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摘要:现如今,科学技术不断的发展,人们的生活发生了翻天覆地的变化,也让机电一体化技术应运而生。机电一体化技术实现了电子信息、机械设备与自动控制等技术的有机结合,全面提高了现代化生产技术水平,为机电一体化产品开发及现代工业发展提供可靠的支持。机电一体化技术的出现和应用,是生产力发展到一定阶段的必然产物,是科学技术发展的结晶,满足社会发展新时期的多元需求。文章以机电一体化技术的概念为切入点,对机电一体化的几个较常应用的领域的应用情况进行了分析,并在此基础上对机电一体化技术的未来发展方向进行了推测。以供相关人员参考。
关键词:机电一体化;控制系统;工业机器人
随着我国科技技术的不但发展,机电一体化技术已经达到国际领先水平,在我国不同行业已经开始广泛应用,而且应用领域范围仍在不断扩大,已经呈现出一种多元化发展的良好态势。机电一体化科技手段涉及非常广泛的专业知识,需要多种专业技术进行有机结合,默契高效地进行协同作业,并不是简单的将多种技术拼凑到一起。目前广泛应用的机械自动化生产设备都可以视作是由机电一体化作为技术支持。
1机电一体化技术
我国机电一体化技术的发展时间较短,但发展的速度较快。近年来随着科技水平的提升和进步,机电一体化技术已经逐渐走向了发展的新纪元。机电一体化技术已经成为专门的学科领域,其研究内容涵盖了较多内容,但简单讲就是机械技术和电子技术之间的融合,将诸如信息技术、自动控制、传感检测、伺服传动等多种类型的技术进行综合运用,用以实现机械电子产品或工程的一系列诉求或功能。机电一体化技术能够将设备内的软件和硬件结合到一起,在多种类型的领域能够加以应用。机电一体化核心技术如下:
(1)信息处理及驱动技术。机电一体化的技术核心由外部硬件以及内部软件两方面组成。其中硬件技术是机电一体化的技术载体,信息处理器和驱动设备是硬件的基本组成单位。电机是一种目前使用非常广泛的驱动机器,但是由于技术过时,电机的使用效率和响应效率都存在很大的问题。目前,我国科研人员正在努力研究利用信息处理器、传感器以及电机三者进行有机结合。机电一体化技术和信息处理以及电子信息具有紧密的联系,如果想要进一步对机电一体化技术进行发展创新,就需要提高信息处理效率和准确性,解决机电一体化的抗干扰和标准化的问题。
(2)传感器技术。目前虽然传感器技术已经有了重大突破,已经开发出精度很高的传感器,但是由于成本较高、专业性要求严格等原因,还没有广泛使用。目前使用的大多数传感器在精确度、灵敏度以及可靠性方面都存在问题。如何提高传感器精确灵敏度是机电一体化技术发展突破的关键因素。光纤传感器技术是目前较为流行的前沿技术,也是未来传感器技术的发展趋势,未来将创造并使用非接触类外部接受信息传感器。
(3)机械制造技术。目前机械技术相对成熟,但是在机械的使用性能、精确度以及减轻质量上仍然可以进行改进。现阶段大多数使用的原材料多以钢铁为主,具有个很大的进步空间,完全可以考虑非金属类的复合材料。研制生产具有高密度、强硬度、低重量的新型材料,减少机械体积,提高机械使用效率,提高相应速度,减少能源耗费。
(4)软件开发技术。机电一体化中,硬件是软件的使用载体,而软件才是真正操作运行的主体。为了保证软件系统能够与硬件设备进行协同工作,在发展硬件规格标准的同时,必须要规范化软件开发标准,将软件开发模块化、标准化,提高软件系统开发效率、运行速度以及准确性,延长软件的使用生命周期。
2机电一体化技术的应用
2.1机电一体化技术在数控机床中的应用
我国机床数量列居世界前茅,已然在功能操控等多种方面获得了较大的成效。数控机床的构造,实现了构造的总线式和紧凑型以及结构的模块化,能够应用多个中央处理器和总线体系结构。其能够通过开放性的设计,应用数控编程技术并逐渐实现智能化,再加上模块化的软件设计和应用大容量的储存器、单板机和单片机组成的控制机等,大幅度提升数控机床的操控性及技术精度[2]。
2.2机电一体化技术在分布式控制系统中的应用
所谓分布式控制系统,就是指通过同一个中央处理器或是计算机对多个远程的处理器或计算机进行控制的系统,系统内部由于控制级别和权限不同可以分成多种级别类型。通过统一的中央处理器即可对整个生产过程当中的各个单元以及运行内容进行实时控制,这种综合系统能够显著减少现场的工作量。可以实现远程的管理,其能够进行监管和控制的功能较多,系统当中能够随时加入新的子系统和相关项目,在进行故障排查和检修时更为方便,相对于手动的控制而言其安全性、稳定性更强,效率也更高,是当前大型机电一体化系统的主流[3]。
2.3机电一体化技术在工业机器人中的应用
工业机器人是机电一体化技术的集中体现,其发展历经了三个主要阶段,起初工业机器人只能根据内部设定的指令完成相对单一的重复性动作,用于减少人工的工作量或工作强度,本阶段的工业机器人没有判别处理应急状态的功能。随着科学技术水平的提升,工业机器人的传感元件得到了改进和提升,可以获取较为简单的作业环境和对象的信息,通过计算机对这些信息的分析和处理能够对具体的情况进行一定程度上的判断,并利用判断的结果进行一些反馈性的运动,相对于初始阶段而言已然有了发展和进步。如今工业机器人的智能化已经得到了普及,机器人能够对多种较为复杂的情况进行反馈,甚至能够借助计算机的帮助进行“思考”,具有一定的逻辑思维,能够对获取的信息进行处理和判断并作出相对合理的决策,具有较强的环境适应性和行动的独立性,同第五代计算机有着密切的关系。
3机电一体化技术的未来发展趋势
随着机电一体化技术应用的逐步深入,使得自身的优势得到了社会各界的广泛应用,并且在科学技术水平的进步之下,使得机电一体化技术也得到了进一步的发展,实现了机电一体化技术的革新和优化,其发展主要包括以下几个趋势:
绿色环保是可持续发展的基础性条件,也是当前世界的共同呼声,所以机电一体化的未来发展必然是朝向低能耗、高效率的方面进展。在可利用资源有限的情况下,更加科学有效的对资源进行配置和利用,使用可回收再利用的材料,将资源运用于使之发挥最大效用的位置,在获得经济效益的同时也能为环境提供较多的助益。此外当前的一些机电一体化设备已经开始走向微型化阶段,通过纳米、微米等先进的技术手段,大幅度缩小机械电子设备的体积,尝试提供更加精微型的高科技技术产品。这种微型机电一体化产品材料消耗少、重量轻、能耗低以及体积小,不仅在工业机电行业具有广泛的应用,在刑侦、医疗以及生物技术方面也具有良好的发展前景。如今的机电一体化设备包括工业机器人在内,都已经以自动化和智能化为发展目标,未来的机电一体化设备将会大规模的取代人工,走向全面智能化时代。
4结束语
机电一体化技术是科学技术发展的产物,机电一体化技术当中融合、渗透了很多学科的专业知识,在科学技术水平不断发展的时代基础之上,更多新型的技术如微电子技术和计算机技术都在逐渐融入其中。如今的机电一体化技术已经在多种类型的领域得到了发展和应用,和生产、生活中的各项活动息息相关。在科学技术得到进一步发展的以后,我们可以预见全面智能化、自动化的机械工业提供更多种类的产品和服务,带来更多的经济效益和社会效益。
参考文献:
[1]李春雨.机电一体化技术的应用与发展[J].工程技术研究,2016(7):64-65.
[2]吴健.建筑机电一体化设备安装技术及电动机的调试方法[J].工程技术研究,2017(3):40+43.
[3]付兴鹏,朱珈锐,王常明.机电一体化技术的应用及发展趋势[J].南方农机,2017,48(4):78.
[4]熊春贵.机电一体化技术及发展方向综述[J].南方农机,2015,46(9):55-56.