机电一体化技术的现状及未来发展趋势论文_蔡叶飞

机电一体化技术的现状及未来发展趋势论文_蔡叶飞

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摘要:当前,随着我国数字化的信息技术革命以及多元信息化步伐的加快,机电一体化技术获得了极大的发展。机电一体化的发展推动了我国制造技术的迅速更新换代,使冰冷冷的机器设备有了人性化并且更加智能,当前正广泛应用于多个生产领域。基于此,本文首先阐述了机电一体化技术的内涵,分析了其发展历程及现状,并就机电一体化技术在未来的发展趋势进行了展望。

关键词:机电一体化技术;现状;发展趋势

引言:机电一体化技术的发展,使其应用于多个生产领域,并且能够合理配置各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,达到“四节一环保”的目的并使整个系统最优化的系统工程技术,对各个领域的发展起了极大的促进作用,从而推动科学技术的不断进步。

1机电一体化技术的内涵

机电一体化技术是指将机械、电子、微电子、信息技术、传感器技术、信号变换技术、接口技术等多种技术进行一个统一的有机的整合,并且应用到实际当中去的一种技术。现代化的机电设备基本上都可以称为是机电一体化设备。机电一体化技术当中,机械技术是最为重要的基础,机械技术着重研究如何使机械如何实现机电一体化。通过机电一体化的实现,来达到结构、材料、性能上的改进,来实现减轻重量、改善精度、提高性能的目的。计算机信息技术是机电一体化中较为重要的辅助因素之一。信息的交换、预算、决策、人工智能等等都属于计算机处理技术。机电一体化发展至今,已经将机械、微电子、自动控制、计算机信息、传感测控、电子等多种技术相整合,同时实现各系统之间结构的优化,实现产出的效应最大化。机电一体化的运用,大大提高了机械工程技术的整合效率,不仅仅可以更好的实现机械工程的各种要求,还可以实现自动检测、处理、调节、控制等等。机电一体化产品在某些方面已经实现了智能化操作,智能化是其与普通机械技术最根本的区别。随着当前科学技术与生产力的不断发展,机电一体化也越来越受到重视,当前我国的机电一体化发展还处于初级阶段,仍然还有较长的道路要走。

2.机电一体化的发展历程及现状

2.1初级阶段(20世纪60年代以前)

在这一时期,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,同时人员技术的水平也对已经开发的产品也无法大量推广。

2.2蓬勃发展阶段(20世纪70年代~80年代)

这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

2.3智能化阶段(20世纪90年代后期)

机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法、机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。

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3.机电一体化技术的发展趋势

3.1智能化

智能化是机电一体化技术发展的一个重要发展方向,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,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。另一方面,对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法,机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地,也为产业化发展提供了坚实的基础。

3.2网络化

20 世纪 90 年代,计算机技术的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等日常生活都带来了巨大的变革。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到、质量可靠,很快就会畅销全球。而且由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术的应用使家用电器网络化已成大势,利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统,能使人们呆在家里就可分享各种高技术带来的便利与快乐。因此,机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

3.3模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。

3.4微型化

微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的光刻技术及PCB板的蚀刻技术和布线技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元器件。

3.5产品绿色化

1).在使用材料上

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。物质丰富,生活舒适;另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染。于是人们呼吁保护环境资源,回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。

1).在使用技术上多元化

在工厂尾气处理中,设计多级尾气处理技术,使用光触媒技术有效的降低空气污染。在工厂高污水处理过程中使用MVR技术,使污水达到排放标准。在能源回收方面如发电机热能回收技术,能使工厂的工人在冬天洗上热水澡。大功率直驱机械,在功能相同的要求上,使用齿轮技术有效的降低能耗节约能源。从上面一些技术看,节能环保也是向绿色多元化方向发展的趋势。

结束语:机电一体化技术的应用成为促进社会进步和经济发展的重要因素。当前,机电一体化技术在诸多领域得到广泛应用,随着科学技术的快速发展,机电一体化技术更加深入、逐渐普及到生活周边的各个领域,为工作、生活提高便利的同时促进整体制造水平的提高,在今后机电一体化技术的发展历程中,其必将朝着智能化、网络化、模块化、微型化、绿色化等方向发展,创造更大的经济效益与社会效益,给我们的生活带来巨大的变革。

参考文献

[1]徐晓娜,朱柏龙.机电一体化技术的发展与思考[J].科技致富向导.2014.

[2]林鸿珍.浅谈机电一体化的发展与应用[J].大科技?科技天地.2011.

[3]胡家华.机电一体化技术的应用及其发展趋势[J].中国高新技术企业.2011.

论文作者:蔡叶飞

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第18期

论文发表时间:2017/12/7

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