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時間：2023-08-18 17:39:01
序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇機電一體化技術(shù)發(fā)展范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。
隨著工業(yè)技術(shù)在我國各個領(lǐng)域的快速發(fā)展，煤礦機電一體化技術(shù)發(fā)展越來越迅速。煤礦工作的危險系數(shù)相對較高，因此對機電設備的安全性能有著不一樣的要求，切也需要進一步提高和改善機電設備的安全性，保證煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)。這就需要各個煤礦企業(yè)加強對煤礦機電一體化技術(shù)發(fā)展的深入探究。
一、簡述煤礦機電一體化技術(shù)的內(nèi)容
綜合各種因素來說，機電一體化技術(shù)是一種復雜的綜合技術(shù)，其中包括機械技術(shù)、光學技術(shù)、自動控制技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件編程技術(shù)、接口技術(shù)以及信息技術(shù)。由于技術(shù)的綜合性，技術(shù)的發(fā)展不僅依賴于其他技術(shù)的進步，同時對其他技術(shù)的發(fā)展也起到了關(guān)鍵作用。
20世紀80年代，我國成立機電一體化領(lǐng)導小組，并將該技術(shù)列入“863”計劃中。現(xiàn)在來看，我國機電一體化技術(shù)正朝著智能化、柔軟化、網(wǎng)絡化、微型化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展，隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展，煤礦生產(chǎn)勞動技術(shù)也得到了不小的改善，大大提高煤礦工作人員的工作安全系數(shù)，改善了煤礦生產(chǎn)的勞動強度，降低能耗、保證安全?，F(xiàn)如今機電一體化技術(shù)已經(jīng)成為我國煤礦工業(yè)的必備技術(shù)，但仍需進一步完善。對煤礦機電一體化技術(shù)化的改革、調(diào)整同樣十分重要。
二、我國煤礦機電一體化的具體情況及問題
1. 新型電牽引采煤機的應用。
最近幾年，我國電牽引采煤機的研究及發(fā)展有著明顯的進步，第二次進行開發(fā)后，我國逐漸擁有了許多具有國外引進采煤機技術(shù)的基礎上自主支持產(chǎn)權(quán)的換代產(chǎn)品。目前，國產(chǎn)采煤機已經(jīng)逐漸占據(jù)主導地位，完全采用我國國產(chǎn)裝備的高效工作不斷提升，為我國的煤礦綜合機械化采煤工作奠定了新的基礎。
2. 帶式輸送機的使用。
目前，我國應經(jīng)自行生產(chǎn)了多種類型及功能的輸送機，其中在我國“八五”計劃期間，通過國家“一條龍日產(chǎn)萬噸綜采設備”項目的實施，對我國帶式輸送機的實力提升有著很大的促進作用，一些新型的，具有大功率、長距離的輸送機研發(fā)正在不斷改進中。
3. 礦井提升機
目前看來，我國的礦井提升是一種實現(xiàn)機電一體化的礦山大型設備，全數(shù)字化交、直流提升機。其中內(nèi)裝式提升機最為突出，在結(jié)構(gòu)上看，內(nèi)裝式提升機將滾筒和驅(qū)動合為一個整體，最大限度的簡化了機械結(jié)構(gòu)，是典型的急死俺一體化設備，同時也充分體現(xiàn)出機械-電力-電子設備-計算機自動控制的綜合系統(tǒng)全數(shù)字提升機高度。具有可重復性故障尋址完整的診斷設施以及簡單的快速通訊功能和自診斷功能，其采用的總線方式能夠大大簡化電器安裝，其硬件配置相對簡單，兼容性強，零備件少，可以方便地實現(xiàn)啟動軟件控制加速度。
三、對我國煤礦機電一體化的加強管理
1. 采用科學的管理策略以及創(chuàng)設。
為了我國能更好地解決機電一體化技術(shù)在實際應用過程中出現(xiàn)的種種問題，對其進行科學合理的管理是十分重要的。關(guān)于煤礦企業(yè)的機電設備管理以及生產(chǎn)開采作業(yè)等相關(guān)問題的處理必須采取全責明確的管理體系，對企業(yè)各項工作實施有序、統(tǒng)一的管理。此外，對機電一體化技術(shù)的管理需要管理人員合理制定作業(yè)方案、建立健全的機電管理機構(gòu)、推行合理的科學管理化制度、明確相關(guān)人員的工作職責、建立健全的煤礦機電一體化監(jiān)管機制，完善工作環(huán)境，對機電骨干工作人員進行合理安排和優(yōu)化調(diào)整工作。同時需要加強對各級工作人員的綜合培訓提高員工綜合素質(zhì)，進而保證煤礦企業(yè)的工作能夠正常、有序、高效的運行。
2. 引入先進的科學技術(shù)和優(yōu)良設備。
在機電一體化技術(shù)中，計算機技術(shù)作為其中最為核心的科技掌握著已計劃技術(shù)的發(fā)展方向和工作命脈。因此對作業(yè)現(xiàn)場的總線任務應加大發(fā)展力度，對中央控制系統(tǒng)的存儲能力以及運算能力需要不斷提高。相關(guān)工作人員應根據(jù)不同產(chǎn)地環(huán)境的需求，進一步加大加強對機電一體化技術(shù)的軟件硬件系統(tǒng)的進一步研發(fā)使用，促進其性能不斷提高，形成體積小、功能全、精度高的新型優(yōu)化技術(shù)。除此之外，還應對其通信模塊進行研究，嘗試其同以太網(wǎng)進一步結(jié)合，保證其通信功能的安全可靠性，最終實心機電一體化的通信控制。
隨著科技地進步，我國目前機電一體化還可以采用功能強大的PLC作為機電一體化的核心裝置。其能夠在運算存儲功能越來越強大，體積和功耗逐漸縮小，更加設和與工作空間狹小的煤礦機電一體化產(chǎn)品。此外，智能化水平的提高對煤礦機電一體化的影響也是十分重要的。智能化已經(jīng)逐漸成為當代科技發(fā)展的新潮流，設備在智能化的應用中能夠自動調(diào)節(jié)設備處于最優(yōu)狀態(tài)運行，同時對采集的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析，對故障問題進行預測及診斷。最后，研發(fā)還應重視傳感器的應用。傳感器配合數(shù)字化、集成化、智能化的應用，促進傳感器在較為惡劣的環(huán)境下能夠正常工作，為煤礦探測工作的開展提供方便。
煤礦機電一體化的技術(shù)應用是一個綜合化、全面化的運用過程，在整體掌握煤礦機電運用的過程中，能突出機電一體化在裝備、采集方面的推廣和應用，進一步全面提高煤礦開采的綜合能力，為煤礦提供安全有效地管理。
參考文獻：
隨著日新月異的技術(shù)更新，機電一體化發(fā)展對不同學科交叉滲透也有著推動。機械工程當中的微電子技術(shù)以及計算機技術(shù)發(fā)展，為機電一體化發(fā)展目標實現(xiàn)奠定了基礎，能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化目標，在機電一體化的技術(shù)應用下，就能提高生產(chǎn)力水平。從理論上對機電一體化技術(shù)發(fā)展研究分析，就能從理論層面提供支持依據(jù)。
一、機電一體化技術(shù)發(fā)展歷程和主要的內(nèi)容分析
1.機電一體化技術(shù)發(fā)展歷程分析
機電一體化主要是電子技術(shù)和機械設備的有機結(jié)合，從而將機械設備的動力以及電子技術(shù)的信息處理功能充分發(fā)揮，實現(xiàn)自動化的工作目標。機電一體化是建立在綜合應用技術(shù)基礎上發(fā)展的，在當前已經(jīng)成為獨立的學科，從技術(shù)層面來說，主要體現(xiàn)在對機電一體化的產(chǎn)品有效實現(xiàn)和使用發(fā)展。而從產(chǎn)品的基礎層面來說，就是機械系統(tǒng)和微電子系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成的新系統(tǒng)，這就成為了有著新功能的產(chǎn)品。機電一體化的進一步發(fā)展過程中，在功能系統(tǒng)的作用發(fā)揮上比較突出。機電一體化實際是綜合技術(shù)的融合，并非是簡單化的拼湊，而是將各個領(lǐng)域的優(yōu)勢相結(jié)合，實現(xiàn)概念上以及技術(shù)上的融合。我國的機電一體化發(fā)展經(jīng)歷了幾個重要階段。上世紀80年代，學術(shù)界對機電一體化進行了研究，經(jīng)過了幾十年的努力，在理論上以及技術(shù)層面上都實現(xiàn)了長足發(fā)展，在數(shù)控技術(shù)方面的市場占有率也逐年提高，機械生產(chǎn)能力也有了大幅度提高。工業(yè)機器人的實際生產(chǎn)應用，對控制系統(tǒng)以及軟件編程技術(shù)的應用等，都從很大程度上促進了生產(chǎn)效率的提高。在計算機集成制造系統(tǒng)的優(yōu)化發(fā)展上也取得了矚目成績，已經(jīng)在多個制造生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展中得到了廣泛應用，發(fā)揮著重要作用。
2.國外機電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
國外的機電一體化技術(shù)發(fā)展可以分為三個階段：第一階段又稱之為初級階段，出現(xiàn)在20世紀60年代以前，這一時期是機電一體化技術(shù)的雛形，是人們不自覺地利用電子技術(shù)并且傳承下來；第二階段稱之為發(fā)展階段，出現(xiàn)在20世紀80年代末期，機電一體化技術(shù)的各項產(chǎn)品都有著很大的發(fā)展；第三階段是深入發(fā)展階段，出現(xiàn)在20世紀90年代后期，世界各國都開始研發(fā)和關(guān)注機電一體化的技術(shù)和新產(chǎn)品。日本東京在1989年召開的第一屆國際先進機電一體化學術(shù)會議，可以稱為機電一體化技術(shù)發(fā)展階段的標志，世界各國也從此大力推動和發(fā)展機電一體化的技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)。在深入發(fā)展時期，機電一體化技術(shù)進入了向智能化方向的新階段，一方面出現(xiàn)了光學、通信技術(shù)、微細加工技術(shù)等新的機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品，另一方面對機電一體化技術(shù)的學科體系和研究方法也進行了深入的探討。在目前，機電一體化產(chǎn)品開發(fā)和應用方面處于世界領(lǐng)先地位是日本和美國。
3.國內(nèi)機電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
我國的機電一體化技術(shù)與日本、歐美等先進國家相比仍有一定差距，如當前國內(nèi)外在開發(fā)煤礦機電大功率厚煤層電牽引采煤機的機電一體化新技術(shù)方面。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是總體技術(shù)上，國外Eickhoff公司開發(fā)的SL500系列采煤機，截高范圍2.0m～6.0m，可達截割功率2×825kW，而國內(nèi)引進6LS3，6LS5和7LS5型6臺，SL500型3臺，EL3000型1臺，最大裝機總功率1860kW，最大截高才5.5m，差距主要在可靠性和使用壽命方面；二是工況檢測、故障診斷技術(shù)上，目前國外使用微機控制、傳感器多、信息量大、顯示屏大、顯示點多等特點，而國內(nèi)卻達不到這一水平；三是自動調(diào)高技術(shù)上，基于位置傳感器和計算機的記憶截割技術(shù)在國外比較容易實現(xiàn)，而國內(nèi)在研采煤機仍未實現(xiàn)記憶截割。
4.機電一體化技術(shù)主要內(nèi)容分析
機電一體化技術(shù)涉及的內(nèi)容比較豐富。機電一體化技術(shù)方面主要從系統(tǒng)工程角度分析。在對電子以及機械技術(shù)的應用下，能將兩者得以有機結(jié)合，就能充分發(fā)揮綜合技術(shù)的應用優(yōu)勢。因此，機電一體化技術(shù)涵蓋技術(shù)以及產(chǎn)品兩個層面的內(nèi)容。機電一體化系統(tǒng)，也就是產(chǎn)品方面，是通過多個特定功能機械以及電子技術(shù)要素構(gòu)成的整體，使人們的實際生產(chǎn)制造的需求得到滿足。機電一體化系統(tǒng)所涵蓋的裝置要素比較多，其中的執(zhí)行裝置以及傳感器等都是比較重要的裝置要素。除此之外，機電一體化內(nèi)容中的系統(tǒng)設計思想也比較重要。這就涵蓋了控制論以及系統(tǒng)工程方法論等內(nèi)容。機電一體化的思想也簡稱為一體化思想。這一思想的應用對人機一體化以及機電液一體化等發(fā)展目標都能有效實現(xiàn)。機電一體化工程作為電子和機械工程集合，通過機電一體化技術(shù)設計制造體系應用，在實際應用中的作用發(fā)揮也比較顯著。
二、機電一體化產(chǎn)品特征類別和核心技術(shù)分析
1.機電一體化產(chǎn)品特征類別分析
機電一體化的產(chǎn)品特征也比較鮮明。機電一體化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)比較簡單，產(chǎn)品的輕細巧等特征比較突出，并且比較容易實現(xiàn)標準化、模塊化的設計制造。機電一體化的產(chǎn)品記憶以及信息處理功能比較突出，能夠?qū)a(chǎn)品的高效性以及智能化的優(yōu)勢充分發(fā)揮，并能起到自動監(jiān)視的功能和診斷功能等，在產(chǎn)品的安全可靠性上也能有效提高，可通過負荷以及運行情況加以有效調(diào)整控制。另外，機電一體化的產(chǎn)品類型也比較多。機械產(chǎn)品當中一部分控制功能及機構(gòu)用電子裝置替代，其中比較常見的有機電一體化照相機以及打印機等產(chǎn)品。此外，比較典型性的產(chǎn)品有著較為完整性的結(jié)構(gòu)，其中比較常見的就是工業(yè)機器人以及自動繪圖機等。簡單地依靠機械以及電子無法制造這些產(chǎn)品，兩者結(jié)合，就能夠大大提高可運行效率。還是一種類型是通過微電子裝置替代原設備的信息處理機構(gòu)，比較常見的產(chǎn)品有全電子式電話交換機以及電機調(diào)速裝置等內(nèi)容。
2.機電一體化核心技術(shù)分析
機電一體化的核心技術(shù)比較多。計算機和信息技術(shù)是比較重要的應用技術(shù)，能夠發(fā)揮信息交換以及存取和運算等作用。計算機以及信息技術(shù)當中的專家系統(tǒng)技術(shù)以及人工智能技術(shù)也是比較常用的。機電一體化核心技術(shù)中的系統(tǒng)技術(shù)，是通過整體概念對多種相關(guān)技術(shù)進行組織應用的，其中接口技術(shù)就是比較常用的。為保障計算機的通信，要對數(shù)據(jù)傳遞格式進行規(guī)格化以及標準化呈現(xiàn)。目前這一應用技術(shù)中的開發(fā)成本比較低，在高速串行接口的應用方面比較突出。機電一體化核心技術(shù)當中的機械本體技術(shù)是比較重要的應用技術(shù)。這一技術(shù)主要應用于對性能的改善以及質(zhì)量的減輕等層面。當前的機械產(chǎn)品通常是將鋼材作為主要材料。為減輕產(chǎn)品質(zhì)量，要在結(jié)構(gòu)上加以優(yōu)化，并加強非金屬材料的應用。這一技術(shù)的應用響應速率得到了很大提高，在整體的效率上也得到了有效提高。機電一體化核心技術(shù)當中的信息處理技術(shù)以及傳感技術(shù)也是比較常見的應用技術(shù)。信息處理技術(shù)的應用中，將微型計算機在實際工作中加以科學應用，就能從整體上提高信息處理的效率，在信息的安全可靠性方面也能有效保障，提高了抗干擾能力。而傳感核心技術(shù)的應用有著高靈敏度以及抗干擾能力，在當前的技術(shù)進一步升級下，對光纖電纜傳感器的應用比較重要。另外，機電一體化核心技術(shù)當中的軟件技術(shù)以及驅(qū)動技術(shù)也是較為常用的技術(shù)。軟件技術(shù)應用是和硬件協(xié)調(diào)應用的。在軟件研制成本降低的前提下提高生產(chǎn)維修效率，以及軟件的標準化應用是發(fā)展的重要課題。在驅(qū)動技術(shù)的應用下，在響應速度上也能有效提高，對控制專用組件以及傳感器和電機三位一體的作用發(fā)揮也比較重視。
三、機電一體化技術(shù)應用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢探究
1.機電一體化技術(shù)應用領(lǐng)域分析
機電一體化技術(shù)的廣泛應用對我國的經(jīng)濟水平提高起到了積極促進作用。機電一體化技術(shù)的應用在當前社會發(fā)展中的作用也愈來愈突出。通過多年的發(fā)展以及技術(shù)優(yōu)化，機電一體化技術(shù)在數(shù)控機床的應用使之結(jié)構(gòu)、功能和控制精度等都得到了有效提高，在總線式以及緊湊型的結(jié)構(gòu)應用下，使得數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化。應用CPU以及多主總線體系結(jié)構(gòu)，進行開放性設計等，能提高接口的標準化，實現(xiàn)使用效益最大化呈現(xiàn)。通過智能化以及WOP的實現(xiàn)，機電一體化數(shù)控機床系統(tǒng)就能實現(xiàn)二維以及三維的動態(tài)加工仿真。信息存儲大容量的模塊化設計使得控制功能也得到了有效提高，可有效實現(xiàn)多過程以及多通道控制。例如：當前市場上的CK0632數(shù)控機床就是采用機電一體化設計的數(shù)控機床，外型大氣美觀，用途廣泛，操作方便。機床主軸采用高度精密滾動軸承之承，回轉(zhuǎn)精度高。機訂導軌采用耐磨鑄鐵，經(jīng)過超音頻淬火能夠長期穩(wěn)定地保證機床加工精度。CK0632數(shù)控機床機床也可實現(xiàn)自動控制，完成車削多種零件的內(nèi)外圓、端面、切槽、任意錐面、球面、及各種公英制圓、圓錐螺紋等工序。此外，CK0632數(shù)控機床還有配有完備的S.T.M.功能，可以發(fā)出和接收多種信號控制自如的加工過程。目前，CK0632數(shù)控機床廣泛應用于電器、儀表儀器工業(yè)、汽車、摩托車配件、軸承照相器材、電影機械、五金工具及其他高精度復雜零件的加工制造。機電一體化在工業(yè)機器人領(lǐng)域當中的應用也比較突出，第二代機器人的設計中，對各種傳感元件進行了科學應用，這樣在作業(yè)的信息獲得以及操作對象的信息獲得都比較方便。計算機技術(shù)的應用能準確判斷分析對操作信息的處理，并進行反饋控制。在第三代的機器人設計中，就通過多感知功能的應用，有效實現(xiàn)復雜化的邏輯思維以及判斷和決策等，在作業(yè)的獨立性層面有著充分體現(xiàn)。
2.機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢
隨著時展以及技術(shù)進步，機電一體化技術(shù)也會向著智能化方向邁進。這也是當前的機電一體化和傳統(tǒng)機械自動化的重要不同。近些年，我國在處理器技術(shù)上的進步以及傳感器系統(tǒng)的集成化目標實現(xiàn)，對機電一體化的智能化發(fā)展目標實現(xiàn)提供了有力支持。智能化機電一體化目標實現(xiàn)和實際的應用，對人的操作和工作量的減少能發(fā)揮積極作用，可有效減少人的腦力勞動。機電一體化技術(shù)的網(wǎng)絡化發(fā)展將實現(xiàn)。網(wǎng)絡技術(shù)在當前的發(fā)展比較迅速。進入新的時代，在網(wǎng)絡技術(shù)的支持下，機電一體化的網(wǎng)絡化目標將得到實現(xiàn)，在遠程控制技術(shù)的應用作用上將更加突出，同時會提高機電一體化的功能性以及安全性。機電一體化技術(shù)的系統(tǒng)化趨勢比較突出，也就是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的模式化以及開放式的總線結(jié)構(gòu)應用，對系統(tǒng)的靈活性組態(tài)就有著鮮明呈現(xiàn)。在系統(tǒng)化的發(fā)展中，能加強通信功能，可實現(xiàn)遠程以及多系統(tǒng)的通信。不僅如此，機電一體化的發(fā)展也會向著微型化方向邁進。這主要體現(xiàn)在電子部件的微型化，在產(chǎn)品的體積層面不斷縮小等。這樣就會促進機電一體化的設備運行效率提高，靈活性更加突出。
四、小結(jié)
綜上所述，機電一體化的發(fā)展中，技術(shù)的升級進步對機電一體化設備的優(yōu)化起到了很大促進作用。我國在機電一體化的發(fā)展中有了長足進步，但是在發(fā)展中存在著諸多不足。從理論上對機電一體化的技術(shù)進行研究分析，就能為實際機電一體化發(fā)展提供理論支持，帶動我國機電一體化領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。
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[3]張振華,趙燦林.淺談機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢[J].職業(yè),2009(9)．
2機電一體化未來發(fā)展方向
所謂的機電一體化，實際上是以信息技術(shù)控制機械的操作，這就要求首先必須發(fā)展信息技術(shù)，因為信息技術(shù)負責機械控制的應用，它包括負責控制方法、數(shù)據(jù)分析、運行反饋、分析決策等，如果沒有先進的信息技術(shù)支持，那么機電一體化不能有效率地展開，也不能滿足經(jīng)濟的發(fā)展與社會的需求，在信息技術(shù)發(fā)展后，機械技術(shù)要同步更新和發(fā)展，它需要能滿足信息技術(shù)的要求，兩者同時提高、有效整合，正是未來發(fā)展的方向。第一，機電一體化技術(shù)要向智能化方向發(fā)展。隨著科技的進步，目前智能化的研究取究正在不斷的發(fā)展，人們在信息技術(shù)中大量應用到數(shù)掘挖掘技術(shù)、粗糙集理論等等，這些都是信息技術(shù)智能化的基礎，它們能讓信息技術(shù)擁有模擬人一樣的思維，同時它具有學習能力、決策能力等。這些先進的信息技術(shù)應用到機械設備當中，工作人員可以用程序的方法讓機械設備按照預定的流程進行工作。原來這些工作需要耗費大量的人力資源，而現(xiàn)在只需要很少的人力就能完成，它能大幅度地降低人力的使用，同時，人力資源的精減也使管理得到更高的效率，達到企業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、提高經(jīng)濟效益的目的。機械設備不僅向著智能化的方向發(fā)展，還向著機械人的方向發(fā)展。機器人的行動會更加的靈活，同時也會被賦予人類的一些簡單的行為，機器人能提煉出人的思維流程，模擬人類數(shù)據(jù)分析的方法，它能使智能化向著更進一步的方向發(fā)展，比如說機器人擁有自我決策能力以及邏輯判斷能力等，可以看到，未來機械設備將來逐漸擺脫人的控制而讓這些智能機械人操作。第二，機電一體化技術(shù)還要兼顧環(huán)保的需求。隨著經(jīng)濟的發(fā)展與科學的進步，人們已經(jīng)意識到周圍的環(huán)境正在變化，日趨減少的自然資源和正在惡化的生存環(huán)境是人們必須要去面對的問題，現(xiàn)在人們已經(jīng)越來越意識到除了要保證科學的發(fā)展，同時也要兼顧環(huán)保的控制，因此機電一體化在設計過程中，也要注意到環(huán)保的理念，使機電一體化設備更能滿足人們的需求。要求機電一體化擁有環(huán)保的性能，要求設計機電一體化設備時能對資源有效的利用，同時要盡可能做到對廢舊的資源能進行再回收、再利用，要能實現(xiàn)使用最小的資源能得到最大的產(chǎn)出效果，機電一體化技術(shù)向著環(huán)保的方向發(fā)展既是企業(yè)節(jié)省成本的需要，也是社會的整體需求，機電一體化技術(shù)只有滿足環(huán)保的需求才能適應未來經(jīng)濟發(fā)展的需求，設備才能持續(xù)性發(fā)展。第三，網(wǎng)絡化發(fā)展是機電一體化的趨勢。網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展給人們的生產(chǎn)、生活方式帶來巨大的改變，這種改變也對機電一體化帶來巨大的影響，比如在機電一體化設備的生產(chǎn)上，人們可以通過網(wǎng)絡技術(shù)的數(shù)據(jù)采集與分析，了解到社會對機電一體化設備的需求，生產(chǎn)廠家可以針對此市場需求開發(fā)；在機電一體化工藝技術(shù)的共享上，由于網(wǎng)絡技術(shù)能將信息迅速傳播，一旦機電一體化設備出現(xiàn)新的工藝、新的設計構(gòu)思，很快就能被相關(guān)人員了解，人們可以通過網(wǎng)絡的方式共同探討；在機電一體化設備的使用上，由于網(wǎng)絡技術(shù)的迅速發(fā)展，未來遠程對機電一體化設備進行操作成為可能；同時，由于網(wǎng)絡技術(shù)與信息技術(shù)的結(jié)合，當機電一體化設備出現(xiàn)異常狀態(tài)時，人們可以遠程收到機電一體化設備運行的狀態(tài)數(shù)據(jù)，對設備進行遠程評估與診斷，這些方式將對機電一體化設備的發(fā)展產(chǎn)生極大的影響。
關(guān)鍵詞： 機電一體化技術(shù)；發(fā)展；應用；探究
引言
科學技術(shù)使社會的生產(chǎn)生活發(fā)生了日新月異的變化，機電一體化技術(shù)是現(xiàn)代科學技術(shù)和人類智慧的結(jié)晶，它把機械技術(shù)與現(xiàn)代電子技術(shù)結(jié)合在一起，它的發(fā)展和應用在提高企業(yè)產(chǎn)量的同時還提高了產(chǎn)品的技術(shù)含量，使企業(yè)更具市場競爭力，也促進了社會經(jīng)濟的進步。
一、機電一體化技術(shù)的概述及發(fā)展歷程
機電一體化技術(shù)是一種綜合技術(shù)，應用范圍愈來愈廣泛，它將微電子技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)、機械技術(shù)、光學技術(shù)相互交叉和融合，成為眾多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和裝備的基礎。它包括產(chǎn)品和技術(shù)兩個方面。機電一體化技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，1960年以前是初級階段，由于電子、機械兩方面的技術(shù)水平不夠完善，導致機電一體化技術(shù)開發(fā)出來的產(chǎn)品沒有廣泛的應用。1970年至1980年之間屬于第二階段，機電一w化技術(shù)得到了計算機等提供的技術(shù)基礎，特別是微型計算機和大規(guī)模集成電路促使其發(fā)展快速，在很多領(lǐng)域得到了應用。1990年以后，人工智能、光纖、神經(jīng)網(wǎng)絡等技術(shù)的發(fā)展，使機電一體化技術(shù)邁向智能化階段，發(fā)展前景更加廣闊。
二、機電一體化技術(shù)的應用機電一體化技術(shù)在各個行業(yè)得到了廣泛運用：
2.1在汽車行業(yè)的應用
（1）汽車的打火系統(tǒng)使用機電一體化技術(shù)：原來的汽車打火系統(tǒng)接收到的打火指令信號較弱，使用時間一長，打火會很困難，影響汽車的啟動，采用機電一體化技術(shù)通過數(shù)字模式增強打火信號，提升電路傳感能力，系統(tǒng)自動對空氣和燃料質(zhì)量之間進行對比，減少它們的比例，使燃料的含量提升，打火容易很多，實現(xiàn)發(fā)動機的快速反應。
（2）汽車的雷達系統(tǒng)使用了機電一體化技術(shù)：它的應用不僅使人們的生活更加方便，而且減少了危險因素。生活中，汽車在倒車、行駛、停車的時候，我們雖然也會減速對周圍的環(huán)境進行觀察，防止發(fā)生意外，但總會有視覺死角，在這種情況下，汽車的雷達系統(tǒng)檢測到障礙物就會自動發(fā)出警報，給駕駛員已提醒，有效的避免了事故的發(fā)生。
（3）汽車的制動系統(tǒng)使用了機電一體化技術(shù)：之前，汽車的制動是靠車后輪安裝的制動系統(tǒng)來完成的，是為了及時停車，保證安全，但是，隨著汽車行駛速度的提升，原來的制動作用已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代汽車的需要，因此，運用了機電一體化技術(shù)，能夠減輕汽車質(zhì)量，提升車速，使得車輛在行駛狀態(tài)下遇到緊急情況也能夠?qū)崿F(xiàn)快速平穩(wěn)的制動，汽車的安全性更強，制動效果更好，防止了交通事故的發(fā)生。
2.2在建筑材料生產(chǎn)中的應用
施工建設要求的不斷提升，對建筑材料的生產(chǎn)要求隨之更高更嚴格，而具有高性能、高質(zhì)量、低能耗、多功能特性的機電一體化技術(shù)為建筑材料生產(chǎn)行業(yè)提供了機遇，并在建筑材料的生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，得到了廣泛的應用。對于現(xiàn)代建筑而言，材料的級配控制非常關(guān)鍵。如果級配出現(xiàn)誤差，會使建筑的壽命縮短，造成安全隱患。因此，機電一體化技術(shù)的應用就可以利用微機控制最大限度的降低級配誤差，提升建筑行業(yè)的競爭力。
2.3在煤礦企業(yè)中的應用
在煤礦企業(yè)中，機電一體化技術(shù)主要用于地下開采作業(yè)。因為作業(yè)在地面以下，對工人的人身安全造成了很大的威脅。機電一體化技術(shù)的應用，可以讓井下作業(yè)實現(xiàn)自動化、機械化，既能提高工作效率，又能保障工人的安全，因此，井下機器人的智能化操作已成為煤礦行業(yè)的發(fā)展趨勢。
三、機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
3.1智能化發(fā)展趨勢
機電一體化技術(shù)中智能化發(fā)展趨勢越來越強烈，已將人工智能、計算機科學、生理學、心理學、模糊數(shù)學等融入吸收其中，使機電一體化系統(tǒng)具備了簡單的思維能力，向其輸入指令，能夠按照指令完成特定的動作，提高機電產(chǎn)品的智能，增加機電產(chǎn)品的實用性。盡管機電一體化的產(chǎn)品不可能擁有和人類相同的智能，但它的高性能的微處理器可以使產(chǎn)品具有低級智能，為人們的生產(chǎn)生活提供方便。
3.2網(wǎng)絡化發(fā)展趨勢
隨著科技的發(fā)展，網(wǎng)絡技術(shù)的更新?lián)Q代進一步加快，在產(chǎn)品的生產(chǎn)制造、銷售等過程中更是不遺余力的開發(fā)和利用這一優(yōu)勢，實現(xiàn)遠程控制，人們在家里就足不出戶就能享受到機電一體化技術(shù)帶來的便利。所以，機電一體化向網(wǎng)絡化發(fā)展是必然的，是時展的要求。
3.3綠色化發(fā)展趨勢
綠色環(huán)保已經(jīng)成為當今社會的主題，也是各行各業(yè)發(fā)展的必然趨勢。因為，工業(yè)科技的發(fā)展讓人們享受美好生活的同時也帶來了很多問題：環(huán)境污染、資源減少等等，所以機電一體化也必須實現(xiàn)綠色化發(fā)展，才能跟上時代的腳步。通過提升機電一體化技術(shù)，實現(xiàn)綠色化、環(huán)?；l(fā)展，不僅拓寬了機電一體化技術(shù)的運用范圍，還能夠減少環(huán)境污染和能源消耗。
3.4光機電一體化發(fā)展趨勢
在未來的機電一體化技術(shù)中充分發(fā)揮光學技術(shù)的優(yōu)勢，增加傳感系統(tǒng)的性能，不僅減少能源的浪費，而且利于機械系統(tǒng)快捷、精準的運作，提升機電一體化系統(tǒng)的信息傳導和交流能力，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的信息交換與聯(lián)動。
3.5人性化發(fā)展趨勢
現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展極大地推動了不同學科的交叉與滲透，引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(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“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。
一、機電一體化的核心技術(shù)
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：
（一）機械本體技術(shù)
機械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進，還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。
（二）傳感技術(shù)
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術(shù)。
（三）信息處理技術(shù)
機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備（特別是微型計算機）的普及應用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。
（四）驅(qū)動技術(shù)
電機作為驅(qū)動機構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅(qū)動單元。
（五）接口技術(shù)
為了與計算機進行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。
（六）軟件技術(shù)
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機電一體化技術(shù)的主要應用領(lǐng)域
（一）數(shù)控機床
數(shù)控機床及相應的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：
1、總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。
2、開放性設計，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)
二、三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。
4、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能。
5、能實現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。
6、系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡功能，加強了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復雜加工系統(tǒng)的能力。
7、以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
（二）計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）
CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
（三）柔性制造系統(tǒng)（FMS）
柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng)，主要由計算機、數(shù)控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、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、設計更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。
（四）工業(yè)機器人
第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人，它們只能根據(jù)示教進行重復運動，對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現(xiàn)出低級智能，已開始走向?qū)嵱没?；?代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨立行動，與第5代計算機關(guān)系密切。
三、機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景
縱觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展：
（一）智能化
智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一，也是21世紀機電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。
（二）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)，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現(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大大加強，一般除RS232等常用通信方式外，實現(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
（三）微型化
微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫(yī)學、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域，都有廣闊的應用前景。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。
（四）模塊化
模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項復雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標準單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。
（五）網(wǎng)絡化
網(wǎng)絡技術(shù)的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡的方式也不同。由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品。
（六
）綠色化
工業(yè)的發(fā)達使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染，于是綠色產(chǎn)品應運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標是使產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小，資源利用率極高。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢時能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。
綜上所述，機電一體化技術(shù)是眾多科學技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設計方法和設計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設備的要求，而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。
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2.自律分配系統(tǒng)化——柔性化.未來的機電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的冗余度,有較強的柔性,能較好地應付突發(fā)事件,被設計成自律分配系統(tǒng)。在自律分配系統(tǒng)中,各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的,子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務,同時具有本身的自律性,可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息,在總的前提下,具體行動是可以改變的。這樣,既明顯地增加了系統(tǒng)的適應能力(柔性),又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。
3.全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機電一體化產(chǎn)品全息特征越來越明顯,智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)(尤其是軟件及芯片技術(shù))的發(fā)展。除此之外,其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),也變簡單的從上到下的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
4.生物一軟件化—仿生物系統(tǒng)化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大,并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于靜態(tài)時不穩(wěn)定,但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物:當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時,生物便死亡,而當控制系統(tǒng)(大腦)工作時,生物就很有活力。仿生學研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構(gòu)可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體,但如何使這些新型機體具有活的生命還有待于深入研究。這一研究領(lǐng)域稱為生物——軟件或生物系統(tǒng),而生物的特點是硬 件(肌體)——軟件(大腦)一體,不可分割。看來,機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨,但有一段漫長的道路要走。
5.微型機電化——微型化。目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術(shù),在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產(chǎn)品時,就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以融合,機體、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、cpu等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發(fā)展方向。
三、典型的機電一體化產(chǎn)品機電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統(tǒng)有:數(shù)控機床、機器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、cad/cam系統(tǒng)等。典型的機電一體化元、部件有:電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構(gòu)等。這些典型的機電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。
四、北京發(fā)展機電一體化而臨的形勢和任務機電一體化工作主要包括兩個層次:一是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),其目的是節(jié)能、節(jié)材,提高工效,提高產(chǎn)品質(zhì)量,把傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進步提高一步;二是開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品,促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
前者是面上的工作,普及工作;后者是提高工作,深層次工作。
(一)北京機電一體化工作面臨的形勢1.北京用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣,有難度(1)在700余家北京市屬工業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)中,有60%以上的企業(yè)用微電子技術(shù)改造機床設備、工業(yè)窯爐、風機電泵、生產(chǎn)過程的任務還未完成需要量的一半。
(2)北京工業(yè)系統(tǒng)還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術(shù)進行改造;在已改造的近6500臺機床設備中,大約有15%需進一步改造。
(3)北京工業(yè)系統(tǒng)尚有近250座工業(yè)爐窯亟需用電子信息技術(shù)進行改造;且610座已改造過的工業(yè)爐窯也很有進一步應用模糊技術(shù)進行二次改造的必要。
(4)北京工業(yè)系統(tǒng)cad應用還有較大差距。目前,北京工業(yè)品設計,cad應用率僅17%(而美、日等國已超過85%;國內(nèi)先進地區(qū)也超過了30%);cad的覆蓋率才達到11%(而全國cad應用工程領(lǐng)導小組指出,八五期間大中型企業(yè)要達到35%,中小型骨干企業(yè)要達到15%—20%;到九五時,按國務委員宋健的要求,基本上要甩掉繪圖板)。
(5)北京工業(yè)系統(tǒng)共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦,尚49萬多千瓦用變調(diào)速技術(shù)進行改造的任務,占總?cè)蝿樟康?9.5%左右。
(6)工業(yè)是全市能源消耗大戶。1992年,北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市,1992年北京工業(yè)系統(tǒng)萬元產(chǎn)值能耗折合標煤為2.47噸,比上海的1.57噸高57%,比天津的2.15噸高14%,比先進的工業(yè)化國家高近9倍。因此,北京工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的任務非常重,而電力電子技術(shù)是節(jié)能降耗的王牌。
2.北京用機電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代,提高市場占有率的呼聲高,有壓力。北京市的工業(yè)產(chǎn)品大約有3萬種,每年約開發(fā)試制新產(chǎn)品3000種,更新周期很長。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場變化的需要,影響了北京工業(yè)產(chǎn)品的競爭能力。
1993年,北京市工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品約837種,在當年生產(chǎn)的產(chǎn)品品種總數(shù)中僅占7.8%左右。其中:機械局系統(tǒng)主要產(chǎn)品約1200種,機電一體化產(chǎn)品不到150種機電一體化產(chǎn)品所占比例僅4%強;儀器儀表總公司系統(tǒng)主要產(chǎn)品350種,機電一體化產(chǎn)品210種,機電一體化產(chǎn)品所占比例為60%;輕工系統(tǒng)主要產(chǎn)品總數(shù)為649種,機電一體化、智能化產(chǎn)品15種,機電一體化、智能化產(chǎn)品所占比例約2.3%;汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為3.5萬元,每輛汽車平均裝用電子產(chǎn)品的費用約300元,不是總成本的1%;與國外約28%的先進水平相差甚遠;與國內(nèi)先進水平相差一半左右。
3.北京用機電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、擾民產(chǎn)品的責任重,有意義。在北京工業(yè)系統(tǒng)中,能耗、耗水大戶,對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重,且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。近年來北京的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整,但由于多種原因,成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領(lǐng)導部門的政出多門問題,有企業(yè)的故土難離死守故業(yè)問題,但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè),優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前,這就是發(fā)展機電一體化,開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低,且具有柔性,可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革,而無須改換設備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時,可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液,帶來新的活力,把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來,實現(xiàn)文明生產(chǎn)。
另外,從市場需求的角度看,由于我國研制、開發(fā)機電一體化產(chǎn)品的歷史不長,差距較大,許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求,每年進口量都比較大,因此亟需發(fā)展。
(二)北京機電一體化工作的任務北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話:一句話是廣泛深入地用機電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè);另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品,促進機電產(chǎn)品的更新?lián)Q代?？偟哪康氖谴龠M機電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為北京產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻。
1.北京應用機電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工作重點(1)大力采用模糊技術(shù),工業(yè)爐窯改造應上新臺階國內(nèi)外成功的范例表明,應用模糊技術(shù)改造工業(yè)爐窯比單純用計算機和pid技術(shù)好的多。因此,我們建議今后北京在改造工業(yè)爐窯時要大力推廣應用模糊技術(shù),到2000年,對應該進行改造但尚未改造的近250座工業(yè)爐窯要用模糊 技術(shù)等先進電子信息技術(shù)改造完畢,其中采用模糊技術(shù)改造要在80%。
(2)積極采用數(shù)控技術(shù),機床高備改造要達新水平對機床設備的改造重點應放在經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的推廣應用上。根據(jù)需要和可能,到1995年,北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上,到本世紀末要改造完畢。
(3)努力推廣變頻調(diào)速技術(shù),風機電泵改造要攀新高度風機、電泵采用變頻調(diào)速后一般可節(jié)電20%以上,效果十分顯著。因此,在今后幾乎,北京要把交流變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應用作為重點來抓。到1995年,應該采用變頻調(diào)速技術(shù)改造的風機、電泵要改造完60%;到本世紀末,北京的風機、電泵和其它調(diào)速電機要普遍;采用先進的變頻調(diào)速技術(shù)。
(4)優(yōu)先應用cad/cam技術(shù),工業(yè)設計水平提高要有新目標北京工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代慢,設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前,北京工業(yè)系統(tǒng)cad的應用率為17%,cad的覆蓋率為11%,到1995年應分別達到20%和15%,本世紀末,要力爭分別達到55%和45%。
2.北京機電一體化產(chǎn)品開發(fā)的奮斗目標(1)總體目標:到1995年全市的機電一體化產(chǎn)品數(shù)應不少于800種,2000年,應不少于2000種,機電產(chǎn)品的機電一體化率分別達到25%和60%。
(2)單項目標:
?機床數(shù)控化率:1995年,產(chǎn)量數(shù)控化率達5%,產(chǎn)值數(shù)控化率達16%;2000年,分別達12%和40%。
中圖分類號:TH-39 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)10(c)-0090-01
1 機電一體化的概念
機電一體化技術(shù)是機械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)共同組成后形成的技術(shù)門類。機電一體化技術(shù)有其產(chǎn)生、完善、發(fā)展的過程?？茖W技術(shù)的快速進步促進了機電一體化技術(shù)的發(fā)展和變化。早期的機電一體化技術(shù)是把電子技術(shù)融入到機械技術(shù)后形成的新技術(shù)產(chǎn)品。隨著科學技術(shù)和機電一體化技術(shù)的進步和發(fā)展,計算機、通信和控制技術(shù)逐漸與機械技術(shù)、電子技術(shù)為代表的機電一體化技術(shù)結(jié)合,豐富、拓展了機電一體化技術(shù)的領(lǐng)域和適用范圍。隨著科學技術(shù)的進一步發(fā)展,機電一體化技術(shù)在機械技術(shù)、電子技術(shù)與信息技術(shù)結(jié)合計算機、通信和控制技術(shù)的基礎上,又出現(xiàn)了光學一體化、機電氣一體化、機電液一體化、機電儀一體化等先進的機電一體化技術(shù)。由于機電一體化技術(shù)涉及的學科和技術(shù)眾多,但是,并不是各種技術(shù)的簡單累加,而是多學科、多領(lǐng)域、多種技術(shù)有機的結(jié)合、協(xié)同進行工作的產(chǎn)物。這是符合21世紀科學技術(shù)發(fā)展思路和發(fā)展方向的,強調(diào)多學科、多領(lǐng)域的合作,形成相互交叉的高科技產(chǎn)品和技術(shù)。
機電一體化技術(shù)涉及到技術(shù)原理研究和機電一體化產(chǎn)品研發(fā)等方面,以獲得、使用和發(fā)展機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品。機電一體化技術(shù)主要包括機械技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等技術(shù)環(huán)節(jié)。機電一體化產(chǎn)品不同于機械產(chǎn)品與電子產(chǎn)品,是在二者的基礎之上使其有機的結(jié)合并借鑒光學、機電氣、機電儀、機電液等技術(shù)形成的交叉技術(shù),機電一體化技術(shù)及其產(chǎn)品具有機械產(chǎn)品與電子產(chǎn)品所不具備的新功能和新性能。機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品由于不同學科技術(shù)的融入,其產(chǎn)品的性能得到了極大的提升,人們使用更加的便利,適用范圍也在進一步的擴大。機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處都可以看到,空調(diào)、洗衣機和照相機都是典型的機電一體化產(chǎn)品。在機械制造領(lǐng)域和農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域,機電一體化技術(shù)也有一定程度的應用。
2 我國機電一體化技術(shù)應用現(xiàn)狀
近些年,隨著我國自主研發(fā)能力和科技攻關(guān)能力的增強,在機電一體化技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新方面已經(jīng)取得了一定的研究成果,像數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品、機器人、集成制造技術(shù)和產(chǎn)品等技術(shù)方面比較突出。在數(shù)控技術(shù)及產(chǎn)品上,20世紀80年代我國開始研究數(shù)控技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)品。在借鑒日本和歐美國家相關(guān)數(shù)控技術(shù)和研究成果的基礎上,依靠自己的研發(fā)能力逐步建立起我國數(shù)控技術(shù)研發(fā)系統(tǒng)和數(shù)控產(chǎn)品生產(chǎn)基地基本上能夠滿足我國數(shù)控產(chǎn)品的需要,數(shù)控核心技術(shù)基本掌握,數(shù)控產(chǎn)業(yè)基本能夠自主研究、開發(fā)和生產(chǎn)。數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在,我國數(shù)控技術(shù)行業(yè)的生產(chǎn)數(shù)控數(shù)量、數(shù)控產(chǎn)品的類型都具備一定的競爭力和創(chuàng)造力,在一定程度上促進了我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)的發(fā)展,對于日用品產(chǎn)業(yè)和國防產(chǎn)業(yè)提供了強大的技術(shù)和產(chǎn)品支持。在集成制造技術(shù)和產(chǎn)品方面,近些年,隨著我國科學技術(shù)水平的不斷提高,我國的集成制造技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)方面取得了巨大的進展,掌握了一些核心技術(shù)和產(chǎn)品制造的相關(guān)方法。我國已經(jīng)依托清華大學的相關(guān)研究的基礎上建立了集成制造工程研究中心,在其他具有相關(guān)研究能力和條件的高校和科研單位建立了集成制造單元技術(shù)實驗室和集成制造產(chǎn)業(yè)培訓中心。在集成制造技術(shù)和產(chǎn)品應用方面也獲得巨大的發(fā)展在技術(shù)得到了廣泛應用,產(chǎn)品具有很大的使用價值。
3 我國機電一體化的發(fā)展對策
我國的機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品在國家的高度重視和大力支持下,獲得巨大的進步和發(fā)展,技術(shù)和產(chǎn)品的影響力和知名度大大提高。但是,我們也應該看到我國的機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品與日本和一些歐美國家相比,在一些領(lǐng)域還存在著一定的差距和不足,一些技術(shù)和產(chǎn)品的核心部分還沒有完全掌握,部分產(chǎn)品和技術(shù)主要依靠國外的支持產(chǎn)品才能得以研發(fā)和生產(chǎn)。因此,為了繼續(xù)提高我國機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的競爭力和核心技術(shù)的占有率,我國還應該繼續(xù)的鼓勵和支持機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā),加大力度,采用更加有效的方法和手段來促進我國機電一體化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,提高機電一體化系統(tǒng)的研發(fā)能力。
3.1 加強合作、共同發(fā)展
機電一體化技術(shù)本身就涉及許多的技術(shù)和領(lǐng)域,因此,在研發(fā)過程中,必須要有多部門、多技術(shù)、多領(lǐng)域共同來完成,加強相關(guān)產(chǎn)業(yè)的合作和互助,整合各個相關(guān)產(chǎn)業(yè)的力量來進行機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)和公關(guān),更有利于技術(shù)的創(chuàng)造和革新,對于機電一體化技術(shù)的快速發(fā)展和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都具有一定的意義,也是機電一體化技術(shù)以及機械技術(shù)、電子技術(shù)發(fā)展的有效途徑。
3.2 增加資金支持、加大扶持力度
可以說,對于機電一體化技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新,政府有更大的義務和責任。政府應該為相關(guān)研究機構(gòu)提供人力、資金等方面的支持,并要促進機電一體化產(chǎn)業(yè)和系統(tǒng)的建立,加大力度宣傳機電一體化技術(shù)的優(yōu)點和長處,吸引更多的企業(yè)去參與機電一體化技術(shù)的開發(fā)和研制。
3.3 重視技術(shù)研發(fā),突破核心技術(shù)
自主研發(fā)能力和核心技術(shù)永遠是機電一體化技術(shù)的中心環(huán)節(jié),具備了自主研發(fā)能力,相關(guān)的技術(shù)的革新和產(chǎn)品的生產(chǎn)就變得非常容易,突破核心技術(shù)就能夠控制機電一體化技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新。因此,提高技術(shù)研發(fā)能力,掌握核心技術(shù)是機電一體化技術(shù)在我國發(fā)展的重要途徑。
4 結(jié)語
機電一體化技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品是多學科相結(jié)合進行研究的成果,是多領(lǐng)域技術(shù)和科學共同發(fā)展的產(chǎn)物。毋庸置疑,機電一體化技術(shù)促進了我國及其其他國家社會生產(chǎn)力的發(fā)展。在今后的發(fā)展過程中,應該根據(jù)我國的實際條件和需求方向來有針對性的進行研發(fā),突破我國機電一體化研究的瓶頸,盡可能的掌握機電一體化更多的核心技術(shù)。通過采取有力的手段和措施提高我國機電一體化技術(shù)的研發(fā)能力和產(chǎn)品的應用能力,提高機電一體化技術(shù)的在我國的發(fā)展空間,促進機電一體化技術(shù)的價值。
參考文獻
[1] 張楊林.機電一體化技術(shù)進展及發(fā)展趨勢[J].機械制造,2005(6).
現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展以及不同學科的深化滲透，極大的推動了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與創(chuàng)新。計算機技術(shù)與微電子技術(shù)的迅速發(fā)展加速了機電一體化的步伐，機械工業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品機構(gòu)、管理體系等發(fā)生了巨大變化，工業(yè)生產(chǎn)進入到機械電氣化向機電一體化的過度時期。
一、機電一體化技術(shù)概述
1.機電一體化淵源。機電一體化作為一門新興的學科領(lǐng)域，其起步發(fā)展較晚。隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的快速發(fā)展，其逐漸與傳統(tǒng)的機械技術(shù)交匯融合，形成了早期的機電一體化技術(shù)。此后，以微型計算機為代表的微電子技術(shù)和信息技術(shù)越來越多的向機械工業(yè)領(lǐng)域滲透，機械和電子已不再彼此分離。新形勢下，機電一體化技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。而且隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，機電一體化技術(shù)展現(xiàn)了蓬勃的生命力，它代表著機械工業(yè)技術(shù)革命的前沿方向。新環(huán)境下，機電一體化技術(shù)已經(jīng)綜合了機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感測試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，正朝著以實現(xiàn)高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面技術(shù)要求的最佳功能價值系統(tǒng)工程技術(shù)方向發(fā)展。
2.機電一體化技術(shù)現(xiàn)狀。機電一體化技術(shù)在一定程度上代表著一個國家在高端裝備制造業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)水平。特別是隨著機電一體化越來越成為制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導，其在國家經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎工業(yè)中扮演著越來越重要的角色。因此，必須對其發(fā)展給予足夠重視。目前，引領(lǐng)機電一體化技術(shù)發(fā)展前沿的主要是美日及西歐國家。日本在智能傳感器、智能工業(yè)機器人及柔性制造技術(shù)方面處于領(lǐng)先
地位。我國作為發(fā)展中大國，與西方先進國家相比，在機電一體化技術(shù)方面存在底子薄、基礎差和發(fā)展不均衡等問題。但是經(jīng)過自主創(chuàng)新發(fā)展，目前我國在先進數(shù)控技術(shù)、工業(yè)自動化控制儀表等多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了跨越式發(fā)展，已經(jīng)達到世界先進水平。
二、我國發(fā)展機電一體化的對策
1.主管部門加強統(tǒng)籌安排，注重行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。目前，我國進行機電一體化研究和改革的企業(yè)和單位眾多，他們各自有著一套自己的改革策略。各單位立足于本單位的利益，難免只考慮局部利益，忽視了整體利益。同時，各主管部門的有關(guān)計劃和規(guī)劃也可能由于統(tǒng)籌安排不夠等原因而缺乏權(quán)威性和戰(zhàn)略意義。各主管部門應當建立信息化支持平臺，充分利用現(xiàn)代化的計算機技術(shù)統(tǒng)籌機電一體化發(fā)展。運用科學技術(shù)方法，結(jié)合加強制度創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，建立主管部門和企業(yè)單位一起參與的管理信息系統(tǒng)。
2.建立機電一體化行業(yè)的統(tǒng)管機構(gòu)，強化行業(yè)管理。目前，我國機電一體化是一股熱潮。我國有必要明確一個機電一體化行業(yè)的統(tǒng)管機構(gòu)，根據(jù)經(jīng)濟體制改革的精神和目標，結(jié)合機電一體化行業(yè)特點，對機電一體化進行宏觀上的統(tǒng)籌和規(guī)劃。對此，加強中國機電一體化協(xié)會的建設，不斷完善協(xié)會的管理職能，進一步擴大協(xié)會理事會的覆蓋面，擬制“ 行業(yè)”發(fā)展計劃、戰(zhàn)略規(guī)劃 ，選擇發(fā)展的突破口 ，抓好重點試點工程的發(fā)標、招標工作。
3.創(chuàng)造機電一體化的良好環(huán)境，加大對機電一體化的支持力度。機電一體化對我國經(jīng)濟、社會的意義十分重大，因此，必須加強宣傳力度，形成一種不僅企業(yè)內(nèi)外重視，而且社會上下都關(guān)注和重視的機電一體化環(huán)境。要盡可能為興辦開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)進行一定的優(yōu)惠和鼓勵，制定優(yōu)惠政策吸引外商企業(yè)到國內(nèi)發(fā)展機電一體化產(chǎn)業(yè)。加大對機電一體化的支持力度表現(xiàn)在兩個方面：一是要嚴格限制高耗能、高污染的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展，逐步淘汰市場上未采用機電一體化的技術(shù)落后的產(chǎn)品；二是大力提倡用機電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造。
三、發(fā)展趨勢
1.關(guān)注人工智能化發(fā)展。機電一體化在新時期的主要發(fā)展方向之一就是人工智能，也即是：從力學角度出發(fā)研究思路，使機器具備人的思維能力、決策能力，實現(xiàn)控制目的。此項技術(shù)的最典型運用就是數(shù)控機床、機器人。當然，機電一體化的人工智能并不能達到具備完全和人一樣的智能，但是，完全且有必要使超速度、高性能的微處理器具備與人相似的智能。
2.注重單元標準化生產(chǎn)。由于機電一體化的產(chǎn)品構(gòu)成相對復雜，所以在生產(chǎn)過程中，無法對機電一體化的產(chǎn)品做出嚴格的標準化管控，尤其是對機電一體化產(chǎn)品所具備的標準環(huán)境接口、動力接口等，因其生產(chǎn)廠家的眾多而難以實現(xiàn)標準化。但是機電一體化新產(chǎn)品的開發(fā)需要單元標準化生產(chǎn)，同時標準化生產(chǎn)也能形成規(guī)模生產(chǎn)效益。
3.加強網(wǎng)絡家電集成系統(tǒng)發(fā)展。計算機網(wǎng)絡信息技術(shù)的廣泛運用可以幫助人們解決很多問題，并可以快速的傳遞信息。全球經(jīng)濟因為互聯(lián)網(wǎng)而變得更加緊密，也形成了全球化的企業(yè)競爭。每當研發(fā)出一種機電一體化的新產(chǎn)品，依靠新產(chǎn)品的獨特功能、質(zhì)量保證可以在全球范圍進行銷售。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行遠程監(jiān)控逐漸興起，其中就包括了機電一體化的一個新產(chǎn)品，即遠程監(jiān)控的終端設備。依靠現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)，可以形成大范圍的家電網(wǎng)絡化。各種各樣的家電產(chǎn)品通過家庭網(wǎng)絡，組合成一個以計算機為核心的家電集成系統(tǒng)，使人們感受到高科技帶來的簡便和樂趣。因此，網(wǎng)絡家電集成系統(tǒng)無疑是機電一體化未來發(fā)展的方向之一。
4.運用超精密技術(shù)。機電一體化技術(shù)的研發(fā)出現(xiàn)重大突破―微電子技術(shù)的出現(xiàn)。研究人員首先提出了”微電子機械系統(tǒng)“概念，是指機電一體化產(chǎn)品的尺寸小于1cm，以微米、納米為發(fā)展方向。微機電一體化產(chǎn)品的主要特點有：體積微小、耗能超低、靈活，在軍事、醫(yī)療等方面具有極大的發(fā)展空間。但目前微型技術(shù)是阻礙微機電一體化技術(shù)發(fā)展的重要問題。在實踐中，精細加工是微機電一體化技術(shù)運用的具體表現(xiàn)，主要包含光刻技術(shù)、蝕刻技術(shù)。
5.研發(fā)綠色機電一體化產(chǎn)品。當今社會，環(huán)境保護一直是主題。為了防止環(huán)境的繼續(xù)惡化，人們采取了很多措施。低碳生活便是措施之一。物質(zhì)生活日益豐富，為之付出的代價則是資源的逐漸減少，生態(tài)環(huán)境污染嚴重。如今各國都在呼吁合理開發(fā)、利用環(huán)境資源，保護環(huán)境，因此綠色產(chǎn)品不斷進入公眾視野。綠色產(chǎn)品在設計、生產(chǎn)、使用、銷毀的一系列過程中，符合人類健康和環(huán)境保護的要求，對生態(tài)環(huán)境危害極小或無危害，但資源的利用率確是極高，產(chǎn)品還可以回收利用。研發(fā)綠色機電一體化產(chǎn)品，是機電一體化未來發(fā)展的方向之一。
隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，機電一體化技術(shù)也得到了長足進步。在新時期新環(huán)境下，機電一體化技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展表現(xiàn)出智能化、系統(tǒng)化和微型化的發(fā)展趨勢。相比過去，機電一體化技術(shù)未來的發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
參考文獻：
Abstract: the coal industry is the main support industry of our national economic development, is also the main production industry of energy of our country, the country has paid special attention on coal production. After decades of development, China's coal enterprises has realized mechanization in operation basically, further into the development of electronic mechanical automatic or semi-automatic, which for mining activities and matching facilities operation provides efficient and effective security. In simple terms, electromechanical integration technology of coal enterprise is used in coal mining areas, supporting facilities, transportation equipment, coal production activities related to several key links, which ensures the efficient and humanized production activities.
Keywords: coal machinery; machinery manufacturing; mechanical and electrical integration; Technology
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104(2013)
煤礦機電一體化產(chǎn)品是把各項高新技術(shù)融于一體的高科技產(chǎn)品，其主要技術(shù)包括：微電子、計算機、自動控制、人工智能、傳感產(chǎn)品可靠性等等，這些都是科技高速發(fā)展的熱門技術(shù)。在煤礦企業(yè)中，開始利用機電一體化技術(shù)對煤炭系統(tǒng)進行改造舊設備和開發(fā)新產(chǎn)品，并取得了巨大的成功，這讓人們清楚地意識到，機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展是實現(xiàn)高效、安全、機械化采煤和煤礦機電產(chǎn)品更新?lián)Q代的重要途徑。機電一體化技術(shù)從70年代中期開始在國外機械上得到應用。80年代以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)的興起，推動了機械制造技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著微型計算機及微處理技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)等的發(fā)展及其在機械上的應用，極大促進了煤礦機電產(chǎn)品的性能，使煤礦機械進入了一個飛躍的發(fā)展時期。以微電腦或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)在國外機械上的應用已相當普及，在我國也是發(fā)展的方向，已成為機械高性能的體現(xiàn)。目前機械的電子(微機)控制系統(tǒng)主要用以實現(xiàn)如下功能：
一、在線監(jiān)控、自動報警及故障自診。
對煤礦機械的電動機、傳動系統(tǒng)、工作裝置、制動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的在線運行狀態(tài)監(jiān)控，出現(xiàn)故障能動報警并準確地指出故障的部位，從而改善操作員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設備維護檢查工作，降低使用維修費用，縮短停機維修時間，延長設備的使用壽命。如采煤機上變頻器就采用PLC控制，可實現(xiàn)多種在線監(jiān)控和故障自診，還有煤礦用各種電器設備也越來越智能化。
二、節(jié)能降耗，提高生產(chǎn)效率。
例如井下使用的膠帶輸送機、通風機、提升機等，使用變頻起動、PLC控制系統(tǒng)，節(jié)電量就為30%左右，同時生產(chǎn)效率也大大提高。
三、自動化或半自動化程度的提高
煤礦機械實現(xiàn)自動化或半自動化控制，可以減輕操作者的勞動強度，提高生產(chǎn)效率，并減少因操作者的經(jīng)驗不足，對作業(yè)精度的影響。例如，冀中能源黃沙礦2009年投入使用的一整套薄煤綜采設備，由我國北京天地瑪坷電液控制系統(tǒng)有限公司與德國MARCO公司合作生產(chǎn)的PM31型液壓支架電液控制系統(tǒng)，就是微電腦控制，只要在支架操作控制器上輸入程序，支架使會自動連續(xù)動作，也可實現(xiàn)遠程控制和工作面無人操作。
四、其他應用
一些國外生產(chǎn)的輸送機、采煤機、綜掘機等采用了電子(微電腦)控制的自動變速器，能夠根據(jù)外負荷的變化情況自動改變傳動系的傳動比，從而改變功率，這不僅充分利用了電動機功率，大大提高了能耗經(jīng)濟性，而且也簡化了操作，降低了勞動強度，提高了設備的安全性能，提高作業(yè)人員操作的安全性，目前我國在綜合機械化采煤機上采用電子(微電腦)控制?？蓪崿F(xiàn)無人操作，使機械能在危險地帶或人無法接近的地點進行作業(yè)，也配備了無線遙控裝置，可遠程遙控也可微電腦編程控制。
五、對我國煤礦機電一體化技術(shù)的思考
機電一體化技術(shù)為一種由多種學科交織發(fā)展所形成的產(chǎn)物，為一類維持社會生產(chǎn)力不斷發(fā)展與提升的必然產(chǎn)物，在提高工程技術(shù)手段以及工作效率方面扮演著重要的角色。機電一體化技術(shù)通過將微電子、機械工程、信息技術(shù)等方面相互滲透于融合，促進提高了對信息的處理與控制。目前國內(nèi)外機電一體化技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展，同時也在一定程度上改變了其原本的功能及生產(chǎn)方式，而這一改變在醫(yī)療器械方面得到了明顯的體現(xiàn)。現(xiàn)我院對此展開分析，結(jié)果總結(jié)報告如下：
1機電一體化的概念
機電一體化為一個綜合的概念，主要是指通過利用軟件系統(tǒng)將電子裝置與機械裝置相結(jié)合，將微電子技術(shù)應用于機械各項功能中的一個系統(tǒng)。有研究報道指出，機電一體化技術(shù)通過將自動保護、自動診斷及自動控制等功能與機械系統(tǒng)相互結(jié)合起來，明顯提高了信息的處理及控制能力。另外，機電一體化技術(shù)反映出了現(xiàn)代機電發(fā)展的最前沿最高新的技術(shù)，在現(xiàn)代醫(yī)療儀器使用中可發(fā)揮重要的作用。
2機電一體化在我國的發(fā)展現(xiàn)狀
機電一體化的應用對我國發(fā)展承擔著重要的意義，標志著一個國際的工業(yè)發(fā)展水平。早在20世紀80年代，我國就開始了與機電一體化技術(shù)的相關(guān)研究，并經(jīng)過30多年的研發(fā)與努力，我國的機電一體化技術(shù)取得了較大的進展，明顯提高了工作效率。近年來，機電一體化技術(shù)雖然已經(jīng)在醫(yī)療儀器中得到了應用，但有專家指出，由于此項技術(shù)仍較為新穎，部分醫(yī)療工作人員缺乏正確認知以及相關(guān)操作方法，在使用期間導致了醫(yī)療儀器應用不當。因此，醫(yī)療工作人員需不斷完善自身的知識結(jié)構(gòu)，提高專業(yè)素養(yǎng)，掌握有關(guān)于醫(yī)療儀器的正確使用方法。例如，應用了機電一體化技術(shù)的多功能監(jiān)護儀器相比于以往臨床工作中使用的監(jiān)護儀器，將相應的開關(guān)與案件顯示到了內(nèi)部菜單中，通過手動按鍵在菜單中選擇設置的參數(shù)與功能，且通常發(fā)展為了一鍵多用，甚至有部分操作采用的英文、字符等情況。
3機電一體化在醫(yī)療儀器中的應用
3.1機電一體化技術(shù)在診斷儀器中的應用
醫(yī)療診斷儀器作為醫(yī)學診斷工作中不可缺少的工具，較為常用的包括心電圖儀器、核磁共振診斷儀、超聲診斷儀、腦電圖儀、血管造影設備儀器等。其中血管造影設備在診斷心腦血管疾病中得到了廣泛的應用，通過為患者注射血管造影劑，利用計算機記錄造影劑達到病灶前后的圖像，在采用軟件系統(tǒng)對兩組圖像的變化情況給予分析，即可得到血管的模擬分布信息，以幫助醫(yī)生完成對患者病情的診斷。
3.2機電一體化技術(shù)在檢驗儀器中的應用
隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷革新，基因與分子生物學得到了廣泛的發(fā)展，為了科學地對患者進行臨床檢驗，現(xiàn)醫(yī)療人員開始將信息技術(shù)、機械技術(shù)、生物技術(shù)及微電子技術(shù)等緊密地結(jié)合到一起，并相繼研究出了電解質(zhì)分析儀器、血細胞分析儀器、血氣分析儀等。大量臨床經(jīng)驗證實，上述較為常用的醫(yī)療機器通過幫助臨床醫(yī)生從血液學以及免疫學等方向?qū)熘募膊∵M行的檢驗與診斷，極大程度地降低了傳統(tǒng)檢驗效率低、準確率較低等問題，提高了診斷的敏感性及準確性。
3.3機電一體化技術(shù)在治療儀器中的應用
近年來，機電一體化技術(shù)在治療儀器中也得到了準確與高效的應用，并引起了相關(guān)臨床工作者的足夠重視。通過采用機電一體化技術(shù)，我國相繼研究出了手術(shù)機器人、伽馬刀等儀器，并在微創(chuàng)手術(shù)中發(fā)揮了重要的作用。結(jié)合以往操作經(jīng)驗，我們發(fā)現(xiàn)這些治療儀器可通過準確捕捉醫(yī)生的操作動作，利用軟件系統(tǒng)將指令向機械臂進行傳遞，以幫助完成相應的各類手術(shù)操作，獲得更好的效果。另外，這些應用了機電一體化技術(shù)的儀器不僅改善了傳統(tǒng)手術(shù)操作方法，縮短了手術(shù)時間，減少了術(shù)中出血量，還在一定程度上降低了醫(yī)療人員的壓力，極大程度地提高了手術(shù)的工作效率及成功率。
3.4機電一體化技術(shù)在監(jiān)護儀器中的應用
除了上述醫(yī)療儀器外，包括腦電圖儀以及心電圖儀器在內(nèi)的監(jiān)護儀器也在醫(yī)療工作中占有重要的地位，上述兩類常用的儀器通過準確收集與處理與患者相關(guān)的生命體征信息，能夠準確地對患者心率、血壓等指標進行監(jiān)測，有利于對疾病的觀察。另外，隨著計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的不斷發(fā)展與應用，機電一體化技術(shù)在綜合監(jiān)護系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，保證醫(yī)生對患者的生命體征進行了更好的監(jiān)控與分析，不僅可應用于醫(yī)療場所，同時也可在患者日常生活中得到更加廣泛的應用，有利于對疾病的監(jiān)護，一旦發(fā)展異常立即給予治療。
4結(jié)語
近年來，隨著科學技術(shù)的不斷快速發(fā)展為機電一體化技術(shù)提供了更加可靠的技術(shù)支持，且該項技術(shù)也不斷成熟，發(fā)展機電一體化技術(shù)不僅在改變?nèi)藗兩a(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)機構(gòu)以及生活理念方面具有重要的意義，還可應用于醫(yī)療儀器中更好地對疾病進行診斷與治療，并得到了廣泛的應用。綜上所述，將機電一體化技術(shù)應用于醫(yī)療儀器中可有效促進醫(yī)療儀器的發(fā)展，期間需根據(jù)院內(nèi)實際需求并結(jié)合現(xiàn)有的科學技術(shù)，對機電一體化技術(shù)進行合理的應用。
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