機電一體化技術(shù)（振興機電工業(yè)的必由之路）

機電一體化技術(shù)（振興機電工業(yè)的必由之路）

機電一體化技術(shù)是機械、電子、信息科學(xué)三者有機結合形成的機械—微電子復合技術(shù)，是在工業(yè)產(chǎn)品和過(guò)程設計與制造中，機械工程和電子與智能計算機的協(xié)同集成。采用這種技術(shù)開(kāi)發(fā)機電一體化產(chǎn)品，已成為當今機電領(lǐng)域的新潮流和振興機電工業(yè)的必由之路。推廣電子技術(shù)對傳統產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，是提高生產(chǎn)和管理技術(shù)、促進(jìn)機電一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、加快產(chǎn)品結構調整的重要措施。
機電一體化技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢
進(jìn)入21世紀,在機電─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械產(chǎn)品和制造機械產(chǎn)品的機械裝置統稱(chēng)為機械屑乎寒系統.則機電—體化技術(shù)的功能可歸結成以下6條，即:
①提高機械系統的性能，完成傳統機械永享系統不能完成的功能;
②提高機械系統的智能化程度,使人在更舒適的環(huán)境中工作;
③提高機械系統的可回收性;
④降低機械系統的原材料消耗;
⑤降低機械系統的能耗;
⑥降低機械系統對環(huán)境的污染。
可以看出，上述6條中至少有4條是和環(huán)境保護有關(guān)的。因而，進(jìn)入21世紀,機電一體化技術(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械產(chǎn)品，即提供—種能滿(mǎn)足可持白拜章屑續性發(fā)展的綠色產(chǎn)品。
(2)網(wǎng)絡(luò )化2o世紀末，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的迅速發(fā)展給世界帶來(lái)了巨大變革，同樣也給機電—體化技術(shù)以重大影響，例如通過(guò)網(wǎng)絡(luò )對機電一體化設備進(jìn)行遠程控制。機電─體化的產(chǎn)品種類(lèi)很多，面向網(wǎng)絡(luò )的方式也有差別,現仍以數控機床為例加以說(shuō)明。
當代數控機床配裝的CNC系統不少具有以太網(wǎng)接口，可以直接連入企業(yè)內部的局域網(wǎng)，實(shí)現制造過(guò)程的集成,當然進(jìn)—步還要通過(guò)企業(yè)的主干通信網(wǎng)實(shí)現制造環(huán)境與企業(yè)級的ERP等系統的集成。在此基礎上，再通過(guò)因特網(wǎng)就可以實(shí)現企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò )化了。此外，基于PC的CNC系統連接調制解調器和通信軟件，還能借助因特網(wǎng)進(jìn)行遠程診斷。
(3)微型化近十余年來(lái),微機電系統(MicroElectroMechanicSystem，MEMS)，作為機電—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(guò)1cm'，并正向微米、納米級方向發(fā)展。MEMS高度融合了微機械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù),其發(fā)展難點(diǎn)在于微機械并不是簡(jiǎn)單地將大尺寸的機械按比例縮小，由于其結構的微型化,在材料、機構設計、摩擦特性.加工方法、測試與定位及驅動(dòng)方式等方面都產(chǎn)生了一些特殊問(wèn)題。
由于微機電─體化系統體積微小，能耗少,可進(jìn)入—般機械無(wú)法進(jìn)入的空間,并易于進(jìn)行精細操作,故在生物醫學(xué)、航空航天.信息技術(shù)、工農業(yè)乃至國防等領(lǐng)域,都有廣闊的應用前景。應捆祖騙盡管目前技術(shù)上還存在一定困難，但預計取得重大技術(shù)突破已為期不遠。當前重點(diǎn)發(fā)展的微機電一體化系統有:專(zhuān)用集成微型儀器、微型慣性?xún)x表.微型機器人以及小型、微型和納米衛星等。
(4)智能化近幾年，處理器速度的飛籃挨蘭速提高和微機的高性能化，為嵌入智能控制算法(專(zhuān)家系統.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，再加上傳感器系統的集成化與智能化,有力地推動(dòng)著(zhù)機電一體化產(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)展的結果出現了智能機器人、智能醫用器械、智能探測儀等等。智能機器人可以獲取.處理和識別多種信號,自主地完成較為復雜的操作任務(wù)，比一般工業(yè)機器人具有更大的靈活性.機動(dòng)性和更廣泛的用途。在本世紀,具有像人的四肢、靈巧的雙手.雙目視覺(jué)、力覺(jué)及觸覺(jué)感知功能的仿人型智能堡嘗燥機器人必將被研制出來(lái)�！�(5)多樣化未來(lái)的機電—體化裝置將會(huì )越來(lái)越強化其與生命機體的相似性，它高度依賴(lài)于信息，具有相當高的智能，能夠學(xué)習和積累經(jīng)驗,有靈活適應環(huán)境的能力，并能根據需要和具體條件進(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。人們正在采用機電—體化技術(shù)制造取代人體的大部分器官,例如，人造假肢過(guò)去只是外表與真肢相似的純機械裝置。目前,已研制出可以接通裝假肢者神經(jīng)系統的裝置,這種假臂上的手非常靈巧，甚至可以操縱薩克斯管的樂(lè )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)節以及內臟器官等)的代替物,由工廠(chǎng)大量制造仿生器官的想法正在逐漸變成現實(shí)。除此之外,機電一體化技術(shù)還能應用于電能儲存,將可以?xún)Υ娲笕萘康碾娔?從而解決電工技術(shù)中的難題�？傊�,在新的世紀里,機電一體化技術(shù)的應用范圍必會(huì )向多樣性的方向擴展。