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机电一体化技术的创新应用

时间:2022-10-21 12:54:02 来源:网友投稿

摘要:随着计算机技术和电子技术的发展与应用,机械技术与这些高新技术相结合,促使传统的生产方式和行业结构,发生了巨大的变化,形成了机电一体化的新潮流,渐渐的改变着人类在生产中的地位,同时也逐步衍变为我国机械工业振兴的必由之路。本文通过对当今机电一体化技术创新及应用等相关知识,进行浅谈,试图为之提供行之有效的指导性建议。

关键词:机电;技术;创新;应用

一、机电一体化的概述

机电一体化(Mechatronics):又称机械电子学,最早出现在1971年日本《机械设计》杂志的书刊上。如今机电一体化技术快速发展,其概念被我们广泛接受与应用,随着计算机技术的迅猛发展和应用,机电一体化技术更是获得前所未有的进步。如今的机电一体化技术,是机械与微电子信息技术紧密集合的一门技术,它的产生使机器具备了智能化、人性化风格,给我国机械工业带来了巨大的贡献,也是它又掀起一次新的机械革命。

二、机电一体化的原理

机电一体化是将电子器件的信息处理和控制功能附加或融合在机械装置中的一种复合性技术。机械电子学(mechatronics)是由机械学(mechanics)与电子学 (electronics)两个词结合而成的新词。其全称为机械电子工程学(mechanical and electronicalengineering)。机械电子学主要研究目的是把机械技术与微电子技术和信息技术有机地结合为一体,实现整个系统的最优化,机械电子学可以充分发挥机械技术、信息技术和微电子技术的各自的长处和特点,促进机械产品的更新换代。机械电子学系统主要由机械主体、信息处理、传感器和执行机构等部分组成,较高级的系统不但有硬件,而且还有相应的软件支撑,利用软件技术可以实现硬件难以实现的功能,使机械系统增加易用性,典型的机械电子系统有数控机床、加工中心、工业机器人等。机械电子学技术除用于单个机器、设备或一般的生产系统的技术改造之外,还用于柔性制造系统、计算机集成制造系统、工厂自动化、办公自动化等方面。

一个机电一体化系统的组成,一般由动力组成要素、感知组成要素、结构组成要素、运动组成要素、职能组成要素五大组成要素结合而成。机械机体(结构组成要素)是系统所有功能要素的机械支持结构,一般包括有框架、机身、连接、支撑等。动力驱动部分(动力组成要素)是根据系统控制要求,为系统提供动力和能量以促使系统正常运行。测试传感部分(感知组成要素)是对系统运行所需要的本身和外部环境的状态和参数进行测试,并转化成可识别的信息,传输给信息处理单元,通过分析处理后产生控制信息。控制信息处理部分(职能组成要素)是将来之测试传感部分的数据信息及外部输入的指令进行集合、分析、存储、加工处理后,遵照信息处理结果与规定的程序和节奏发出相应的指令信息,控制着整个系统有目的的正常运行。执行机构(运动组成要素)是根据控制和信息处理部分发出的指令信息,完成规定的流程和功能。

三、机电一体化的技术创新

我国的机电一体化技术逐步成熟,目前我国机电一体化技术的创新成果和目标也向着更智能、深层次、高科技方向迈进。例如:我国汽车制造行业,对机电一体化有着无法摆脱的依赖性,汽车的电子化首先从电源系统开始。原来的发动机都是直流型发电机,后来被硅二极管和交流发电机所取代,使充电效率和可靠性大幅度地增加。此后,电压的调整也由固体电路的调整器取代了机械式电压调整器,进而在发动机点火装置的配电器上也由原来的机械式凸轮开关变为功率晶体管。这一切都为机电一体化技术。所以说:机电一体化的技术创新,密切影响着电子机械业的发展和进步。

1.智能化

人工智能在机电一体化建设者的研究中取得显著成果,机器人和数控机床的智能化就是重要应用。这里所指的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论基础上,运用人工智能、计算机科学、心理学、运筹学、生理学、混沌动力学和模糊数学等新方法、新思想,模拟人类智能,使它具有逻辑思维、自主决策和判断推理等能力,以求得到更好的控制目标。

2.微型化

微型化理论兴起于20世纪80年代,指的是机电一体化向微型设备与微观领域发展的趋势,国外称微电子机械系统,几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级更小的尺寸发展。微型机电一体化产品耗能少、体积小、使用灵活,在生物医疗、信息、军事等方面具有不可替代的优势。

3.系统化

系统化的特征之一是:系统的体系结构进一步采用模式化和开放式总线结构。系统可以灵活组合,进行任意剪裁和配置,同时又寻求实现多子系统协调管理和综合控制。表现特征之二是:通信技术的大大加强,一般除RS232外,现在还新出DCS、RS485人格化。未来的机电一体化创新技术将会更加注重产品与人的关系。

四、如何使机电一体化技术得到有效地应用

1.应用信息技术来完成企业的管理创新

对大多机械企业来讲,首先,要从企业内部管理信息化开始,先提高内部管理的信息化水平。主要是对企业的供应、生产、库存、系统方案、技术、质量等主要事务的过程进行信息化管理。

2.推进企业网络工程

企业上网,是建设信息化和将来开展电子商务的基础。企业实现上网后, 用户只需进入企业网站就可以方便地了解机电一体化技术的具体情况,也能按照需要了解机电产品的相关信息以及了解为用户提供的成套设备和配套方案。

3.主管部门要抓好服务和组织

推进机电一体化工作有三个环节, 这就是开发、推广应用和中介服务,企业主管部门及有关单位,要准确定位切入点,在认真借鉴国内外机电一体化和企业信息化先进经验的同时,结合企业的自身情况,切实抓好示范、组织、推介、培训、咨询等多项服务工作。

五、结束语

机电一体化技术创新是社会生产力发展到一定阶段的必然要求和必然产物,也是改变传统机电业的新鲜血液和能量。随着科学技术的发展,机电一体化技术在机械工业中的应用越来越广泛,地位也越来越高,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化产品的发展将会更贴心、更智能、更方便,得到更广泛的应用。

参考文献:

[1]马丽芬.浅析机电一体化技术现状及发展趋势[N].苏州出版社.2005(4).

[2]李茂盛.关于机电一体化技术浅析[C].机电之家.2005(12).

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