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机电一体化技术的三大发展趋势:智能化、微型化和绿色化

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:智能化智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。微型化微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势,国外称其为微电子机械系统,泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,其产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术和微制造技术。绿色化是时代的趋势。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前景。

机电一体化技术的三大发展趋势:智能化、微型化和绿色化

机电一体化是多学科的交叉融合,其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展,其主要发展方向可以概括为“六化”,分别为:智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人性化。

(1)智能化

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视,机器人数控机床就是智能化的重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学模糊数学心理学生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。诚然,使机电一体化产品具有与人完全相同的智能是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微处理器使机电一体化产品具有人的低级或部分智能,则是完全可能而又必要的。

(2)模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的工作,如研制集智能调速和电动机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置。这样,可利用标准单元迅速开发出新产品,同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准,以便各部件、单元的接口匹配。由于利益冲突,短期内很难制定国际或国内这方面的标准,但可以通过组织一些大企业逐渐形成行业规范。显然,从电气产品的标准化、系列化带来的好处将是十分巨大的,无论是生产标准机电一体化单元的企业还是生产机电一体化产品的企业,模块化将给机电一体化企业带来美好的前程。

(3)网络化

20世纪90年代,计算机技术发展的突出成就即网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产政治军事教育以及人们的日常生活都带来了巨大的变化。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争趋于全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到、质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为必然趋势,利用家庭网络(homenet)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computer integrated appliance system,CIAS),使人们在家里便能享受各种高技术带来的便利与快乐。所以机电一体化产品无疑是朝着网络化方向发展的。(www.xing528.com)

(4)微型化

微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势,国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物、医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,其产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术和微制造技术。

(5)绿色化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面,物质丰富,生活舒适;另一方面,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,绿色产品的概念在这种背景下应运而生。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健康的要求,对生态环境无害或危害极小,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前景。机电一体化产品的绿色化主要是指其使用时不污染生态环境、报废后能回收利用。

(6)人性化

未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,机电一体化产品的最终使用对象是人,赋予机电一体化产品以人的智慧、情感、性格变得越加重要,特别是对家用机器人,人性化的高级境界就是人机一体化。

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