机电一体化技术的应用分析

刘峰

陕西省安康市

摘要：在20世纪中后期，伴随着一系列的新型技术的发明与应用，新技术与传统技术相互渗透，相互融合的现象也不断出现，其中机械技术与电子技术在实际生产过程中经常交叉使用并不断融合，诞生了机电一体化技术。实际上机电一体化也被称之为机械电子工程，该项技术的基本思想早已出现。上世纪六十年代之前是机电一体化技术发展的准备阶段，在这一阶段数控车床、可编程机器人相继问世，为机电一体化技术的发展奠定了坚实的基础；随后在七十年代，超大规模集成电路与微型计算机技术的飞速发展为机电一体化技术的诞生铺平了道路，1971年日本人提出Mechatronics一词，标志着机电一体化技术这一概念正式形成，从机电一体化这一概念被提出到80世纪末被称作该技术的初级发展阶段，进入90年代后，该项技术已经被广泛认可，也渐渐形成完整的技术科学体系，21世纪后，随着人工智能技术的崛起，机电一体化技术吸收了人工智能技术，在工业生产中扮演了更加重要的角色。

关键词：机电一体化技术；应用；发展趋势

一、机电一体化技术的基本特征

1、强大且广泛的应用能力

机电一体化是以机械技术为主体，以电子、机电过程控制为目的的一项技术，可以渗透到机械系统和产品中，，正是基于这种技术的特殊组成部分使得机电一体化技术有着极强的应用性，几乎不受行业限制，尤其是在制造行业，机电一体化技术随处可见，例如在数控车床、工业机器人等。随着计算机信息技术与人工智能等技术的兴起，机电一体化技术得到进一步优化，实现了以信息化为核心，应用领域与应用效果更是得到显著提升。

2、使用简易化

从技术研发角度而言，机电一体化技术需要开发人员拥有坚实的理论基础与丰富的专业技术知识；但是从使用层面上来看，用户需要的是功能强、操作方便、人机协作关系好的产品，而机电一体化技术产生的产品恰好能够满足这一点，用户只需要掌握常规操作流程即可，不必像普通车床需要高超的操作技巧，大大提升了设备的可操作性。

二、机电一体化的改进

机电一体化主要形式是软件和硬件方面。硬件主要包括了机械本身、传感器、信息处理单元和驱动单元。机械本身方面，要从选材和性能方面进行考虑，而现代的机械产品主要是钢化材料，但是钢化材料在重量方面不能很好的满足产品轻便的要求，因此，机械本身在材料上可以选择采用更为轻便的非金属复合材料。一旦机械本身在重量上达到了轻便的要求才能实现驱动系统小型化的要求，同样的也可以减少能源和资源的消耗，提高利用效率。在传感器方面，传感器是一个很关键的技术，要求传感器的灵敏性和精确性极高，为了达到这个要求，现代技术也已经有光纤电缆的运用。在信息处理技术方面，电工电子和微电子技术的运用使得现代信息处理技术得到了显著的提升，大数据运用便是一个很好的例子。在驱动单元方面，机电技术的运用在很早之前就有了，而现如今引用机电一体化技术的运用时驱动器的运用更加灵活便利。

三、机电一体化技术的应用

1、数控机床方面

在数控机床中，机电一体化技术已经得到广泛的应用，并取得了非常良好的效果。数控机床中的机电一体化技术，在经过长时间的发展和探索后，已经处于相对成熟的状态，到目前为止，数控机床已经实现了主总线以及大量CPU的结构体系，在精度和便利性上，已经具有相当的高度。与传统技术相比，应用了机电一体化技术的数控机床，在加工精度上具有更高的质量；自动化程度高，能够在很大程度上减轻劳动强度；可以进行多坐标的联动，从而加工出形状更为复杂的零件。同时，数控机床由于其本身高精度和相较于普通机床3-5倍的生产效率，从而能够更好地满足当前社会生产的需求。另一方面，当前的数控机床在生产和设计过程中，采用较为开放的理念，从而能够为后期增加其适用范围进行改装及编程提供了足够的空间。

2、机器人领域

目前的工业机器人是机电一体化技术的典型产品。机器人在社会生产中可以进入多个行业和领域之中，由于机器人的应用，为实际的生产过程节约了大量的劳动力，节约了企业的实际生产成本。同时，机器人的应用，也取代人进入一些如强辐射、高污染及存在有害气体的较为恶劣的生产环境之中。当前的工业机器人采用了成熟的机电一体化技术，因而在智能化水平上相较于以往的工业机器人有很大提升。工业机器人的产生是在20世纪60年代，由于技术的限制，当时的工业机器人只能完成简单重复的动作，发展至今，由于机电一体化技术的大规模应用，机器人已经可以通过编程让其适应实际的工作和生产环境，并具有拟人化能力以及通用性的特征，让机器人能够执行不同的作业任务。

四、机电一体化技术的未来发展趋势

1、智能化

人工智能技术是21世纪三大尖端科技之一，人工智能旨在让设备能够像人脑一样具有认知能力与学习能力，能够进行逻辑思维、自主决策等，当前人工智能技术飞速发展，人工神经网络、模糊神经网络等更是得到了长足发展，并在图像识别、语音合成等方面得到了广泛应用。可以说人类进入了智能时代，可以预见的是机电一体化技术未来将朝着智能化的方向发展，在故障诊断、远程实时监控、过程控制等方面将将发挥重要作用。

2、绿色节能

节能与环保是当前的发展主旋律，科技的飞速发展给人类的生产生活带来了极大的便利，但是不可否认的是，我们所处的环境日益恶化，能源日趋枯竭，雾霾等重污染天气频发，因此绿色节能是发展趋势，这是外部环境的硬性要求，因此机电一体化技术也必须顺应这一时代潮流，朝着绿色节能的方向发展，

这就要求产品在其设计、制造、使用和销毁的寿命周期中，符合环保要求，尽量减少污染产生；符合节能要求，尽量减少能源消耗。机电一体化技术要在产品设计环节尽量选用绿色环保的原材，这就需要进一步优化产品设计；在产品生产制造环节，就需要机电一体化技术优化生产环节，合理控制功率输出，减少能源消耗；在回收利用阶段，就需要保证相关产品、设备零部件的通用性，提升回收率，因此，进入21世纪，机电一体化技术的任务是要能提供一种高性能、高利用率、低能耗、低污染、且可回收的智能化机电产品。

3、高效微型化

在航空航天、国防军事、生物医药等领域需要进行精细化操作，因此这对机电一体化的发展提出了新的要求，微型化是机电一体在未来发展的重要趋势之一。微机电一体化具体是指产品体积小、耗能少、运动灵活，可进入一般机械无法进入的空间进行精细操作。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。微机电一体化产品泛指几何尺寸不超过1cm的机电产品，目前已经问世，未来该项技将朝着微米级、纳米级的方向发展。

结束语

总之，机电一体化是社会生产力发展的必然要求，因此加强机电一体化研究，对于提高经济效益、扩大生产规模，促进社会的进一步发展具有重要意义。同时，机电一体化未来的发展需要多种技术的共同作用进行推动，所以，其对于促进各学科未来的发展，也会产生巨大作用。

参考文献：

[1]陈顺平，朱江龙.浅析机电一体化技术的应用及发展[J].黑龙江科技信息，2015（36）：30.

[2]王志英，王飞.浅谈机电一体化技术的发展及应用[J].四川水泥，2015（3）：334.

[3]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.

[4]黄恩勇.浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势[J].科技与企业，2012（4）：210.