机电一体化技术的现状及发展趋势论文_杨雷鹏

机电一体化技术的现状及发展趋势论文_杨雷鹏

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摘要:由于社会对机电一体化技术的认可,使得机电一体化技术在发展的过程中取得了一定的成果,但机电一体化技术的发展时间毕竟不长,在发展的过程中还会面临很多困难和问题,我们应该坚持科学的发展观,认真分析机电一体化技术发展的现状,结合我国经济与科技发展的实际,使得机电一体化能够在国家的发展当中做出更大的贡献。

关键词:机电一体化技术;发展现状;发展趋势

1.机电一起化技术的概念

机电一体化指将机械装置与电子化设计方面的功能结合起来的系统的总称,采用机电一体化技术在机械产品基础上创造出新型的机电产品,在机构的执行、动力和信息控制功能上引进电子技术。机电一体化主要包括技术和产品两方面,机电一体化是将群体技术相互融合为一体的综合技术,与传统电气形成的机械电气化概念有本质性的区别。随着科技的不断发展,机电一体化作为一种有自身特征的新型技术学科主要具有一定的特征:从系统观念讨论,综合运用各种机械、微电子、自动控制技术和软件编程技术等多种综合技术,各个技术之间配置合理,从根本上实现多功能、高质量和低能耗的经济意义,使得系统工程技术在整个系统中最优化。

2.机电一体化技术的发展现状

2.1初级发展阶段

二十世纪六十年代以前的时间是机电一体化技术发展的初级阶段,在初级发展阶段,人们开始能够自觉利用电子技术的成果完善机械产品的性能,在二战之后,战争在使科技发展滞后的同时,也促进了电子技术和机械产品的结合,在战争期间这种结合主要应用与军事,在战争结束够,电子技术与机械产品的结合用于经济发展中,并为经济的发展带来了巨大的作用,由于机电一体化技术刚刚产生,人们对这种技术的认可程度还不高,机电一体化技术还未得到广泛运用,这个阶段的机电一体化技术还算不上是真正的机电一体化技术。

2.2深入发展阶段

20世纪70-80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

2.3规划发展阶段

在二十世纪八十年代初期,国家就对机电一体化技术进行了研究,并且国务院还把机电一体化技术列入了863计划中,还成立了专门的机电一体化领导小组,由于国际机电一体化技术在飞速的发展过程中,我国充分考虑到国外技术的发展对我国的影响,还把机电一体化技术的发展方向与影响纳入九五规划和发展纲要中,不仅是国家对机电一体化技术非常重视,很多高等院校、国家企业也对机电一体化技术进行了研究与应用,并取得了一定的成果。当前阶段的机电一体化发展为我国的综合国力的提升做出了重要的贡献。

2.4机电一体化产品迅猛发展,主要表现在以下4个方面

2.4.1机电一体化产品几乎遍及所有制造业领域

在工业发达国家,数控机床占机床总数的30%-40%。工业机器人正向智能化和智能系统的方向发展,数量在未来十年将以25%-30%的速度增长。智能机器人将逐步进入办公、管理、娱乐、家庭等各个领域。

2.4.2机电一体化从单机向整个制造业的集成化过渡

计算机集成制造系统(CIMS)是当今世界制造业发展的总趋势,它打破原有部门之间的界线以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。CIMS的实现是全局动态的最优综合。

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2.4.3激光技术进入机电一体化领域

光机电一体化是激光技术与机械、电子技术相结合,不仅大大扩展了机电一体化的应用领域,而且使一些行业出现重大变革,是当今信息业与制造业的最佳结合点。

2.4.4微细加工技术与设备发展迅猛

微电子技术及其产业的高速发展,带动了大量高新技术的兴起,微细加工技术和装备不仅支持了电子产业的发展,且对微机械的诞生和发展也起了决定性的作用。

3.机电一体化技术的发展趋势

3.1绿色化发展

工业革命之后,人类的生活方式和生活环境就发生了翻天覆地的变化,工业的发展给人们的日常生活带来了显著的影响和巨大的变化。一方面,大量的工业产品使得人们的物质生活需求得到满足,提高了人们物质生活水平;另一方面,大量的工业生产能耗使得有限的资源在不断减少,同时对环境造成了极大的威胁,影响到人们健康的生活环境。在这样的背景下,越来越多的人开始意识到环境保护的重要性,见识到自然的威力。“绿色生产”、“绿色生活”就成为了当前社会当中的热点词汇。当前,在机电一体化技术体系当中已经得以实现的智能化应用主要有四个方面:专家系统、模糊控制、神经网络以及遗传算法。在环境污染情势严重、生态环境屡遭破坏的背景下,机电一体技术的绿色发展就是一个必然趋势。

3.2智能化发展

我国目前机电发展的重要方向是智能化,智能主要是对机器的控制,以控制理论为基础,综合人工技能、计算机技术、心理学等方面的技术,模拟人类智能,使得该产品具有自身的逻辑思维、自主决策能力,机器人与数控机床的智能化是重要应用之一,伴随着计算机、通讯等技术的快速发展,传统现场控制技术无法满足现场控制设备的要求和变化,这就要求机械设备的智能化程度不断提高,机械设备操作所具有的安全性、燃料经济性也要有很大的提高。

3.3网络化

网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等人们日常生活都带来了巨大的变革,同样也给机电一体化技术带来了重大影响,例如通过网络对机电一体化设备进行远程控制。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势,利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统,使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。

3.4模块化

模块化的实现是机电一体化设计过程中较为重要的一个环节。模块化的工作量较大且较为繁琐,各种设备的生产厂家较多,如果不能很好地实现各个零部件之间的紧密配合,就有可能使得机电一体化技术不能很好地实现,这就需要对机电一体化进行模块化设计。模块化设计就是将多个要素组合在一起,构成一个子系统。多个子系统最后又组合成为一个整体,从而生成一个新的系统,产生不同的功能。机电一体化如果能够实现模块化设计,必然大大减少设备之间的不兼容概率,不仅仅能够更好地实现其基本功能,甚至能够促进一些新的功能的开发与应用。

3.5微型化

微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。

4.结束语:

机电一体化的出现是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。与机电一体化相关的技术还有很多,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,机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献:

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[4]王苏彧. 悬臂式掘进机记忆截割及自动截割控制方法研究[D].中国矿业大学(北京),2014.

论文作者:杨雷鹏

论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期

论文发表时间:2017/11/30

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