机电一体化技术的现状和发展趋势

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发表于 2013-4-15 07:52:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、机电一体化技术简介 所谓机电一体化指的是将电子技术引入机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上,从而形成一个电子化设计及软件与机械装置相融合的系统。 以系统功能目标要求和系统的观点为依据,以机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术以及电力电子技术为途径,通过对个功能单位进行合理配置和布局,使系统实现功能齐全、产品品质高、可靠性高、耗能低的特定价值,从而使系统工程技术最优化,这是机电一体化的基本特征。在此基础上生成的系统我们将之称为机电一体化系统或者机电一体化产品。所以说,机电一体化的内涵两个方面,即“产品”与“技术”。
  二、对机电一体化发展现状的思考
  至到上世纪八十年代,我国才开始在机电一体化方面进行研究和应用。虽然我国在此方面的研究起步较晚,但是,我国政府给予了十分的重视,这可以从国家将机电一体化列入“863计划”即国家高技术研究发展计划,并成立相关的领导小组足以认识到。
  目前我国在大专院校、研究机构和一些大中型企业中奠定了大量的应用此技术的铺垫工作,也在相关方面取得了一些成绩。
  第一、在数控技术方面
  目前我国在数控技术方面已经取得了一些成绩。虽然在数控技术方面我国至到上世纪50年代末才开始起步,然而,到上世纪末期在我国国内市场上已经有1/2的国产数控机床占有率,1/10的普及型国产数控系统的占有率;在数控系统的生产能力上,我国已经达到了超过3000套/年;在主轴与进给装置上,我国的生产能力也达到了超过5000套/年;在数控机床(普通级)的加工精度上已经突破了10μm的瓶颈达到了5μm;在超精密加工精度上,我国的数控技术已经可以精确到0.01μm,也就是纳米级别。
  第二、在工业机器人方面
  早在上世纪80年代中叶,我国的国家科技计划就已经纳入了机器人的研究和应用。如今,已经有200多家单位进行了在机器人方面的研发,有50多家专门对机器人产业进行开发的企业,已经有大概10000台工业机器人在我国市场上,其中有1/3是我国自行产出的。从以上数据中,我国可以看出,在机器人操作机的优化制造技术方面,我国的相关科学研究机构和企业已经充分掌握了,并使机器人生产的关键技术,例如机器人控制、软件设计和编程、驱动系统的设计等等,同时拥有了大型机器人自动工作站与周边配套设施的开发和制备技术。也就是说,在工业机器人的生产方面,我国已经取得了巨大的进步。
  第三、在计算机集成制造系统方面
  目前,在我国,计算机集成制造系统工程研究中心已经在我国最高学府——清华大学建成,并且已经有7个计算机集成制造系统单元技[论文网 www.ap5u.com]术实验室、8个计算机集成制造系统培训中心建立在我国各个著名高校和研究单位。早在10年前,计算机集成制造系统应用示范工程在超过20个省、直辖市,超过10个行业和超过200家的企业中通过和实施,并在计算机集成制造系统的帮助下,创造了巨大的经济效益。
  三、机电一体化的发展趋势
  (一)环保化
  所谓环保产品,指的是在产品的整个生命过程(设计、制造、使用、销毁)中是与人类的健康、环境的保护具有相符性,因而,它对于生态环境来说,不仅拥有极高的资源利用率和极少甚至无害的环境污染率。对于环保的机电一体化产品来说,它主要指的是在产品的使用过程中,它不会产生环境污染物,并且在产品报废后可以进行回收再利用,使资源再循环。在工业的迅猛发展之下,严重地污染了环境、损耗了资源。因而,在国际环保的呼吁下,工业生产必然会走向环保化、绿色化。
  (二)智能化
  所谓智能化,主要描述的机器行为,它以控制理论为基础,在人工智能、运筹学、心理学、生理学、计算机科学等等各种学科的基础上赋予机器人以逻辑思维能力、推理判断能力、以及自主决策能力等人工智能,从而使控制目标得到高要求的完成。目前的机器人以及智能化的数控机床就是人工智能在机电一体化建设中的重要应用。智能制造系统控制器将会对人类专家的智能制造活动进行模拟,同时分析、判断制造中出现的问题,然后推理、构思解决方法,最后对方法进行决策,使问题得以解决。
  (三)网络化
  20世纪90年代,计算机技术的突出成就是网络技术。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。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。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是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使人们在家里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朝着网络化方向发展。
  (四)微型化
  微型化兴起于20世纪80年代末,是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,可进入一般机械无法进入的空间,易于进行精细操作,因此在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。因此在生物医学、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。
参考文献:
[1] 张杨林:机电一体化技术进展及发展趋势 [J].机械制造,2005,6(43):22-24.
[2] 邱士安,胥宏:机电一体化技术 [M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.                [/td][/tr]        [/table]
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