時間：2023-01-06 21:46:52
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機電一體化技術，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
近年來，機電一體化數(shù)控技術在煤礦機械設備中的應用越來越廣泛，特別是在我國礦物質(zhì)需求量不斷上升的社會背景下，煤礦采礦事業(yè)不斷發(fā)展，由此推動了新型工業(yè)化技術的應用與廣泛推廣。由于機電一體化數(shù)控技術具有生產(chǎn)效率高及生產(chǎn)過程安全、技術水平高等特征。因此，這項技術在我國眾多的工業(yè)技術領域得到了廣泛的應用與實踐。在此基礎上，本文將圍繞機電一體化數(shù)控技術在煤礦機械中的實際應用情況進行論述研究。
關鍵詞：
機電一體化；數(shù)控技術；煤礦機械；應用
眾所周知，當前工業(yè)化技術正逐漸朝著集成化及智能化和自動化方向發(fā)展。因此，在新的技術背景下，出現(xiàn)了諸多新型的工業(yè)生產(chǎn)技術。比如，應用極為廣泛的機電一體化數(shù)控技術，這項技術以液壓技術及電子技術和機械技術為理論基礎，從而在煤礦機械操作運行過程中，能夠?qū)Σ煌O備的操作運行流程進行合理優(yōu)化與控制，確保煤礦機械設備在運行過程中具有安全性、穩(wěn)定性、可靠性。
1機電一體化數(shù)控技術在煤礦機械綜合運行過程中的應用分析
通過實踐研究發(fā)現(xiàn)，在煤礦采礦作業(yè)過程中，需要通過大型的電牽引采煤機等設備進行工作，但個別采礦企業(yè)的采煤機運行功率較大。因此，在牽引性能方面依然要優(yōu)于傳統(tǒng)的液壓牽引技術方式，對此，機電一體化數(shù)控技術在大傾角煤層開采過程中使用較多。由于采用上述技術能夠大大優(yōu)化電牽引采煤機械設備的工作性能，而且可以降低采礦作業(yè)的工作難度，減少作業(yè)任務量，從而使機械設備操作過程易于控制，設備靈敏度較高。同時，技術管理人員對相關設備的管理維護較為容易。因此，正是基于上述諸多應用優(yōu)點，這一技術在我國煤礦機械設備中被大量使用。
2機電一體化數(shù)控技術在機械設備提升與運輸中的應用分析
提升與運輸作為煤礦作業(yè)過程中的兩大主要環(huán)節(jié)，采用機電一體化數(shù)控技術可大大提升機械設備的運行效率。通過利用機電一體化數(shù)控技術，可將其應用到礦井提升及帶式輸送機設備行進過程中，從而使機械設備實現(xiàn)全自動化運行與控制，由此優(yōu)化了機械設備結(jié)構(gòu)，使煤礦機械設備的運行穩(wěn)定性與安全性大大提高。由于帶式輸送機在現(xiàn)代煤礦采掘運輸過程中具有重要作用，而且由于其具有良好的可靠性、較高的自動化程度、較大的傳輸運送量，因此目前這一技術一般在煤礦采礦中的長距離運輸與傳送中應用較為普遍。
3機電一體化數(shù)控技術在機械設備安全生產(chǎn)運行中的應用分析
煤礦機械設備運行過程具有很大的技術風險，因此從作業(yè)之前到作業(yè)過程中乃至整個作業(yè)結(jié)束，都需要采用先進的技術手段對機械設備的實時運行情況進行監(jiān)測，從而保證其相關運行參數(shù)科學、準確，避免出現(xiàn)突發(fā)性故障，以此防范機械設備突然終止運行。因此，從這一要求來看，在煤礦機械設備運行作業(yè)過程中，采用機電一體化數(shù)控技術，可利用系統(tǒng)的自動化數(shù)據(jù)監(jiān)測、收集分析與診斷功能，對煤礦礦井中的相關安全風險進行實時、全面監(jiān)測。但是，這一系統(tǒng)在實際運行過程中具有嚴格的使用要求。比如，自動化監(jiān)測系統(tǒng)必須全面保持貫通，而且要保證其在任何時段都能與礦井內(nèi)、外的相關安全負責人取得聯(lián)系。這一技術采用智能化技術，通過智能控制手段，利用機電一體化數(shù)控技術，能夠確保其與系統(tǒng)主機內(nèi)的數(shù)據(jù)庫相連接。因此，只需利用現(xiàn)代網(wǎng)絡技術及數(shù)據(jù)通信技術，就可將煤礦機械設備設置為同步運行模式，且系統(tǒng)采用專用數(shù)據(jù)通信接口，對礦井內(nèi)、外的相關工作情況進行監(jiān)測定位［1］。一旦發(fā)現(xiàn)礦井內(nèi)工作設備及地質(zhì)情況存在安全風險，系統(tǒng)就會自動啟動預警控制裝置，然后相關安全管理人員利用專業(yè)控制軟件就可對系統(tǒng)自動收集到的相關信息進行實時分析評估，從而使多項不同的操作功能融為一體。比如，機電一體化數(shù)控系統(tǒng)可集圖形打印及模型顯示和信息檢索、數(shù)據(jù)資料上傳、下載為一體，在保障礦井內(nèi)作業(yè)的相關技術人員與機械設備安全順利工作方面發(fā)揮了重要作用。
4機電一體化數(shù)控技術在煤礦機械其它方面的應用分析
除此之外，機電一體化數(shù)控技術還在煤礦機械設備掘進過程中具有重要的應用價值。目前，我國煤礦采掘作業(yè)中所使用的電氣設備一般為礦用隔爆兼本質(zhì)安全型開關箱以及礦用隔爆型壓扣控制按鈕、礦用本質(zhì)安全型操作箱和隔爆照明燈、掘進機用隔爆型三相異步動機和GJC4低濃度甲烷傳感器等［2］，因此在上述設備操作運行過程中，機電一體化控制技術在設備維護管理及性能優(yōu)化和作業(yè)過程中發(fā)揮了巨大作用，特別是在礦井安全作業(yè)過程中，為相關作業(yè)人員提供了極大的便利。盡管其具有諸多應用優(yōu)點，但在實踐研究過程中發(fā)現(xiàn)，這一技術在煤礦機械設備運行過程中也有應用缺點。比如，機電一體化數(shù)控系統(tǒng)的應用模式相對單一，因此為了不斷滿足機械設備安全運行及采礦技術不斷發(fā)展的要求，需在原有機電一體化數(shù)控技術基礎上開發(fā)更加人性化和具有良好人機交互功能的采礦作業(yè)機械設備［3］;與此同時，相關企業(yè)需要不斷加大技術以及資金投入，通過技術創(chuàng)新和生產(chǎn)工藝改進，大力研發(fā)新的智能控制技術。通過不斷引進國外先進的采礦技術工藝，使其在地質(zhì)勘察以及礦物選擇方面發(fā)揮應有的作用，大幅提升采礦作業(yè)的效率。除此之外，相關技術人員要以機電一體化數(shù)控技術為核心，提高整體作業(yè)人員的操作技術水平，通過開展教育培訓活動，從而大力優(yōu)化機電一體化數(shù)控技術在煤礦機械設備運行中的流程，使這一技術在我國采礦作業(yè)方面體現(xiàn)更大強的技術優(yōu)越性。
5結(jié)語
綜上所述，機電一體化技術是在我國機械加工制造技術及自動化控制技術不斷應用與發(fā)展基礎上形成的一種新型技術模式。隨著現(xiàn)階段我國煤礦采礦事業(yè)的不斷發(fā)展，礦物質(zhì)的需求量在不斷上升，由此使機電一體化數(shù)控技術在煤礦機械設備運行過程中得到了廣泛的應用與實踐。盡管這項技術在實際采礦過程中有極為廣泛的應用，但是其在工作性能方面依然有待進一步提升，從而促進我國煤礦機械設備工作運行效率不斷提高。
參考文獻:
［1］蔣尊濤．機電一體化數(shù)控技術在煤礦機械中的應用［J］．建材與裝飾，2016，02(02):221～222．
［2］楊許．機電一體化數(shù)控技術在煤礦機械中的應用［J］．價值工程，2016，02(13):156～157．
關鍵詞：機電一體化；技術；應用
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2012） 18-0116-01
隨著社會不斷發(fā)展，科學技術廣泛運用到各個領域，機電一體化這個名詞不僅僅是理論，更被人們熟練運用到企業(yè)發(fā)展上。按照系統(tǒng)科學的觀點，機電一體化又可稱為機電一體化系統(tǒng)，它是集機械元件和電子元件為一體的復合系統(tǒng)。隨著機電一體化的迅速發(fā)展，它主要結(jié)合了光學、電子學、計算機技術、機械技術等領域知識，使整個機電一體化系統(tǒng)變得柔性化、智能化。更加合理、高效，它大幅度地推動了整個工業(yè)的生產(chǎn)。對社會的不斷進步具有深遠的意義。
一、機電一體化技術主要運用領域
（一）在數(shù)控機床中的應用。傳統(tǒng)數(shù)控機床及數(shù)控技術結(jié)構(gòu)比較簡單，性能低，操作復雜笨拙，控制精度較差。然而經(jīng)過40多年的發(fā)展，機電一體化的投入，除了解決了上述傳統(tǒng)數(shù)控技術的弊端更增添了其他的。先進的數(shù)控技術以信息為主導，其開發(fā)性設計即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有標準性、兼容性、層次性，最大限度提高了其可操作性，大大提高了經(jīng)濟效益。現(xiàn)代的數(shù)控技術充分結(jié)合現(xiàn)代科學技術，能實現(xiàn)多過程、多通道控制即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。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。
（二）在計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）中的應用。機電一體化以其發(fā)展快適用范圍廣的特點深受各行各業(yè)的歡迎。機電一體化技術打破原有部門之間的界限，使各分散系統(tǒng)最優(yōu)的結(jié)合，充分做好“物流”和“信息流”之間的關系，將生產(chǎn)線各個環(huán)節(jié)有機的結(jié)合，大大提高各種生產(chǎn)要素之間的連接作用，從而生產(chǎn)能力得到了很大的提高，使得各種生產(chǎn)要素充分發(fā)揮提高企業(yè)經(jīng)濟效益。
（三）在現(xiàn)代機械制造中的應用。傳統(tǒng)的機械制造主要依賴于企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)批量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和重復性來獲得競爭優(yōu)勢的，它著重考慮的是資源的有效利用，用低成本換取高效率，以機器代替人力，靠復雜的專業(yè)加工取代人的技能來獲取的。然而，先進的機械制造業(yè)是以信息為主導，采用先進生產(chǎn)模式、先進制造系統(tǒng)、先進制造技術和先進組織管理形式的全新的機械制造業(yè)，其特征是全球化、網(wǎng)絡化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造。現(xiàn)代制造業(yè)集成了現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，充分利用電子計算機技術，使制造技術提高到新的高度。
二、機電一體化技術的發(fā)展趨勢
（一）智能化。機電一體化與傳統(tǒng)機械的主要區(qū)別在于技術是否智能化，即使機電一體化產(chǎn)品具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。如傳統(tǒng)的數(shù)控機床像個被動執(zhí)行者，它只能按照事前規(guī)定好的程序去嚴格執(zhí)行操作，而現(xiàn)代的只能數(shù)控機床，它被結(jié)合了人的思想與感知，它可以主動地對自己的環(huán)境和加工條件進行感知及分析，從而采取相應的措施。利用這種智能化產(chǎn)品，從而能夠大大減少人的腦力勞動。為機電一體化技術發(fā)展開辟了廣闊天地。
（二）系統(tǒng)化。機電一體化可以看成為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它主要采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組態(tài)比較靈活，在任何情況下都可以剪裁和組合，從而達到各個子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)控制和統(tǒng)一管理。其次，通過機電一體化的系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)信息的傳遞功能極強，它可以使遠程網(wǎng)絡更穩(wěn)定。然而，隨著科技的不斷發(fā)展，相信機電一體化產(chǎn)品還會更加完善，人類會賦予它更人性的發(fā)展，從而想著生物系統(tǒng)化飛躍。
（三）模塊化。機電一體化的正向著模塊化發(fā)展。眾所周知機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，故研制和開發(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十分重要的工作。若能制作出一系列的標準件，則對后續(xù)的產(chǎn)品開發(fā)大大縮短了時間。由于產(chǎn)品的標準化和系列化，使得生產(chǎn)規(guī)模大大提高，非常有利于企業(yè)的發(fā)展。
（四）網(wǎng)絡化。網(wǎng)絡技術的興起和飛速發(fā)展對全球都是一次巨大的變革，它帶給人類一次巨大的飛躍，然而對機電一體化也具有重要的作用。網(wǎng)絡在人類的生活中越來越普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應朝網(wǎng)絡化方向發(fā)展。
（五）人性化。各類產(chǎn)品的生產(chǎn)都是為了方便于人類，故機電一體化向人性化是個必然的趨勢。機電一體化產(chǎn)品要求除了能夠達到人類最基本的使用需求外還需要考慮它的外觀結(jié)構(gòu)包括形狀及顏色等從而使產(chǎn)品更接近生活，讓人們在使用過程中更自然，更便捷。
（六）微型化。機電一體化的新目標是向著微型化轉(zhuǎn)化。機電一體化的微型化又稱為微型機電一體化系統(tǒng)，國外對其幾何尺寸定義為一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發(fā)展。微型機電一體化系統(tǒng)主要特點為具有體積小、耗能小、運動靈活等，由于微型化的特點，其可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故非常受生物醫(yī)學、航空航天、信息技術、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領域的歡迎。
（七）綠色化。人類生活的巨大改變離不開工業(yè)的發(fā)展，然而在我們個人感覺到物質(zhì)豐富、生活舒適的同時資源卻在大批量減少、生態(tài)環(huán)境變得極具惡化，所以急需大量開發(fā)綠色產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品的綠色化最根本目標為盡最大限度地減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。故這就要求產(chǎn)品從設計、制造、使用和銷毀的整個生命周期中，達到符合環(huán)境保護和人類健康的要求，并使得資源的利用率提高。其產(chǎn)品的特點為低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。
三、結(jié)束語
隨著機電一體化技術的發(fā)展，大量的產(chǎn)品與裝置都在向著機電一體化發(fā)展，在優(yōu)化整體的同時，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，大大縮短開發(fā)新產(chǎn)品的生產(chǎn)準備周期，有利于加速科技成果向商品轉(zhuǎn)化，有利推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻變革；同時，隨著新產(chǎn)品的研發(fā)及高精密等設備的發(fā)展，要求新一代機電一體化技術、產(chǎn)品及系統(tǒng)朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量化、微型化方向發(fā)展，從而為國家?guī)砀蟮慕?jīng)濟效益與社會效益。
參考文獻：
[1]袁中凡.機電一體化技術[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.
關鍵詞：機電一體化技術；應用；前景
中圖分類號：O421+.4 文獻標識碼：A
20世紀60年代以來機電一體化技術開始迅猛發(fā)展起來，它的發(fā)展基礎是傳統(tǒng)的機械技術，再此基礎上結(jié)合了計算機技術、電子技術、信息技術。機械技術和電子技術是機電一體化技術的主體，另外包括了多門技術學科，目前機電一體化技術正在逐步完善。機電一體化技術的出發(fā)點是整個系統(tǒng)，它將機械技術、微電子技術等綜合運用，根據(jù)系統(tǒng)功能和優(yōu)化組織的目標進行各功能單元的優(yōu)化配置，它對于機械產(chǎn)品的機構(gòu)和管理體系等都產(chǎn)生了很大的影響，我國目前正在向“機電一體化”發(fā)展階段邁進。
1 機電一體化技術優(yōu)點
1.1 安全性能高
機電一體化產(chǎn)品在很多領域具有較強的功能，其中包括有監(jiān)視、報警、自動保護等方面。工作中發(fā)生一些電力故障的時候，機電一體化產(chǎn)品能夠自動啟動保護措施，使人和設備的損害降到最低，提高了使用設備的安全性能。
1.2 較高的生產(chǎn)能力
機電一體化產(chǎn)品自動處理信息和自動控制能力很強，在控制和檢測方面的靈敏度和精度等都很高。機電一體化產(chǎn)品有自身的控制系統(tǒng)，通過啟動這個系統(tǒng)可以使機械執(zhí)行機構(gòu)按照設計的要求完成動作，可以保證工作完成的質(zhì)量和產(chǎn)品的高合格率。機電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)能力也隨著自動化的成功實現(xiàn)得以提高。
1.3 較高的使用性能
機電一體化產(chǎn)品采用了數(shù)字顯示和程序控制，這使得手柄和按鈕的數(shù)量得到很大程度的減少，方便了操作過程。機電一體化產(chǎn)品可以重復大量的動作，更先進的產(chǎn)品還能夠篩選工作程序。
1.4 適用范圍大
機電一體化產(chǎn)品具有復合技術和功能，不具有單技術、單功能的局限性，這使得機電一體化產(chǎn)品的功能得到很大提高，也深化了自動化的程度。機電一體化產(chǎn)品具有的自動和智能功能可以輕松應對用戶的需求。
1.5 維護方便
程度的控制可以對安裝調(diào)試機電一體化產(chǎn)品，在其控制系統(tǒng)中輸入控制程序就可以對產(chǎn)品進行調(diào)控了，這樣就不用改變產(chǎn)品的零件或者哪一個部件了。機電一體化產(chǎn)品還能夠?qū)ぷ髦械墓收献詣舆M行檢驗和監(jiān)視等，并且可以自動采取應對措施。工作對象不同時，具有存儲功能的機電一體化產(chǎn)品可以根據(jù)存儲的執(zhí)行程序自動工作。
2 機電一體化技術應用
2.1 數(shù)控機床
數(shù)控技術已經(jīng)有40年的發(fā)展史了，它在多個方面都有明顯的提高，比如結(jié)構(gòu)、功能和控制精度，具體表現(xiàn)為：1）結(jié)構(gòu)為多CPU、多主總線形式，具有緊湊、模塊化的特點。2）設計具有開放性，硬件系統(tǒng)和功能模塊可以最大限度地使用戶受益。3）系統(tǒng)可以實現(xiàn)動態(tài)仿真二、三維加工過程，通過在線診斷和模糊控制等向車間提供編程技術。4）存儲器采用了大容量同時軟件設計為模塊化，這種改變使得數(shù)控的功能變得更加豐富，也使得CNC系統(tǒng)具有更強大的控制功能。5）一個機床可以通過多過程和多通道控制實現(xiàn)多個獨立任務同時完成，并且系統(tǒng)中還集成了刀具破損檢測等。
2.2 工業(yè)機器人
第一代機器人對工作對象和環(huán)境的適應性較低、靈活性較差，也被稱為示教再現(xiàn)機器人，它們在進行重復運動時只能根據(jù)示教內(nèi)容進行。在第一代機器人的基礎上改進的第二代機器人擁有了先進的傳感設備，它和計算機聯(lián)系密切，可以通過計算機來對工作進行處理和分析，從而做出自己的判斷進而控制動作，這表明工業(yè)機器人開始變得實用化，表現(xiàn)出了低級智能。第三代機器人即是我們所稱的智能機器人了，它的工作離不開第五代計算機，通過傳感元件和計算機的作用來達到復雜的邏輯、判斷和決策能力。
2.3 計算機的集成系統(tǒng)
全局動態(tài)最有綜合幫助實現(xiàn)了計算機集成制造系統(tǒng)，它并非是由各分散系統(tǒng)簡單組合而成的。計算機集成制造系統(tǒng)打破了原有部門間的界限，制造是它的基干，通過這個基干達到對“物流”和“信息流”的控制，最終將經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)等有機結(jié)合起來。一個企業(yè)如果具有很高的集成度將會更好地優(yōu)化各種生產(chǎn)要素的配置關系，更大程度地開發(fā)出各生產(chǎn)要素的潛力。
3 展望機電一體化技術前景
3.1 高性能化
現(xiàn)代社會生產(chǎn)處于快速發(fā)展期，機電一體化需要不斷滿足發(fā)展的需要、不斷提高其現(xiàn)實應用性，主要要提高的方面表現(xiàn)在速度、精度、效率和可靠性等。未來機電一體化技術的發(fā)展趨勢之一就是高速、高精度、高效和高可靠性。
3.2 微型化
機電一體化趨向微型領域發(fā)展，它的發(fā)展動力是人們不斷追求高新技術微型化。微型的機電一體化產(chǎn)品在一些特殊領域的優(yōu)勢是其他技術不可并肩而論的，比如軍事、醫(yī)療、信息方面，因為這些微型化產(chǎn)品體積小、耗能少、靈活性強，可以成功完成常人不能想象到的任務。
3.3 智能化
21世紀機電一體化建設者更加重視研究人工智能，主要是機器人智能和數(shù)控機床智能的應用。人工智能主要指的是機器方面，通過吸收新方法在基礎控制理論之上模擬人類智能，使機器具有推理、判斷和自主決策的能力，這樣也就能實現(xiàn)更高的控制目標。當然要求機電一體化產(chǎn)品具有和人類一樣的智能是沒必要的，我們可以使用高性能的微處理器讓機電一體化產(chǎn)品擁有部分人類智能。
3.4 系統(tǒng)化
通信功能通過系統(tǒng)化得到了較大的升級，未來機電一體化技術會更多關注人與產(chǎn)品的關系，機電一體化將更加有人性化的特點。很多機電一體化產(chǎn)品的設計靈感都來自于動物或人類的啟發(fā)，未來研究的兩個方向分別是賦予機電一體化產(chǎn)品更多智能和研制更多的人性化產(chǎn)品。
3.5 網(wǎng)絡化
網(wǎng)絡技術促進了市場競爭的很大變革，現(xiàn)今網(wǎng)絡技術飛速發(fā)展這必將使機電一體化和其相互融合。網(wǎng)絡普及的同時遠程和監(jiān)視技術不斷涌現(xiàn)，機電一體化產(chǎn)品就是遠程控制的終端設備。網(wǎng)絡化還將影響到大量的家用電器方面，計算機集成系統(tǒng)可以幫助人們在不出門的情況下享受高新技術帶來的生活便利與快樂。
3.6 綠色環(huán)保化
工業(yè)不斷發(fā)展、我們的生活舒適度不斷提升的同時環(huán)境污染缺越來越嚴重，資源也越來越緊缺。人們都在強烈呼吁保護環(huán)境、節(jié)約社會資源，所以機電一體化技術的一個發(fā)展趨勢就是綠色環(huán)保。在新的時代背景下機電一體化技術產(chǎn)品必須要無害或者對生態(tài)環(huán)境的危害極小，必須符合人類健康要求，必須有極高的資源利用率，回收利用率也要很高，這就是綠色環(huán)保化在機電一體化產(chǎn)品中的具體體現(xiàn)。
3.7 人性化
不管機電一體化產(chǎn)品怎么變，它的使用對象都是人，所以機電一體化產(chǎn)品必須要有人性化，它需要在色彩、造型等方面與環(huán)境保持協(xié)調(diào)一致，人們使用這些產(chǎn)品不僅可以達到實用的目的還可以在使用過程中得到一種藝術的享受。
機電一體化是指在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術及電力電子技術，根據(jù)系統(tǒng)功能目標要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產(chǎn)品”兩個方面。機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術由純技術發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發(fā)展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制、自動診斷與保護等。也就是說，機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
2機電一體化的發(fā)展狀況
機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段：（1）20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術的結(jié)合，這些機電結(jié)合的軍用技術，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。（2）20世紀70—80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術基礎。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的出現(xiàn)，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認；機電一體化技術和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；各國均開始對機電一體化技術和產(chǎn)品給予很大的關注和支持。（3）20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學、通信技術等進入機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，對機電一體化系統(tǒng)的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時，人工智能技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，使機電一體化進一步建立了堅實的基礎，并且逐漸形成完整的學科體系。
我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組，并將該技術列入“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術的發(fā)展及應用做了大量的工作，取得了一定成果。但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。
3機電一體化的發(fā)展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關技術的發(fā)展。機電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個方面：
3．1智能化
智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用之一。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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。誠然，使機電一體化產(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電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。
3．2模塊化
模塊化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、動力接口和環(huán)境接口等的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置等。有了這些標準單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。為了達到以上目的，還需要制定各項標準，以便于各部件、單元的匹配。由于利益沖突，近期很難制定出國際或國內(nèi)這方面的標準，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)，還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，模塊化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3．3網(wǎng)絡化
20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網(wǎng)絡技術。網(wǎng)絡技術的興起和飛速發(fā)展給科學技術、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到、質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。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。現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術的應用使家用電器網(wǎng)絡化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡(homenet)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)(computerintegratedappliancesystem，CIAS)，能使人們呆在家里就可分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。
3．4微型化
微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小，耗能少，運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術。微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
3．5環(huán)保化
工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來巨大變化。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)境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前景。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，報廢后能回收利用。
3．6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)之二是通信功能的大大加強。一般除RS232外，還有RS485等智能化通信接口。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義：一層是如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等，顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化；另一層是模仿生物機理，研制出各種機電一體化產(chǎn)品。事實上，許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)而研制出來的。
綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學技術發(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和產(chǎn)物。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發(fā)展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發(fā)展前景也將越來越光明。
參考文獻：
［1］李建勇．機電一體化技術［M］．北京：科學出版社，2004.
［2］李運華．機電控制［M］．北京：北京航空航天大學出版社，2003.
關鍵詞：機電一體化技術；應用；發(fā)展趨勢
機電一體化技術是綜合性技術類型，包含多種學科的知識，發(fā)揮各自優(yōu)勢，是社會生產(chǎn)力不斷前行的結(jié)果。在科技的推動下，機電一體化在諸多領域中產(chǎn)生影響，在推動社會與經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮越來越大的作用。為因此，要對機電一體化涵義進行深入分析和理解，對其應用環(huán)境進行深入探討，明確發(fā)展方向，推動這一技術的可持續(xù)發(fā)展。
1對機電一體化涵義的闡述
機電一體化技術凸顯綜合性的特征，融合多種學科的關鍵技術，主要涉及機械、電子等技術領域。凸顯全面性與綜合性，具體分析，機電一體化主要關注的是機械設備的生產(chǎn)以及信息技術在數(shù)據(jù)處理中的作用，重視對機械設備以及相關電子器材的探索和研究，目的是更好地支持工業(yè)自動化的發(fā)展，為其提供堅實的技術保障。機電一體化發(fā)展實踐中，重點集中在信息與產(chǎn)品的組成，主要是關注傳感、信息以及機械技術的全面發(fā)展。之所以推廣機電一體化技術，主要是在傳統(tǒng)生產(chǎn)技術的基礎上，逐漸滲透在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，加快產(chǎn)品創(chuàng)新，促進改革，是工業(yè)自動化發(fā)展的必然。
2對機電一體化技術應用狀況的分析
2.1機電一體化技術在數(shù)控機床中的應用介紹。在機電一體化技術的支持和應用下，整個生產(chǎn)操作的精度顯著增強，功能更加多樣化。另外，在結(jié)構(gòu)方面，擁有緊湊的構(gòu)造，模塊化突出。在功能領域，開放性更強，推動數(shù)控機床向著智能化的方向發(fā)展，提升機床的精確度，為整個生產(chǎn)提供更加全面、先進的技術支持。2.2機電一體化技術在計算機制造和集成系統(tǒng)中的應用。在機電一體化的支持下，計算機制造以及集成系統(tǒng)能夠滿足動態(tài)管控的目的，達到對目標的優(yōu)化，突破傳統(tǒng)模式的制約，保證信息的順暢性。同時，實現(xiàn)諸多功能的融合，如開發(fā)、生產(chǎn)以及決策管理等，使得產(chǎn)品配置實現(xiàn)優(yōu)化，集成度得到顯著增強。2.3機電一體化技術在柔性制造系統(tǒng)中的應用介紹。對于柔性制造系統(tǒng)而言，涉及諸多部門，如機器人、數(shù)控等。要在裝配要求的指導下，結(jié)合生產(chǎn)需要，對工件進行生產(chǎn)。整個系統(tǒng)的應用中，需要進行相關構(gòu)件、品種等進行頻繁切換。在機電一體化的應用下，產(chǎn)品質(zhì)量的增強成為必然，生產(chǎn)效率實現(xiàn)大幅提升。2.4機電一體化技術在工業(yè)機器人中的應用介紹。機器人與機電一體化技術的融合經(jīng)歷幾個發(fā)展時期，首先，機器人在得到相關指令之后，進行單一動作的重復，但是，對環(huán)境適應能力不強，也很難結(jié)合對象進行及時調(diào)整。其次，在工業(yè)機器人中加裝傳感系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對工作環(huán)境的識別和適應，及時反饋相關狀態(tài)，實現(xiàn)對信息的有效處理，同時，反饋功能比較突出，滿足對整個操作動作的控制需求。這一時期的機器人在智能水平上處于較低級階段，但是，實用性得到顯著提升。再次，工業(yè)機器人緊跟時展步伐，向著智能化的方向發(fā)展，感知能力增強，能夠完成復雜的邏輯思維，具備了決策能力，環(huán)境適應能力更強，獨立運行特點更加突出。
3對機電一體化發(fā)展趨勢和方向的介紹
3.1機電一體化在綠色化方面更加突出。在現(xiàn)代科技的發(fā)展下，整個社會發(fā)展水平不斷提升，環(huán)境問題備受關注，更加關注對資源的節(jié)約以及生態(tài)的保護。工業(yè)生產(chǎn)也要順利這一發(fā)展趨勢，追求綠色發(fā)展目標，發(fā)展綠色機電一體化，實現(xiàn)能耗的有效降低，在推動社會發(fā)展的同時，維護生態(tài)平衡。3.2機電一體化的智能化不斷完善。智能化的發(fā)展在很大程度上依賴于科技的進步和發(fā)展。在時展中，智能化與機電一體化融為一體，相互促進。在發(fā)展中，注重綜合性思維方式的引進，以控制理論為基礎，強化控制性。機電一體化的產(chǎn)品在智能性方面無法與人的思維進行媲美，但是，借助智能化的產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)復雜問題的緩解，在根本上推動機電一體化的飛速發(fā)展。3.3機電一體化中網(wǎng)絡化的分析。信息技術是網(wǎng)絡技術發(fā)展的基礎，使得整個社會的發(fā)展速度更加飛速。同時，網(wǎng)絡技術在工業(yè)生產(chǎn)和科研領域發(fā)揮作用。網(wǎng)絡化技術催生了多種技術類型，影響人們的生活。在遠程終端監(jiān)控設備中，機電一體化技術得到功能上的集中體現(xiàn)，尤其是計算機的支持下，其優(yōu)勢更加突出。為此，網(wǎng)絡化在機電一體化中的發(fā)展成為其完善中的必然一環(huán)。3.4模塊化得到發(fā)展。機電一體化在不斷完善中，模塊化成為其必然選擇。目前，機電一體化包含諸多類型，為了實現(xiàn)進一步開放的目的，需要將模塊化作為發(fā)展方向，對技術進行單元劃分，實現(xiàn)整體功能的強化。3.5全息系統(tǒng)化得到推廣應用。全信息系統(tǒng)的發(fā)展與完善受到 智能化技術的廣泛影響。在全息系統(tǒng)化的應用下，采用了開放式總線結(jié)構(gòu)和模式化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)能夠進行自由重組，同時，通信能力更強，為人機一體化的發(fā)展提供更多的支持。
綜上，整個社會的生產(chǎn)力在發(fā)展到一定階段之后，機電一體化成為必然趨勢，也是科技進步的體現(xiàn)。在社會經(jīng)濟的發(fā)展中，機電行業(yè)實現(xiàn)技術的全面融合，凸顯全面性與綜合性的特征。因此，為了實現(xiàn)對機電一體化的全面的理解和掌握，要對其概念進行明確，明確其應用的主要方向，系統(tǒng)分析其發(fā)展趨勢和方向，在根本上推動機電一體化的有序發(fā)展，為社會生產(chǎn)生活的各個方面提供更大的便利。
作者:梁晉 單位:山西汾西礦業(yè)（集團）有限責任公司物資供銷分公司
參考文獻:
[1]黃駿.機電一體化技術在機械工程上的應用及其趨勢展望[J].科技展望,2016(19):84.
關鍵詞：機電一體化 ；核心技術 ；應用領域 ；發(fā)展趨勢；
中圖分類號：TH-39文獻標識碼： A 文章編號：
前言：
隨著信息化技術、自動化水平以及管理水平的提高，機電安裝工程面臨的困境機電安裝工程項目是一項投資大、技術質(zhì)量要求高、管理復雜的工程，具有建設一次性的特點，其立項決策、工程采購、設計、施工和運營等各階段往往形成各自獨立的管理過程，并由不同的單位執(zhí)行，容易出現(xiàn)互相脫節(jié)的現(xiàn)象；在整個建設期內(nèi)涉及到施工計劃、施工安全、施工進度、 施工質(zhì)量、設備安裝、文檔管理等眾多內(nèi)容，并且工程建設牽涉多方面人員共同參與，因此在大量分工協(xié)作的工作中會產(chǎn)生很多重要數(shù)據(jù)，只有這些數(shù)據(jù)及時、準確地在各專業(yè)之間傳輸，才能完成工程預期的質(zhì)量、成本、工期等控制目標。
一．機電安裝工程管理的復雜性給管理者的事務處理、數(shù)據(jù)處理及項目管理工作帶來了挑戰(zhàn)主要問題有：
1.業(yè)務和流程管理脫節(jié)，跨部門協(xié)調(diào)困難。
2.缺乏以項目執(zhí)行過程貫穿組織業(yè)務的項目管理、跟蹤、報告，跨部門工作的系統(tǒng)。傳統(tǒng)項目管理沒有將信息技術、項目管理軟件和項目管理流程構(gòu)成一個有機結(jié)合的信息系統(tǒng)， 沒有形成網(wǎng)絡效益、反饋效益和管理知識共享的效益，造成運作效率低下，領導如想了解工程情況主要靠出差、聽匯報，靠人為的思維判斷，易造成對設計，施工，監(jiān)理等建設單位的控制不足，而且對內(nèi)部也缺乏控制，因此而造成不可預見的風險大。
3.項目太多，不能有效進行管理和監(jiān)控。傳統(tǒng)項目管理缺乏項目范圍和項目系統(tǒng)的管理，原因是對工藝設計過程的分析和項目管理的分析不夠，結(jié)果容易造成分項工程的范圍過大或過小。通過信息技術的廣泛應用，項目的進度計劃管理、合同管理、質(zhì)量管理等邁入了嶄新的階段，它提供了簡單且方便的管理手段，使項目管理人員可以高效地處理這些變化，大幅度地減輕項目管理人員的重復性勞動。
4.建設單位間知識經(jīng)驗無法共享、積累，項目經(jīng)驗的重用性不高。由于缺乏整體項目的知識管理運作平臺，各項目之間、各單位問的知識經(jīng)驗無法共享。應用信息技術，構(gòu)建工程項目知識庫 ，為知識的積累、共享和創(chuàng)新提供一個平臺，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部各類型的知識整理、 存儲、、使用 。
二．機電安裝工程應用信息技術的工作思路
完備的機電安裝工程信息化管理，必須是在建立科學管理制度的基礎上，建成一個涵蓋工程管理各部門的工程管理信息系統(tǒng)，形成對水電站機電安裝工程的計劃和進度、成本、質(zhì)量、業(yè)主資金、工程技術和文件、材料設備采購、工程施工及合同管理等高效統(tǒng)一規(guī)范協(xié)調(diào)的管理和控制體系，形成一個從水電站工程管理的實施層、管理層到?jīng)Q策層以及各種層次對外聯(lián)系的信息體系，從而提高水電站工程整體管理水平并為決策層提供分析決策所必須的準確及時的信息具體言之。
三 機電一體化的核心技術
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。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，為了加速推進機電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手。1.機械本體技術：機械本體包括機械傳動和機械結(jié)構(gòu)裝置。機械本體必須從高精度、輕量化、和高可靠性等幾方面考慮。現(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為基礎材料，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進，還應考慮采用復合材料或非金屬材料。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。
2.傳感技術：傳感器的問題集中在提高可靠性、線性度、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。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。
3.信息處理技術：機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備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，并解決抗干擾問題。
4.驅(qū)動技術常用的執(zhí)行機構(gòu)可分兩類：一是電氣式執(zhí)行部件;二是液壓式執(zhí)行部件目前電動機作為驅(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)部裝有編碼器的步進電機以及控制專用組件一傳感器一電機三位一體的伺服傳動系統(tǒng)。
四 機電一體化技術的主要應用領域
1.數(shù)控機床與數(shù)控技術：用數(shù)字化信息實現(xiàn)機械設備控制的一種方法，在數(shù)控加工技術方面得到了廣泛的應用，具體表現(xiàn)在：a.自動化程度高，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。b.WOP技術和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術和實現(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。c.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。d.生產(chǎn)效率高，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。e.具有加工復雜形狀零件的能力，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。f.易于建立計算機通信網(wǎng)絡，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。
2.計算機集成制造：系統(tǒng)簡單地說，就是用計算機通過信息集成實現(xiàn)現(xiàn)代化的生產(chǎn)制造。CI MS通過計算機、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫等硬件、軟件將企業(yè)的產(chǎn)品設計、加工制造、經(jīng)營管理等活動集成起來，大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)周期性，提高生產(chǎn)效率，降低
生產(chǎn)成品。CI MS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。
3.柔性制造系統(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)。采用柔性制造系統(tǒng)后，可顯著提高勞動生產(chǎn)率，大大縮短制造周期，因而使成本大為降低。
五 機電一體化技術的發(fā)展方向
機電一體化的發(fā)展有一個自發(fā)狀況向自為方向發(fā)展的過程，現(xiàn)狀和高新技術的發(fā)展動向，正朝著智能化、型化、系統(tǒng)化、模塊化、網(wǎng)絡化、綠色化以下幾個方向發(fā)展。
1.智能化：近幾年，容量越來越大，算速度的提高、感器系統(tǒng)的集成化與CNC系統(tǒng)的智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，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，有某種程度的判斷推理、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，力勞動，可以預見，興的智能化將會在關系到全國人類國民生計的各個領域發(fā)揮越來越大的作用。
2.微型化：微型機電一體化技術融合，科交叉的作用。軟件技術，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lcm，并正向微米、米級方向發(fā)展。由于機電一體化系統(tǒng)具有體積小、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，在家用電器、辦公自動化設備、汽車、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領域，有廣闊的應用前景。
3.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)，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，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)品與人的關系，何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、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，其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
4.模塊化：模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢，一項重要而艱巨的工程。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，需要制訂一系列標準，各部件、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。
5.網(wǎng)絡化：網(wǎng)絡技術的飛速發(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。
6.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，態(tài)環(huán)境受到嚴重污染，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、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。
[關鍵詞]煤礦 機電一體化 技術應用
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）34-0368-01
隨著科學技術的快速發(fā)展，進一步推動了機電一體化技術的發(fā)展，并不是簡單的將機械技術與電子技術進行疊加，而是技術之間的相互補充，利用電子設備所具有的信息處理功能以及控制功能與機械裝置相結(jié)合，通過有效的措施將各項施工工藝融合在一起，提高煤礦生產(chǎn)活動的系統(tǒng)性、科學性以及完整性[1]。
一、機電一體化概述
1.概念
機電一體化技術即將電氣工程、計算機技術以及機械工程等專業(yè)有效的融合在一起，然后利用微電子技術將工程生產(chǎn)的各項工藝相互滲透，實現(xiàn)電子技術與機械技術融合的技術[2]。從總體上來看，機電一體化技術主要由傳感裝置、動力裝置以及機械裝置組成，不同部分具有的功能不同，所起到的作用也各不相同。傳感裝置主要起到有效傳遞信息的作用，動力裝置主要起到為生產(chǎn)活動提供動力的作用，而機械裝置主要來負荷各部分之間的協(xié)調(diào)工作，通過每個部分的相互協(xié)調(diào)，不斷提高機電一體化系統(tǒng)的功能。
2.優(yōu)勢
在煤礦生產(chǎn)中實現(xiàn)機電一體化，首先可以通過電子技術的應用，利用其所具有的運算、控制、記憶以及信息處理等功能，實現(xiàn)整個生產(chǎn)工藝的多功能化、信息化以及智能化，提高生產(chǎn)效益。其次，整個系統(tǒng)的調(diào)動運行，可以自主完成對多個部分的協(xié)調(diào)管理，保證煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)達到最優(yōu)狀態(tài)，達到節(jié)能的目的。并且，機電一體化系統(tǒng)中具有監(jiān)視與診斷等功能，可以隨時掌握整個系統(tǒng)中各設備的運行狀態(tài)，提高生產(chǎn)的安全性與穩(wěn)定性。最后，與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比，機電一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為簡單，生產(chǎn)操作簡易，進一步達到標準化生產(chǎn)目標。
二、煤礦機電一體化應用現(xiàn)狀分析
煤礦機電一體化技術現(xiàn)在已經(jīng)得到了廣泛的應用，并且隨著計算機技術的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫信息技術也被應用到煤礦生產(chǎn)中，進一步推動了機電一體化的發(fā)展，現(xiàn)在我國煤礦一體化技術在應用上已經(jīng)實現(xiàn)了自動化、系統(tǒng)化以及智能化。機電一體化技術的應用，對提高生產(chǎn)效率具有重要意義，各機械設備是保證煤礦生產(chǎn)正常進行的主要因素，現(xiàn)在機電一體化技術的應用，將電子功能與機械功能相融合，與傳統(tǒng)生產(chǎn)相比，優(yōu)化了產(chǎn)品性能與功能。機電一體化技術在煤礦生產(chǎn)中的應用，主要包括煤礦開采、井下煤礦運輸以及井下供電排水等硬件設施，同時也作用于信息管理與控制系統(tǒng)等軟件設施上，在整體上提高了煤礦開采過程中的生產(chǎn)效率與安全性。
三、煤礦機電一體化應用發(fā)展分析
1.采煤機應用
我國大部分煤礦生產(chǎn)采用的是綜合機械化采煤系統(tǒng)，實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動化，傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中主要以液壓牽引，現(xiàn)在逐漸發(fā)展為電牽引，將機電一體化技術應用在采煤機中，比傳統(tǒng)生產(chǎn)模式相比更具優(yōu)勢。例如電牽引比液壓牽引效果更佳，并且能夠更好的克服阻力，在下滑時提供制動功能。應用機電一體化技術安裝有防止下滑的制動裝置，能夠更順利的開展大傾角煤層作業(yè)。另外，在生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)運行動態(tài)性更好，可以通過生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)來對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行調(diào)整，長時間在惡劣環(huán)境下持續(xù)作業(yè)，因為能夠更好的適應作業(yè)環(huán)境，外界因素對設備產(chǎn)生的影響更低，降低了設備故障概率[3]。另外，機電一體化技術的應用，牽引力主要通過計算機來控制，并實現(xiàn)對工作面刮板運輸機的實時監(jiān)控，提高了煤礦生產(chǎn)的安全性與可靠性。
2.運輸機應用
為滿足社會經(jīng)濟發(fā)展需求，煤礦開采量在不斷增加，將一體化技術應用到提升與運輸系統(tǒng)上，可以有效提高運輸效率與安全性。內(nèi)裝式提升機在煤礦生產(chǎn)中比較常用，主要為電機與滾筒一體化的設計方式，設備結(jié)構(gòu)簡單，操作也更方便，控制與運行系統(tǒng)也更準確，可以實現(xiàn)完全自動化控制。針對我國皮帶式運輸與生產(chǎn)方式，對運輸系統(tǒng)要求比較高，通過機電一體化技術的應用，可以利用電子監(jiān)控系統(tǒng)來完成設備運行的實時監(jiān)控，減少故障出現(xiàn)的概率。
3.監(jiān)控系統(tǒng)應用
煤礦生產(chǎn)中最為常用的機電一體化技術，包括機械技術、系統(tǒng)技術、計算機與信息技術以及自動控制技術等，其中監(jiān)控系統(tǒng)作為重要。因為煤礦生產(chǎn)活動與其他生產(chǎn)活動相比具有特殊性，對于煤礦生產(chǎn)的監(jiān)控，對其監(jiān)控數(shù)據(jù)的管理并不嚴格，但是必須要能夠持續(xù)運行，保證礦工工作的生命安全。機電一體化技術在監(jiān)控系統(tǒng)中的應用，將系統(tǒng)與局域網(wǎng)相連，自身數(shù)據(jù)庫與主機同步，避免數(shù)據(jù)的丟失，同時也可以對已存的信息進行檢索，實現(xiàn)圖像顯示、圖表打印等。機電一體化技術的應用，通過電子監(jiān)控系統(tǒng)來對整個生產(chǎn)活動各個環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控，減少安全事故的發(fā)生，保證煤礦生產(chǎn)安全性。
結(jié)束語：
煤礦生產(chǎn)具有一定特殊性，對生產(chǎn)工藝以及設備等都有著嚴格要求，為滿足社會發(fā)展的需求，必須要對生產(chǎn)模式做進一步的研究。機電一體化技術在煤礦生產(chǎn)中的應用，對提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)安全具有重要意義，想要進一步發(fā)揮其所具有的功能，要求我們應持續(xù)不斷的進行研究。
參考文獻
[1] 李宜海.關于機電一體化技術若干問題的探討[J].科技資訊.2011，（03）：32-33.
關鍵字：機電一體化；技術；發(fā)展
1 機電一體化的基本概念
機電一體化是以機械學、電子學和信息科學為主的多門技術學科在機電產(chǎn)品發(fā)展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術學科。這里面包含了三重含義：首先，機電一體化是機械學、電子學與信息科學等學科相互融合而形成的學科；其次，機電一體化是一個發(fā)展中的概念，早期的機電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強調(diào)機械與電子的結(jié)合，即將電子技術“溶入”到機械技術中而形成新的技術與產(chǎn)品。隨著機電一體化技術的發(fā)展，以計算機技術、通信技術和控制技術為特征的信息技術（即所謂的“3C”技術：Computer、Communication和 Control Technology）“滲透”到機械技術中，豐富了機電一體化的含義，現(xiàn)代的機電一體化不僅僅指機械、電子與信息技術的結(jié)合，還包括光（光學）機電一體化、機電氣（氣壓）一體化、機電液（液壓）一體化、機電儀（儀器儀表）一體化等；最后，機電一體化表達了技術之間相互結(jié)合的學術思想，強調(diào)各種技術在機電產(chǎn)品中的相互協(xié)調(diào)，以達到系統(tǒng)總體最優(yōu)。換句話說，機電一體化是多種技術學科有機結(jié)合的產(chǎn)物，而不是它們的簡單疊加。
2 機電一體化的核心內(nèi)容
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。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，要了解機電一體化，必須從以下幾方面著手：
（一） 機械技術
機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來，來提高其各項性能，滿足更廣的需求。在機電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機械制造技術。
（二） 計算機與信息技術
凡是能擴展人的信息功能的技術，都是信息技術。可以說，這就是信息技術的基本定義。它主要是指利用電子計算機和現(xiàn)代通信手段實現(xiàn)獲取信息、傳遞信息、存儲信息、處理信息、顯示信息、分配信息等的相關技術。
（三） 系統(tǒng)技術
系統(tǒng)技術即以整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統(tǒng)目標出發(fā)，將總體分解成相互關聯(lián)的若干功能單元，接口技術是系統(tǒng)技術中一個重要方面，它是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。
（四） 自動控制技術
自動控制技術是20世紀發(fā)展最快、影響最大的技術之一，也是21世紀最重要的高技術之一。今天，技術、生產(chǎn)、軍事、管理、生活等各個領域，都離不開自動控制技術。就定義而言，自動控制技術是控制論的技術實現(xiàn)應用，是通過具有一定控制功能的自動控制系統(tǒng)，來完成某種控制任務，保證某個過程按照預想進行，或者實現(xiàn)某個預設的目標。
（五） 傳感檢測技術
傳感技術是把各種量轉(zhuǎn)變成可物理識別的信號進行輸出，檢測就是指人員對可是別的信號進行處理的過程。傳感檢測技術是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴酷環(huán)境的考驗，它是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。
3 機電一體化的發(fā)展趨勢
（一）綠色化
在人們越來越追求生活質(zhì)量和生活品質(zhì)的今天，綠色環(huán)保成為了人們生活關注的焦點，隨著社會進步和近年來人們對生態(tài)保護意識的重視和加強，綠色產(chǎn)品概念也將成為時展的必然！綠色理念倡導消費者在與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎上,從事科學合理的生活消費,提倡健康適度的消費心理,弘揚高尚的消費道德及行為規(guī)范,并通過改變消費方式來引導生產(chǎn)模式發(fā)生重大變革,進而調(diào)整產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu),促進生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的消費理念。機電一體化技術也順應了綠色理念，機電一體化產(chǎn)品在人們的生活使用時不會對環(huán)境造成污染或者污染遠遠小于傳統(tǒng)的產(chǎn)品，而且在產(chǎn)品報廢后，其零件還能被再利用和再加工，資源利用率得到了大幅度的提高，達到節(jié)約資源的目的。
（二）智能化
智能化是21世紀機電一體化發(fā)展的一個顯著特點，它由現(xiàn)代通信與信息技術、計算機網(wǎng)絡技術、行業(yè)技術、智能控制技術匯集而成的針對某一個方面的應用的智能集合,隨著信息技術的不斷發(fā)展，其技術含量及復雜程度也越來越高，智能化的感念開始逐漸滲透到各行各業(yè)以及我們生活中的方方面面，同樣，機電一體化的智能化研究也在各個國家普遍開展。這里所提到的 “智能化”是指機器本身所具有的特性，它是在運用控制理論的基礎上，結(jié)合計算機技術、精細化制造、運籌學等新學科、新技術和新方法，通過使機器模仿人類所具有的一些能力，如思維、推理、決策等，可以在一個比較復雜的工作和困難的環(huán)境中代替人類去工作。
（三）網(wǎng)絡化
網(wǎng)絡技術的發(fā)展是計算機技術發(fā)展的里程碑，網(wǎng)絡技術的發(fā)展不僅推動了人類的科學技術的發(fā)展,同時給人們的學習,工作和生活帶來重大的改變，同時，也深刻的影響著機電一體化技術的發(fā)展。其中最重要的影響就是對機電一體化設備的網(wǎng)絡控制，控制的終端設備就是機電一體化產(chǎn)品。
（四）微型化
微型化也是機電一體化未來發(fā)展的趨勢之一，尤其是近10年來，由于包括納米級的精密機械研究成果、分子層次的現(xiàn)代化學研究成果、基因?qū)哟蔚纳飳W研究成果，以及高精密超性能特種功能材料研究成果和全球網(wǎng)絡技術推廣應用成果等在內(nèi)的一大批當代最新技術成果的競相問世，使得機電一體化領域朝著微型化有了質(zhì)的發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活,可進入一般機械無法進入的空間，并易于進行精細操作，因此在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。因此在生物醫(yī)學、航空航天、信息技術、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。
關鍵詞：機電一體化；應用；發(fā)展前景
中圖分類號：TH39 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）26-0064-02
機電一體化技術這一概念最早是由日本企業(yè)界在二十世紀七十年代左右提出的，當時被取名為“Mechatronics”，意思是機械技術和電子技術的有機結(jié)合。隨著時代的發(fā)展，機電一體化技術融合了計算機技術、機械加工技術、自動化技術及電子信息技術等多種技術類型。機電一體化技術實現(xiàn)了人工操作向機械自動化操作的轉(zhuǎn)變，在產(chǎn)品制造水平、生產(chǎn)效率及產(chǎn)品性能穩(wěn)定性等方面帶來了顯著變化。隨著新時期工業(yè)生產(chǎn)逐漸向自動化、智能化及綠色化方向發(fā)展，機電一體化技術在眾多領域獲得了廣泛應用。
1 機電一體化技術在各領域中的應用狀況
1.1 數(shù)控機床
機電一體化技術最為典型的應用案例就是數(shù)控機床，隨著近些年的發(fā)展，數(shù)控機床在精度控制上更為精確，在功能上更加多樣，在結(jié)構(gòu)上更加趨于合理，在操作上更顯便捷，總體上說，隨著機電一體化技術的深入應用，數(shù)控機床在結(jié)構(gòu)功能上向著模塊化、總線式、緊湊型方向發(fā)展，在組織體系上更多采用了多主總線及多CPU架構(gòu)模式。將富有開放性的設計方法應用于數(shù)控機床，可以極大提高系統(tǒng)的兼容屬性及層次屬性，在編程、設備升級改裝等環(huán)節(jié)更加便捷智能，能夠達到一臺機床實時控制多臺機床的效果，從而實現(xiàn)了多通道及多過程的控制管理。
此外，通過在數(shù)控機床系統(tǒng)中采用機電一體化中的在線診斷技術及神經(jīng)網(wǎng)絡的模糊控制技術，當機床出現(xiàn)或要出現(xiàn)各類故障時，如刀具破損等，可以借助在線診斷的相關功能模塊向機床操作人員進行信息反饋，從而便于及時采取相應的控制措施。
1.2 工業(yè)機器人等柔性制造系統(tǒng)
柔性制造系統(tǒng)，簡稱為FMS，實現(xiàn)了高度計算機化，涵蓋了數(shù)控機床、工業(yè)機器人、料盤及自動化倉庫等各個部分，能夠根據(jù)生產(chǎn)指令，按量地開展各類生產(chǎn)任務。除了上面介紹的數(shù)控機床，機電一體化在工業(yè)機器人制造中也發(fā)揮了重要作用。
工業(yè)機器人能夠代替一部分人力勞動，在涉及到作業(yè)條件復雜，如噪音污染大、氣體污染嚴重、輻射程度較高的作業(yè)場所，工業(yè)機器人可以發(fā)揮自身優(yōu)勢，確保生產(chǎn)制造的連續(xù)性。隨著機電一體化技術的成熟，現(xiàn)階段工業(yè)機器人智能化程度大幅提高，能夠借助功能更加強大的元件設備收集整理數(shù)據(jù)，并針對具體情況作出分析判斷，一定程度上達到了人腦的功能，在多種作業(yè)環(huán)境中能夠?qū)嵤﹩为氉鳂I(yè)。
1.3 計算機集成制造及分布式控制系統(tǒng)
計算機集成制造借助于自動化技術、信息技術及制造技術，通過采用計算機技術，把產(chǎn)品設計制造過程中的一些分散的子系統(tǒng)加以集成，從而形成了能夠適用于小批量及多品種生產(chǎn)的智能化制造系統(tǒng)。計算機集成制造突破了各個部門之間的生產(chǎn)界限，做到了產(chǎn)品在開發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營等環(huán)節(jié)的融合。
分布式控制系統(tǒng)是通過中央計算機控制指揮多臺計算機設備，憑借著分布式控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，是機電一體化系統(tǒng)中的關鍵核心技術。分布式控制系統(tǒng)在分級上根據(jù)具體情況可以分為兩級系統(tǒng)、三級系統(tǒng)乃至更多級別，能夠?qū)ιa(chǎn)制造過程進行實時的監(jiān)督控制及管理，在后期維護及系統(tǒng)擴展上也能夠靈活操控。
1.4 在建筑施工行業(yè)中的應用
隨著科學技術的不斷發(fā)展，有不少先進的機電一體化技術已經(jīng)應用于實際建筑施工中。施工機械機電一體化從半自動化、監(jiān)控、全自動到遙控不斷發(fā)展，降低了施工風險，提高了施工質(zhì)量。
現(xiàn)階段機電一體化技術在建筑工程中的具體應用主要包括混凝土機械、起重機械、土方機械（如國外液壓挖掘機）。機電一體化技術應用在建筑施工領域既可以保證施工安全和工程質(zhì)量，降低勞動強度、加快施工進度，也對避免工場事故有著重大的意義。
2 機電一體化的未來發(fā)展前景
2.1 人工智能化
現(xiàn)階段機電一體化具備了一定的智能化程度，但尚無法達到人工智能化的水平，隨著技術的發(fā)展，原先預想的使數(shù)控機床及工業(yè)機器人具備模擬人腦的能力，已不再簡單局限在幻想中。機電一體化實現(xiàn)人工智能化，能夠使其具備推理判斷能力、自主思考能力以及決策制定能力，一方面能夠有效提升工業(yè)生產(chǎn)制造的自動化水平，另一方面能夠極大地節(jié)省人力成本，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和精度。
2.2 網(wǎng)絡化
網(wǎng)絡技術的發(fā)展給科學技術、工業(yè)生產(chǎn)，軍事、政治、教育以及人民的日常生活都帶來了極大的變化。網(wǎng)絡技術能夠為機電一體化在遠程監(jiān)控及遠程控制等環(huán)節(jié)創(chuàng)造條件，因此，機電一體化與網(wǎng)絡技術的融合也是未來機電一體化發(fā)展前景之一。在實現(xiàn)網(wǎng)絡化操作后，工業(yè)生產(chǎn)制造人員可以脫離具體的生產(chǎn)崗位，只需在車間內(nèi)走動，掌握各個設備的運行狀態(tài)，然后借助操作面板來對各個流程工作加以控制。此外，在機電一體化設備和操作終端之間通過建立網(wǎng)絡通信協(xié)議，借助光纖等信息傳播介質(zhì)進行數(shù)據(jù)的傳遞，還能夠?qū)崿F(xiàn)遠程監(jiān)控和遠程控制，能夠極大地降低工作量。
2.3 微型化
機電一體化設備體積龐大，雖然不會對其性能構(gòu)成影響，但在搬運中卻極為不便，微型機電一體化技術有效融合了軟件技術、微電子技術及微機械技術，是未來機電一體化發(fā)展的重要方向。根據(jù)相關研究，機電一體化微型系統(tǒng)，可以實現(xiàn)向微米及納米系統(tǒng)的演進。未來可能出現(xiàn)的微型化機電一體化技術可以在生物醫(yī)學及航空航天等領域廣泛使用。
2.4 模塊化及綠色環(huán)保化
現(xiàn)階段機電一體化的產(chǎn)品類型較多，生產(chǎn)制式不盡相同，在信息接口、電氣設備接口及動力接口上也存在差異，隨著技術成熟及行業(yè)間融合的加深，有必要制定出統(tǒng)一化的標準模式，實現(xiàn)機電一體化的標準化及模塊化。
此外，隨著人們環(huán)保意識的增強，在產(chǎn)品選擇上人們更加趨向于綠色產(chǎn)品，因此，機電一體化的綠色化也將成為未來的重要發(fā)展方向，在產(chǎn)品的生產(chǎn)、包裝、運輸以及使用等環(huán)節(jié)，環(huán)保觀念會貫穿于全過程。
3 結(jié) 語
總之，機電一體化技術在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的有效應用可以極大提高產(chǎn)品的精度、質(zhì)量及生產(chǎn)效率，在強調(diào)成本節(jié)約及規(guī)模化生產(chǎn)的背景下，具有獨特的技術優(yōu)勢。隨著科技的進步，機電一體化在未來發(fā)展前景上會向著更加智能、綠色、高效的方向發(fā)展，并將在工業(yè)生產(chǎn)制造中發(fā)揮更大的作用。
參考文獻：
[1] 代曾蘭.機電一體化技術的應用探析[J].中國新技術新產(chǎn)品，2012，（2）.
[2] 葉家興，甘德元.機電一體化技術的應用及未來展望分析[J].科技致富向?qū)В?013，（15）.
[論文摘要]機電一體化產(chǎn)品的功能是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來共同實現(xiàn)的。
一、機電一體化的基本概念
機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術學科，而機電一體化產(chǎn)品是在機械產(chǎn)品的基礎上，采用微電子技術和計算機技術生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅(qū)動技術以及系統(tǒng)總體技術基礎之上的一種高新技術。與傳統(tǒng)的機電產(chǎn)品相比，機電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性。
（一）使用安全性和可靠性提高。機電一體化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。
（二）生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。機電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構(gòu)按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時，由于機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)了工作的自動化，使得生產(chǎn)能力大大提高。例如，數(shù)控機床對工件的加工穩(wěn)定性大大提高，生產(chǎn)效率比普通機床提高5 ～6 倍。
（三）使用性能改善。機電一體化產(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，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預設的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實現(xiàn)，系統(tǒng)可重復實現(xiàn)全部動作。高級的機電一體化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學模型以及外界參數(shù)的變化隨機自尋最佳工作程序，實現(xiàn)自動最優(yōu)化操作。
（四） 具有復合功能并且適用面廣。機電一體化產(chǎn)品跳出了機電產(chǎn)品的單技術和單功能限制，具有復合技術和復合功能，使產(chǎn)品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產(chǎn)品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調(diào)節(jié)、自動保護和智能化等多種功能，能應用于不同的場合和不同領域，滿足用戶需求的應變能力較強。例如，電子式空氣斷路器具有保護特性可調(diào)、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時電流的測量、顯示和故障自動診斷等功能，使其應用范圍大為擴大。
（五）調(diào)整和維護方便。機電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時，可通過改變控制程序來實現(xiàn)工作方式的改變，以適應不同用戶對象的需要以及現(xiàn)場參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產(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。對于具有存儲功能的機電一體化產(chǎn)品， 可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序，然后根據(jù)不同的工作對象，只需給定一個代碼信號輸入，即可按指定的預定程序進行自動工作。機電一體化產(chǎn)品的自動化檢驗和自動監(jiān)視功能可對工作過程中出現(xiàn)的故障自動采取措施，使工作恢復正常。
機電一體化技術和產(chǎn)品的應用范圍非常廣泛，涉及到工業(yè)生產(chǎn)過程的所有領域，因此，機電一體化產(chǎn)品的種類很多，而且還在不斷地增加。按照機電一體化產(chǎn)品的功能，可以將其分成下述幾類。
①數(shù)控機械類。主要產(chǎn)品包括數(shù)控機床、機器人、發(fā)動機控制系統(tǒng)以及全自動洗衣機等。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構(gòu)為機械裝置。
②電子設備類。主要產(chǎn)品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構(gòu)為電子裝置。
③機電結(jié)合類。主要產(chǎn)品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT 掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構(gòu)為電子裝置和機械裝置的有機結(jié)合。
④電液伺服類。主要產(chǎn)品為機電液一體化的伺服裝置， 如電子伺服萬能材料試驗機。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構(gòu)為液壓驅(qū)動的機械裝置，控制機構(gòu)是接受電信號的液壓伺服閥。
⑤信息控制類。主要產(chǎn)品包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等。這類產(chǎn)品的主要特點是執(zhí)行機構(gòu)的動作由所接收的信息類信號來控制。除此之外，機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)機電技術的結(jié)合程度分為功能附加型、功能替代型和機電融合型三類。
二、機電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點
機電一體化產(chǎn)品的功能是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來共同實現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來看，機電一體化產(chǎn)品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現(xiàn)這種多功能一般需要機電一體化產(chǎn)品具備五種內(nèi)部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執(zhí)行功能，而實現(xiàn)這些功能的各個組成部分及其技術就構(gòu)成了機電一體化產(chǎn)品的總體或系統(tǒng)。
（一）機械系統(tǒng)。機電一體化產(chǎn)品的機械系統(tǒng)包括機身、框架、機械傳動和聯(lián)接等機械部分。這部分是實現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎， 因此對機械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求， 需在結(jié)構(gòu)、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節(jié)能和小型輕量等要求。
（二）動力系統(tǒng)。動力系統(tǒng)為機電一體化產(chǎn)品提供能量和動力功能，去驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)工作以完成預定的主功能。動力系統(tǒng)包括電、液、氣等動力源。機電一體化產(chǎn)品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅(qū)動電路等。
（三）傳感與檢測系統(tǒng)。傳感器的作用是將機電一體化產(chǎn)品在運行過程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統(tǒng)的功能對這些物理量進行測定，為機電一體化產(chǎn)品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統(tǒng)的功能一般由測量儀器或儀表來實現(xiàn)，對其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測精度高、抗干擾等。
1輸出接口技術
輸出接口實際上是相對于輸入接口的一種技術，比較常見的有發(fā)光二極管顯示器，其具有可靠性高、應用簡單、使用年限長、成本比較低和體積較小等優(yōu)勢，已經(jīng)逐漸被大量運用到機電一體化系統(tǒng)中。此外，應用輸出接口技術可在一定程度上顯示一些相對復雜的符號和字母，從而有效提高系統(tǒng)的可靠性。
2基于機電一體化系統(tǒng)中的接口技術
機電一體化系統(tǒng)的接口技術需要很多技術的支持，主要表現(xiàn)在提升產(chǎn)品性能、傳遞能量和信息、優(yōu)化基本構(gòu)成等方面。
2.1提升產(chǎn)品性能在機電一體化系統(tǒng)中，應用接口技術可在一定程度上提升產(chǎn)品性能，具有不可比擬的優(yōu)勢。現(xiàn)階段，隨著機電一體化系統(tǒng)的不斷發(fā)展和進步，接口技術逐漸成為系統(tǒng)中十分重要的部分，它不僅在一定程度上保證系統(tǒng)正常進行能量和信息的交換和傳輸，還可以有效地提高系統(tǒng)的產(chǎn)品性能。此外，在機電一體化系統(tǒng)的運行中，適當提升產(chǎn)品性能時，相關操作人員應有機結(jié)合相關領域出現(xiàn)的難題、需要解決的問題和機電一體化接口技術，即可在不斷使用中充分研究系統(tǒng)中的重點和難題。因此，應在一定程度上保證將接口技術運用到機電一體化系統(tǒng)中具有較高的應用水平，從而提高相關的產(chǎn)品性能。
2.2傳遞能量和信息在機電一體化系統(tǒng)中，最基本的接口技術是能量和信息的傳遞。在對能量和信息進行傳遞時，接口技術可在一定程度上保證能量和信息的傳遞和轉(zhuǎn)換具有一定的流程，且可以有機結(jié)合各部分系統(tǒng)，形成一套相對完善的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)。此外，隨著機電一體化系統(tǒng)的不斷發(fā)展和應用，利用接口技術傳遞信息和能量的意義越來越大，接口設計的質(zhì)量會直接影響機電一體化系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。在操作人員傳遞信息和能量時，應嚴格記錄并保存各種數(shù)據(jù)信息，以便在出現(xiàn)故障時消除故障，從而達到快速恢復系統(tǒng)、保證系統(tǒng)運行的可靠性和安全性的目的。
2.3優(yōu)化基本構(gòu)成機電一體化系統(tǒng)運行中的接口技術的最基本內(nèi)容是優(yōu)化基本構(gòu)成。一般情況下，在不斷應用接口技術的過程中，需要相關操作人員對合閘順序進行合理組合，以免出現(xiàn)斷路器再次跳開的情況。此外，在相關操作人員優(yōu)化機電一體化系統(tǒng)的基本構(gòu)成時，需適當斷開兩側(cè)斷路器出現(xiàn)故障的部位，并在此基礎上進行相應的送電工作；相關操作人員應對開關時間進行適當延遲，隨后進行相應的合閘操作，合閘后需要檢測一定時間內(nèi)的開電流；系統(tǒng)故障后，應利用重合器和分段器進行修復處理，以保證系統(tǒng)接口技術具有較高的應用效率。
2.4人機接口技術的應用利用人機接口技術可將相應的信號和指令輸送到系統(tǒng)中，并對其進行控制，可保證交換信息的準確性，促進機電一體化系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運行。因此，需要具備一定的鍵盤輸入、撥盤輸入和鍵盤輸出功能，以保障系統(tǒng)對相關參數(shù)和信息的調(diào)整。系統(tǒng)中主要存在非編碼和編碼2種系統(tǒng)鍵盤，其各自具有不同的特點和優(yōu)勢，可保障系統(tǒng)的正常運行。
3結(jié)束語
總而言之，機電一體化系統(tǒng)融合了多種技術、涉及了多種領域，由很多子系統(tǒng)與不同元素共同組成，且需要各子系統(tǒng)之間信息、能量、物質(zhì)的交換和傳遞。因此，接口技術對機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展具有重要作用，可促進該系統(tǒng)不斷滿足實際的需求，順利完成實際工作。
作者：趙金棟 李紅琴 張英杰 單位：譜尼測試集團股份有限公司
關鍵詞 機電一體化 接口技術 人機接口 機電接口
機電一體化系統(tǒng)是由機械和微電子系統(tǒng)兩部分組成,各部分連接須具備一定條件,這個聯(lián)系條件通常稱為接口。各分系統(tǒng)又由各子系統(tǒng)組成。本文以機電一體化控制系統(tǒng)(微電子系統(tǒng))為例,將淺談接口分為人機與機電接口。
一、機電接口
由于機械系統(tǒng)與微電子系統(tǒng)在性質(zhì)上有很大差別,兩者間的聯(lián)系又須通過機電接口進行調(diào)整、匹配、緩沖,因此機電接口起著至關重要作用:①行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。一般微機的I/O芯片都是TTL電平,而控制設備則不定,因此必須進行電平轉(zhuǎn)換。另外,在大負載時還需要進行功率放大。②抗干擾隔離。為防止干擾信號串入,可以使用光電耦合器、脈沖變壓器或繼電器等把微機系統(tǒng)和控制設備在電器上加以隔離。③進行A/D或D/A轉(zhuǎn)換。當被控對象的檢測和控制信號為模擬量時,必須在微機系統(tǒng)和被控對象之間設置A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路,以保證微機所處理的數(shù)字量與被控的模擬量之間匹配。
1、模擬信號輸入接口
在機電一體化系統(tǒng)中,反映被控對象運行狀態(tài)信號是傳感器或變送器的輸出信號,通常這些輸出信號是模擬電壓或電流信號(位置檢測用的差動變壓器、溫度檢測用的熱偶電阻、溫敏電阻、轉(zhuǎn)速檢測用的測速發(fā)電機等)計算機要對被控對象進行控制,必須獲得反映系統(tǒng)運行的狀態(tài)信號,而計算機只能接受數(shù)字信號,要達到獲取信息的目的,就應將模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的接口――模擬信號輸入接口。
2、模擬信號輸出接口
在機電一體化系統(tǒng)中,控制生產(chǎn)過程執(zhí)行器的信號通常是模擬電壓或電流信號,如交流電動機變頻調(diào)速、直流電動機調(diào)速器、滑差電動機調(diào)速器等。而計算機只能輸出數(shù)字信號,并通過運算產(chǎn)生控制信號,達到控制生產(chǎn)過程的目的,應有將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號的接口――模擬信號輸出接口。任務是把計算機輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流信號,以便驅(qū)動相應的執(zhí)行器,達到控制對象的目的。模擬信號輸出接口一般由控制接口、數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器、多路模擬開關和功率放大器幾部分構(gòu)成。
3、開關信號通道接口
在機電一體化的控制系統(tǒng)中,需要經(jīng)常處理一類最基本的輸入/輸出信號,即數(shù)字量(開關量)信號包括:開關的閉合與斷開;指示燈的亮與滅;繼電器或接觸器的吸合與釋放；電動機的啟動與停止；閥門的開與閉等。這些信號的共同特征是以二進制的邏輯“1”和“0”出現(xiàn)的。在機電一體化控制系統(tǒng)中,對應二進制數(shù)碼的每一位都可以代表生產(chǎn)過程中的一個狀態(tài),此狀態(tài)作為控制依據(jù)。
(1)輸入通道接口。開關信號輸入通道接口的任務是將來自控制過程的開關信號、邏輯電平信號以及一些系統(tǒng)設置開關信號傳送給計算機。這些信號實質(zhì)是一種電平各異的數(shù)字信號,所以開關信號輸入通道又稱為數(shù)字輸入通道(DI)。由于開關信號只有兩種邏輯狀態(tài)“ON”和“OFF”或數(shù)字信號“1”和“0”,但是其電平一般與計算機的數(shù)字電平不相同,與計算機連接的接口只需考慮邏輯電平的變換以及過程噪聲隔離等設計問題,它主要由輸入緩沖器、電平隔離與轉(zhuǎn)換電路和地址譯碼電路等組成。
(2)輸出通道接口。開關信號輸出通道的作用是將計算機通過邏輯運算處理后的開關信號傳遞給開關執(zhí)行器(如繼電器或報警指示器)。它實質(zhì)是邏輯數(shù)字的輸出通道,又稱為數(shù)字輸出通道(DO)。DO通道接口設計主要考慮的是內(nèi)部與外部公共地隔離和驅(qū)動開關執(zhí)行器的功率。開關量輸出通道接口主要由輸出鎖存器、驅(qū)動器和輸出口地址譯碼電路等組成。
二、人機接口
人機接口是操作者與機電系統(tǒng)(主要是控制微機)之間進行信息交換的接口。按照信息的傳遞方向,可分輸入與輸出接口兩類。機電系統(tǒng)通過輸出接口向操作者顯示系統(tǒng)的各種狀態(tài)、運行參數(shù)及結(jié)果等信息；另一方面,操作者通過輸入接口向機電系統(tǒng)輸入各種控制命令,干預系統(tǒng)的運行狀態(tài),以實現(xiàn)所要求的功能。
1、輸入接口
(1)撥盤輸入接口。撥盤是機電一體化系統(tǒng)中常見的一種輸入設備,若系統(tǒng)需要輸入少量的參數(shù),如修正系數(shù)、控制目標等,采用撥盤較為方便,這種方式具有保持性。撥盤的種類很多,作為人機接口使用最方便的是十進制輸入、BCD碼輸出的BCD碼撥盤。BCD碼撥盤可直接與控制微機的并行口或擴展口相連,以 BCD碼形式輸入信息。
(2)鍵盤輸入接口。鍵盤是一組按鍵集合,向計算機提供被按鍵的代碼。常用的鍵盤有:①編碼鍵盤,自動提供被按鍵的編碼(如ASCII碼或二進制碼);②非編碼鍵盤,僅僅簡單地提供按鍵的通或斷(“0”或“1”電位),而按鍵的掃描和識別,則由設計的鍵盤程序來實現(xiàn)。前者使用方便,但結(jié)構(gòu)復雜,成本高；后者電路簡單,便于設計。
2、輸出接口
在機電一體化系統(tǒng)中,發(fā)光二極管顯示器(LED)是典型的輸出設備,由于LED顯示器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高、壽命長、價格便宜,因此使用廣泛。常用的LED顯示器有7段發(fā)光二極管和點陣式LED顯示器。7段LED顯示器原理很簡單,是同名管腳上所加電平高低來控制發(fā)光二極管是否點亮而顯示不同字形的。點陣式LED顯示器一般用來顯示復雜符號、字母及表格等,在大屏幕顯示及智能化儀器中有廣泛應用。
接口技術是使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換更加順暢,各部分有機地結(jié)合在一起,從而完整統(tǒng)一。接口技術是在機電一體化技術的基礎上發(fā)展起來的,隨著機電一體化技術的發(fā)展而變得越來越重要；同時接口技術的研究也必然促進機電一體化的發(fā)展。從某種意義上講,機電一體化系統(tǒng)的設計,就是根據(jù)功能要求選擇了各部分后所進行的接口設計。接口的好與壞直接影響到機電一體化系統(tǒng)的控制性能,以及系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性,因此接口技術是機電一體化系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)。
參考文獻:
