机电一体化技术的发展趋势

来源:用户上传      作者: 江凌云

　　【摘要】 机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。本文介绍了机电一体化技术的概念，分析了机电一体化技术的发展趋势。
　　【关键词】 机电一体化；技术；趋势
　　
　　机电一体化技术是以系统论、信息论、控制论为理论基础，建立在精密机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、传感和检测技术、电力电子技术、伺服驱动技术、系统总体技术等现代高新技术群体基础之上的高新技术[1]。其应用主要有两方面：一类是种类繁多的采用机电一体化技术的物理产品，包括机械类产品和大量非机械类产品，可以把它们分为加工机、信息机和动力机；另一类应用是采用机电一体化技术的各种制造过程，如柔性制造系统、计算机集成制造系统等。
　　机电一体化技术发展趋势主要表现为：
　　
　　1 智能化
　　智能化是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。例如在数控机床上增加人机对话功能，设置智能接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。
　　
　　2 模块化
　　由于机电一体化产品种类和生产厂家众多，研制和开发具有标准接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。
　　
　　3 网络化
　　现场总线是安装在生产过程区域的现场设备／仪表与控制室内的自动控制装置／系统之问的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。现场总线企业网作为今后控制系统的发展方向，以其所具有的开放性，网络化等优点，使它与Interent的结合成为可能。目前有影响的现场总线主要有PROFIBUS，FF，HART，CAN等。其中PROFIBUS是一种既适用于断续生产过程，也适用于连续生产过程的现场总线国际标准，目前，PROFIBUS技术已经在自动化领域得到广泛的应用。PROFINET就一种以标准以太网为基础的适用于工业环境的工业以太网技术，很好地解决了适用于工业环境的不同等级的实时性、网络安全以及与制造执行系统(MES)和企业管理系统(如ERP)透明集成等问题，还很好地解决了集成现有的现场总线系统保护原有投资的问题等。PROFIBUS用户组织(PNO)以故障安全通讯技术的应用为目标，着手制定一种实现主从站之间故障安全通信、从站与从站之间故障安全通信的整体的，开放的解决方案。继PROFIBUS、PROFINET批准成为现场总线技术国家标准之后，PROFIsafe也成为我国功能安全方面的国家标准化指导性技术文件。
　　
　　4 微型化[2]
　　微机电系统是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。例如，各种微型传感器 力传感器、微加速度计、微触觉传感器)，各种微构件做膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等)。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。
　　
　　5 光机电一体化[3]
　　一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的。因此，引进光学技术，实现光学技术的先天优点能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统。不仅能够对特定点进行点测量，而且可对全视野进行测量；可以缩短计量时间，以消除测量者误差及疲劳等原因造成的检查结果的偏差，使检测技术达到高速化的水平。光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。
　　
　　6 带源化
　　是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。
　　
　　7 绿色化
　　绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适，协调而可再生利用的产品，在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求。机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。
　　
　　8 人格化
　　其一是机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要。其二是模拟生物机理，研制各种机电一体化产品。
　　
　　综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。
　　
　　参考文献
　　[1] 李建勇．机电一体化技术．北京：科学出版社．2004
　　[2] 袁中凡等．机电一体化技术、北京：电子工业出版社．2006
　　[3] 武藤一夫（日）．机电一体化．北京：科学出版社，2007
　　收稿日期：2008-4-19

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