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關(guān)鍵詞: 機(jī)電一體化;技術(shù);現(xiàn)狀;對(duì)策
中圖分類號(hào):TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2012)06-0025-01
0 引言
機(jī)電一體化代表著機(jī)械工業(yè)技術(shù)革命的發(fā)展方向。在20世紀(jì)90年代后期,機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展并向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化,使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)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(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。隨著光學(xué)、通信技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)等滲入了機(jī)電一體化,進(jìn)而出現(xiàn)了一些新的機(jī)電一體化的新分支。人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)也為機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)辟了更廣闊的前景。
1 機(jī)電一體化技術(shù)
機(jī)電一體化技術(shù)是一門跨學(xué)科的綜合性高技術(shù),是由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)及其他技術(shù)相融合而構(gòu)成的一門獨(dú)立的交叉學(xué)科。機(jī)電一體化技術(shù)即結(jié)合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)于一體的一個(gè)學(xué)科。所以機(jī)電一體化技術(shù)又稱為機(jī)械電子技術(shù),是機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。因此,“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。但是,機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù),而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機(jī)械,其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外,還有新的功能,如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。機(jī)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眼神,具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
機(jī)電一體化現(xiàn)在已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo),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(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值,并使整個(gè)系統(tǒng)成為最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。
2 機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)狀
機(jī)電一體化技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)過(guò)幾十年的研究和運(yùn)用,現(xiàn)在機(jī)電一體化技術(shù)正向智能化方向發(fā)展。最新的技術(shù)方向是:光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,使得微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中出現(xiàn),從而出現(xiàn)光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支;通過(guò)進(jìn)一步對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法,使機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都得到了深入研究。
中國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)從80年代才開(kāi)始在企業(yè)里應(yīng)用和研究。經(jīng)過(guò)20多年的努力我國(guó)在機(jī)電一體化技術(shù)方面取得了一定成果,盡管我們國(guó)家對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)給予了積極支持,特別是在涉及基礎(chǔ)技術(shù)、綜合技術(shù)等方面給予大力扶持。但機(jī)電一體化技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。
2.1 數(shù)控技術(shù)方面 中國(guó)從1958年開(kāi)始發(fā)展數(shù)控技術(shù),經(jīng)過(guò)近50年的發(fā)展,國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)50%,出口到其它國(guó)家的國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床也占到我國(guó)產(chǎn)量的10%左右。從90年代后期開(kāi)始,我國(guó)的數(shù)控機(jī)床的精度發(fā)展迅速:普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密級(jí)加工中心則從3~5μm,提高到1~1.5μm,并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí)(0.01μm)。但是高精密的數(shù)控機(jī)床仍然需要從國(guó)外進(jìn)口!
2.2 工業(yè)機(jī)器人方面 我國(guó)的機(jī)器人研發(fā)技術(shù)從60年代才開(kāi)始,目前很多的機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)都掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)及軟件編程技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),能夠生產(chǎn)了部分機(jī)器人的關(guān)鍵元器件,機(jī)器人已進(jìn)入實(shí)用化階段,中國(guó)已開(kāi)發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、噴漆、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓及能前后行走、爬墻、水下作業(yè)的多種機(jī)器人。中國(guó)的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)能自主解決工業(yè)機(jī)器人控制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù),自主進(jìn)行機(jī)器人軟件的設(shè)計(jì)和編程等關(guān)鍵技術(shù)。我國(guó)市場(chǎng)上運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人最多的企業(yè)目前主要分布在軍工企業(yè)、先進(jìn)制造行業(yè)及一些實(shí)力雄厚的大型,其中完全國(guó)產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人在這些行業(yè)中占到30%左右。不可否認(rèn)的是工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)還是被國(guó)外的企業(yè)牢牢控制!
2.3 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)方面 我國(guó)經(jīng)過(guò)多年的理論和技術(shù)準(zhǔn)備,計(jì)算機(jī)集成制造已經(jīng)有了較快發(fā)展,進(jìn)一步縮短了和國(guó)外的差距。
3 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展對(duì)策
根據(jù)我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀,結(jié)合我國(guó)機(jī)電一體化企業(yè)的實(shí)際狀況,應(yīng)該從以下幾個(gè)方面考慮:
3.1 要把發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)作為增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力的重要內(nèi)容,鼓勵(lì)和促進(jìn)企業(yè)在這個(gè)領(lǐng)域有所作為。同時(shí),為縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距,可以通過(guò)引進(jìn)、消化、升級(jí)來(lái)逐步達(dá)到提高自主創(chuàng)新能力的目的。有關(guān)部門可以通過(guò)政府采購(gòu)、項(xiàng)目設(shè)立等措施,達(dá)到支持和鼓勵(lì)自主創(chuàng)新的目標(biāo)。
3.2 要充分發(fā)揮大專院校、研究機(jī)構(gòu)的科研作用,讓大專院校、研究機(jī)構(gòu)與一些大中型企業(yè)在機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行合作研究,推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展并把最新的研究成果快速的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用于實(shí)際的產(chǎn)品和相關(guān)的領(lǐng)域,為各方面帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益從而達(dá)到相互促進(jìn)的積極作用。
3.3 要明確機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推廣的主力軍是企業(yè),在這方面,技術(shù)和綜合實(shí)力雄厚的大型企業(yè)將發(fā)揮舉足輕重的作用。有關(guān)部門應(yīng)該在稅收、金融和其他方面給予一定的優(yōu)惠傾斜。
4 結(jié)語(yǔ)
機(jī)電一體化是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。21世紀(jì),機(jī)電一體化技術(shù)將成為機(jī)械工業(yè)的主角,在各方面都會(huì)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。機(jī)電一體化技術(shù)是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來(lái)越光明。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化;發(fā)展現(xiàn)狀;典型產(chǎn)品
中圖分類號(hào):TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-8937(2013)08-0111-02
伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,全國(guó)上下都掀起了煤礦企業(yè)轉(zhuǎn)型的發(fā)展。工業(yè)新型化作為“四化”工程建設(shè)中的首位自然有著其不可取代的作用。而工業(yè)新型化的轉(zhuǎn)型需要機(jī)電一體化的推動(dòng),因此對(duì)機(jī)電一體化的相關(guān)知識(shí)有所了解并且合理運(yùn)用對(duì)于在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中取得優(yōu)勢(shì)地位有著重要的意義。本文結(jié)合煤礦工作的實(shí)際情況,分析國(guó)內(nèi)的機(jī)電一體化進(jìn)程,并且介紹部分產(chǎn)品,提出煤礦生產(chǎn)實(shí)踐與機(jī)電技術(shù)理論結(jié)合的具體方法。
1 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
電子技術(shù)的興起為機(jī)電一體化技術(shù)的問(wèn)世起到了巨大的推動(dòng)作用。與機(jī)械技術(shù)結(jié)合的電子技術(shù)從小規(guī)模集成電路開(kāi)始,逐步發(fā)展為大規(guī)模集成電路,微處理器的處理表明了機(jī)電一體化技術(shù)的成熟。
在20世紀(jì)90年代初,機(jī)電一體化技術(shù)在通信中得到了廣泛的應(yīng)用,研制出的部分機(jī)電一體化機(jī)械能夠?qū)崿F(xiàn)性能上的多用途,功能上的易擴(kuò)展。伴隨著執(zhí)行器技術(shù)的出現(xiàn)和位傳感器制造技術(shù)的成熟,以半導(dǎo)體技術(shù)為基本方法的新型機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)始與傳統(tǒng)的方法融合,進(jìn)而形成了系統(tǒng)功能強(qiáng)大,集成性高,緊密度高的機(jī)電一體化技術(shù),這種技術(shù)逐漸演變成機(jī)電一體化的分支學(xué)科“微機(jī)電一體化”。雖然此分支的理論依然自稱體系,但是加工方法卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到成熟。目前的機(jī)電一體化技術(shù)正朝向光機(jī)電一體化、自律分配系統(tǒng)化,并且逐步向智能化的方向在努力。
①光機(jī)電一體化。目前廣泛流行使用的就是光機(jī)電一體化,它是有能源系統(tǒng)、新性處理系統(tǒng)、物理機(jī)械構(gòu)建以及傳感系統(tǒng)組成??梢钥闯鰧⒐鈱W(xué)技術(shù)引進(jìn)到機(jī)電一體化技術(shù)中,能夠很便利地對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的信息處理系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)以及能源系統(tǒng)進(jìn)行改造,節(jié)約了升級(jí)成本、提高了生產(chǎn)效率,光機(jī)電一體化是主要的發(fā)展趨勢(shì)。
②自律分配系統(tǒng)化。機(jī)電一體化產(chǎn)品在執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)上會(huì)留有加大的空間,因此具有很好的擴(kuò)展性,能夠面對(duì)突發(fā)事件,并且從中學(xué)習(xí)處理方法。這種柔性化的系統(tǒng)被稱作“自律分配系統(tǒng)”,在此系統(tǒng)中,子系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立而有互相關(guān)聯(lián)的,功能上互不影響,但是都為總的執(zhí)行系統(tǒng)提供服務(wù),因此自身具有“自律性”,能夠在不同環(huán)境下做出不同的反應(yīng)。這種特性在煤礦作業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用,使得控制系統(tǒng)能夠收集到傳感器傳來(lái)的信息并且將相關(guān)的信息顯示在控制臺(tái)上。如果故障比較嚴(yán)重則會(huì)自動(dòng)使系統(tǒng)停機(jī),保證了系統(tǒng)的可靠性。
③智能化系統(tǒng)。今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品必然會(huì)努力想智能化發(fā)展。智能化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的主要技術(shù)就是信息技術(shù)和模糊技術(shù)。同時(shí),智能化系統(tǒng)有著明顯的層次結(jié)構(gòu),能夠?qū)⒑?jiǎn)單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)編程復(fù)雜多變并且容易功能擴(kuò)展的多向結(jié)構(gòu)。智能化系統(tǒng)對(duì)于改變礦井工人的生產(chǎn)條件,讓其從繁重的體力勞動(dòng)中解脫有著重要的意義。而且智能化設(shè)備適合程序化的反復(fù)多次的工作,因此可以在監(jiān)測(cè)上取得良好的效果。
2 機(jī)電一體化在煤礦作業(yè)中的應(yīng)用
①提升系統(tǒng)和運(yùn)輸系統(tǒng)是開(kāi)采煤礦的主要設(shè)備。機(jī)電一體化技術(shù)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行必要的改造。使得提升系統(tǒng)的功能得到很大的提高,例如:使得提升機(jī)能夠適應(yīng)各種惡劣的工作條件,避免環(huán)境對(duì)電氣元件和零件的影響,而且還能夠保證系統(tǒng)有靈敏的反應(yīng)速度和反應(yīng)能力。對(duì)于運(yùn)輸系統(tǒng)的改造則使其適應(yīng)長(zhǎng)距離的運(yùn)輸,保證了運(yùn)輸?shù)目煽砍潭?,不再過(guò)分依賴于工人,使得工人能夠擺脫繁重的體力勞動(dòng)。
②機(jī)電一體化在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。機(jī)電一體化技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用是整個(gè)礦井生產(chǎn)過(guò)程中最重要的一部分。礦井中的監(jiān)控系統(tǒng)管理同銀行的有所不同,對(duì)數(shù)據(jù)的保存不需要過(guò)于苛刻,規(guī)程對(duì)于數(shù)據(jù)保存的要求甚至提到了只要不超過(guò)5 min,因死機(jī)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失是允許。在日常生活中,銀行出現(xiàn)死機(jī)不會(huì)因?yàn)樗罊C(jī)導(dǎo)致人們的存款數(shù)據(jù)丟失。但是安全監(jiān)控系統(tǒng)不能隨意體制,否則就會(huì)導(dǎo)致礦工的生命安全沒(méi)有保障。使用機(jī)電一體化技術(shù)后,將機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)與局域網(wǎng)連接成同步模式,自行研制的專用通信接口作為主備機(jī)的心跳監(jiān)控,在數(shù)據(jù)庫(kù)和主機(jī)同步、軟硬件結(jié)合的基礎(chǔ)上,還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢索、圖形顯示、圖表打印等任務(wù)。經(jīng)過(guò)幾年的努力,機(jī)電一體化技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用并且取得了較好的效果。
③機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用。目前,我國(guó)大部分煤礦已經(jīng)進(jìn)行了更新?lián)Q代,綜合機(jī)械化采煤系統(tǒng)成功的取代了液壓牽引技術(shù),這對(duì)于推進(jìn)煤礦自動(dòng)化進(jìn)程有著重要的意義。機(jī)電一體化牽引技術(shù)同液壓裝置相比有著眾多明顯的優(yōu)勢(shì):首先,在牽引力的特性上,機(jī)電一體化牽引技術(shù)不僅能夠?yàn)椴擅簷C(jī)提供克服阻力的牽引力,還能在采煤機(jī)下滑時(shí)為電網(wǎng)提供制能動(dòng)能;其次,制動(dòng)裝置的合理安置使得采煤機(jī)能夠適用于大傾角的煤層,這在之前是不可詳細(xì)的;機(jī)電一體化牽引技術(shù)也使得機(jī)器的磨損范圍變少,這使得維護(hù)工作比較容易。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,電牽引采煤機(jī)已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了計(jì)算的完全控制,這就為支架自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)提供了幫助。
④機(jī)電一體化技術(shù)在帶式傳輸機(jī)中的應(yīng)用。帶式輸送機(jī)具有輸送量大、支持長(zhǎng)距離輸送、運(yùn)行效率高、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用與我國(guó)煤礦井下原煤的輸送工作中。同時(shí)帶式輸送機(jī)中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)比較容易,這就使得帶式輸送機(jī)一體化技術(shù)成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。目前流行的帶式輸送機(jī)是CST 可控軟啟動(dòng)裝置,它能夠?yàn)槠交瑔?dòng)提供較大的慣性載荷。在這種情況下,一條帶式運(yùn)輸機(jī)能夠由一臺(tái)或者多臺(tái)CST來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。但是目前,尚未解決在線監(jiān)控、動(dòng)態(tài)分析和啟動(dòng)延遲的問(wèn)題,為了正常運(yùn)行,對(duì)于中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的數(shù)目有很大的限制,一般設(shè)置為3點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)點(diǎn)數(shù)目的限制對(duì)輸送機(jī)的運(yùn)量和長(zhǎng)度。
3 我國(guó)機(jī)電一體化面臨的問(wèn)題和發(fā)展目標(biāo)
目前機(jī)電一體化工作有兩個(gè)明顯地層次:一個(gè)是使用微電子技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造升級(jí)以達(dá)到節(jié)省材料、節(jié)約能源,提供工作效率的層次;另一種則是利用機(jī)電一體化技術(shù),開(kāi)發(fā)能夠應(yīng)用于實(shí)際的智能化、數(shù)字化的機(jī)電產(chǎn)品,從而提高生產(chǎn)的安全性和高效性。
①我國(guó)機(jī)電一體化工作面臨的問(wèn)題。國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)了不少的相關(guān)幫扶措施和改革方案促使我國(guó)的工業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都有了多次調(diào)整,但是在各種因素的影響下,得到的成效不大。機(jī)電一體化產(chǎn)品的性能良好,功能強(qiáng)大,成本較低,對(duì)于調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是一條新的改革途徑。并且完備的功能系統(tǒng)能夠保證其根據(jù)用戶的需求和市場(chǎng)需要來(lái)改變生產(chǎn)方式和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。從這個(gè)意義上說(shuō),機(jī)電一體化產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)多類產(chǎn)品的生產(chǎn),從而為傳統(tǒng)的生產(chǎn)工業(yè)提供新的作業(yè)方式,將員工從繁重的勞動(dòng)中解放出來(lái),實(shí)現(xiàn)安全、健康、文明的發(fā)展。
②我國(guó)機(jī)電一體化的發(fā)展目標(biāo)。在機(jī)電一體化方面,我國(guó)發(fā)展目標(biāo)總體說(shuō)來(lái)就是要對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行有效改造并且研制出一批符合中國(guó)國(guó)情的機(jī)電一體化產(chǎn)品,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的更新升級(jí)??偟恼f(shuō)來(lái)就是要讓機(jī)電一體化對(duì)我國(guó)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)做到必要的貢獻(xiàn),達(dá)到振興傳統(tǒng)工業(yè)的目的。同時(shí)為我國(guó)的機(jī)電行業(yè)發(fā)展提供一條光明之路。
4 結(jié) 語(yǔ)
機(jī)電一體化在市場(chǎng)引導(dǎo)和實(shí)際作用影響下向著光機(jī)電一體化、自律分配系統(tǒng)化、智能化系統(tǒng)等方向發(fā)展,其中光機(jī)電一體化是目前發(fā)展的主要趨勢(shì),但是可以預(yù)見(jiàn)智能化將為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)提供更大的改革空間。目前我國(guó)研制機(jī)電一體化裝置已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用并且取得了較好的成果。在發(fā)展過(guò)程中自然面臨這各種不同的問(wèn)題,這主要是發(fā)展方向不明確導(dǎo)致的,可以通過(guò)科學(xué)管理及標(biāo)準(zhǔn)化等方式來(lái)解決。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:現(xiàn)狀;發(fā)展策略;趨勢(shì)
機(jī)電一體化的發(fā)展歷史簡(jiǎn)單明了,從機(jī)電一體化標(biāo)志數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生開(kāi)始,到微電子技術(shù)、可編程序控制器、電力電子等的發(fā)展,為機(jī)電一體化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),再到激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)的產(chǎn)生促使機(jī)電一體化發(fā)展了質(zhì)的飛躍。雖然機(jī)電一體化有著驚人的成就,但是我國(guó)目前的機(jī)電一體化仍然存在著較大問(wèn)題:微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣,有難度;機(jī)電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代,提高市場(chǎng)占有率的呼聲高,有壓力;我國(guó)用機(jī)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(zé)任重,有意義。
在我國(guó)工業(yè)系統(tǒng)中,能耗、耗水大戶,對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的企業(yè)還占相當(dāng)大的比重。近年來(lái)我國(guó)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(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問(wèn)題,有企業(yè)的“故土難”“死守故業(yè)”問(wèn)題,但不可否認(rèn)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(wèn)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(jī)電一體化,開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化產(chǎn)品功能強(qiáng)、性能好、質(zhì)量高、成本低,且具有柔性,可根據(jù)市場(chǎng)需要和用戶反映時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過(guò)程做必要的調(diào)整、改革,而無(wú)須改換設(shè)備。這是解決機(jī)電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時(shí),可為傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)注入新鮮血液,帶來(lái)新的活力,把機(jī)械生產(chǎn)從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái),實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)。此外,從市場(chǎng)需求的角度看,由于我國(guó)研制、開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品的歷史不長(zhǎng),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(jìn)口量都比較大,因此亟需發(fā)展。一、機(jī)電一體化的發(fā)展策略
1,統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機(jī)電發(fā)展
目前,機(jī)電一體化研究開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)的單位很多,但各自都有一套自己的發(fā)展策略。各單位的計(jì)劃由于受各自立足點(diǎn)、著眼點(diǎn)的限制,難免只考慮局部利益,各主管部門的有關(guān)計(jì)劃和規(guī)劃,也有統(tǒng)一考慮不足,統(tǒng)籌安排不夠的問(wèn)題,同時(shí)缺少綜觀全局的有權(quán)威性的發(fā)展計(jì)劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此,建議各主管部門責(zé)成有關(guān)單位在進(jìn)行深入調(diào)查研究、科學(xué)分析的基礎(chǔ)上,制定出統(tǒng)管全局的機(jī)電一體化研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)計(jì)劃和規(guī)劃,避免開(kāi)發(fā)乃至生產(chǎn)中的成本浪費(fèi)。
2,發(fā)揮“協(xié)會(huì)”的管理作用目前,機(jī)電一體化較熱,而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制比較混亂,因此,有必要明確一個(gè)“機(jī)電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機(jī)構(gòu),根據(jù)目前國(guó)家政治體制改革和經(jīng)濟(jì)體制改革的精神,以及機(jī)電一體化行業(yè)特點(diǎn),應(yīng)該加強(qiáng)加快機(jī)電一體化協(xié)會(huì)的建設(shè),賦予其行業(yè)管理職能。“協(xié)會(huì)”要進(jìn)一步擴(kuò)大領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)――理事會(huì)的代表層面和復(fù)蓋面,要加強(qiáng)辦公室、秘書(shū)處的建設(shè);要通過(guò)其精明干練的辦事機(jī)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)實(shí)體,組織“行業(yè)”發(fā)展計(jì)劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制;指導(dǎo)行業(yè)布點(diǎn)布局的調(diào)整,進(jìn)行發(fā)展突破口的選擇,抓好重點(diǎn)工程的試點(diǎn)和有關(guān)項(xiàng)目的發(fā)標(biāo)、招標(biāo)工作。
【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化;發(fā)展過(guò)程;應(yīng)用;發(fā)展趨勢(shì)
1 機(jī)電一體化的發(fā)展過(guò)程
目前,人們普遍將機(jī)電一體化的發(fā)展概括為三個(gè)階段:一是二十世紀(jì)六十年代之前;在這之前人們開(kāi)始將電子技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械產(chǎn)品上,尤其是隨著二戰(zhàn)的爆發(fā),加快了電子技術(shù)和機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)合速度。隨后這些技術(shù)逐漸在人們的生活中得到應(yīng)用,也極大的促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是,由于電子技術(shù)并不成熟,在很大程度上限制了機(jī)電結(jié)合技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。二是二十世紀(jì)七十年代至八十年代之間;在該時(shí)期內(nèi)是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)鼎盛時(shí)期,尤其是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等技術(shù)的快速發(fā)展以及應(yīng)用,以及集成電路的規(guī)?;?、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展,這些技術(shù)的產(chǎn)生都為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而且,機(jī)電一體化也受到了很多國(guó)家的關(guān)注,發(fā)展十分迅速。三是九十年代后期;隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的成熟和在機(jī)電控制中的應(yīng)用,機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始向著智能化的方向發(fā)展。在這一時(shí)期,伴隨著機(jī)電一體化技術(shù)體系的不斷研究和完善,在很多領(lǐng)域都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化,而且光機(jī)電一體化技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用也豐富了機(jī)電一體化系統(tǒng)。
我國(guó)研究機(jī)電一體化技術(shù)的時(shí)間相對(duì)較晚,是從二十世紀(jì)八十年代開(kāi)始的,在經(jīng)過(guò)了幾代人的共同努力,取得了較為滿意的成果,而且在促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面也做出了巨大貢獻(xiàn)。但是,我國(guó)現(xiàn)階段機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展仍然存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題:首先,機(jī)電一體化的基礎(chǔ)理論研究方面,科研力量不足,自主研發(fā)能力較差。尤其是在一些重要的機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā),和發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在很大的差距。其次,沒(méi)有充分體現(xiàn)出一些科技含高的技術(shù)產(chǎn)品,對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)作用并不明顯。最后,機(jī)電一體化產(chǎn)品的質(zhì)量和設(shè)計(jì)水平還需要不斷的提高。針對(duì)這三點(diǎn)問(wèn)題,需要在今后的工作上有針對(duì)性的進(jìn)行改進(jìn),促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的健康穩(wěn)步發(fā)展。
2 國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
當(dāng)前我國(guó)正處于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展階段,盡管較之以往我們的機(jī)電產(chǎn)品出口取得了顯著的成績(jī),但是仍然不能忽視存在的問(wèn)題。正確對(duì)待機(jī)遇和挑戰(zhàn),思考并解決當(dāng)前存在的問(wèn)題無(wú)疑會(huì)有助于提高我國(guó)機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的水平和性能,對(duì)于完善我們的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)制度也大有裨益。從促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,推動(dòng)完整的機(jī)電一體產(chǎn)業(yè)形成的角度看,我們的機(jī)電一體化面臨以下兩點(diǎn)任務(wù):其一,要進(jìn)一步推動(dòng)傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)升級(jí),實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效,這就需要對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行微電子技術(shù)改造。其二,大張旗鼓地開(kāi)發(fā)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化機(jī)電產(chǎn)品,促進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代[5, 6]。
首先,在技術(shù)政策上,要對(duì)能耗高、效率低下、不符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行限制,加快對(duì)落后產(chǎn)品的淘汰。同時(shí),要鼓勵(lì)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實(shí)施機(jī)電一體化技術(shù)改造。其次,我國(guó)機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)覆蓋面廣,發(fā)展迅速,而我們的財(cái)力、人力和物力是有限的,產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃和發(fā)展不可能面面俱到,所以我們應(yīng)建立機(jī)電一體化行業(yè)“協(xié)會(huì)”性質(zhì)的統(tǒng)管合作機(jī)構(gòu),并賦予其職能,既有利于深入的行業(yè)調(diào)查,指導(dǎo)行業(yè)布點(diǎn)布局的調(diào)整,發(fā)展重點(diǎn)項(xiàng)目,又有助于制定出縱覽全局的“機(jī)電一體化”發(fā)展計(jì)劃和戰(zhàn)略規(guī)劃,以避免開(kāi)發(fā)上重復(fù)、生產(chǎn)上撞車。再次,通過(guò)“協(xié)會(huì)”的有效組織和廣泛宣傳,一來(lái)可以建立行業(yè)信息平臺(tái),及時(shí)分享更多的行業(yè)內(nèi)部信息,二來(lái)可以增加產(chǎn)業(yè)在社會(huì)上的認(rèn)知,使行業(yè)內(nèi)外都重視和支持 “機(jī)電一體化”的發(fā)展,既可以吸引外商到我國(guó)投資發(fā)展“機(jī)電一體化”的眼球,又可以更加方便合理調(diào)配資源。同時(shí),盡管人民幣升值短期內(nèi)會(huì)減緩我國(guó)機(jī)電產(chǎn)品出口,但對(duì)技術(shù)貿(mào)易來(lái)講,卻可以利用此時(shí)的時(shí)機(jī),大量引進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)技術(shù),反哺自身加工業(yè),提高企業(yè)的利潤(rùn)空間。作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家,大力發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù),用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),開(kāi)發(fā)數(shù)字化、智能化機(jī)電產(chǎn)品,既是振興我國(guó)傳統(tǒng)機(jī)電工業(yè)的新鮮血液和源動(dòng)力,也是一條促使機(jī)電行業(yè)產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整日益完善的捷徑。
2 機(jī)電一體化的核心技術(shù)
2.1 機(jī)械本體技術(shù)
機(jī)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?,F(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品一般都是采用鋼鐵材料為主創(chuàng)造的,為了減輕質(zhì)量,除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)外,主要應(yīng)考慮利用非金屬?gòu)?fù)合材料。只有機(jī)械本體減輕了質(zhì)量,才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化,在控制方面才能夠改善快速響應(yīng)特性,減少消耗能量,提高效率。
2.2 信息處理技術(shù)
機(jī)電一體化是與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備(特別是微型計(jì)算機(jī))的普及應(yīng)用分不開(kāi)的。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化,必須提高信息處理設(shè)備的可靠性,包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性,進(jìn)而提高處理速度,并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。
2.3 驅(qū)動(dòng)技術(shù)
電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已被廣泛采用,但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問(wèn)題。目前,正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件―傳感器―電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。
2.4 接口技術(shù)
為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信,必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅給信息傳遞和維修帶來(lái)方便,而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。目前,正致力于發(fā)展低成本、高速串行的接口,來(lái)解決信號(hào)電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問(wèn)題。
2.5 傳感技術(shù)
傳感器的問(wèn)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(shì)。對(duì)外部信息傳感器來(lái)說(shuō),目前主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。
3 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
3.1 智能化
智能化是21 世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠(chéng)然,使機(jī)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、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
3.2 數(shù)字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ),如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人;而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起,為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路。如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。
3.3 微型化
微型化興起于20 世紀(jì)80 年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過(guò)1cm3 的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小 、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活, 在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù),微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
3.4 綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)了巨大變化。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(yán)重污染。于是,人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源, 回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生,綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過(guò)程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品, 具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)
一、機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期,人們利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。
20世紀(jì)70年代~80年代為第二階段,為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期,計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。
20世紀(jì)90年代后期,開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中展露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支;另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法、機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。
二、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
1.智能化趨勢(shì)
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。機(jī)電一體化產(chǎn)品不可能具有與人完全相同的智能。但是,高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或人的部分智能。
2.模塊化趨勢(shì)
模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程,利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品,擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),便于各部件、單元的匹配和接口。從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來(lái)的好處可以肯定,無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè),規(guī)?;瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。
3.網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)
計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái),只要其功能獨(dú)到,質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品,利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng),使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂(lè),因此機(jī)電一體化產(chǎn)品朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展是為大勢(shì)所趨。
4.微型化趨勢(shì)
微型化指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì),泛指幾何尺寸不超過(guò)1cm的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。
微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活,具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù),微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】 機(jī)電一體化 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)
一、機(jī)電一體化的產(chǎn)生與應(yīng)用
20世紀(jì)60年代以來(lái),人們利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能后,刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合。計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展更進(jìn)一步奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代末期,機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。各國(guó)均開(kāi)始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持,20世紀(jì)90年代后期,開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入了深入發(fā)展時(shí)期。光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中展露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始開(kāi)展機(jī)電一體化研究和應(yīng)用。取得了一定成果,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。機(jī)電一體化已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。
二、機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期,人們利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時(shí)研制和開(kāi)發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。
20世紀(jì)70年代~80年代為第二階段,可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期,計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。
20世紀(jì)90年代后期,開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中展露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支;另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法、機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí),由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,更為機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究,將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始在這方面研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用也做了大量的工作,雖然取得了一定成果,但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
(一)智能化趨勢(shì)
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。機(jī)電一體化產(chǎn)品不可能具有與人完全相同的智能。但是,高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或人的部分智能。
(二)模塊化趨勢(shì)
模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元,具有視覺(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品,也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來(lái)的好處可以肯定,無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè),規(guī)?;瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。
(三)網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)
計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域都帶來(lái)了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái),只要其功能獨(dú)到,質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品?,F(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì),利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng),使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂(lè),因此機(jī)電一體化產(chǎn)品朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展是為大勢(shì)所趨。
(四)微型化趨勢(shì)
微型化指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì),國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過(guò)1cm的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活,具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù),微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)。
如今世界各國(guó)都在大力發(fā)展推行機(jī)電一體化的先進(jìn)技術(shù)及在生活生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用。它不僅關(guān)系到全球各國(guó)各個(gè)方面的發(fā)展,也成為了體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家綜合能力的象征。
一、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的狀況
1、機(jī)電一體化技術(shù)的第一階段
在二十世紀(jì)的六十年代以前被稱為第一階段。這一時(shí)期。人們開(kāi)始不自覺(jué)的去利用電子技術(shù)初步的成功去補(bǔ)充和完善機(jī)械的性能。尤其是二戰(zhàn)的爆發(fā),刺激了電子和機(jī)械的結(jié)合。戰(zhàn)后這些軍用技術(shù)逐漸轉(zhuǎn)化為民用技術(shù),使戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)迅速的恢復(fù)。但是當(dāng)時(shí)的電子技術(shù)還沒(méi)有達(dá)到一定的技術(shù)水平,電子和機(jī)械的相結(jié)合還沒(méi)有能力深入的研究和開(kāi)發(fā),而那些已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)了的產(chǎn)品也沒(méi)有辦法進(jìn)行大量的推廣。
2機(jī)電一體化技術(shù)的第二個(gè)階段
在二十世紀(jì)的七十到八十年代被稱為第二階段,同時(shí)也是最為蓬勃發(fā)展的一個(gè)階段。在這一時(shí)期,計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等都在的不斷進(jìn)步,為機(jī)電一體化技術(shù)奠定了強(qiáng)有力的技術(shù)基礎(chǔ)。而大規(guī)模的集成電路也在迅速的的發(fā)展是機(jī)電一體化技術(shù)有了結(jié)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。
3、機(jī)電一體化技術(shù)的第三個(gè)階段
到了二十世紀(jì)九十年代的后期,就是機(jī)電一體化的第三個(gè)階段,同時(shí)也開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能發(fā)展,進(jìn)而進(jìn)入了深入探索的新階段。光學(xué)和通信的技術(shù)也融入了機(jī)電一體化的技術(shù),那些細(xì)微的加工技術(shù)也慢慢從機(jī)電一體化技術(shù)中浮現(xiàn)出來(lái),于是就出現(xiàn)了光機(jī)電一體化與微機(jī)電一體化兩種體系。另外在對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)入深入研究的同時(shí),也為機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)辟了廣闊的發(fā)展空間。
我國(guó)是從二十世紀(jì)的八十年代才開(kāi)始對(duì)機(jī)電一體化進(jìn)行研究并且開(kāi)始應(yīng)用的,在制定“九五”規(guī)劃的時(shí)候考慮到了機(jī)電一體化給各個(gè)國(guó)家?guī)?lái)經(jīng)濟(jì)上的效益和影響。許多的大專的院校及研究機(jī)構(gòu)開(kāi)始對(duì)機(jī)電一體化的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用做了大量的工作,并取得了一定的成果。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
1、智能化
智能化在二十一世紀(jì)對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的發(fā)展方向,在對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的研究中人工智能慢慢的得到了重視。智能化是指在控制理論的基礎(chǔ)上,接納和吸收新的思想和方式模擬人類的智能達(dá)到更高的目標(biāo)。然而使機(jī)電一體化的產(chǎn)品擁有和人類相同的智力是不可能的,也沒(méi)有必要。但是高性能的微處理器讓機(jī)電一體化的產(chǎn)品楊浦低級(jí)智能或者只是人的部分智能是完全有可能有必要的。
2、模塊化
模塊化是一項(xiàng)艱巨的工程,因?yàn)闄C(jī)電一體化的產(chǎn)品、種類太多,研制出標(biāo)準(zhǔn)的接口在機(jī)電一體化中是十分重要的事情。利用標(biāo)準(zhǔn)的單元迅速的開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品,擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這時(shí)需要制定各項(xiàng)的準(zhǔn)則,便于各部件、單元所匹配的接口??梢詮膶?duì)電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化制度,對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)電一體化或是生產(chǎn)一體化產(chǎn)品的企業(yè),規(guī)模化了這些企業(yè)會(huì)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。
3、網(wǎng)絡(luò)化
在二十世紀(jì)的九十年代,計(jì)算機(jī)最突出的就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)的興起和發(fā)展對(duì)于大到科學(xué)技術(shù)小到日常生活都帶來(lái)了巨大的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)將全球的經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)連了企業(yè),企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)也實(shí)現(xiàn)了全球化、機(jī)電一體化。只要有功能獨(dú)到、性能可靠的新產(chǎn)品研制出來(lái),馬上就在全球暢銷。網(wǎng)絡(luò)的普及讓人們?cè)诩乙材芟硎艿礁呖萍妓鶐?lái)的便捷。由此可見(jiàn),機(jī)電一體化的產(chǎn)品勢(shì)必要朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向去發(fā)展。
4、微型化
二十世紀(jì)八十年代末所興起的微型化是說(shuō),機(jī)電一體化朝著微型機(jī)器‘微觀領(lǐng)域發(fā)展。而微機(jī)電一體化的產(chǎn)品有著體積小、運(yùn)動(dòng)相當(dāng)?shù)撵`活、耗能少的優(yōu)勢(shì)。在醫(yī)療、信息等方面有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì),
5、綠色化
隨著工業(yè)日益的發(fā)達(dá),給人們的生活可以說(shuō)帶來(lái)了翻天覆地的感覺(jué)。任何事物都存在著兩面性,在享有物質(zhì)豐富生活舒適的同時(shí),我們的資源減少了,生態(tài)環(huán)境被污染了。便開(kāi)始呼吁環(huán)保,在這種環(huán)境下綠色無(wú)污染的產(chǎn)品就產(chǎn)生了,而綠色化儼然成為了時(shí)代的一個(gè)趨勢(shì)。綠色無(wú)污染的產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到銷毀的過(guò)程中,完全符合特定的環(huán)境要求和人類健康的要求,把對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害降到最低。把環(huán)保的概念與機(jī)電一體化的產(chǎn)品相結(jié)合,有一定的發(fā)展前景。而綠色的機(jī)電一體化是指,使用的時(shí)候不污染環(huán)境,還可回收利用。
6、系統(tǒng)化
系統(tǒng)化所表現(xiàn)出來(lái)的重要特征之一,就是關(guān)對(duì)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的運(yùn)用開(kāi)放和模式化的結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)可以隨意靈活的組成形態(tài),并進(jìn)行任意的剪裁組合,以便于實(shí)現(xiàn)多子的系統(tǒng)控制和管理。特征之二就是通信的功能加強(qiáng)了,在未來(lái)的機(jī)電一體化會(huì)更加的注重產(chǎn)品和人之間的關(guān)系。機(jī)電一體化的人格化有兩個(gè)含義,第一個(gè)就是最終使用機(jī)電一體化產(chǎn)品的對(duì)象是人,不管在怎樣的賦予機(jī)電產(chǎn)品一體化人的情感和智能。使之人性越來(lái)越明顯,尤其是家用的機(jī)器人,最高的境界就是實(shí)現(xiàn)人機(jī)一體化。而另一個(gè)含義是指模仿生物的機(jī)理,從而研制出各種機(jī)電一體化的各種產(chǎn)品。實(shí)事也是如此。很多的機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受到動(dòng)物的啟蒙而研究出來(lái)的。
結(jié)束語(yǔ):
所以得出的結(jié)論就是機(jī)電一體化的出現(xiàn)并不是孤立存在的,它是由許多科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展所得出的結(jié)晶,也是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定程度必然的結(jié)果。機(jī)電一體化的技術(shù)將會(huì)成為二十一世紀(jì)機(jī)械工業(yè)的主角。在各個(gè)方面都可以帶來(lái)明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)上的效益。隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展,各個(gè)技術(shù)之間互相融合的的趨勢(shì)也隨之越來(lái)越明顯。以機(jī)械技術(shù)和微電子的技術(shù)有效的結(jié)合起來(lái),成為機(jī)電一體化技術(shù)的主體。成為機(jī)械工業(yè)的必然發(fā)展趨勢(shì),機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將會(huì)越來(lái)越寬廣。
參考文獻(xiàn):
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【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化技術(shù);發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展方向
工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于人們的生活有重要意義,例如人們?nèi)粘I钪械募矣秒娖骷吧a(chǎn)工作中所用的機(jī)械設(shè)備等都屬于工業(yè)生產(chǎn),因此工業(yè)的發(fā)展能直接影響人們的生活質(zhì)量。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,科學(xué)技術(shù)逐步滲透到人們生活的各個(gè)方面,在推動(dòng)各行業(yè)技術(shù)水平發(fā)展的同時(shí),也進(jìn)一步推進(jìn)了工業(yè)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)正是處于這種社會(huì)背景之下,機(jī)械化生產(chǎn)方式才逐步向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、環(huán)保節(jié)能化邁進(jìn)。
一、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)電一體化技術(shù)的起步較早,從上世紀(jì)60年代開(kāi)始一些發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)中就已經(jīng)應(yīng)用了數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)方式,而后有了計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、無(wú)人化工廠、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、納米技術(shù)等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用,但是因?yàn)樵S多因素的制約,我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的總體水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有不小的差距。上世紀(jì)60年代我國(guó)機(jī)械行業(yè)應(yīng)用的生產(chǎn)機(jī)床仍然是最基本的裝備,不僅工藝落后,并且勞動(dòng)強(qiáng)度較大,生產(chǎn)效率低,嚴(yán)重影響企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)效益。到90年代后期,機(jī)電一體化技術(shù)的簡(jiǎn)單應(yīng)用逐漸開(kāi)始發(fā)展,一直到現(xiàn)在人工智能技術(shù)才得到了廣泛的應(yīng)用,機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也加快了速度。
隨著機(jī)電一體化技術(shù)研究的不斷深入,該技術(shù)在人們生活中得到了廣泛的應(yīng)用,例如電視機(jī)、電腦、洗衣機(jī)等等;此外,許多工廠的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)功能的控制等也屬于機(jī)電一體化應(yīng)用。目前,隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展,電子智能技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)始逐步結(jié)合,使機(jī)電一體化技術(shù)在智能化發(fā)展方面有了顯著的進(jìn)步。例如,智能機(jī)器人不僅可以幫助人們清潔家庭衛(wèi)生,為人們帶來(lái)樂(lè)趣,還可以進(jìn)行廢墟搜救等工作。雖然智能機(jī)器人的發(fā)展還處于初級(jí)階段,但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)必將為人類的生活與生產(chǎn)作出更多貢獻(xiàn)。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向
21世紀(jì)是屬于信息化、智能化的新時(shí)代,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度使各種新型技術(shù)處于不斷改革創(chuàng)新的過(guò)程中。將機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)處理技術(shù)等相互整合發(fā)展產(chǎn)生的新型技術(shù)不斷推進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。因此,我國(guó)必須加強(qiáng)這一方面的理論研究與應(yīng)用研究工作,進(jìn)一步縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家在機(jī)電一體化技術(shù)上的差距。以宏觀角度研究我國(guó)機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀,科學(xué)的預(yù)測(cè)該技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向,對(duì)于提高該技術(shù)的研發(fā)能力具有極大的促進(jìn)作用。
(一)系統(tǒng)化
將機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)放化、多樣化,不僅能夠提高工業(yè)生產(chǎn)效率,還能更加方便人們的生活。雖然多種單一的機(jī)電一體化產(chǎn)品能夠在不同方面滿足市場(chǎng)需求,但是多種機(jī)電一體化產(chǎn)品的整合運(yùn)用,則能同時(shí)滿足實(shí)際情況中多個(gè)方面的市場(chǎng)需求。針對(duì)市場(chǎng)的多樣化需求,機(jī)電一體化產(chǎn)品也逐漸向系統(tǒng)化方向發(fā)展。努力實(shí)現(xiàn)不同種類機(jī)電一體化產(chǎn)品的兼容并用,是機(jī)電一體化技術(shù)的必然發(fā)展方向。
(二)微型化
將機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)以納米尺度相融合所產(chǎn)生的產(chǎn)品,就是微型機(jī)電一體化產(chǎn)品。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),是將傳統(tǒng)尺度的機(jī)電一體化產(chǎn)品進(jìn)行最大限度的縮小,在通常體積上不超過(guò)1立方厘米。這種縮小并不是簡(jiǎn)單的縮小尺寸,而是將傳統(tǒng)機(jī)械制造方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑圃欤@已經(jīng)成為了機(jī)電一體化學(xué)科中的新型技術(shù)。體積小、能耗低、運(yùn)用靈活等都是微型化機(jī)電一體產(chǎn)品的特點(diǎn),其在醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域都已經(jīng)被廣泛運(yùn)用。例如醫(yī)療過(guò)程中的微創(chuàng)技術(shù)就屬于微型機(jī)電一體化技術(shù);軍事所用的微型間諜竊聽(tīng)器也是微型機(jī)電一體化產(chǎn)品。
(三)智能化
機(jī)電一體化技術(shù)未來(lái)發(fā)展的重要方向之一必定包含智能化發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,人們正在不斷研發(fā)可以在多種領(lǐng)域替代人類智能活動(dòng)的產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)智能發(fā)展,主要表現(xiàn)在機(jī)電產(chǎn)品能產(chǎn)生類似人類邏輯思考及自我決策能力等方面。例如,在數(shù)控機(jī)床上設(shè)置人機(jī)對(duì)話功能、人類生產(chǎn)模擬程序等,都能給產(chǎn)品的生產(chǎn)操作與維護(hù)等工作方面帶來(lái)極大便利。因此,智能化發(fā)展在推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展上可以起到較大的促進(jìn)作用。
(四)環(huán)保化
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,自然界的各種資源物質(zhì)越來(lái)越匱乏,環(huán)境破壞問(wèn)題日益嚴(yán)重,人們?cè)趯で蟀l(fā)展的過(guò)程已經(jīng)注意到環(huán)境保護(hù)的重要性,環(huán)保成為了各行各業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要考慮因素。所以機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)也必然會(huì)朝著環(huán)?;斑M(jìn)。機(jī)電一體化產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、包裝、使用、甚至在銷毀的整個(gè)過(guò)程中,都可以盡量提高對(duì)有限資源的利用率,最大限度的減少環(huán)境污染問(wèn)題,并且保證產(chǎn)品質(zhì)量。環(huán)?;瘷C(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)具有最大限度利用資源、最小限度破壞壞境的特點(diǎn),這不僅是技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì),也是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要。
(五)網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步也在飛速的發(fā)展之中,已經(jīng)全面滲透到人們?nèi)粘I畹母鞣礁髅?,為人類生活與生產(chǎn)提供了極大便利,對(duì)其它技術(shù)的發(fā)展也起到了促進(jìn)作用,機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向也必然會(huì)趨于網(wǎng)絡(luò)化。如今,全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展十分迅速,市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)已經(jīng)逐步由國(guó)內(nèi)市場(chǎng)轉(zhuǎn)向國(guó)際市場(chǎng),機(jī)電一體化技術(shù)想要掌握最新的發(fā)展?fàn)顩r,就必須充分利用網(wǎng)絡(luò)了解最新技術(shù)咨詢。研究人員也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)國(guó)界交流,促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。
結(jié)束語(yǔ)
機(jī)電一體化技術(shù)不僅促進(jìn)了工業(yè)發(fā)展,也提高了人們的生活質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,將會(huì)有更多的學(xué)科技術(shù)相互交叉整合,出現(xiàn)更多有利于人類生活與生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù),機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展前景也會(huì)更加廣闊。
參考文獻(xiàn)
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一、火電廠煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)化取得重大進(jìn)展
2005年底,我國(guó)建成投產(chǎn)的煙氣脫硫機(jī)組容量由2000年的500萬(wàn)千瓦上升到了5300萬(wàn)千瓦,增長(zhǎng)了近10倍,約占火電裝機(jī)容量的14%,正在建設(shè)的煙氣脫硫機(jī)組容量超過(guò)1億千瓦。目前,已有石灰石-石膏濕法、煙氣循環(huán)流化床、海水脫硫法、脫硫除塵一體化、半干法、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法、爐內(nèi)噴鈣尾部煙氣增濕活化法、活性焦吸附法、電子束法等十多種煙氣脫硫工藝技術(shù)得到應(yīng)用。與國(guó)外情況一樣,在諸多脫硫工藝技術(shù)中,石灰石-石膏濕法煙氣脫硫仍是主流工藝技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì),投運(yùn)、在建和已經(jīng)簽訂合同的火電廠煙氣脫硫工藝技術(shù)中,石灰石-石膏濕法占90%以上。總體看,我國(guó)煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)已具備了年承擔(dān)近億千瓦裝機(jī)脫硫工程設(shè)計(jì)、設(shè)備制造及總承包能力。
(一)脫硫設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)90%以上。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中的關(guān)鍵設(shè)備,如漿液循環(huán)泵、真空皮帶脫水機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)、氣氣換熱器、煙氣擋板等,國(guó)內(nèi)已具備研發(fā)和生產(chǎn)加工能力。如石家莊泵業(yè)有限公司生產(chǎn)的系列脫硫漿液循環(huán)泵已應(yīng)用于96個(gè)脫硫工程;成都電力機(jī)械廠生產(chǎn)的脫硫增壓風(fēng)機(jī)已應(yīng)用于100個(gè)脫硫工程;上海鍋爐廠生產(chǎn)的氣氣換熱器已應(yīng)用于60個(gè)脫硫工程。從設(shè)備采購(gòu)費(fèi)用看,石灰石-石膏濕法脫硫工藝技術(shù)設(shè)備、材料國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到90%左右,部分煙氣脫硫工程國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)了95%,其它工藝技術(shù)的設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率大于90%。
(二)煙氣脫硫主流工藝技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。通過(guò)自主研發(fā)和引進(jìn)、消化吸收再創(chuàng)新,我國(guó)已擁有了30萬(wàn)千瓦級(jí)火電機(jī)組自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煙氣脫硫主流工藝技術(shù),并經(jīng)過(guò)了一年以上的工程實(shí)踐檢驗(yàn)。如蘇源環(huán)保工程股份有限公司研發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù),已成功應(yīng)用于太倉(cāng)港環(huán)保發(fā)電有限公司二期2×300MW煙氣脫硫工程;北京國(guó)電龍?jiān)喘h(huán)保工程有限公司在引進(jìn)德國(guó)技術(shù)基礎(chǔ)上消化、吸收和再創(chuàng)新,擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù),并成功應(yīng)用于江陰蘇龍發(fā)電有限公司三期2×330MW煙氣脫硫工程。以上兩個(gè)工程項(xiàng)目經(jīng)過(guò)一年多的實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn),并通過(guò)了工程后評(píng)估,專家認(rèn)為兩公司擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煙氣脫硫工藝技術(shù)都具有成熟、可靠、適用性強(qiáng)的特點(diǎn),達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。其它工藝技術(shù)我國(guó)大多也擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),只是應(yīng)用于機(jī)組容量20萬(wàn)千瓦及以下火電機(jī)組,有些剛剛投運(yùn)或正在施工建設(shè),有待實(shí)踐檢驗(yàn)。
(三)具備煙氣脫硫工程總承包能力。截止2005年底,具備一定技術(shù)、資金、人員實(shí)力,且擁有10萬(wàn)千瓦及以上機(jī)組煙氣脫硫工程總承包業(yè)績(jī)的公司近50家;其中,合同容量超過(guò)200萬(wàn)千瓦裝機(jī)的公司有17家,超過(guò)1000萬(wàn)千瓦裝機(jī)的公司有7家。北京國(guó)電龍?jiān)喘h(huán)保工程有限公司總承包合同容量達(dá)到了2471萬(wàn)千瓦。
(四)脫硫工程造價(jià)大幅度降低。由于煙氣脫硫設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率大幅度提高及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)等因素,煙氣脫硫工程造價(jià)大幅降低,如30萬(wàn)千瓦及以上新建火電機(jī)組的煙氣脫硫工程每千瓦造價(jià)已由最初的1000多元(人民幣,下同)降到目前的200元左右。20萬(wàn)千瓦及以下現(xiàn)有火電機(jī)組的煙氣脫硫工程每千瓦造價(jià)也降至250元以下。
二、存在的主要問(wèn)題
(一)煙氣脫硫技術(shù)自主創(chuàng)新能力仍較低。截止目前,我國(guó)只有少數(shù)脫硫公司擁有30萬(wàn)千瓦及以上機(jī)組自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煙氣脫硫技術(shù),大多數(shù)脫硫公司仍需采用國(guó)外技術(shù),而且消化吸收、再創(chuàng)新能力較弱。采用國(guó)外技術(shù),要向國(guó)外公司支付技術(shù)引進(jìn)費(fèi)和技術(shù)使用費(fèi)。據(jù)初步測(cè)算,已向國(guó)外公司支付技術(shù)引進(jìn)費(fèi)約3.2億元,技術(shù)使用費(fèi)約3億元。
(二)脫硫市場(chǎng)監(jiān)管急需加強(qiáng)。近幾年,由于脫硫市場(chǎng)急劇擴(kuò)大,一批從事脫硫的環(huán)保公司如雨后春筍般誕生。但行業(yè)準(zhǔn)入缺乏監(jiān)管,對(duì)脫硫公司資質(zhì)、人才、業(yè)績(jī)、融資能力等方面無(wú)明確規(guī)定,脫硫公司良莠不齊,一些脫硫公司承建的煙氣脫硫工程質(zhì)量不過(guò)關(guān)。另外,對(duì)煙氣脫硫工程招投標(biāo)的監(jiān)管不到位或監(jiān)管不力,部分工程招投標(biāo)存在走過(guò)場(chǎng)現(xiàn)象。
(三)部分脫硫設(shè)施難以高效穩(wěn)定運(yùn)行。據(jù)業(yè)內(nèi)人士反映,目前已建成投產(chǎn)的煙氣脫硫設(shè)施實(shí)際投運(yùn)率不足60%,減排二氧化硫的作用沒(méi)有完全發(fā)揮。主要原因:一是有些脫硫公司對(duì)國(guó)外技術(shù)和設(shè)備依賴度較高,沒(méi)有完全掌握工藝技術(shù),系統(tǒng)設(shè)計(jì)先天不足,個(gè)別設(shè)備出現(xiàn)故障后難以及時(shí)修復(fù);二是部分老電廠的脫硫電價(jià)政策沒(méi)及時(shí)到位;三是環(huán)保執(zhí)法不嚴(yán),對(duì)脫硫設(shè)施日常運(yùn)行缺乏嚴(yán)格監(jiān)管或監(jiān)管不到位;四是部分電廠為獲經(jīng)濟(jì)利益,故意停運(yùn)脫硫設(shè)施。
三、建議
(一)加大脫硫技術(shù)自主創(chuàng)新力度。國(guó)家加大資金投入,支持煙氣脫硫的自主創(chuàng)新。對(duì)于引進(jìn)的脫硫技術(shù),創(chuàng)新的重點(diǎn)是降低工程造價(jià)和降低系統(tǒng)能源消耗。對(duì)于原始創(chuàng)新的,特別是已完成5萬(wàn)千瓦及以上機(jī)組試驗(yàn)工程的脫硫技術(shù),創(chuàng)新的重點(diǎn)是適用于更大裝機(jī)容量的脫硫技術(shù)。對(duì)于已有工程業(yè)績(jī)的脫硫技術(shù),創(chuàng)新的重點(diǎn)是副產(chǎn)品的有效利用和完全處置。對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備,創(chuàng)新的重點(diǎn)是提高設(shè)備可靠性和使用壽命。