机床的最小分辨率也已经达到了0.000001mm。 同时车床的主轴转速也有了大幅度的提升，有过去的3000～4000   r/min提高到了8000～10000r/min，机床的移动速度则由原来的10～20m/min变为现在的48～120m/min。技术的进步极大的改善了加工工艺，提升了生产效率，降低企业成本。

2.2.2 工业机器人中的应用

从1986年工业机器人作为国家科技计划成立项目至今，在技术上已经有了巨大的发展。从只能进行简单重复运动、不具智能化的机器人，到如今能够进行比较复杂的逻辑思维，做出判断和决策，而且能够独立完成作业任务、适应对象变化的智能机器人。目前的水平已经掌握了机器人的设计制造与软件编程等技术。

2.2.3 PLC（可编程逻辑控制器）技术

PLC采用可编程的存储器，配有A/D及D/A转换和算术运算功能，执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。在高精密机电产品中，PLC利用其闭环控制模块来实现PID控制，还能实现远程控制功能。PLC技术的应用能够实现高速脉冲的输出与接收功能，其较强的通信联网、闭环过程控制进一步实现了智能化。

3 机电一体化的发展趋势

3.1 智能化方向

进入21世纪，机电一体化的重点研究方向之一就是实现智能化，现阶段，数控机床与工业机器人应用就是智能化研究的重要成果。运用运筹学、计算机技术、模糊数学、心理和生理学，还有混沌力学等研究方法，使机器能够进行思维、判断、决策、作业等行为就是智能化的过程。这项技术在减少工作强度的同时提高了生产效率，因此运用高速与高性能的微处理器让机电一体化产品实现低级智能，势在必行，随着技术的不断完善，智能化产品也会在更多领域得到更广泛的应用。

3.2 网络化方向

网络技术的飞速发展，带来了翻天覆地的变化，基于机电一体技术的网络化趋势主要体现在远程控制技术与监控技术。其中利用现场总线与局域网技术连接家用电器使之形成了以计算机为控制中心的集成家电系统，就能尽情享受高科技的便利。

3.3 数字化方向

数控数字技术是机电一体化技术应用最广泛的一种。数控机床的高效使机械产业得到蓬勃发展，促进了重工业的发展。另一方面计算机网络的介入更使数字化设计与制造技术在虚拟以及计算机集成技术上有了重要突破。数字化实现了机电一体化产品的远程控制与诊断修复。

3.4 微型化方向

微型的机电一体化产品因其体积小、灵活性高，并且方便携带的特点，在医疗、军事等方面都有广泛运用。随着电子工艺水平的提高，片式元器件（SMC和SMD）的发展，传统的通孔插装技术（THT）逐渐被表面组装技术（SMT）所替代，机电一体化产品正朝向微型化、轻量化、多功能方向发展

3.5 绿色化方向

人们对环境意识的逐渐提高，绿色产品成为一种趋势，也就要求机电一体化产品在设计过程中做到环境友好型，不对环境造成破坏，提高资源的利用率使机电产品在报废后能够回收利用，不造成污染，绿色化在满足社会发展的同时，也有利于机电一体化产品的健康发展。

4 结语

机电一体化产品是科技发展的重要产物，促进了社会发展，极大的提高了生产效率，降低了企业成本，推动社会生产力向更高的方向发展，同时也使人们的生活水平得到了极大的改善。随着科学技术的不断进步，机电一体化技术的前景也将会更加广阔，并给人类带来更多的惊喜。

参考文献

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[2]袁中凡.机电一体化技术[M].电子工业出版社，2010，（5）.

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[4]陈辉，王磊.机电一体化技术的现状及发展趋势[J].国内外机电一体化技术，2009.

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