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來源:期刊VIP網(wǎng)所屬分類:機(jī)電一體化時間:瀏覽:次
摘要:機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ),機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng),利用其它高、新技術(shù)來更新概念,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更,滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造過程中,經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù),同時采用人工智能與專家系統(tǒng)等,形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。
關(guān)鍵詞:機(jī)電技術(shù),機(jī)電一體化,工業(yè)論文刊發(fā)
我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作,已經(jīng)取得了一定成果,但與日本等先進(jìn)國家相比仍有相當(dāng)差距。
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然,使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
在現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展過程中,最大程度的推進(jìn)各個學(xué)科之間的交叉和滲透,致使工程領(lǐng)域中技術(shù)革命和改造。在機(jī)械工程這個領(lǐng)域中,微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷的向前發(fā)展,以及其機(jī)械工業(yè)中逐漸滲透出來的“機(jī)電一體化”,將機(jī)械工業(yè)的產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)、構(gòu)成和功能、生產(chǎn)加工方式,以及這一列流程的答理體系都在發(fā)生著巨大的變化,是機(jī)械工業(yè)從傳統(tǒng)的機(jī)械電氣化邁向機(jī)電一體化為主要特征的新臺階。
一、機(jī)電技術(shù)概述
(一)機(jī)電技術(shù)發(fā)展歷程
自從經(jīng)濟(jì)數(shù)控機(jī)床走進(jìn)我們的視線開始,就證明了機(jī)電技術(shù)的歷史開始書寫;電子技術(shù)注入機(jī)電技術(shù)新的發(fā)展活力和空間;PLC等機(jī)械技術(shù)的快速發(fā)展,其為機(jī)電技術(shù)的成熱提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);模糊技術(shù)、激光技術(shù)和智能化的而技術(shù)等高新技術(shù)促使機(jī)電技術(shù)跨上新的臺階。
(二)機(jī)電技術(shù)發(fā)展的主要特征
機(jī)電技術(shù)其實(shí)是一門新興的發(fā)展中的邊緣學(xué)科,其代表機(jī)械工業(yè)的技術(shù)革命的發(fā)展方向。自從進(jìn)入1960年以來,大量剛剛形成的高新技術(shù)群體逐漸的走向經(jīng)濟(jì)、軍事與社會生活中的各個領(lǐng)域,并且深入的滲透,以大規(guī)模的的形式向現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)化變革。對于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,其有效的推動了機(jī)械生產(chǎn)革命的發(fā)展,同時也促進(jìn)了人類的進(jìn)步。在機(jī)械工程方面,微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用發(fā)展,以及二者向機(jī)械工業(yè)中滲透而逐漸形成的機(jī)電技術(shù),促使機(jī)械工業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)方式和答理發(fā)生變化,使工業(yè)化的生產(chǎn)從機(jī)械電器跨入到機(jī)電技術(shù)為主要特征的階段。機(jī)電發(fā)展到現(xiàn)在,仍然是自身體系所形成的新型學(xué)科,但是伴隨現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,被注入了新的內(nèi)容。其最基木的特征我們可以概括為:綜合運(yùn)用微電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感測控技術(shù)、信息變換技術(shù)接口技術(shù)和軟件的編程技術(shù)等群體性的技術(shù)。依據(jù)機(jī)電系統(tǒng)的功能目標(biāo)與優(yōu)化的組合型的目標(biāo),對各個功能單元的合理配置和布局,會在功能上體現(xiàn)數(shù)量多、質(zhì)量高、可靠性高以及低消耗的價值意義,并且導(dǎo)致整個工程技術(shù)的系統(tǒng)的優(yōu)化。
二、機(jī)電技術(shù)未來發(fā)展
(一)光機(jī)電技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用
光學(xué)技術(shù)的引用,對于光學(xué)技術(shù)先人的優(yōu)勢的發(fā)展實(shí)現(xiàn)來說,可以有效的改進(jìn)機(jī)電技術(shù)中傳感系統(tǒng)、動力系統(tǒng)(能源系統(tǒng))與信息的處理系統(tǒng),光電技術(shù)的推廣對于機(jī)電產(chǎn)品是一個重要的發(fā)展趨勢。
(二)柔性化的自律的分配系統(tǒng)化
在機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的未來前景里,執(zhí)行和有效的控制系統(tǒng)是有充足的冗余度,并且有很強(qiáng)的柔性,對于處理突發(fā)事件,其能進(jìn)行較好的解決設(shè)計(jì),所以,被設(shè)計(jì)成為自律分配系統(tǒng)。在自律分配系統(tǒng)的運(yùn)作環(huán)節(jié)中,各個相關(guān)子系統(tǒng)是完全可以獨(dú)立工作的,子系統(tǒng)之間又是為同一個總系統(tǒng)進(jìn)行服務(wù)的,并且有自身獨(dú)立的自律性,可以依據(jù)周圍環(huán)境的改變而作出相應(yīng)的對策反應(yīng)。
(三)智能化的全息系統(tǒng)化
在機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展全息性的特點(diǎn)表現(xiàn)的越來越明顯,智能化水平也在逐漸的提高。這種趨勢的發(fā)生主要?dú)w功于模糊技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展,其中特別重要的是信息技術(shù)中的軟件和芯片技術(shù)。不但如此,機(jī)電技術(shù)系統(tǒng)中的層次化結(jié)構(gòu)也有原有的簡單模式轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜的、比較多的冗余度雙向聯(lián)系。智能化的發(fā)展對于二十一世紀(jì)機(jī)電技術(shù)發(fā)展來說是一個方向性的改變。
(四)仿生物系統(tǒng)化的生物軟件化
在日后機(jī)電技術(shù)的裝置對于信息依賴性會逐漸增強(qiáng),并且在結(jié)構(gòu)上也是處于靜態(tài)時的,但是又有其不穩(wěn)定性,相反的是其動態(tài)工作環(huán)境中卻屬于相對穩(wěn)定的。這種現(xiàn)象類似于活生物,機(jī)電技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品走向涵蓋生物系統(tǒng)化,但是想走好這條道路還需要一段漫長的時間。
(五)微型化的微型機(jī)電化
在半導(dǎo)體的器件制造的利用過程當(dāng)中的蝕刻技術(shù)的應(yīng)用,已經(jīng)成功的在實(shí)驗(yàn)室中制造出來了亞微米級機(jī)械元件。在實(shí)際產(chǎn)品中體現(xiàn)這一技術(shù),就可以將機(jī)械部分與控制器進(jìn)行區(qū)分了。這時候機(jī)械與電子就可以相互融合,傳感器、機(jī)體、CPU、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等集成為一個整體,體積也會有所減小,并且組成了一種自律元件,這種微型的機(jī)械學(xué)也是機(jī)電技術(shù)的發(fā)展新方向。
(六)系統(tǒng)化
機(jī)電技術(shù)的系統(tǒng)化主要體現(xiàn)在系統(tǒng)體系的結(jié)構(gòu)采用開放式與模式化為主的總線結(jié)構(gòu),機(jī)電技術(shù)系統(tǒng)的組態(tài)可以靈活的掌握。
(七)機(jī)電一體化技術(shù)的可能性分析
計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)首先為進(jìn)行人機(jī)對話提供廠可能性,人工智能的進(jìn)展又使機(jī)器能對人的各種要求和干頂做出反應(yīng)并加以適應(yīng)。機(jī)電一體化系統(tǒng)的誕生則使機(jī)器與人友好從理想逐漸成為現(xiàn)實(shí)。眾所周知,機(jī)電一體化系統(tǒng)追求機(jī)器與電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的有機(jī)融合。由于有計(jì)算機(jī),它能與人進(jìn)行各種層次的對話。它具有不同程度的智能,有必要的傳感器和靈活的執(zhí)行機(jī)構(gòu),因此機(jī)電一體化系統(tǒng)有可能適應(yīng)人的要求,做到與人友好。
三、機(jī)電技術(shù)發(fā)展性策略
可以根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行剪裁與任意組合,與此同時實(shí)現(xiàn)多個子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)控制與綜合性的答理。第二個表現(xiàn)就是通信功能增強(qiáng),不但使用了R S737,還包括其他通信功能,例如:R S485和DCS人格化。在未來幾點(diǎn)技術(shù)的發(fā)展道路上,將更加注重對機(jī)電產(chǎn)品和人之間的人性化的關(guān)系,機(jī)電技術(shù)人格化具有兩方面的含義:第一,機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的推廣銷售方向面向的對象就是人,在機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品人性化中的職能、人性和情感方面也得到高度的重視,特別是家用的機(jī)器人,其智能化的、高層境界就是機(jī)電技術(shù)的人機(jī)一體化;第二,模仿生物的機(jī)理而進(jìn)行的各種類型的機(jī)電一體化的研究和制造。但是事實(shí)卻是大多數(shù)的機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品是根據(jù)生物的生理活動的啟發(fā),根據(jù)思路的延伸而研發(fā)制造出來的。
所以,機(jī)電技術(shù)中的技術(shù)與產(chǎn)品這兩個方面。僅僅是機(jī)電技術(shù)在上文所提及的群體性的技術(shù)有機(jī)的融合在一起的一種綜合性的技術(shù),而不單單是機(jī)械技術(shù),微電子技術(shù)和其他的相關(guān)技術(shù)之間的簡單組合或者是拼湊,這就是機(jī)電技術(shù)和機(jī)械加上電氣所形成的組合機(jī)械電氣化之間的在概念上的根木區(qū)別。
四、機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展性策略
第一,加強(qiáng)機(jī)電技術(shù)統(tǒng)籌的安排,進(jìn)行協(xié)調(diào)性的發(fā)展計(jì)劃;第二,強(qiáng)化機(jī)電行業(yè)的行政答理,發(fā)揮協(xié)調(diào)的作用力;第三,對發(fā)展環(huán)境和支持力度的增大等進(jìn)行的優(yōu)化措施;第四,重點(diǎn)發(fā)展對象的突出培養(yǎng),兼顧兩個層次:第一個層次,表面上的工作,也就是電子信息技術(shù)針對傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)所進(jìn)行的改造工作,這是在傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)備基礎(chǔ)上植入或者是嫁接微電子(即計(jì)算機(jī))裝置,促使電子技術(shù)與機(jī)械在淺層次上相結(jié)合。第二個層次,工作方面的提高,也就是在機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的初始設(shè)計(jì)階段,就將電子技術(shù)和機(jī)械二者相結(jié)合考慮,所生產(chǎn)出來的新產(chǎn)品就是真正意義上的機(jī)電技術(shù)。
結(jié)語
對機(jī)電技術(shù)了解到機(jī)電一體化不是孤立存在和發(fā)展的,而是伴隨著很多學(xué)科技術(shù)的研究結(jié)晶,這是社會生產(chǎn)力在一定的歷史階段下的必然要求的體現(xiàn)。機(jī)電一體化不但包含著科學(xué)技術(shù),還融合著技術(shù)交叉和滲透,是機(jī)電技術(shù)得到光明的發(fā)展前景。