正文 機電一體化的發展現狀及其應用研究(1 / 2)

機電一體化的發展現狀及其應用研究

學術交流

作者:徐明燦

【摘要】機電一體化是一種複合技術,是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產物,是機電工業發展的必然趨勢。本文討論了機電一體化技術對於改變整個機械製造業麵貌所起的重要作用,並從對機電一體化的認識出發,概述了機電一體化技術的基本結構組成和主要應用領域,並指出其發展趨勢。

【關鍵詞】機械工業;機電一體化;應用;發展方向

1.機電一體化技術的主要應用領域

1.1 數控機床

數控機床及相應的數控技術經過40年的發展,在結構、功能、操作和控製精度上都有迅速提高,具體表現在:

總線式、模塊化、緊湊型的結構,即采用多CPU、多主總線的體係結構。開放性設計,即硬件體係結構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。WOP技術和智能化。係統能提供麵向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真,並引入在線診斷、模糊控製等智能機製。大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計,不僅豐富了數控功能,同時也加強了CNC係統的控製功能。能實現多過程、多通道控製,即具有一台機床同時完成多個獨立加工任務或控製多台和多種機床的能力,並將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控製都集成到係統中去。係統的多級網絡功能,加強了係統組合及構成複雜加工係統的能力。以單板、單片機作為控製機,加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。

1.2 計算機集成製造係統(CIMS)

CIMS的實現不是現有各分散係統的簡單組合,而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線,以製造為基幹來控製“物流”和“信息流”,實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化,各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。

1.3 柔性製造係統(FMS)

柔性製造係統是計算機化的製造係統,主要由計算機、數控機床、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,生產其能力範圍內的任何工件,特別適於多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

1.4 工業機器人

第1代機器人亦稱示教再現機器人,它們隻能根據示教進行重複運動,對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性;第2代機器人帶有各種先進的傳感元件,能獲取作業環境和操作對象的簡單信息,通過計算機處理、分析,做出一定的判斷,對動作進行反饋控製,表現出低級智能,已開始走向實用化;第3代機器人即智能機器人,具有多種感知功能,可進行複雜的邏輯思維、判斷和決策,在作業環境中獨立行動,與第5代計算機關係密切。

2.機電一體化技術的發展前景

縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向,機電一體化將朝著以下幾個方向發展。

2.1 智能化

智能化是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一,也是21世紀機電一體化的發展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器係統的集成化與智能化為嵌入智能控製算法創造了條件,有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發展。智能機電一體化產品可以模擬人類智能,具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代製造工程中人的部分腦力勞動。

2.2 係統化

係統化的表現特征之一就是係統體係結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。係統可以靈活組態,進行任意的剪裁和組合,同時尋求實現多子係統協調控製和綜合管理。表現特征之二是通信功能大大加強,一般除RS232等常用通信方式外,實現遠程及多係統通信聯網需要的局部網絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產品與人的關係,如何賦予機電一體化產品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產品還可根據一些生物體優良的構造研究某種新型機體,使其向著生物係統化方向發展。

2.3 微型化