机电一体化技术的应用与发展趋势

　　摘要

近年来，随着社会经济的不断发展，制造业面临的市场竞争日益激烈。在这一过程中，机电一体化技术在制造业中的应用可以提高制造业的智能化水平。在传统制造技术已不能满足现代技术的需要的大背景下。机电一体化技术的应用提高了产品制造过程中的生产效率和产品质量。基于此，本文中笔者首先介绍了机电工程学的发展，然后对机电工程学的特点和实际应用进行了研究，最后分析了机电一体化未来在智能制造中的发展趋势。

　　关键词：机电一体化；技术；智能制造应用

　　第一章引言

近年来，随着工业化的发展，人工智能技术得到了极大的发展，大量的智能数控设备和机器人得到了应用。越来越多的产品和设备开始走上智能化的道路，而智能化实际上是模拟人类思维和数据分析的产物。因此，需要这些智能设备来实现准确的数据分析和操作能力，而计算机和传感器技术是实现这一目标的关键。

光学机电一体化技术主要是指光学机电一体化原理的理论知识和相应产品的应用开发。目前，机械制造业在我国经济建设中一直扮演着非常重要的角色，行业本身也注重技术的不断更新和完善，在机电一体化技术的推动下，行业得到了进一步的发展。在智能制造中，机电一体化技术有着重要的体现，其中数控技术是非常关键的组成部分，主要通过数字信息来控制机械运动，对提高制造业生产效率和质量有着不可替代的作用。数控技术在智能制造领域得到了广泛应用。在实际生产和应用过程中，常用的应用模式是CPU+总线，可以有效提高加工的整体效率，为数控生产的发展夯实基础。而传感器技术则是通过对机电一体化技术的相关研究可以看出，传感器技术是智能制造的核心技术，在智能制造的实际应用中可以发挥很大的作用。

　　第二章机电一体化技术概述

机电一体化技术是近年来发展起来的一项高新技术。从表面上看,它的技术是机械与电子相结合的优势,是技术应用的结果。在这整个技术时代的快速发展历程中,计算机技术已占据到了社会科学技术进步的几乎各个前沿领域,信息时代浪潮的全面到来更导致到了机电技术一体化新技术领域的迅速井喷。未来,机电集成一体化设计技术、传感器在线检测诊断技术、自动伺服控制设计技术、机械技术、伺服控制驱动设计技术也将通过与机电集成一体化的技术或与机电集成一体化的技术技术来实现行业跨越式高速发展。机械制造的整个过程并不复杂，但随着零件工艺流程的复杂程度的增加，其实际的加工过程也会越来越复杂，尤其是在多曲面零件的加工制造过程中，实际的加工周期会很长。在智能化技术的支持下，技术人员可以将智能化系统控制单元嵌入到机械制造控制系统中，为机械制造设备提供自由的决策空间。与普通的机械制造过程不同，结合智能化技术的机械制造流程对人工行为的依赖程度较低，从而减少了人为误差。更重要的是，在机电一体化技术的支持下，智能化技术的应用将更加灵活，相关的机械制造流程将受到这种综合性加工技术的影响，从而达到更高的加工制造效能，相应的工艺灵活程度也将大大提高。2.1机电一体化技术的技术构成

机电一体化技术的发展是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术和机械技术的发展。光学机电一体化技术主要是指光学机电一体化原理的理论知识和相应产品的应用开发。目前，机械制造业在我国经济建设中一直扮演着非常重要的角色，行业本身也注重技术的不断更新和完善，在机电一体化技术的推动下，行业得到了进一步的发展。在智能制造中，机电一体化技术有着重要的体现，其中数控技术是非常关键的组成部分，主要通过数字信息来控制机械运动，对提高制造业生产效率和质量有着不可替代的作用。数控技术在智能制造领域得到了广泛的应用，在实际的生产应用过程中，常用的应用模式是CPU+总线，可以有效提高机械加工的整体效率，为数控生产的发展夯实基础。传感技术。通过对机电一体化技术的相关研究可以看出，传感器技术是最核心的技术，在智能制造的实际应用中可以发挥很大的作用。

　　2.2机电一体化技术的学科性概念

在系统论中，机电一体化技术根据系统的功能优化组织结构。系统由权力、智能、结构、运动和感知组成，通过逻辑运算使整个工作系统成为一个有机的整体。

　　2.3机电一体化技术的学科要素

机电一体化的组成部分一般分为五类,即一个完整的机电一体化系统需要由动力、运动、智能、结构、感知等部分组成。电厂的主要功能是为系统提供足够的动力和能量,使系统按受控的顺序运行。结构构件是整个机械材料支撑结构的基本功能构件,运动部位是人体最直观的观察元素。执行器将按照系统控制中心发布的相关指令进行操作和工作。智能部件控制是现代控制信息处理和控制信息分析处理过程的关键一部分,主要工作是实现对被控测试或传感器获取的系统信息内容和控制系统外部输入指令数据进行实时集中地管理、分析、存储传输和综合处理,按照控制器相应设置的控制逻辑程序实施再控制处理,发出系统正确输入的输入指令,运行整个控制系统内的控制逻辑过程

　　2.4机电一体化技术的学科原则

作为发展迅速的高新技术之一，机电一体化技术在其工业生产中的应用必须遵循以下的独创性原则，即信息控制、结构耦合、合理的能量转换、运动传递等四项独创性原则。

　　第三章智能化与机电一体化技术融合应用优势

　　3.1促使数据应用层次逐渐深入

智能化技术的应用过程是以硬件系统和软件系统的数字化为基础的，但是，这种数字化的过程并不意味着技术的应用就一定是数字化调动机制的应用。从智能化技术技术与机电一体化技术相结合的应用形式和应用内容来看，这种数字化调动机制可以在实际应用过程中得到体现。事实上，在机电一体化结构的早期应用中，它已经具备了一定的自动化应用属性，并且在电气系统的支持下，这种自动化属性的体现是比较灵活的。但是，目前，机电一体化系统的运行要求已经发生了变化，这属于技术应用水平的变化，与技术应用系统的开放发展有关。这是因为机电一体化的应用内容往往是复杂的，在此期间需要更多的外部网络来满足高层次的数字化管理需求。然而，在系统一级，MEMS并不完全胜任这种数据通信和通信任务。智能化技术与机电一体化技术的结合，相当于为机电一体化系统安装智能化数据分析单元，智能数据分析单元可以为机电一体化系统提供有效的功能结构，实现高层级数据处理功能，进而推动机电一体化系统从自动化系统向智能自动化系统迈进。3.2为系统级别的故障诊断和反馈提供有利条件

系统级别的故障诊断和反馈非常困难，甚至超出了PID控制调节的物理范围，基于PID控制规则的自反馈单元不能直接为系统提供有效的数据反馈途径。具体来说，在现代化机电一体化系统中，能够实现高效率机械制造控制的功能单元并不多，功能单元之间的联合控制往往不能实现，仍然处于独立控制阶段。通过对系统中控制节点分布的分析，发现系统中控制节点的分布往往是不清楚的，这就需要对系统中的各种控制单元和控制结构进行控制，无法找到有效的网络配置模型。在智能技术的支持下，机电一体化可以大规模地引入网络结构中。系统中的设备节点不再是孤立的，而是以系统节点的形式存在，通过上层控制系统和设备节点形成有效的数据控制通道。此时，从故障诊断和系统反馈机制的角度出发，可以有效地扩大故障诊断的实际范围，实现同一或不同级别之间的信息反馈功能。。更重要的是，在这种智能化技术的背景下，将大大提高故障反馈和数据监督的实际效率，系统故障诊断过程具有一定的应用灵活性。

　　3.3高速数据分析技术与智能决策技术

在集成了智能化技术的机械制造数控中心，其集控单元往往与智能化数据分析单元相连。目前，大多数数控加工中心都会在接口拓展结构中增加与网络信息相关的拓展接口接口，通过这些接口可以实现数控加工中心的网络化管理。从其智能化技术应用形式来看，在机械制造数控加工中心的生产过程中，集控单元将按照预设程序对走刀路径进行模拟，并以可视化的效果显示走刀路径的合理性，

同时根据实际的切割路径对切割路径进行优化和模拟，从而选择更加合理加工工艺流程。智能决策相关技术应用模组记录数控加工中心的工艺加工习惯，对机械制造中的各个工艺环节大数据分析，然后结合这些数据的特点，对与数据相关的加工行为进行过滤和记录，以便在后续加工中，如果需要相似或相同的加工动作，可以直接应用以前积累的数据。这种基于数据分析的智能技术应用形式是高速数据分析技术技术的应用形式，需要基于智能决策技术。

　3.4动态反馈技术与智能调节技术

在智能化系统的运行过程中，需要根据不同的加工制造环境做出正确的判断，并根据生产的具体要求选择更合适的加工制造形式。在这个过程中，正确的判断至关重要，影响判断准确性的因素不仅是机械制造系统本身的运行性能，还有系统动态反馈机制的性能，特别是在机电一体化的背景下，需要同时考虑机械制造系统和电气技术系统。目前，这种动态反馈技术在复杂加工系统中的应用形式主要是闭环反馈控制技术，但为了适应智能控制技术的场景拓展属性，往往需要在这种技术技术系统中增加智能调节机制，即将反馈控制与智能调节相结合，以提高动态反馈技术的整体应用效能。在这个过程中，为了保证动态反馈技术的应用质量，技术人员需要选择机电一体化技术的集成应用形式，并将其添加到具体的技术技术应用形态系统中，根据反馈机制，收集系统的相关运行数据，实现系统级的数据反馈，发挥智能调节技术的应用优势。特别是在机械设备的智能化控制过程中，这种动态反馈机制可以为设备的运行提供安全保障，避免设备在运行过程中出现不合理的操作行为，也是提高机械制造设备运行质量的技术基础之一。

　　3.5结构微调与微动控制技术

在机械制造过程中，借助于动态反馈技术和智能调节技术，将智能化技术和机电技术结合起来，可以实现对系统运动的微观控制，通常基于特定的机械结构。事实上，这种微控制结构在现阶段已经开始使用，该技术的具体应用中结构微调和微动控制技术也是一种全流程巡航技术，它可以根据运行状态数据分析系统的运行特性。特别是在定点定位控制和定点动作传导时，微动控制系统会对相应的控制动作进行详细分析，并从三维空间的角度校准控制点的运动行为，从而实现相对稳定、准确的定位控制。然而，在这个过程中，数据的运算量量往往非常大，需要大数据技术和超级计算技术的支持，这就导致了应用成本相对较高，对相应设备的机械结构制造标准要求也很高。

　　第四章机电一体化技术的应用领域

　　4.1汽车技术类

在小型化的影响下，系统空间得以节约，驾驶舒适性得以最大化，汽车制造的价值属性得以提升。在上述具体功能特征应用上,同时,该新技术的开发应用又可以大幅度提高汽车设备本身的运行安全性,降低操作驾驶员实际操作上的应用难度,提高驾乘车辆实际行驶环境的驾驶舒适性。当汽车发动机装置仍然处于连续工作循环状态时,传感器装置可以在运行过程中检测到发动机单元的工作状态。实现了车辆运行控制的实时数据采集,实现了车辆的实时检测与控制。利用这些电子自动监控系统设备输出的各种数字化控制数据信息,可以全面系统智能地识别选择自动开关程序、开关自动调节功能和电控系统的换档与调节的信息。采用变速液压技术齿轮位置可以保持与车速和发动机转速的平衡。此外，在自动变速器设备中使用机电一体化技术，便于对车辆进行自我检查和分析，并通过监测车辆的电子电路状况，分析车辆的运行状况，如果发现车辆熄火，首先通过与报警系统的连接向司机发出警告令。

应注意的是，如果自动变速器的设备系统发生故障，该设备将转换为非电气控制的工作状态，将保持变速器传输的稳定性。因此，在智能汽车制造项目中，需要通过机电一体化技术对自动变速器进行优化升级。从内容上看，该技术的应用和发展不仅可以加强自动变速器的应用和功能条件，还可以最大限度地实现现代汽车系统的智能化水平，完成市场应用开发。

　　4.2数控加工类

数控技术系统是汽车机电一体化成套技术装备的一种重要系统组成部分,也是进步与升级的一个重要的技术。其次,通过利用数据与仿真应用技术、信息融合处理新技术技术和智能感应处理技术,及时准确发现在制造运行过程数据中潜在的各类智能制造异常,并能够通过大数据实时分析预测和智能化处理方式来智能处理控制这些智能异常,使自动化制造智能生产运行过程的顺利快速进行,提高现代制造型企业管理人员的全面智能化控制管理水平。最后,在数字化智能生产制造环境中,将各种数控技术、计算机技术成果和多种功能软件技术应用相结合,形成计算机三维虚拟仿真及动态图像,使实际生产操作过程图像和关键数据信息可以得到动态更全面清晰可靠的可视化控制,控制整个智能加工制造工艺过程数据的实时精度,提高工业生产信息的生产安全性程度和信息准确性。

　　4.3传感器技术类

传感器技术是智能制造的基础技术支撑,传感器技术的发展是机电一体化的代表。在各种工业的制造生产过程监控中,传感器无线可以及时有效可靠地采集捕捉工业目标信号,通过工业无线传感器直接将工业生产目标信号数据传输入到企业计算机系统,并能够利用各种计算机技术自动对各种目标信号快速进行跟踪处理,从而可以对各种制造工艺过程自动化进行全面监控跟踪和动态管理。基本参数机电一体化集成技术及其在新一代传感器技术系统中广泛的开发应用,可以迅速有效的提高数据信息的传输与速率,优化传感器系统。在智能制造中，如果传感器技术达不到要求，目标参数无法有效沟通，导致各种自动化操作失控。

　　4.4智能机器人类

机电一体化运用过程中智能机器人也变得越来越重要，例如，在安全和预防领域，导航和定位、计算机视觉、目标跟踪、运动和运动控制、算法、目标检测和识别、传感器和人机交互等机器人学都是机电技术应用的实例。用智能机器人设备代替人工，可以减少制造误差，提高工业产品的精度，实现智能化生产的理念。机电一体化在工业机器人中的应用具有独特的优势：一方面，能够实现机械生产的精确性。工业机器人技术可以保证加工按照预先定义的操作方法进行，有效地降低机械产品的剩余率。另一方面，能够快速识别工作对象以确定工作流。例如，在快递分拣操作中，机器人可以根据快递信息对快递进行分拣，大大简化了人工操作。

通常情况下，为了进一步提高传感技术的灵敏性，需要相关技术人员构建传感网络系统，以避免传感技术受到信号的干扰，并在计算机系统的支持下准确接收和传输目标信号，实现信息内容的快速获取，从而形成工业生产的智能化控制。为了保证传感技术在智能制造领域的准确性和灵敏性，大部分时间都会部署相应的光纤电缆传感设备，以提高设计的合理性，提升智能制造技术的整体水平。智能机器人。随着科学技术和经济的快速发展，机电一体化技术的发展规模进入了前所未有的阶段，智能机器人是这一技术的最高体现，极大地改善了人民群众的生产和生活。智能机器人涉及的知识面很广，不仅包括智能控制技术、信息技术，还包括仿生学、电子技术等诸多内容，目前，我国对智能机器人的研究仍在进行中，已成为机电一体化技术发展的主要目标。

　　4.5自动化生产类

自动化生产是机电一体化技术在工业化生产制造中的体现。人机系统采用光电控制，产品标准化，精度高。完全控制生产过程可以通过简单地将开发的程序输入接口来实现。就现阶段而言，自动化生产已经在我国工业生产中得到了广泛的应用，特别是在一些较为复杂的设备生产中，如手机、电脑等，通过计算机技术与设备的集成，设备管理的集成，形成网络化的生产模式。

　　第五章机电一体化技术的发展趋势

　　5.1柔性化发展

在机电一体化的发展过程中，系统需要具有一定的灵活性。系统灵活性是指信息系统和物资储存系统升级。柔性制造是以传统制造方法为基础的。轻型加工是现阶段绿色加工的一种形式，轻型加工实施过程包括两个方面，一是机械制造原材料轻型化，二是机械制造设备轻量化，三是工艺技术应用流程轻型化。首先，从轻型化原料的角度来看，传统的机械加工方式在轻型加工层面相对不适合，这与传统加工方法的加工误差有关，无法实现更有效的反馈控制。智能化加工技术系统可以针对不同的轻型加工原材料选择不同的加工深度或加工加工速率，大大提高了其加工制造的整体适应性。其次，从机械制造设备的操作形式和工艺应用过程的轻型化来看，轻加工技术的应用融合不会产生更多的加工边界成本，特别是在机电一体化技术的支持下，设备可以根据加工周期和实际制造工艺流程过程，包括步进走刀速度、相关的车数转数参数餐刀吃刀量来自主优化轻型加工过程。只有这样，才能实现机械制造的轻型加工和控制，才能明显提高实际机电一体化的综合效果。

　　5.2智能化发展

我国的工业信息化发展最大的主要趋势应是机械逐步实现向电子智能化阶段发展。智能化技术发展后不仅大幅度提高产品了整体生产和效率,还大大的提高产品了整体产品质量,解放掉了企业大量生产的一线工人。随着当代信息技术突飞猛进的深入发展,智能化控制技术在工程各个主要领域得到的集成应用则已是成为其必然与趋势。因此,机械工程系统智能化方面的研究潜力也仍然应是广阔无限的,机械工程技术的运行质量提高和使用效率则还有著很大程度的研究提升空间。我们目前需要进一步做研究的工作是怎样充分利用现代机电信息一体化技术系统,加强生产信息系统现代化的综合管理应用效果,实现工程自动化生产管理的全面节能减排降耗。并在后期实现机器人从人类手中接管建筑工作。飞机和轮船一样，要把智能化搞好，产品集成中功能越来越多，对制造阶段提出了巨大的挑战，因此有一条智能化生产线是必要的。

　　5.3微型化发展

目前我国的机械工程到了一个新的高度，对生产技术的研究非常深入，目前的机械工程已经能够满足国家发展的需要。然而，机械工程设备在生产过程中体积仍然太大，占用了大量的空间，噪音问题一直难以解决，而大型机械体积太大，携带方便。因此，国家对机电一体化的需求一直在向小型化方向发展。在高导电性半导体技术的支持下，微控制技术有了很大的提高，特别是微电子芯片出现后，微控制技术的应用形式得到了优化。在智能技术在机械制造中的应用过程中，微控技术主要表现为技术应用功耗低，技术装备应用空间灵活。首先，对微控制器的能耗比进行控制，微型控制单元可以实现超高速的信息处理速率，而且由于微控制器的物理结构具有良好的能耗适应性，在运行过程中可以表现出良好的性能。事实上，微型控制单元的体积很小，可以直接应用到不同的机械制造控制单元中，即使原控制单元的结构保持不变，也可以直接添加到原机械制造结构控制单元中。从分析的角度来看，微型控制主要作用于机械制造的控制单元。其次，从微型控制技术应用的灵活性来看，可以将微型控制技术与智能化数据分析技术结合起来，在高速数据处理的环境中实现更精确的数据数据控制，同时还可以利用微型控制行为的反馈分析来提高机电一体化技术的整体应用效能。目前，机电一体化系统技术标准中，普通电子机械的尺寸必须小于1立方米。为了最大限度地利用资源，将进一步小型化。

　　5.4模块化

现在机械产品种类数量也及其种类繁多,在分析设计各种机械传感器接口系统和机械电气传感器接口方案的可行性过程设计中,需要认真考虑其它各种技术因素变化对接口机械设计的重要影响,制定出统一有效的传感器接口机械设计的标准,以达到提高各种机械元器件在产品应用环境中间的相互匹配匀度性。如果两者没有实现良好结合的匹配均匀性,就会极大影响整个机电控制系统一体化应用的可行性。这些突出问题就要求中小型机电设备一体化的企业进一步加强公司制度规范建设,实现企业规范化内部管理,根据小型机械工程产品的各种实际及生产管理需要进一步开发生产模块化工程产品,扩大工程机械设备成套制造生产企业规模。与现有的模块化动态捕获系统相比，全场景动态捕获系统具有更高的系统运行自由度，系统运行自由度的过程也是系统资源深度应用的过程，其中与机械结构、电气控制等相关的系统资源得到了深度应用，在智能化数据分析技术的影响下，可以实现多系统、

　　5.5网络化

机电装备一体化产品应用计算机可自动实现远程控制,将机电自控一体化智能控制系统设备接入到公司局域网,实现用户随时随地对系统的智能远程自动监控系统和智能化远程遥控操作,并同时通过公司移动智能网络设备可实现网络自动化控制。在电子政务逐步加快向信息网络化服务管理运行模式改革转变进程的社会背景作用下,相关专业部门人员间可以能够更好地相互实现业务资源信息共享,通过电子政务网络平台数据同步传输,技术人员们可以相互更好地相互进行沟通，从而为国民经济建设做出更大的贡献。机电一体化技术将机电设备与电子技术结合起来，实现新的制造模式，促进中国制造业的改革与转型，为中国制造业的发展注入新的活力，为企业未来的发展谋求更多的利益。即使没有监理，也要让机械工程在没有监督人员情况下运行。

总之，在经济发展的新时期，机械制造对智能技术和机电一体化技术需求是显而易见的，机电一体化技术的过程也是智能技术发展的过程。在这个过程中，工作人员需要从技术应用的实践经验中积累技术应用的实践经验，结合技术应用的经验，优化智能技术的应用形式。

　　参考文献

[1]孟庆春.机电一体化技术的应用与发展[J].科技情报开发与经济,2012,22(01):115-116.

[2]黄恩勇.浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势[J].科技与企业,2012(04):210.

[3]宋立.机电一体化技术的应用与发展前景[J].科技信息,2012(16):448.

[4]刘耀海.浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势[J].信息系统工程,2012(10):89+95.

[5]李春雨.机电一体化技术的应用与发展[J].工程技术研究,2016(07):64-65.

[6]屈科科,解军艳.工程机械机电一体化技术的应用与发展研究[J].黑龙江科技信息,2017(01):42.

[7]胡环宇.机电一体化技术的应用与发展趋势[J].电子技术与软件工程,2017(16):125.

[8]张阳.浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势[J].内燃机与配件,2017(24):151-152.

[9]边继宁.浅析机电一体化技术的应用及发展趋势[J].山东工业技术,2017(23):202.

[10]祁蕾,高民,杨继芳.机电一体化技术的应用与发展趋势[J].南方农机,2021,52(02):169-170.

[11]杨文娟.工程机械机电一体化技术的应用与发展探索[J].内燃机与配件,2021(05):188-189.

[12]姜恒.探究机电一体化技术的应用与发展[J].中国新通信,2018,20(24):84-85.

[13]李艳.浅析机电一体化技术的应用及发展趋势[J].南方农机,2019,50(03):145.

[14]王京.煤矿机械中机电一体化技术的应用与发展[J].矿业装备,2019(03):170-171.

[15]陆礼明.水利工程建设中机电一体化技术的应用分析[J].科技视界,2019(20):202-203.

[16]顾视江,郑文智.浅议智能制造中对于机电技术的应用[J].技术与市场,2019,26(09):112+114.

[17]田玲.浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势[J].电子制作,2018(02):26-27+53.

致谢

在本次论文设计过程中,老师对该论文从选题,构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模,老师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神,将永远激励着我。

在此,谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意。最后,我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅,评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。