本站原创【摘 要】机电一体化从出现到今天的应用,经过了一个自我发展和完善的过程.随着新情况的出现,需要明确的是它已经与当前的科学技术紧密结合在一起,呈现出机电一体化、智能化、模块化、微型化、网络化、绿色化和人性化的特点.
【关 键 词】机械设计制造自动化发展趋向
一、机械自动化的产生和定义
机电一体化这一名词其实出现的时间很早,可以追溯到上世纪70年代.后来随着在实践中的广泛应用而被大众所知.美国机械工程师协会于1984年为现代机械下了如下定义：“由计算机信息网络协调与控制的,用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和（或）机电部件相互联系的系统”.它与前面提及的机电一体化是一致的,因此可以说现代机械就是指机电一体化系统.发展到上世纪90年代,国际社会给出了这样的定义：机电一体化是精密机械工程、电子控制和系统思想在产品设计和制造过程中的协同结合.因此又可以说机电一体化就是在机械设计制造及其自动化基础上的发展.
二、机械自动化的科学技术
从这一名词出现至今,机械自动化无论从理论还是实践都发生了巨大的变化.作为一门新兴学科,它在日益完善,也在日益与其他学科相互渗透.就目前的应用来看,机械自动化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电器化”迈入了以“机械自动化”为特征的发展阶段.
作为一门交叉学科,它必将随着自身的发展被赋予新的内容.但其最基本的特征可概括为：机械自动化的设计制造是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感检测技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织结构目标,在多功能、高质量、高可靠性,低能耗的意义上实现特定功能价值并使整个系统最优化的系统工程技术.
必须明确一点：机械自动化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合性技术,而不是机械技术,以及其他新技术的简单组合、拼凑,这就是现代机械与机械电气化在概念上的根本区别.现代机械设计制造出的产品,不仅是人和手与肢体的延伸,还是人的感官与头脑的延伸,具有智能化的特征是现代机械自动化和传统的机械在功能上的本质区别.
三、机械制造及其自动化的发展趋向
我国从20世纪80年代初才开始这方面的工作研究和应用,研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作,并取得了一定的成果.但与日本等先进国家相比,仍有相当差距.任何一门科学都是由基础理论、技术和工程系统组成的完善体系.机械自动化在技术和工程系统方面已有很大的发展,但基础理论方面尚在发展中,还很不完备,所以今后的发展方向是：
机电一体化.机电一体化就是机械自动化的发展和延伸,传统的机械产品只有向机电一体化方向发展,才是机械工业发展的唯一出路.
智能化.智能化发展到今天,已经不是什么稀奇的事情了.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、心里学、生理学和混饨动力学等新思想、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,以求得更高的控制目标.诚然,使机械自动化产品具有低级智能或人的部分智能,则是完全可能而又必要的.
模块化.模块化说起来容易做起来难.就目前来说,这仍旧是一项重要而又艰巨的工程.由于机械自动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、环境接口的机械自动化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事.如研制集减速、智能减速、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的产品,同时也可扩大生产规模.显然,从电气产品的标准化、系例化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机械自动化单元的企业还是对生产机械自动化产品的企业,模块化将给机械自动化企业带美好的前程.
网络化.计算机技术从诞生以来,产生了日新月异的变化.在上世纪90年代,它的突出成就是网络技术.网络技术的兴起和飞速发展给全世界范围内带来了巨大的变革.各种网络将全球经济、生产连成一体,企业间的竞争也趋于全球化.机械自动化的新产品一旦研制出来,只要其功能独道,质量可靠,很快会畅销全球.由于网络化的普及,基于网络的各种远程控制和监测技术方兴未艾、而远程控制的终端设备本身就是机械自动化产品.现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势.利用家庭网络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,使人们在家里充分享受各种高技术带来的便利和快乐.因此,机械自动化产品无疑朝着网络化方向发展.
微型化.微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机械自动化向微观领域发展的趋势.国外将其称为微电子机械系统,或微机械自动化系统,泛指几何尺寸不超过1cm3的机械自动化产品,并向微米、纳米级发展.微机械自动化产品体积小、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.微机械自动化发展的瓶颈在于微机械技术,微机械自动化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类.
绿色化.工业的发达在一方面带给了人民物质丰富,生活舒适的同时,另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染.目前,生态问题是一个达成全球共识的问题.保护环境成为了地球人共同的理念.于是,在这种背景下,绿色产品概念应运而生.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及少,资源利用率最高.设计绿色的机械自动化产品,具有远大的发展前途.机械自动化产品的绿色化主要是指使用时不污染环境,报废后能回收利用.
人格化.未来的机械自动化更加注重产品与人的关系,机械自动化的人格化有两层含义..一层是机械自动化产品的最终使用对象是人,如何赋予机械自动化的智能、情感、人性显得越来越重要,特别是对家用机器人,其高层境界就是人机一体化,另一层是模仿生物机理、研制各种机械自动化产品,实事上,许多机械自动化产品都是受动物的启发研制出来的.