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關(guān)鍵詞:煤礦機(jī)電一體化;特征;現(xiàn)狀問(wèn)題;應(yīng)用
一、煤礦電一體化技術(shù)的主要特征
煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的特征主要表現(xiàn)為:(1)具有在線監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警及故障自診的特征。即對(duì)煤礦機(jī)械的電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、工作裝置、制動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的在線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控,出現(xiàn)故障能動(dòng)報(bào)警并準(zhǔn)確地指出故障的部位,從而改善操作員的工作條件,提高機(jī)器的工作效率,簡(jiǎn)化設(shè)備維護(hù)檢查工作,降低應(yīng)用維修費(fèi)用,縮短停機(jī)維修時(shí)間,延長(zhǎng)設(shè)備的應(yīng)用壽命。(2)具有提高生產(chǎn)效率的特征。例如井下應(yīng)用的膠帶輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)、提升機(jī)等,應(yīng)用變頻起動(dòng)、PLC控制系統(tǒng),節(jié)電量就為30%左右,同時(shí)生產(chǎn)效率也可以大大的提高(3)適用范圍大的特征。機(jī)電一體化產(chǎn)品具有復(fù)合技術(shù)和功能,不具有單技術(shù)、單功能的局限性,這使得機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能得到很大提高,也深化了自動(dòng)化的程度。機(jī)電一體化產(chǎn)品具有的自動(dòng)和智能功能可以輕松應(yīng)對(duì)用戶的需求。
二、我國(guó)煤礦機(jī)電一體化的現(xiàn)狀問(wèn)題
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,各種智能技術(shù)的開發(fā)與利用,全方位的提高了機(jī)電一體化的水準(zhǔn),并且有效地結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)的利用。目前我國(guó)煤礦機(jī)電一體化還存在著很明顯的不足,也與西方國(guó)家存在明顯的差距,但仍然取得了顯著進(jìn)步,這在很多方面都得到了體現(xiàn):先進(jìn)采煤機(jī)的應(yīng)用是最明顯標(biāo)志,其不僅大大的提高了產(chǎn)量,還增加了安全性;綜合液壓支架的應(yīng)用不僅僅大量減輕了重力的壓力,也提高了人身設(shè)備的安全;鋼絲繩損耗定量檢測(cè)系統(tǒng),這一系統(tǒng)就充分利用了計(jì)算機(jī)的作用,精確的計(jì)算了鋼絲繩的損耗程度,使安全隱患消失于無(wú)形;此外,還有很多其他技術(shù)的利用也充分體現(xiàn)了我國(guó)煤礦機(jī)電一體化的進(jìn)程,例如:提升機(jī)交流電控系統(tǒng)、LC煤礦提升機(jī)綜合后備保護(hù)裝置、ZDC30/30煤V用斜巷防跑車擋車裝置等等。
雖然我國(guó)在機(jī)電一體化的進(jìn)程方面和西方發(fā)達(dá)國(guó)家差不多,但在具體的技術(shù)和應(yīng)用上卻還是存在著很大的差距,不僅僅在整體的技術(shù)水平和利用范圍上存在著明顯差距,就算在具體的機(jī)械設(shè)備上也存在著明顯的落后趨勢(shì),舉例來(lái)說(shuō):國(guó)外現(xiàn)在最流行的一種SL500系列采煤機(jī)的各種數(shù)據(jù)在我國(guó)暫時(shí)研制不出來(lái),并且在交流變頻開采技術(shù)等方面也存在著明顯的差距,最大的差距是存在于自動(dòng)化技術(shù)方面。
三、機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用分析
1、機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用分析。電牽引采煤機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)的一個(gè)典型應(yīng)用。與液壓牽引相比,其具有以下特征:(1)具有良好牽引特性的特征。可以在采煤機(jī)前進(jìn)時(shí)提供牽引力,使其克服阻力移動(dòng),也可以在采煤機(jī)下滑時(shí)進(jìn)行發(fā)電制動(dòng),向電網(wǎng)反饋電能。(2)可用于大傾角煤層的特征。牽引電動(dòng)機(jī)軸端裝有停機(jī)時(shí)防止機(jī)器下滑的制動(dòng)器,因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)制動(dòng)力矩為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的1.6~2.0倍,所以電牽引采煤機(jī)可用在40°~50°傾角的煤層,而不需要其它防滑裝置。(3)運(yùn)行可靠且應(yīng)用壽命長(zhǎng)的特征。電牽引和液壓牽引不同,前者除電動(dòng)機(jī)的電刷和整流子有磨損外,其它元件均無(wú)磨損,因此工作可靠,故障少,壽命長(zhǎng),維修工作量小。(4)反應(yīng)靈敏且動(dòng)態(tài)特性好的特征。電控系統(tǒng)能及時(shí)調(diào)整各種參數(shù),防止采煤機(jī)超載運(yùn)行。(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高的特征。電牽引采煤機(jī)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕,電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能只做一次轉(zhuǎn)換,效率可達(dá)99%,而液壓采煤機(jī)的效率只有65%-70%左右。
2、機(jī)電一體化技術(shù)在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用分析。煤礦帶式輸送機(jī)由于長(zhǎng)距離連續(xù)輸送、輸送量大、運(yùn)行可靠、效率高和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特征,已成為我國(guó)煤礦井下原煤輸送系統(tǒng)的主要運(yùn)輸設(shè)備。因此,成為近幾年來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)的研究重點(diǎn)。目前主要采用機(jī)、電、液一體化的CST可控軟啟動(dòng)裝置。它是一種專門為平滑起動(dòng)運(yùn)送大慣性載荷,如煤炭或金屬礦石的長(zhǎng)距離皮帶運(yùn)輸機(jī)而設(shè)計(jì)的軟驅(qū)動(dòng)裝置。一條皮帶運(yùn)輸機(jī)可以由一臺(tái)或幾臺(tái)CST驅(qū)動(dòng)。由于尚未解決動(dòng)態(tài)分析和在線監(jiān)控技術(shù)以及啟動(dòng)延遲技術(shù),我國(guó)帶式輸送機(jī)的中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)不能不知過(guò)多,一般為3點(diǎn)驅(qū)動(dòng),這樣就限制了輸送機(jī)的單機(jī)長(zhǎng)度和運(yùn)量。
3、機(jī)電一體化技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用分析。礦井提升機(jī)是目前煤礦機(jī)電一體化、自動(dòng)化水平最高的設(shè)備,全數(shù)字化交直流提升機(jī)。尤其是內(nèi)裝式提升機(jī),從結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動(dòng)合為一體,機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化,充分體現(xiàn)了機(jī)械-電力電子-計(jì)算機(jī)-自動(dòng)控制的綜合體。而全數(shù)字化提升機(jī)高度可靠,采用總線方式,大大簡(jiǎn)化了電器安裝,此外,硬件配置簡(jiǎn)單,互相兼容。
4、礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用分析。多數(shù)煤礦的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用還存在一些問(wèn)題,主要問(wèn)題是傳感器的不足,并且應(yīng)用過(guò)程中,其穩(wěn)定性相對(duì)較差,應(yīng)用壽命不足,一些研究所和應(yīng)用單位在這方面進(jìn)行了大量的研究,對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù)也實(shí)施多次再設(shè)計(jì)改進(jìn)措施,但仍然沒(méi)有得到預(yù)期的效果,因此這些在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用率不是很高。在國(guó)外,由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟硬件技術(shù)發(fā)展很快,運(yùn)行速度和質(zhì)量也在不斷提高,傳輸介質(zhì)由同軸電纜發(fā)展到光纜,信息媒體由字符發(fā)展到聲像,煤礦的安全監(jiān)控系統(tǒng)有了很大的發(fā)展,他們的機(jī)電一體化技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用已有了非常高的水平。
四.結(jié)語(yǔ)
綜上所述,機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展是實(shí)現(xiàn)高效、安全、機(jī)械化采煤和煤礦機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代的重要途徑。并且隨著微電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域占據(jù)的優(yōu)勢(shì),受到了越來(lái)越多企業(yè)的重視,其在煤礦開采中具有重要的作用,因此必須加強(qiáng)對(duì)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀問(wèn)題及其應(yīng)用進(jìn)行了分析。
參考文獻(xiàn):
[1]黃建軍.技校機(jī)電一體化教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)和改革對(duì)策[J].管理學(xué)家,2011(8)
摘要:機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡(jiǎn)述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀,分析了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透,導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化,使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
一、機(jī)電一體化概要
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來(lái)所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo),合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值,并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。
因此,“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是,機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù),而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機(jī)械,其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外,還能賦予許多新的功能,如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的眼神,具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
二、機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期,人們自覺(jué)不自覺(jué)地利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時(shí)研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。
20世紀(jì)90年代后期,開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支;另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法,機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí),由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究,將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。
我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國(guó)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(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)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(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作,不取得了一定成果,但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
1智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)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(shuō)的“智能化”是對(duì)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(dòng)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(chéng)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(jí)智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
2模塊化
模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元,具有視覺(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣,可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突,近期很難制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn),但可以通過(guò)組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然,從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來(lái)的好處可以肯定,無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè),規(guī)模化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。
3網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來(lái)了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái),只要其功能獨(dú)到,質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。
4微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過(guò)1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù),微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
5綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)了巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是,人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生,綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過(guò)程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。
6系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng),一般除RS232外,還有RS485、DCS人格化。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是,機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人,如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要,特別是對(duì)家用機(jī)器人,其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層是模仿生物機(jī)理,研制各種機(jī)電一體花產(chǎn)品。事實(shí)上,許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)研制出來(lái)的。
結(jié)語(yǔ)
綜上所述,機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的,它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然,與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來(lái)越明顯,機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來(lái)越光明。
參考文獻(xiàn):
李建勇.機(jī)電一體化技術(shù).北京:科學(xué)出版社,2004.
摘要:機(jī)電一體化是技術(shù)的必然結(jié)果。文章概述機(jī)電一體化的核心技術(shù),分析機(jī)電一體化發(fā)展進(jìn)程,提出機(jī)電一體化向智能化邁進(jìn)的趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化 核心技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科技術(shù),是機(jī)械、微、信息和控制技術(shù)等有機(jī)融合、相互滲透的結(jié)果。今天機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展飛速,機(jī)電一體化產(chǎn)品更日新月異。
1 機(jī)電一體化的核心技術(shù)
1.1 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),利用其高、新技術(shù)來(lái)更新概念,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上變更,滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。
1.2 機(jī)與信息技術(shù):其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。
1.3 系統(tǒng)技術(shù):即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù),從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā),將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元,接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面,是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。
1.4 自動(dòng)控制技術(shù):其范圍很廣,在控制理論指導(dǎo)下,進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。
1.5 傳感檢測(cè)技術(shù):是系統(tǒng)的感受器官,是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng),系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。
1.6 伺服傳動(dòng)技術(shù):包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置,伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。
2 機(jī)電一體化的發(fā)展進(jìn)程
2.1 數(shù)控機(jī)床問(wèn)世:自從1952年美國(guó)第1臺(tái)數(shù)控銑床問(wèn)世至今已50個(gè)年頭。我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在80年代曾有過(guò)高速發(fā)展階段,尤其是在1999年后,國(guó)家向國(guó)防及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金,使數(shù)控設(shè)備制造市場(chǎng)一派繁榮。
2.2 微電子技術(shù)的發(fā)展:我國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)起步于1965年,經(jīng)過(guò)30多年發(fā)展,已初步形成包括設(shè)計(jì)、制造、包裝業(yè)共同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。
2.3 可編程序控制器(PLC)的應(yīng)用于工業(yè):上世紀(jì)60年代后期,美國(guó)汽車制造業(yè)開發(fā)一種Modular DigitalController(MODICON)取代繼電控制盤。MODICON是世界上第一種投入商業(yè)生產(chǎn)的PLC.70年代是PLC崛起,并首先在汽車工業(yè)獲得大量應(yīng)用。80年代是它走向成熟,全面采用微電子及微處理器技術(shù)。90年代又開始了PLC的第三個(gè)發(fā)展時(shí)期。90年代后期進(jìn)入了第四階段。其特征是:在保留PLC功能的前提下,采用面向現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu),采用開放的通信接口,如以太網(wǎng)、高速串口;采用各種相關(guān)的國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和一系列的事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn);從而使PLC和DCS這些原來(lái)處于不同硬件平臺(tái)的系統(tǒng),正隨著計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)和編程技術(shù)的發(fā)展,趨向于建立同一硬件平臺(tái),運(yùn)用同一個(gè)操作系統(tǒng)、同一個(gè)編程系統(tǒng),執(zhí)行不同的DCS和PLC功能。這就是真正意義上的EIC三電一體化。
2.4 激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn):以激光技術(shù)為首的光技術(shù)是未來(lái)信息技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù),它集中了固體物理、波導(dǎo)光學(xué)、材料、微細(xì)加工和半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的科研成就,成為電子技術(shù)與光子技術(shù)結(jié)合與擴(kuò)展、具有強(qiáng)烈應(yīng)用背景的新興交叉學(xué)科,對(duì)于國(guó)家、科技和國(guó)防都具有重要的戰(zhàn)略意義。
3 機(jī)電一體化向智能化邁進(jìn)
20世紀(jì)90年代后期,各主要發(fā)達(dá)國(guó)家開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭角,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新支;另一方面,對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法,機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí),由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地,也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來(lái)機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向有:
3.1 智能化:是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心、生理學(xué)和混沌動(dòng)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)。
3.2 網(wǎng)絡(luò)化:20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái),只要其功能獨(dú)到,質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
3.3 微型化:興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過(guò)1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
3.4 綠色化:機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過(guò)程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。
機(jī)電一體化技術(shù)包含了機(jī)械制造、信息處理、傳感器、自動(dòng)控制、傳動(dòng)等幾項(xiàng)技術(shù),其是一種新興的科學(xué)技術(shù),在發(fā)展過(guò)程中將各項(xiàng)先進(jìn)的新型技術(shù)融合成一體,不斷進(jìn)行優(yōu)化組織目標(biāo)、合理配置,從而使整個(gè)系統(tǒng)具備了高質(zhì)量、多功能、低能耗的優(yōu)勢(shì)。機(jī)電一體化主要是由機(jī)身、框架以及各種鏈接設(shè)施組成的整體。機(jī)電一體化通過(guò)自身具有的傳感器將外部或本身存在的參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行傳遞,把信息轉(zhuǎn)換成信號(hào),在經(jīng)過(guò)處理分析以后轉(zhuǎn)化成為控制信息。而驅(qū)動(dòng)部分主要是由控制信息操控的,通過(guò)操控可以完成各個(gè)構(gòu)造相應(yīng)的功能。按照控制信息的要求完成各項(xiàng)動(dòng)作指令是機(jī)電一體化的執(zhí)行部分。執(zhí)行機(jī)構(gòu)由機(jī)械、電測(cè)和電液等組成。機(jī)電一體化傳感器傳來(lái)的信息經(jīng)過(guò)控制及信息處理實(shí)施集中式的處理、分析及加工,并嚴(yán)格按照一定的程序進(jìn)行處理。控制及信息處理部分主要有計(jì)算機(jī)、可編程控制器、邏輯電路等,是形成控制及信息處理的主要結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)以上幾部分形成,使機(jī)電一體化成為具備獨(dú)特機(jī)械功能和電子因素的產(chǎn)品,從而更好地滿足各種需求。
2機(jī)電一體化產(chǎn)品具備的優(yōu)勢(shì)
機(jī)電一體化因?yàn)榫哂锌刂啤⑿畔⑻幚硪约坝?jì)算等方面的功效,更好地在生產(chǎn)和生活的應(yīng)用中將產(chǎn)品的功能性和職能性發(fā)揮到理想的效果。通過(guò)對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的了解,讓我們更加認(rèn)定機(jī)電一體化是提升現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可缺少的因素,更好地滿足了人們的需求。機(jī)電一體化產(chǎn)品是運(yùn)用模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化的方式進(jìn)行掌控和設(shè)計(jì)的,另外,機(jī)電一體化產(chǎn)品不但可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)用的狀態(tài)進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整,良好地控制產(chǎn)品運(yùn)行情況,同時(shí)還具有少數(shù)的智能化特征,如自動(dòng)監(jiān)視、診斷等功能,在很大程度上提升了機(jī)電一體化產(chǎn)品的安全性和可靠性。
3機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用意義
依照對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)的了解,我們很容易看出,對(duì)一體化技術(shù)的采用具有以下五個(gè)方面的優(yōu)勢(shì):(1)采用智能化對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行操控。在機(jī)械制造業(yè)機(jī)電一體化占據(jù)著非常重要的位置,由于機(jī)電一體化以微處理為主要方式,同時(shí)還和數(shù)據(jù)信息操作系統(tǒng)緊密結(jié)合,從而極大地提升了整個(gè)系統(tǒng)的操控準(zhǔn)確度。機(jī)械在生產(chǎn)過(guò)程中具有快速和連續(xù)的性能,如果不運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù),在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行智能化控制時(shí)會(huì)有很大的難度,將不能和每個(gè)設(shè)施的系統(tǒng)操控完整配合。(2)機(jī)電一體化還可以通過(guò)分布式控制的方式對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)分布式控制可以更好地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)實(shí)施集中監(jiān)視、分散控制。(3)多種產(chǎn)品融合,實(shí)現(xiàn)有效的資源共享。開放式的控制系統(tǒng)可以將信息互相交換,同時(shí)還可以將不同種類的產(chǎn)品進(jìn)行有效結(jié)合,從而實(shí)現(xiàn)了資源共享局面,再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)相互鏈接實(shí)現(xiàn)控制一體化。(4)計(jì)算機(jī)有很高的集成化功效。運(yùn)用計(jì)算機(jī)的集成化功能將生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理和控制過(guò)程組合成一個(gè)整體,從而實(shí)現(xiàn)了原料從進(jìn)入工廠到生產(chǎn)加工的過(guò)程一體化操控。在實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)全過(guò)程自動(dòng)化的基礎(chǔ)上還實(shí)現(xiàn)了信息資源的有效共享、生產(chǎn)過(guò)程的統(tǒng)一管理,更好地適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展。(5)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)交流傳動(dòng)技術(shù),提高產(chǎn)品的廣泛認(rèn)知度。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,各項(xiàng)電子、微電子技術(shù)也在迅速發(fā)展,通過(guò)交流傳動(dòng)技術(shù)能夠更好、更快地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的平滑調(diào)動(dòng)。
4機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向
從如下五方面論述了機(jī)電一體化的發(fā)展方向:(1)數(shù)字化為機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展打下了穩(wěn)固的基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)微控制器的不斷創(chuàng)新改革,實(shí)現(xiàn)了操作數(shù)控機(jī)床。數(shù)字化經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn),從而提升了機(jī)電一體化產(chǎn)品自身的診斷功能,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操控與整改。(2)在機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展中模塊化是最基礎(chǔ)的。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類在不斷增加,機(jī)電一體化的模塊化發(fā)展就顯得尤為重要。產(chǎn)品通過(guò)配套部件、接口等擴(kuò)大規(guī)模,更加符合國(guó)際的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)電一體化技術(shù)的模塊化發(fā)展推進(jìn)了我國(guó)電氣產(chǎn)品的一體化、規(guī)模化發(fā)展。(3)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化操作使產(chǎn)品更加便利,機(jī)電一體化應(yīng)用技術(shù)通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及計(jì)算機(jī)的運(yùn)用得到了新的發(fā)展,通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及、對(duì)遠(yuǎn)程操作與控制,可以提高產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)功能,從而與中心計(jì)算機(jī)連接形成計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng),更有利于機(jī)電一體化的產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)化的社會(huì)中具有更多便利的功能。(4)在機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的過(guò)程中,人性化的模式是其發(fā)展必須經(jīng)歷的過(guò)程,可以使產(chǎn)品更加靈活機(jī)動(dòng)。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用和各項(xiàng)智能化技術(shù)的不斷發(fā)展,再通過(guò)精密的智能化傳感技術(shù),機(jī)電一體化的技術(shù)產(chǎn)品正邁向智能化的發(fā)展方向。人們的需求隨著時(shí)代的發(fā)展而不斷提升,對(duì)產(chǎn)品的智能化服務(wù)要求也相對(duì)有所提高,人性化的智能儀器以及機(jī)器設(shè)備都會(huì)成為今后應(yīng)用廣泛的科技。例如,智能化的機(jī)器人等,能夠?yàn)槿藗兲峁└又悄芑漠a(chǎn)品性能,從而使產(chǎn)品更好地發(fā)展。(5)微型化機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。目前,在機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展中,微型化的特征正逐漸受到重視。例如,在軍事、醫(yī)療等方面機(jī)電一體化產(chǎn)品的面積小、節(jié)能好、應(yīng)用靈敏等優(yōu)勢(shì)突出得非常顯著,因此通過(guò)提高機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工技術(shù),使得產(chǎn)品更具優(yōu)勢(shì)。據(jù)我們的了解,機(jī)電一體化是一種由電子、光學(xué)、計(jì)算機(jī)、控制以及信息等多方面交叉綜合而產(chǎn)生的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)。機(jī)電一體化將來(lái)的發(fā)展方向主要是光機(jī)電一體化、全系統(tǒng)智能化、技術(shù)產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)化、微型機(jī)電化微型化、自律分配系統(tǒng)化以及設(shè)計(jì)產(chǎn)品綠色化等。
5結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化技術(shù);工程機(jī)械;應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)也被稱為機(jī)械電子學(xué),可以包含了對(duì)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等技術(shù)的涉及,作為一種實(shí)踐性和系統(tǒng)性非常強(qiáng)的技術(shù)。這個(gè)技術(shù)從上個(gè)世紀(jì)就已經(jīng)被大眾所了解,伴隨著目前社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,微電子技術(shù)的出現(xiàn)徹底改變了機(jī)電一體化技術(shù),廣泛應(yīng)用在工程機(jī)械行業(yè)當(dāng)中,不但能夠?qū)⑸a(chǎn)質(zhì)量、產(chǎn)品性質(zhì)以及工程機(jī)械的施工效率提升,同時(shí)從最大程度上改善目前的機(jī)械現(xiàn)象。
1工程機(jī)械概述
工程建設(shè)流程中所能夠使用到的施工機(jī)械設(shè)備的總稱就是工程機(jī)械。目前,我國(guó)存在非常多種類的工程機(jī)械品種,被廣泛的使用到各個(gè)行業(yè)當(dāng)中,例如在建筑工程、水利工程以及電力工程當(dāng)中[1]。從當(dāng)前情況來(lái)講,但凡是土石方施工工程、路面建設(shè)養(yǎng)護(hù)工作、流動(dòng)裝卸工作以及多種建筑工程當(dāng)中需要使用到的機(jī)械產(chǎn)品也都是工程機(jī)械。
2機(jī)電一體化的重要特征
2.1高精度特性
工程機(jī)械使用機(jī)電一體化技術(shù)能夠有效的將機(jī)械工作精度大幅度提升,有效的提高了工作效率。例如混凝土攪拌設(shè)施當(dāng)中將電子稱量系統(tǒng)裝進(jìn)去,不但能夠?qū)⒆詣?dòng)稱重工作實(shí)現(xiàn),還可以保證混凝土攤鋪獲得比較良好的效果,從而將施工品質(zhì)加強(qiáng),同時(shí)能夠?qū)C(jī)械運(yùn)行的效率有效的提升,保證減少人工投入成本[2]。
2.2自行檢測(cè)特性
機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)中能夠?qū)λ凶酉到y(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè),同時(shí)能夠?qū)⒐こ虣C(jī)械的實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)情況獲得比較好的映射,一旦碰到異常檢測(cè)的情況,就能夠?qū)⒆詣?dòng)報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng),尋找到工程機(jī)械故障的具體地方,機(jī)電一體化的良好特征能夠?qū)⒐こ虣C(jī)械設(shè)備的工作效率大幅度提升,從而降低檢測(cè)費(fèi)用,保證在故障第一時(shí)間里將故障位置精準(zhǔn)確定,從而降低停機(jī)時(shí)間,提升機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)品質(zhì)。
2.3操作靈活方便
在平時(shí)的工程機(jī)械工作當(dāng)中,機(jī)械設(shè)備運(yùn)行需要可靠的保養(yǎng)和維護(hù),可是非常繁雜的拆卸流程帶給機(jī)械維修工作人員非常多的不方便、機(jī)電一體化技術(shù)在維修流程中使用了一體化的操作模式,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的管理系統(tǒng)功能,使用幾點(diǎn)一體化的自檢系統(tǒng),借助機(jī)械設(shè)備內(nèi)部的多種設(shè)備參數(shù),實(shí)現(xiàn)了工程機(jī)械性能、運(yùn)轉(zhuǎn)模式的調(diào)整和設(shè)計(jì),保證工程機(jī)械擁有非常良好的工作狀態(tài),與此同時(shí),使用在機(jī)電一體化技術(shù)當(dāng)中,同時(shí)自檢系統(tǒng)還能夠按照工程特征精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)機(jī)械設(shè)備,降低能源在機(jī)械設(shè)備上的損失。
3機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用
3.1作業(yè)過(guò)程的半自動(dòng)化或自動(dòng)化
工程機(jī)械工作當(dāng)中,想要提高工作效率的前提條件就是半自動(dòng)化以及自動(dòng)化,不但能夠?qū)⒐ぷ髯鳂I(yè)的精度提升,同時(shí)還可以將施工流程中的強(qiáng)度降低,從而達(dá)到提高工作效率的目標(biāo)。特別是能夠幫助沒(méi)有豐富經(jīng)驗(yàn)的施工人員將工作能力提升,能夠快速的適應(yīng)工作環(huán)境,更好的幫助沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的施工操作人員完成工作,保證施工人員工作效率,將施工危險(xiǎn)程度降低。
3.2工程機(jī)械監(jiān)控中的應(yīng)用
工程機(jī)械投入使用流程中,為了更好的確保發(fā)生的故障、出現(xiàn)的異常能夠在非常短的時(shí)間里發(fā)現(xiàn)以及解決,確保工程機(jī)械運(yùn)行情況良好,工程機(jī)械監(jiān)控成為了不可或缺的重要技術(shù)。使用機(jī)電一體化技術(shù)保證監(jiān)控功能可以得到充分的使用。機(jī)電一體化使用多種電子和控制技術(shù)來(lái)研發(fā)電子監(jiān)控裝置,將遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行建立,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工程機(jī)械運(yùn)行情況,包含了機(jī)械當(dāng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)以及各個(gè)工作裝置模塊等。利用全面的監(jiān)測(cè)工程機(jī)械運(yùn)行情況,實(shí)現(xiàn)自主診斷和自主決策機(jī)械故障異常的目標(biāo)。應(yīng)用機(jī)電一體化在工程機(jī)械監(jiān)控工作當(dāng)中,能夠降低機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率,同時(shí)確保機(jī)械設(shè)備能夠正常運(yùn)行,降低維修成本,降低資金浪費(fèi),提升工程機(jī)械的水準(zhǔn)。
3.3機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械能耗控制中的應(yīng)用
目前的工程機(jī)械開始朝著模塊化以及系統(tǒng)化方向進(jìn)步,肯定會(huì)出現(xiàn)大量使用能源的現(xiàn)象,所以,現(xiàn)代工程經(jīng)濟(jì)當(dāng)中控制耗能工作非常重要。事實(shí)表明,之前的工程機(jī)械能源使用當(dāng)中,可以將明顯的缺陷控制好,比如,液壓挖掘機(jī),能源使用率還僅僅是20%,直接造成能源出現(xiàn)浪費(fèi)問(wèn)題。根據(jù)這個(gè)問(wèn)題,國(guó)外某公司在保證機(jī)電一體化的前提上將節(jié)能問(wèn)題綜合進(jìn)來(lái),充分研究,開發(fā)出針對(duì)能源浪費(fèi)問(wèn)題的節(jié)能控制器,就命名為OLLS系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)能夠提高能源利用率30%多,可是隨著不斷深入的實(shí)踐,不難發(fā)現(xiàn),這樣的控制系統(tǒng)還存在不徹底控制能源的現(xiàn)象,之后又開始改善機(jī)電一體化技術(shù)能源消耗控制,之后開發(fā)了卡特電子效率器來(lái)直接添加在節(jié)能控制挖掘機(jī)上,獲得良好的效果。
3.4作業(yè)精度控制中的應(yīng)用
工程機(jī)械設(shè)計(jì)和加工制造對(duì)精度有非常嚴(yán)格的要求,只有保證工程機(jī)械生產(chǎn)流程中的每一個(gè)步驟精度都能夠達(dá)到有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),才能夠保證工程機(jī)械總體的精度符合要求,滿足實(shí)際需要。工程機(jī)械制造具備復(fù)雜結(jié)構(gòu)、構(gòu)件以及零配件種類非常多的特征,使用一般的技術(shù)無(wú)法將成品機(jī)械精度和質(zhì)量確保,利用機(jī)電一體化技術(shù)控制好工程機(jī)械產(chǎn)品加工制造作業(yè)精準(zhǔn)程度。總而言之,隨著不斷發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì),工業(yè)化水平也在不斷的提高,隨之而來(lái)的就是工程機(jī)械面臨著很多競(jìng)爭(zhēng)壓力,想要提高工程機(jī)械運(yùn)行效率,就需要準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)到工程機(jī)械運(yùn)行流程中機(jī)電一體化的重要意義,不但可以將工程機(jī)械的運(yùn)行效率提升,同時(shí)將機(jī)械性能改善,從而從總體上將機(jī)械運(yùn)行面貌改變,未來(lái)工程機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)就是將機(jī)電一體化融入到工程機(jī)械當(dāng)中去,同時(shí)還是提高機(jī)械化的必然手段,想要更好的將工程機(jī)械的效率提高落到實(shí)處,就需要更好的將機(jī)電一體化水平提升,同時(shí)在這個(gè)過(guò)程中,不斷的嘗試、改進(jìn)探索,促使工程機(jī)械更好的實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。
參考文獻(xiàn)
[1]胡建偉.論機(jī)電一體化在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù),2016,(03):286-287.
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化;智能;環(huán)保
中圖分類號(hào):TH111文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1009-9166(2009)011(c)-0086-01
一、機(jī)電一體化在工程機(jī)械中應(yīng)用
機(jī)電一體化是當(dāng)今自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的最高階段。早期的自動(dòng)化技術(shù)主要是借助凸輪、機(jī)械機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)的,這一時(shí)期的自動(dòng)化實(shí)際上是機(jī)械自動(dòng)化;隨著電子技術(shù)的發(fā)展,凸輪、機(jī)械機(jī)構(gòu)逐漸被繼電器、接觸器、電磁開關(guān)等機(jī)構(gòu)所取代,實(shí)現(xiàn)了電氣自動(dòng)化,機(jī)械機(jī)構(gòu)大大簡(jiǎn)化,自動(dòng)化水平大為提高;機(jī)電一體化則是生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的需要,也是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)和精密機(jī)械技術(shù)等發(fā)展的必然產(chǎn)物,是以計(jì)算機(jī)為主要特征的自動(dòng)化技術(shù)。如果說(shuō)機(jī)械系統(tǒng)處理的對(duì)象是運(yùn)動(dòng)、力、物質(zhì)和能量,電子系統(tǒng)處理的對(duì)象是信息和知識(shí),則機(jī)電一體化系統(tǒng)不僅有處理能量和物質(zhì)的功能,而且還有處理信息和知識(shí)的能力。機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展至今已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,其發(fā)展歷程可分為4個(gè)階段:①數(shù)控機(jī)床的問(wèn)世是機(jī)電一體化發(fā)展的開始;②微電子技術(shù)為機(jī)電一體化帶來(lái)勃勃生機(jī);③可編程序控制器的發(fā)展為機(jī)電一體化提供了堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ);④激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)使機(jī)電一體化躍上新臺(tái)階。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展初期,人們的目的是利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能,那時(shí)研制和開發(fā)還處于萌芽狀態(tài),而且由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)水平不高,機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不廣泛和深入。其后計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、大規(guī)模集成電路的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。
二、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
1、個(gè)性化。在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,求新、求異、追求個(gè)性是消費(fèi)需求的一個(gè)特征,而柔性化為產(chǎn)品個(gè)性化創(chuàng)造了技術(shù)條件。所以,在信息時(shí)代,機(jī)電一體化產(chǎn)品將呈現(xiàn)個(gè)性化趨勢(shì)。與此相適應(yīng),機(jī)電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)模式及觀念也在發(fā)生改變。因此精益生產(chǎn)、敏捷制造、智能制造、虛擬制造等得以相繼出現(xiàn)。2、高性能化。高性能化一般包含高速、高精度、高效率、高可靠性。新一代CNC系統(tǒng)就是以此“四高”為滿足生產(chǎn)而誕生的。它采用多CPU結(jié)構(gòu),以多總線連接,進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳遞;采用精簡(jiǎn)指令集機(jī),實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)并行處理;設(shè)置多重緩沖器,故障診斷、自動(dòng)檢錯(cuò)、糾錯(cuò)、系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)等技術(shù)保證該機(jī)電一體化產(chǎn)品具有高性能。3、智能化。人工智能可使機(jī)器具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,雖然機(jī)電一體化產(chǎn)品不可能具有與人完全相同的智能,但依賴高性能、高速的微處理器可使其具有低級(jí)智能或人的部分智能,從而達(dá)到更精確的控制目標(biāo)。機(jī)電一體化的發(fā)展和進(jìn)步體現(xiàn)在其產(chǎn)品的智能上,智能化是機(jī)電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的主要區(qū)別之一。它是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、心理學(xué)、生理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,對(duì)診斷過(guò)程、人-機(jī)接口、自動(dòng)編程和加工過(guò)程等問(wèn)題進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策,以取代或延伸制造工程中人的部分腦力勞動(dòng),并對(duì)人類專家的制造智能進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、完善、共享、繼承和發(fā)展,以求得到更高的控制目標(biāo)。4、微型化。微型機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)在納米尺度上相融合的產(chǎn)物,是機(jī)電一體化的一個(gè)新發(fā)展方向,微型機(jī)電一體化產(chǎn)品,泛指幾何尺寸不超過(guò)1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展,其體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活,微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),目前已可運(yùn)用蝕刻技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件,當(dāng)將這一成果真正應(yīng)用到實(shí)際產(chǎn)品時(shí),其機(jī)械部分和電子元件即可完全集成在一起,組成一種體積很小的自律元件。在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)越性,是近年和將來(lái)十大關(guān)鍵技術(shù)之一。5、綠色化。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢時(shí)能回收利用。工業(yè)的發(fā)展,使得資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。因此綠色化成了時(shí)代的趨勢(shì),產(chǎn)品的綠色化成了適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的一大特色。6、系統(tǒng)化。系統(tǒng)化要求系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu),系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。其中,仿生物系統(tǒng)化就是根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機(jī)體,引導(dǎo)機(jī)電一體化產(chǎn)品向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。7、網(wǎng)絡(luò)化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái),只要其功能獨(dú)到,質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球,由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品,現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已形成優(yōu)勢(shì),利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng),能使人們待在家里就可分享各種高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂(lè)。因此,其產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。8、柔性化。機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制和執(zhí)行系統(tǒng)具有足夠的“冗余度”,即有較強(qiáng)的“柔性”。
結(jié)語(yǔ):大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品,不僅是改造和武裝傳統(tǒng)機(jī)械老設(shè)備的一條新路,而且是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)覆蓋面非常廣,而我國(guó)人力、物力、財(cái)力有限,機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可能面面俱到、平鋪直敘。因此,要分清主次,突出重點(diǎn),大膽取舍。既要抓住傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的電子信息技術(shù)改造,使機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)初步結(jié)合;又要在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初,就統(tǒng)一考慮機(jī)械與電子的融合,使機(jī)械與電子密不可分,從而使設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出來(lái)的新產(chǎn)品真正做到機(jī)電一體化。另外,政府職能部門應(yīng)合理調(diào)配資源要素,對(duì)開辦、生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)提供方便,增大支持力度。同時(shí),嚴(yán)格限制資源消耗較高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展,對(duì)未適時(shí)采用機(jī)電一體化技術(shù)的落后產(chǎn)品強(qiáng)制淘汰,大力提倡傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造,凡涉及到機(jī)電一體化技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用等項(xiàng)目應(yīng)優(yōu)先立項(xiàng)、大力支持。此外,還可以設(shè)立機(jī)電一體化科研技術(shù)專項(xiàng)基金,從經(jīng)濟(jì)上促進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展。
作者單位:二十一冶建設(shè)有限公司機(jī)械化分公司
參考文獻(xiàn):
1 機(jī)電一體化概述
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來(lái)所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機(jī)電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)及電力電子技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值, 并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此,“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù),而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。
2 機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段。第一階段(又稱初級(jí)階段)是20世紀(jì)60年代以前,這一時(shí)期人們不自覺(jué)地利用電子技術(shù)并使之得到比較廣泛的承認(rèn)。第二階段,機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。第三階段,各國(guó)均開始極大關(guān)注和支持機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品。
我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開始進(jìn)行這方面的研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組,并將該技術(shù)列入“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)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(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作,取得了一定成果。但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比,仍有相當(dāng)差距。
3 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個(gè)方面:
3.1 智能化。
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)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(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠(chéng)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、高速度的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能,則是完全可能而且必要的。
3.2 綠色化。
工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)了巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是,人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生,綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過(guò)程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少,資源利用率極高。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用[6]。工業(yè)的發(fā)展使得資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。綠色化成了時(shí)代的趨勢(shì),產(chǎn)品的綠色化更成了適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的一大特色。
如果我們把機(jī)械產(chǎn)品和制造機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)械裝置統(tǒng)稱為機(jī)械系統(tǒng),則機(jī)電一體化技術(shù)的功能可歸結(jié)為:提高機(jī)械系統(tǒng)的性能,完成傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)不能完成的功能;提高機(jī)械系統(tǒng)的智能化程度,使人在更舒適的環(huán)境中工作;提高機(jī)械系統(tǒng)的可回收性;降低機(jī)械系統(tǒng)的原材料消耗;降低機(jī)械系統(tǒng)的能耗;降低機(jī)械系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的污染,可以看出其中至少有3條是和環(huán)境保護(hù)有關(guān)的。因而,進(jìn)入21世紀(jì),機(jī)電一體化技術(shù)的使命是要能提供一種高性能、高原料利用率、低能耗、低污染、環(huán)境舒適和可回收的智能化機(jī)械產(chǎn)品,即提供一種能滿足可持續(xù)性發(fā)展的綠色產(chǎn)品。
3.3 網(wǎng)絡(luò)化。
20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等日常生活都帶來(lái)了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái),只要其功能獨(dú)到、質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì),利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system,CIAS),能使人們呆在家里就可分享各種高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂(lè)。因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
3.4 微型化。
微型化興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過(guò)1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小,耗能少,運(yùn)動(dòng)靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
3.5系統(tǒng)化。
關(guān)鍵詞:智能 進(jìn)程核心技術(shù) 發(fā)展 綠色 機(jī)電一體化 發(fā)展趨勢(shì)
1 機(jī)電一體化概述
機(jī)電一體化就是將微電子技術(shù)引入機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、控制功能、信息功能的研究,并且將機(jī)械設(shè)備和電子設(shè)備通過(guò)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機(jī)電一體化的目的是在科學(xué)專業(yè)化和深度專業(yè)之間達(dá)到平衡和兩者的集合,讓系統(tǒng)工程以及解決問(wèn)題方法出現(xiàn)突破。
“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。首先,機(jī)電一體化技術(shù)并非機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)機(jī)械的組合或拼湊,而是基于一定的技術(shù)研究,將機(jī)械、微電子元素有機(jī)整合而成的一種綜合技術(shù)。它的發(fā)展進(jìn)程有別于機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化的發(fā)展過(guò)程。某些機(jī)械部件的原有功能可以通過(guò)機(jī)電一體化中的微電子裝置代替,這種裝置的應(yīng)用在一定程度上豐富了機(jī)電系統(tǒng)功能,而且機(jī)電一體化產(chǎn)品的智能特征改善了機(jī)械性能。智能化是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化的本質(zhì)區(qū)別。
2 機(jī)電一體化的特點(diǎn)
2.1 具有綜合性 從某種意義上講,機(jī)電一體化技術(shù)可謂是一種跨學(xué)科的邊緣科學(xué),它將微電子、計(jì)算機(jī)等多門技術(shù)整合于機(jī)械主體構(gòu)造中,使之形成一套一體化的系統(tǒng)。這套機(jī)電一體化系統(tǒng)綜合了多門學(xué)科的技術(shù)優(yōu)勢(shì),這些技術(shù)協(xié)調(diào)運(yùn)作,彼此取長(zhǎng)補(bǔ)短,使整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)的性能得到最大發(fā)揮。可以說(shuō),機(jī)電一體化技術(shù)是具有綜合性的高水平技術(shù)。
2.2 廣而強(qiáng)的應(yīng)用性 機(jī)電一體化的目的是基于機(jī)械的主體構(gòu)造通過(guò)機(jī)電產(chǎn)品的開發(fā),完善機(jī)電功能,實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制。機(jī)電一體化是當(dāng)前機(jī)械系統(tǒng)的一個(gè)主流發(fā)展趨勢(shì),它與機(jī)械系統(tǒng)能夠有機(jī)融合,打破了行業(yè)的限制。智能化是機(jī)電一體化的主要特點(diǎn),計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入為智能化開辟了廣闊的發(fā)展空間。
2.3 多層次的系統(tǒng)化 從本質(zhì)上講,機(jī)電一體化就是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)整合于主體機(jī)械,不斷優(yōu)化機(jī)械的主體功能,使其形成一套完整的系統(tǒng)。機(jī)電一體化注重各種技術(shù)(尤其是微電子技術(shù)與精密機(jī)械技術(shù))的集成,強(qiáng)調(diào)主體結(jié)構(gòu)的層次化和系統(tǒng)化。無(wú)論從單參數(shù)、單擊控制到多參數(shù)、多級(jí)控制,還是從單件單品生產(chǎn)工藝到流暢、自動(dòng)化的生產(chǎn)線,直至完成整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì),各個(gè)層次的開發(fā)和應(yīng)用都會(huì)涉及智能化的機(jī)電一體化技術(shù)。
2.4 整體的最優(yōu)化 基于系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)理念,將智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)有機(jī)整合,形成整體優(yōu)勢(shì),以提高機(jī)電系統(tǒng)的主體性能,提高運(yùn)行效率和附加值,同時(shí)達(dá)到節(jié)能降耗的目的,保護(hù)生態(tài)環(huán)境。比如,應(yīng)用數(shù)控機(jī)床、柔性生產(chǎn)線、工業(yè)機(jī)器人和計(jì)算機(jī)管理等高端機(jī)電一體化系統(tǒng)后,企業(yè)就要及時(shí)更新觀念,將機(jī)電一體化概念引入生產(chǎn)系統(tǒng),不斷優(yōu)化生產(chǎn)流程,以壓縮生產(chǎn)周期,滿足不斷增長(zhǎng)的社會(huì)需求。
2.5 使用簡(jiǎn)易化 從產(chǎn)品開發(fā)來(lái)看,機(jī)電一體化技術(shù)主要包括技術(shù)原理和使機(jī)電一體化系統(tǒng)和產(chǎn)品得以實(shí)現(xiàn)。作為開發(fā)者,除了要具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ),對(duì)于技術(shù)架構(gòu)也要有豐富的積淀,要有創(chuàng)新精神。從用戶角度來(lái)講,無(wú)需深入學(xué)習(xí)機(jī)電一體化系統(tǒng)的技術(shù)原理,只要掌握機(jī)電系統(tǒng)的操作規(guī)程,能夠確保系統(tǒng)操作正確、合規(guī),在人機(jī)磨合的過(guò)程中形成協(xié)作關(guān)系即可。
2.6 提高了安全性 機(jī)電一體化系統(tǒng)的智能技術(shù)使系統(tǒng)具備自我保護(hù)功能,可以有效規(guī)避運(yùn)行中的故障或風(fēng)險(xiǎn),確保系統(tǒng)穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。一些高端機(jī)電一體化系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)操作,而且被廣泛應(yīng)用在海底、高空等惡劣的作業(yè)環(huán)境中。
2.7 具有高可靠性、高穩(wěn)定性和長(zhǎng)壽命 機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)生機(jī)械磨損的程度非常小,因而故障少,運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定可靠,系統(tǒng)的服務(wù)年限比普通機(jī)電系統(tǒng)長(zhǎng)。而且某些自診斷、自修復(fù)的機(jī)電一體化系統(tǒng)甚至可以實(shí)現(xiàn)“零故障”。
2.8 具有柔性 柔性是機(jī)電一體化系統(tǒng)的特點(diǎn)。根據(jù)需要的變化,用機(jī)電一體化技術(shù)無(wú)需改裝系統(tǒng)就可以及時(shí)地對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過(guò)程作必要的處理,從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo),以智能、調(diào)整、修改,因此機(jī)電一體化技術(shù)是解決多品種、小批量生產(chǎn)的重要途徑。
3 機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀分析
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段:①20世紀(jì)60年代以前,利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能的初級(jí)發(fā)展階段;②20世紀(jì)70~80年代以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)為代表的蓬勃發(fā)展階段;③20世紀(jì)90年代后期,機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。現(xiàn)階段,光學(xué)、通信技術(shù)等領(lǐng)域正循著機(jī)電一體化的發(fā)展步伐大踏步邁進(jìn),微細(xì)加工技術(shù)開始在機(jī)電行業(yè)初露鋒芒,光學(xué)、通信技術(shù)的融入使機(jī)電一體化由最初單一的模式逐步衍生出光機(jī)電一體化、微機(jī)電一體化等多個(gè)分支。另一方面,我國(guó)現(xiàn)階段在光纖、人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展較快,這對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展有一定的促進(jìn)作用。在未來(lái)的技術(shù)研究領(lǐng)域,機(jī)電一體化將有望形成完整的基礎(chǔ)科學(xué)體系。
4 機(jī)電一體化技術(shù)未來(lái)的發(fā)展
4.1 智能化 智能化是當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。智能化是運(yùn)用控制理論,將計(jì)算機(jī)科學(xué)、混沌動(dòng)力學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、人工智能、心理學(xué)、生理學(xué)以及運(yùn)籌學(xué)等多個(gè)學(xué)科有機(jī)整合,智能模擬人類的邏輯思維、判斷推理和自主決策等能力,以便得到更高的控制目標(biāo)。按照目前人工智能技術(shù)的研究狀況,未來(lái)時(shí)間將有可能發(fā)展高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或人的部分智能,這是人工智能技術(shù)研究的一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)。
4.2 模塊化 模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元,需要針對(duì)各個(gè)研究項(xiàng)目制定不同的標(biāo)準(zhǔn),各部件、單元或借口才能很好的完成配型。但是由于該技術(shù)領(lǐng)域存在利益紛爭(zhēng),當(dāng)前國(guó)內(nèi)外尚未形成一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。但是模塊化的生產(chǎn)理念已逐漸被機(jī)電生產(chǎn)領(lǐng)域認(rèn)可,在未來(lái)的機(jī)電一體化研究領(lǐng)域,規(guī)模化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。
4.3 網(wǎng)絡(luò)化 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在上世紀(jì)九十年代風(fēng)靡全球,帶動(dòng)了科技研究、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等眾多領(lǐng)域的技術(shù)研究或經(jīng)濟(jì)模式的革新。機(jī)電一體化產(chǎn)品的市場(chǎng)前景是廣闊的,產(chǎn)品一經(jīng)研發(fā),配以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)輔助推廣,必將在短時(shí)間內(nèi)成為業(yè)界矚目的焦點(diǎn)。基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遠(yuǎn)程控制終端設(shè)備就屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品其中的一類。另外,現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)在機(jī)電領(lǐng)域的應(yīng)用,恰恰是機(jī)電一體化產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)的最好印證。
4.4 微型化 微型化指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì),泛指幾何尺寸不超過(guò)1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活,但其技術(shù)應(yīng)用尚存在微機(jī)械技術(shù)這一發(fā)展瓶頸,在未來(lái)的發(fā)展進(jìn)程中還有待進(jìn)一步研究。
4.5 綠色化 綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的過(guò)程中,資源利用率大幅提高,有利于節(jié)約生產(chǎn)成本,而且健康環(huán)保,對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響程度較小。無(wú)論是生產(chǎn)成本角度來(lái)考慮,還是從生態(tài)保護(hù)的角度來(lái)分析,機(jī)電一體化產(chǎn)品綠色化已是機(jī)電研究領(lǐng)域的必然趨勢(shì),具有廣闊的開發(fā)前景。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。
4.6 系統(tǒng)化 系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。另外,通信功能除了rs232外,還有rs485、dcs人格化。
5 結(jié)語(yǔ)
機(jī)電一體化的產(chǎn)生與迅速發(fā)展的根本原因在于社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。系統(tǒng)工程、控制論和信息論是機(jī)電一體化的理論基礎(chǔ),也是機(jī)電一體化技術(shù)的方法論。微電子技術(shù)的發(fā)展,半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的進(jìn)步,則為機(jī)電一體化技術(shù)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。現(xiàn)代產(chǎn)品的機(jī)電一體化進(jìn)入到實(shí)用階段。機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)人員掌握機(jī)電一體化技術(shù)與應(yīng)用中的理論和方法對(duì)今后的工作是非常有用的。
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關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化;綜合技術(shù) ;發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過(guò)程中逐漸形成和發(fā)展起來(lái)的一門新興技術(shù)學(xué)科,它是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的新一代產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相比,具有下述優(yōu)越性。
一、優(yōu)越性
1、安全性和可靠性提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)等功能。設(shè)備的安全性能高。
2、生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能,其控制和檢測(cè)的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高,通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作,使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響,從而實(shí)現(xiàn)最佳操作,保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。
3、具有復(fù)合功能且適用面廣。機(jī)電一體化產(chǎn)品具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能,使產(chǎn)品的功能水平和自動(dòng)化程度大大提高。
4、使用性能改善。機(jī)電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示,操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少,使得操作大大簡(jiǎn)化并且方便、簡(jiǎn)單。高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過(guò)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳工作程序,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)最優(yōu)化操作。
5、調(diào)整和維護(hù)方便。機(jī)電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時(shí),可通過(guò)改變控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)工作方式的改變,以適應(yīng)不同用戶對(duì)象的需要以及現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過(guò)多種手段輸入到機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中,而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件或零件。對(duì)于具有存儲(chǔ)功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品,可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序,然后根據(jù)不同的工作對(duì)象,只需給定一個(gè)代碼信號(hào)輸入,即可按指定的預(yù)定程序進(jìn)行自動(dòng)工作。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
良好的可靠性和較廣的實(shí)用性使機(jī)電一體化技術(shù)有著很寬的涉獵,主要體現(xiàn)在以下方面:
1、數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化技術(shù)最直接的體現(xiàn)和產(chǎn)物,隨著機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床方面的不斷的發(fā)展,使得數(shù)控技術(shù)在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有著迅速的提高。為現(xiàn)代制造業(yè)的飛速發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。沒(méi)有機(jī)電一體化技術(shù)的這一綜合學(xué)科的有機(jī)融合,就沒(méi)有現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)。因此,數(shù)控機(jī)床在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)越表現(xiàn)是對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)最直接的肯定。
2、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)
CIMS的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡(jiǎn)單組合,而是全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線,以制造為基干來(lái)控制“物流”和“信息流”,實(shí)現(xiàn)從經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的有機(jī)結(jié)合。
3、柔性制造系統(tǒng)(FMS)
柔性制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng),主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤、自動(dòng)搬運(yùn)小車和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等組成。它可以隨機(jī)地、實(shí)時(shí)地、按量地按照裝配部門的要求,生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件,特別適于多品種、中小批量、設(shè)計(jì)更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。
4、工業(yè)機(jī)器人
第1代機(jī)器人也叫示教再現(xiàn)機(jī)器人,它們能根據(jù)示教進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng),但缺乏適應(yīng)性和靈活性;第2代機(jī)器人帶有各種先進(jìn)的傳感元件,能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對(duì)象的簡(jiǎn)單信息,通過(guò)計(jì)算機(jī)處理、分析,做出一定的判斷,對(duì)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制,表現(xiàn)出低級(jí)智能;第3代機(jī)器人即智能機(jī)器人,具有多種感知功能,可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策,能在作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立行動(dòng)。
三、發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合,其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,其主要發(fā)展方向有以下幾點(diǎn):
1、智能化:智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。智能化是對(duì)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(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠(chéng)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、高速度的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能,則是完全可能而且必要的。
2、網(wǎng)絡(luò)化:網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化有重大影響,使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多,面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。
3、模塊化:模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì),是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的事,它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品,同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。
4、微型化:微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然,也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems,簡(jiǎn)稱MEMS)是指可批量制作的,集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路,直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。
5、系統(tǒng)化:其表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能的大大加強(qiáng),未來(lái)的機(jī)電一體化更注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。