机电一体化技术的现状和发展趋势

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Status and development trends of M echatronicsZHANG Dong-qin.ZHANG Zi-xuan(Nanyang Industrial Cotege，Nanyang，Henan 473000，China)Abstract：with the development of modem science and technology，China S electromechanical integration technologyhas been innovated constantly，this paper discusses the basic situation and the background of the development of the elec。

tromechanical integration technology and combines with the current situation of domestic and foreign of the electromechan-ical integration technology to analyze the development trend of electromechanical integration technology。

Keywords：electromechanical integration technology；present situation；development trend1 机电-体化技术的介绍各项新功能的开发为机电-体化奠定了扎实的基础，从而变化出-个新的系统 ，这总称为机电-体化。如今，机电-体化经过发展已经形成了-门具有独立体系的新型学科∑学技术的不断发展也将会给机电-体化学科新的内容。机电- 体化的出发点乃是-个系统的观点，通过对电力电子技术、传感测控技术、信息技术、计算机技术、自动控制技术、微电子技术、机械技术的结合运用，按照系统功能所规定的要求将各个功能单元进行合理地分配 ，在其特定功能价值实现的同时实现其耗能低、可靠性高、质量高、功能多，从而使得工程技术的系统实现最优化，当然这也是机电-体化的基本特点。

电-体化系统的建模和集成方法，开始了进-步研究其学科体系和发展情况。机电-体化技术由于光纤技术、神经网络技术和人工智能技术的巨大发展而开阔了更为广泛的领域。这些进步为微机电-体化的发展稳固了基础，逐步产生了完善的学科体系。

机电-体化的研究工作开展得比较早，进行研究后专业人员进行开发，并且政府还成立了相关的小组 ，同时将机电-体化技术列人了863计划”中。另外在九五计划和 2010年发展规划的制定时该小组充分研究了全球该技术的发展趋向和影响。现在许多的学校、机构和企业都对机电-体化技术进行研究和运用，并获得不错的成绩。但是与发达国家相比就存在着差距2 机电-体化的现状分析 3 机电-体化的未来前景由于机电-体化的方案提出的较早 ，因此中专院校的老师这对这样的情况进行了分析。机电-体化大体上经过三个发展阶段 ：第-阶段：即初级阶段是在 20世纪 60年代以前。

在这个阶段人们为了完善机械产品的性能，采用了电子技术的初步成果。第二阶段：即蓬勃发展期是在 20世纪 70～80年代。在这-阶段 ，机电-体化的发展因为科学技术的发展包括通信技术、控制技术、计算机技术奠定了技术基矗机电-体化的发展在微型计算机和大规模和超大规模集成电路的产生上奠定了足够的物质基矗第三阶段 ：即深入发展时期是在20世纪90年代后期，机电-体化技术开始向智能化方向转变。机电-体化由于通信技术和光学的渗入开始产生了微细加工技术，产生了微机电-体化的新分支。另外设计 、分析机收稿日期：2013-05-l6作者简介：张冬琴(1972-)，女，大学本科，讲师，从事电子技术方面的教学与研究工作。

(1)人工智能方面。在 日常的教学过程中，对于理论方面的教学很多，站在力学的角度对每-个思路进行研究，使得机器具有人的判断推理的思维能力和决策的能力 ，从而达到控制的目的，这种描述机器的行为的技术就是智能化。机电-体化技术在 21世纪的-个主要发展趋向就是智能化。机电-体化技术研究越来越重视人工智能方向，在该项技术中的重要应用就包括数控机床和机器人智能化。当然，机电-体化产品是不可能完全具备与人-样的智能，这也是没有必要的。但是完全有可能且有必要的对高性能、高速度的微处理器给予具有人-部门的智能。

(2)产品部件标准化方面。在生产机器过程中无法对机电- 体化产品的规格作出严格的把控，因为机电-体化产品的构成比较复杂，对于机电-体化产品具备标准的环境接口、动力接口、电气接口和机械接口的研制和开发，因为其产品的多样性和生产厂家的众多而变得困难和复杂。像是研制-种动106 湖 南 农 机 2013年7月力单元结合了电机、智能调速和减速 ，控制单元结合了测距、识别图像、处理和视觉，机械装置能够完成典型的操作等。因此新产品的迅速开发还是依赖于这些标准单元的产生 ，还能促进生产规模的扩大。为了能够实现这些目标 ，需要各种标准的制定和完善 ，使得各部件能够匹配各单元。但是因为利益原因，这方面的标准在国际还是国内上都很难制定出，但是-些相关的企业可以组建。所以应该肯定标准化和系列化电气产品所产生的好处 ，拈化可以给生产机电-体化产品的企业或者是生产标准机电-体化单元的企业带来更广阔的发展前景。

(3)计算机集成家电系统方面。网络技术的应用在日常生活中能够就解决很多问题，网络的发展比较快。各个方面的消息因为网络技术的兴起和发展而产生了巨大的变化。全球的经济生产通过网络而联系密切 ，也带来了全球性的企业竞争。

- 旦研制出机电-体化新产品，凭借自身独特的功能和可靠的质量-定能够在全球范围内畅销。利用网络进行的各种远程控制和监视家属因为网络的普及而得到极大的发展 ，而其中就包含了-个机电-体化产品，即远程控制的终端设备。现场总线和局域网技术的使用形成了大范围内的家电产品网络化。各种家电产品通过家庭网络连接形成-个以计算机为核心的计算机集成家电系统 ，这样人们在家就能感受到高新技术给生活带来的方面和快乐。所以网络化方向无疑是机电-体化的-个发展方向。

(4)采用超精密技术方面。机电-体化的发展在 20世纪8O年代发生了重大改变，在研究过程中人们发现了微电子技术。微电子机械系统是国外的-种称法，它主要指机电-体化产品的几何尺寸不超过 lcm，同时向微米 、纳米方向发展。微机电-体化产品它的特点主要是小体积，低耗能、能够灵活运动，信息、军事、医疗这些方面它也有着强大的功能。而微型技术则是微型机电产品-体化发展的瓶颈。精细加工技术是微型机电-体化产品采用的超精密技术，主要包含光刻技术和蚀刻技术。

(5)绿色产品方面。低碳生活，提倡环保是当代社会发展变革的宗旨，随着环境的日益恶化，人们采取了-定的措施来弥补。现在社会都在呼吁合理利用环境资源，保护 自然，由此产生的绿色产品。现在时代的-个趋势就是绿色化。工业的发达给人们生活带来了巨大变化。物质丰富，生活舒适；另-方面，资源减少 ，生态环境受到严重污染。于是人们呼吁保护环境资源，回归 自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生 ，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计 、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类降的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电-体化产品，具有远大的发展前途。机电-体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。 它的生命过程中的设计、生产、使用和销毁方式与保护环境和人类降的要求相符合，极少或不危害生态环境 ，极大地运用了资源 ，所以机电-体化产品的绿色化是当前比较具有前景的项目。

对于未来机电-体化的发展，中专院校的师生们都给予- 定的厚望，希望机电-体化技术能够逐渐完善，利用这项技术渗透到生产产品过程中，机电-体化技术的未来发展前景也会越来越广阔。

(上接第104页)指令和格式编写的可直接用于机床的零件加工程序有着本质的区别，这种程序称为零件源程序，又称为计算机输入程序。零件源程序是电子计算机进行各种处理工作的依据 ，其内容包括零件的形状、尺寸、刀具及其动作、切削条件等方面参数，以及机床的各种辅助功能等。零件源程序(单和带)必须在自动编程的准备工作中，由手工方式提前准备好 ，以便计算机接收。为了使电子计算机识别零件源程序，必须在计算机内存放有处理零件源程序的软件，即编译程序。编译程序可对其源程序的语句、语法进行检查(自诊断)，然后阅读 、译码、分类 ，以及进行十二进制数的转换等。不同的编译程序可以处理不同的源程序。

数控 自动编程的初期是利用通用微机或专用的编程器，在专用编程软件(例如 APT系统)的支持下，以人机对话的方式来确定加工对象和加工条件 ，然后编程器 自动进行运算和生成加工指令，这种自动编程方式，对于形状简单(轮廓由直线和圆弧组成)的零件，可以快速得完成编程工作。目前在安装有高版本数控系统的机床上 ，这种自动编程方式，已经完全集成在机床的内部(例如西门子 810系统)。但是如果零件的轮廓是曲线样条或是三维曲面组成 ，这种 自动编程是无法生成加工程序的，解决的办法是利用 CAD/CAM软件来进行数控自动编程。

3 结语随着微电子技术和 CAD技术的发展，自动编程系统已逐渐过渡到以图形交互为基础，与 CAD相集成的CAD/CAM-体化的编程方法。与以前的APT 等语言型的自动编程系统相比，CAD/CAM集成系统可以提供单-准确的产品几何模型，几何模型的产生和处理手段灵活、多样、方便，可以实现设计、制造-体化。采用CAD/CAM数控编程系统进行自动编程已经成为数控编程的主要方式。

(2)确定加工工艺(装卡、刀具、毛坯情况等)，根据工艺确定刀具原点位置(即用户坐标系)。

(3)利用 CAD功能建立加工模型或通过数据接口读入已有的 CAD模型数据文件 ，并根据编程需要，进行适当的删减与增补。

(4)选择合适的加工策略，CAM软件根据前面提高的信息，自动生成刀具轨迹。

(5)进行加工仿真或刀具路径模拟，以确认加工结果和刀具路径与我们设想的-致。

(6)通过与加工机床相对应的后置处理文件，CAM软件将刀具路径转换成加工代码。

(7)将加工代码(G代码)传输到加工机床上 ，完成零件加工。