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機(jī)電一體化技術(shù)（振興機(jī)電工業(yè)的必由之路）

機(jī)電一體化技術(shù)（振興機(jī)電工業(yè)的必由之路）

機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械、電子、信息科學(xué)三者有機(jī)結(jié)合形成的機(jī)械—微電子復(fù)合技術(shù)，是在工業(yè)產(chǎn)品和過程設(shè)計(jì)與制造中，機(jī)械工程和電子與智能計(jì)算機(jī)的協(xié)同集成。采用這種技術(shù)開發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品，已成為當(dāng)今機(jī)電領(lǐng)域的新潮流和振興機(jī)電工業(yè)的必由之路。推廣電子技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，是提高生產(chǎn)和管理技術(shù)、促進(jìn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的開發(fā)、加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要措施。
機(jī)電一體化技術(shù)未來的發(fā)展趨勢
進(jìn)入21世紀(jì),在機(jī)電─體化技術(shù)的發(fā)展方向中,最主要的是:綠色化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、智能化、多樣化，下文對此略加探討:
(1)綠色化如果我們把機(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)械屑乎寒系統(tǒng).則機(jī)電—體化技術(shù)的功能可歸結(jié)成以下6條，即:
①提高機(jī)械系統(tǒng)的性能，完成傳統(tǒng)機(jī)械永享系統(tǒng)不能完成的功能;
②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;
③提高機(jī)械系統(tǒng)的可回收性;
④降低機(jī)械系統(tǒng)的原材料消耗;
⑤降低機(jī)械系統(tǒng)的能耗;
⑥降低機(jī)械系統(tǒng)對環(huán)境的污染。
可以看出，上述6條中至少有4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—種高性能、高原料利用率、低能耗、低污染、環(huán)境舒精煉翻適和可回收的智能化機(jī)械產(chǎn)品，即提供—種能滿足可持白拜章屑續(xù)性發(fā)展的綠色產(chǎn)品。
(2)網(wǎng)絡(luò)化2o世紀(jì)末，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展給世界帶來了巨大變革，同樣也給機(jī)電—體化技術(shù)以重大影響，例如通過網(wǎng)絡(luò)對機(jī)電一體化設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。機(jī)電─體化的產(chǎn)品種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也有差別,現(xiàn)仍以數(shù)控機(jī)床為例加以說明。
當(dāng)代數(shù)控機(jī)床配裝的CNC系統(tǒng)不少具有以太網(wǎng)接口，可以直接連入企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)制造過程的集成,當(dāng)然進(jìn)—步還要通過企業(yè)的主干通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)制造環(huán)境與企業(yè)級的ERP等系統(tǒng)的集成。在此基礎(chǔ)上，再通過因特網(wǎng)就可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò)化了。此外，基于PC的CNC系統(tǒng)連接調(diào)制解調(diào)器和通信軟件，還能借助因特網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。
(3)微型化近十余年來,微機(jī)電系統(tǒng)(MicroElectroMechanicSystem，MEMS)，作為機(jī)電—體化技術(shù)的新尖端分支而倍受重視。其幾何尺寸一般不超過1cm'，并正向微米、納米級方向發(fā)展。MEMS高度融合了微機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù),其發(fā)展難點(diǎn)在于微機(jī)械并不是簡單地將大尺寸的機(jī)械按比例縮小，由于其結(jié)構(gòu)的微型化,在材料、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、摩擦特性.加工方法、測試與定位及驅(qū)動方式等方面都產(chǎn)生了一些特殊問題。
由于微機(jī)電─體化系統(tǒng)體積微小，能耗少,可進(jìn)入—般機(jī)械無法進(jìn)入的空間,并易于進(jìn)行精細(xì)操作,故在生物醫(yī)學(xué)、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(yīng)用前景。應(yīng)捆祖騙盡管目前技術(shù)上還存在一定困難，但預(yù)計(jì)取得重大技術(shù)突破已為期不遠(yuǎn)。當(dāng)前重點(diǎn)發(fā)展的微機(jī)電一體化系統(tǒng)有:專用集成微型儀器、微型慣性儀表.微型機(jī)器人以及小型、微型和納米衛(wèi)星等。
(4)智能化近幾年，處理器速度的飛籃挨蘭速提高和微機(jī)的高性能化，為嵌入智能控制算法(專家系統(tǒng).模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法及其混合技術(shù)等)創(chuàng)造了條件，再加上傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化,有力地推動著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展,使其具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力。智能化發(fā)展的結(jié)果出現(xiàn)了智能機(jī)器人、智能醫(yī)用器械、智能探測儀等等。智能機(jī)器人可以獲取.處理和識別多種信號,自主地完成較為復(fù)雜的操作任務(wù)，比一般工業(yè)機(jī)器人具有更大的靈活性.機(jī)動性和更廣泛的用途。在本世紀(jì),具有像人的四肢、靈巧的雙手.雙目視覺、力覺及觸覺感知功能的仿人型智能堡嘗燥機(jī)器人必將被研制出來�！�(5)多樣化未來的機(jī)電—體化裝置將會越來越強(qiáng)化其與生命機(jī)體的相似性，它高度依賴于信息，具有相當(dāng)高的智能，能夠?qū)W習(xí)和積累經(jīng)驗(yàn),有靈活適應(yīng)環(huán)境的能力，并能根據(jù)需要和具體條件進(jìn)行決策、指揮并完成某些任務(wù)。這些在技術(shù)上雖然難度較大,但其部分功能已經(jīng)得以實(shí)現(xiàn)。人們正在采用機(jī)電—體化技術(shù)制造取代人體的大部分器官,例如，人造假肢過去只是外表與真肢相似的純機(jī)械裝置。目前,已研制出可以接通裝假肢者神經(jīng)系統(tǒng)的裝置,這種假臂上的手非常靈巧，甚至可以操縱薩克斯管的樂鍵。世界各地都在研究用以取代人體差不多所有器官(骨骼、關(guān)節(jié)以及內(nèi)臟器官等)的代替物,由工廠大量制造仿生器官的想法正在逐漸變成現(xiàn)實(shí)。除此之外,機(jī)電一體化技術(shù)還能應(yīng)用于電能儲存,將可以儲存大容量的電能,從而解決電工技術(shù)中的難題。總之,在新的世紀(jì)里,機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用范圍必會向多樣性的方向擴(kuò)展。