浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势李雄

浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势李雄

(身份证51082319831208XXXX四川成都610000)

摘要:现阶段,随着机电一体化技术的发展,它的综合性特征逐渐被显现出来,尤其是自动控制技术、计算机技术及传感技术等,将多种现代化技术有机的结合在一起,从而稳定我国的社会经济发展。为了更好地促进机电一体化技术的发展,相关人员必须加强对机电一体化技术应用现状的认识,掌握相关技术中的问题,并有针对性地提出解决方案,只有这样才能做得更好的加强机电一体化技术未来发展趋势的确定,推动机电一体化技术在生产和生活中的应用。因此,在未来的发展中,有必要加强机电一体化技术的研究,从而促进机电一体化技术的更好发展。

关键词:机电一体化技术;应用;发展;研究

1、机电一体化概述

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化已发展成为一个拥有自己系统的新学科。随着科学技术的不断发展,它将被赋予新的内容。然而,其基本特征可概括如下:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测量控制技术和电力电子技术,根据系统功能目标要求,合理配置和布置各种功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现具体的功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统,则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此,“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。

2、机电一体化技术的应用现状

目前,机电一体化技术主要应用形式包括数控机床、工业机器人以及分布式控制系统等,以下分别介绍:

2.1数控机床

数控机床是机电一体化技术的成功案例。经过多年的发展,数控机床具有更高的控制精度、更多的功能、更方便的操作和更合理的结构。其结构的发展逐步趋向总线式、模块化、紧凑型,且采用多CPU、多主总线的体系。数控机床的开放式设计可以提高系统的层次和兼容性,便于用户编程和设备修改和升级。为了提高数控机床的智能化水平,通常在系统中采用在线诊断和模糊控制技术,一旦机器出现故障,如刀具损坏或潜在故障等,就可以反馈给操作员,通过在线诊断功能模块,可以采取进一步的控制措施,同时由于模块化的设计使得系统可通过模块的组合具备丰富的功能,且使控制操作更为简便,一般通过一台机床即可同时控制多台机床,使其同时完成多个独立的加工任务,实现多过程、多通道的控制。

2.2工业机器人

工业机器人的出现可以在一定程度上取代人类劳动力。工业机器人是高辐射、高噪音污染和高浓度有害气体环境下的进行工作的理想选择。工业机器人的发展经历了三个阶段。第一代工业机器人智能化程度低,只能通过预设程序执行简单的重复动作,无法应对不断变化的工作环境和工作岗位。随着科学技术的发展,在第一代工业机器人的基础上出现了第二代机器人,通过各种传感器的应用,使其可通过对环境信息的获取、分析、处理并反馈给动作单元,做一些适应性工作。虽然它不太智能,但它已成功应用于某些特定领域。今天,机电一体化技术相对成熟,第三代机器人的智能水平得到了很大提高,其可以通过强大的传感原件收集信息数据,并根据实际情况作出类似于人脑的判断,因此可以在多种环境下进行独立作业,但成本较高,在一定程度上限制了实际应用。

2.3分布式控制系统

分布式控制系统相对于集中控制系统而言,它是通过中央计算机控制和指导负责现场测量和控制的多台计算机。由于其强大的功能和安全性,它成为当前大规模的机电一体化系统的主流技术。根据实际情况,分布式控制系统的水平可分为两级、三级或更多层级,通过中央计算机完成对现场生产过程的实时监控、管理和运行控制。同时,随着测控技术的不断发展,分布式控制系统还可以在生产过程中实现实时调度、在线优化、生产计划和统计管理功能,成为集测量、控制和管理于一体的综合系统。这种综合系统具有功能丰富、可靠性高、操作简便、故障率低、维护方便、可扩展性强等优点,大大提高了系统的可靠性。

3、机电一体化的发展趋势

3.1智能化

智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近年来,处理器速度的提高和微机的高性能、传感器系统的集成和智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地促进了机电一体化产品向智能化的发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有一定程度的判断和推理、逻辑思维和自我决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。

3.2微型化

微型化是机电一体化的新发展方向。微机电系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并且逐渐向微米和纳米单位方向上发展。由于其体积小、能耗低、运动灵活,微机电系统可以进入普通机械无法进入的空间,在执行精细操作上具有明显的优势。因此,它在生物医学、航空航天、信息技术、工业和农业乃至国防等领域具有广阔的应用前景。

3.3网络化

网络技术的兴起和快速发展,带来了科技、工业生产、政治、军事、教育等各方面在日常生活的巨大变化。现场总线和局域网技术的应用使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,能使人们在家里就可分享各种高技术带来的便利。因此,机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

3.4模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。

3.5绿色化

机电一体化产品的绿色化主要是指它们在使用时不会污染生态环境,报废后可以回收利用。在设计、制造、使用和销毁的生命过程中,绿色产品符合特定的环境保护和人类健康要求,对生态环境无害或危害较小,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。

4、结语

综上所述,机电一体化技术是经济发展过程中非常重要的科学技术,也属于全球科学技术发展的结果。因此,在未来的开发和应用过程中,相关部门应该更加关注机电一体化技术的深入和研究,并利用先进的技术和设备来创新机电一体化的发展。

参考文献

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