簡述機電一體化技術現狀與發展趨勢
時間:2022-02-19 11:08:39
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摘要:機電一體化技術在工業領域的應用,在提升工業生產效率及質量的同時,大力促進我國工業行業朝著自動化、信息化、智能化的方向不斷發展。基于此,本文對機電一體化技術的現狀與發展趨勢進行分析研究,僅供參考。
關鍵詞:機電一體化技術;發展趨勢;現狀
機電一體化是指將電子技術融入機械信息處理、結構、控制以及動力功能中,實現電子軟件、技術與機械裝置的有效結合,并構建完整一體化系統。隨著科學技術的迅猛發展,機電一體化技術也在不斷創新和完善。在實際應用過程中,通過對機械技術、自動控制技術、信息技術、電力電子技術、信息變換技術、微電子技術、計算機技術、傳感技術、接口技術、軟件編程技術等的綜合應用,充分發揮出機電一體化技術的作用和價值,在提升工業生產效率、質量的基礎上,推動我國工業領域的長久發展。
1機電一體化技術發展現狀
1.1含義闡述。機械裝置與電子信息技術的有效融合被稱之為機電一體化技術,相較于傳統電氣化技術,該技術在工業生產中的應用,在生產方式方面存在較大差異。而縱觀現階段機電一體化技術的應用,已經普及到多個領域,如軟件編程、臨床車間、機械設計等領域[1]。而隨著人們對機電一體化技術研究的愈發深入,使得機電一體化技術已經形成自身的科學性與獨立性,并且越來越多的高職院校進行機電一體化課程的開設,以期為國家培養、提供機電一體化專業性人才,進而推進我國工業行業的發展。1.2發展現狀。機電一體化技術在科學技術不斷發展的背景下,儼然從以往的理論研究時代過渡到當前合理化應用的時代,并且現階段機電一體化技術的應用涉及到多個領域,不僅為人們的生活、工作提供較大便利,亦能實現對人力勞動的解放。例如現實生活中常見的智能云電視、掃地機器人、微波爐等設備,均涉及到機電一體化技術的應用[2]。縱觀機電一體化技術的發展,其中歷經多個重要階段:1)20世紀60年代,屬于機電一體化技術發展初始階段。在此期間,人們通常會將機械產品的性能、結構利用電子技術進行簡單、初級的優化,以此達到提高機械產品性能的目的。但是此階段電子信息技術發展水平較低,所以機械裝置與電子信息技術無法有效融合,導致機電一體化技術無法被廣泛推廣和應用。2)20世紀70~80年代,此階段屬于機電一體化技術的蓬勃發展階段。在此期間,人們可以通過對計算機技術、通信技術、控制技術等群體技術來促進機械裝置與電子技術的融合,進而為機電一體化技術的發展提供保障。并且微型計算機與超大集成電路的發展使得機電一體化技術的發展具備良好的物質基礎。3)20世紀90年代,此時機電一體化技術的應用已經逐漸朝著智能化的方向發展,并出現了微機電一體化、光機電一體化等技術[3]。與此同時,人們對機電一體化技術的研究也愈發深入,通過建模分析、集成方法的應用促使機電一體化技術得到創新發展。此外,光纖、人工智能、神經網絡等技術的發展推動機電一體化技術邁入全新發展階段。
2機電一體化技術發展趨勢
2.1人工智能化。智能化技術的研究與發展是21世紀科學領域的主要研究話題,也是發展機電一體化技術的主要方向。因此,機電一體化技術的研究發展中,針對人工智能技術的應用備受關注,例如針對智能化數控機床與機器人的研發。所謂智能化,是指對機械行為的描述,是基于控制理論、技術的應用,結合人工智能、計算機科學、心理學、混沌動力學、運籌學、模糊數學、生理學等思想方來進行人類智能的模擬[4]。通過人工智能技術的應用來使機械裝置具備判斷推理能力、自主決策能力、邏輯思維能力等,進而實現控制目標的更高層次的提升。誠然,現階段針對人工智能產品的研發,雖然無法真正與人類智能進行比肩,但是通過對人工智能技術的應用,能夠促使機電一體化技術的應用效果更加顯著。通過為機電一體化產品進行部分智能或者是低級智能的賦予,以此充分發揮出機電一體化的最大化作用和價值。2.2機器模塊化。模塊化發展是現階段機電一體化技術發展面臨的主要難題,因為現階段進行機電一體化產品研發、生產的企業較多,雖然在具體研發、生產過程中,有固定、標準的機械接口、動力接口、電氣接口、環境接口,但是仍存在較大的難題。針對機器模塊化發展,例如智能調速、減速、電機集成為一體的動力單元研究,或者是具備視覺、識別、圖像處理、測距等功能的控制單位,通過對上述單元的模塊化發展,可以實現對生產規模的大幅度增加,并推動我國工業行業的發展。但是受到多種因素的影響,導致現階段其單元、部件以及接口的國際標準尚未有效制定。而要想實現機器模塊化發展,可以通過大企業的組建聯合來逐漸形成一種模塊化發展趨勢,以此實現企業規模化生產[5]。2.3環保綠色化。縱觀現階段我國工業行業的發展,雖然帶動我國經濟水平提升,提高民眾的物質生活水平,但是在資源生產方面的存在的問題卻愈發嚴重。也正因此,節能環保理念的提出受到人們的重視和歡迎,并且被廣泛滲透于各個行業領域之中。基于此,綠色產品的設計儼然成為現階段工業發展的主要趨勢。而針對綠色產品而言,并非是產品不會對環境造成破壞就屬于綠色產品,而是需要在設計、制造、使用以及銷毀等環節都符合相應的環境保護要求和標準。與此同時,需保障綠色產品在具體使用期間可以提高資源利用率,避免對生態環境造成破壞。在此背景下,進行機電一體化產品的綠色化設計至關重要,以此在保障機電一體化產品不對生態環境造成破壞的同時,可以達到回收利用的目的。2.4體積微型化。微型化最早在20世紀80年代提出,是指機電一體化技術在發展過程中,需要朝著微觀領域、微型機器的方向不斷發展。在此背景下,機電一體化技術的微型化研究不斷深入[6]。當前,針對機電一體化的微型研究已經取得一定的成效,具備體積小、靈活性高、能耗低等特點,在軍事、生物醫療以及信息等領域都得到充分的應用。針對微機電一體化技術而言,需要在具體應用過程中依靠精密儀器進行制造加工,所以技術性方面有著較高的要求。我國雖然針對微機電一體化技術的研究仍處于初步階段,但是通過堅持不懈的研究后,也取得良好的成效,例如半導體的應用,為微機電一體化技術的發展奠定基礎。
3結束語
綜上所述,集成多種先進技術的機電一體化技術,不僅是社會生產力不斷發展的一種重要體現,更是推動我國工業領域發展的關鍵基礎。機電一體化技術的應用已經在機電、工業行業占據著至關重要的地位,而隨著科學技術的發展,機電一體化技術會得到不斷的創新與優化,進而充分發揮出自身更大的價值和作用。
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作者:羅逸凡 單位:荊楚理工學院
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