我国机电一体化技术的发展与应用

来源:用户上传      作者: 宋全斌

　　制造业是国民经济最重要的支柱产业,是我国国民经济的核心和工业化的原动力。振兴现代制造业是我国实现工业化工作的重中之重,而微电子技术的加速发展,使制造业本身的技术和产品结构产生了变化,生产方式及管理体系得到了优化,“机械一体化”的制造业已经逐渐向“机电一体化”发展。可以说,机电一体化是优化传统制造业的核动力,也是拉动制造业产品结构、产业结构调整的关键力量。
　　
　　一、机电一体化技术的概要
　　
　　(一)定义
　　对于机电一体化的定义,目前学科上普遍采用的是日本机械振兴协会经济研究所给出的解释:“机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机融合而构成的系统的总称。”
　　
　　(二)发展阶段和代表产品
　　1.发展阶段
　　第一个阶段:在20世纪60年代之前,电子技术已经取得了一定的成果,那个时期的人们已经可以隐约意识到电子技术能带来的改变,并且已经开始利用它来改善某些机械产品的性能。
　　第二个阶段;20世纪70至80年代,机电一体化技术和产品在这一阶段得到了极大发展。尤其是、通信技术、控制技术和计算机技术起了至关重要的重要。同时。“mechatronics'’这个词也开始被广泛承认。
　　第三个阶段:20世纪90年代后期,机电一体化已经有了深度发展。各国都开始关注和支持机电一体化技术和产品。
　　2.代表产品
　　机电一体化产品分系统和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有:数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD/CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有;电力电子器件及装置、可编程序控制器、微型电机、传感器、伺服机构等。
　　
　　二、机电一体化技术在我国的发展情况和未来趋势
　　
　　(一)发展现状
　　早在20世纪80年代,我国就开始致力于机电一体化的研究工作。在制定“九五”规划和2010年发展纲要以及其他重大政策时都对机电一体化技术的应用动向和随之带来的影响做了慎重考虑和周全计划。同时,国内的许多高等院校和研究机构也在机电一体化的研究工作上取得了很大的突破。虽然,相比国际上拥有机电一体化先进技术的国家来说,我国还有很大一段距离,但也因此有了更多的努力空间。
　　
　　(二)未来趋势
　　我国机电一体化的主要发展方向包括以下几个方面:
　　模块化。在实现模块化生产之前,所生产出来的机电产品的性能很多都不稳定,往往会互相衔接性能且较差。而模块化的机电一体化的产品之间却能够实现很好的结合与兼容,这是因为模块化后的产品能够提供标准机械接口、电器接口、动力接口和环境接口等。
　　微型化。微型机电一体化产品是机械技术与电子技术在纳米尺度上相结合的产物,产品具有体积小、能耗低、灵活等特点,已经被广泛应用在医学、军事、航空的领域。例如,医学上有运用微型机电一体化技术的微创技术,军事上。有像苍蝇一样大微型机电一体化产品――间谍窃听器;在航天事业上,也都不同程度地使用了微型化机电一体化的产品。
　　系统化。未来的机电一体化更趋向于系统化发展,可以进行任意拼剪和组合,不但能够提高生产效率,还能更加便利人们的生活。此外,也更加注重产品与人之间的关系,将人的智能、情感和人性赋予体现在机电一体化产品中。另一方面,还可以根据生物机理的特点来开发这些产品。
　　智能化。21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向就是一智能化,主要表现在机电产品具备一定的智能感应,拥有与人类相类似的逻辑思考、判断推理以及做出自我决策的能力。
　　绿色化。人们在享受现代工业化带来的物质生活的同时,也面临了资源短缺、生态破坏以及环境污染等生存危机。于是,人们又对自然充满了向往,希望能够拥有真正绿色的产品。机电一体化产品的绿色化,主要是指使用时不以破坏环境为代价,能持续回收利用。
　　
　　三、我国机电一体化技术的应用
　　
　　(一)应用领域
　　我国在机电一体化技术方面已经取得了一定的成就,尤其在数控技术方面、机器人方面和计算机集成制造系统方面的成绩尤为突出。
　　数控技术方面。我国对于数控技术的研究{始于1985年,目前我国已经掌握了关键数控技l术,这大大有利于自我研发和生产能力形成,也极大推动了民用工业和国防工业的发展进:程,增强了我国的综合国力。我国数控技术行业目前已经形成了年生产数控系统3000多套、主轴与进给装置5000多套的规模,成为促进国民经济发展的重要产品。
　　机器人方面。从1986年至今,我国在机器人的研究领域上不断取得突破。我国现已掌握了机器人操作的多项关键技术,包括设计制造技术、控制技术和软件编程等。机器人的应用范围也不断扩大,从工业到医疗、水下探测,再到国防,应用领域不断跨越。更值得一提的是,近几年我国高校在机器人的研究上获得的成绩也可圈可点。比如,出自国防科技大学的类人机器人、哈尔滨工业大学的足球机器人、北京航空航天大学与海军总医院联合研发了的医用机器人都是近几年高校机器人研发团队的优秀代表。
　　计算机集成制造系统方面。目前,我国已经有一个位于清华大学的国家CIMS工程研究中心,以及分布在国内其他高校和科研单位的7个ClMS单元技术实验室和8个CIMS培训中心。同时,计算机集成制造系统还广泛应用干国内多家企业中,取得了良好的经济效益。但是,我们也应看到的是,目前我国的计算机集成制造系统的核心技术还没有具备,导致部分产品还需要依靠国外技术的支持才能得以研发和生产。
　　
　　(二)应用前景
　　虽然我国近几年在机电一体化技术的研究和应用道路上取得了巨大的成绩,但在面对未来社会的众多挑战面前,我国机电一体化技术的发展需要从以下几个方面努力:
　　1、高新技术对机电一体化进行提升。机电一体化是一门涉及多种领域的综合性、交叉性学科。要想赶超世界发达国家机电一体化水平,我国未来应该在机电一体化产品的自主开发与技术创新上多下功夫,充分利用高新技术的优势,使产品设计向更加智能、自动的方向努力,
　　2、开发新一代的机电一体化系统,设计研发各种性能优良、稳定高效的机器人和机电一体化设备,达到工业生产和各种作业柔性化、自动化的理想效果。

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