機(jī)電一體化的未來范文
時間:2023-08-07 17:39:44
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篇1
【論文摘要摘要:先容了光機(jī)電一體化技術(shù)特征,探究了國內(nèi)外技術(shù)目前狀況和發(fā)展趨向,指出了未來發(fā)展遠(yuǎn)景和一些重要技術(shù)熱門。
近些年來,光機(jī)電一體化技術(shù)得到迅猛發(fā)展,在民用產(chǎn)業(yè)和軍事領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因此,光機(jī)電一體化技術(shù)成為當(dāng)今機(jī)械產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個主要趨向。
1.光機(jī)電一體化技術(shù)特征
光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計算機(jī)和傳感器五個部分組成,相互構(gòu)成一個功能完善的柔性自動化系統(tǒng)。其中計算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。和傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較,光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。
1.1 體積小,重量輕,適應(yīng)性強(qiáng),操縱更方便
光機(jī)電一體化技術(shù)使得操縱職員擺脫了以往必須按規(guī)定操縱程序或節(jié)后頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操縱的工作方式,可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操縱程序,任何一臺光機(jī)電一體化裝置的動作,可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實(shí)現(xiàn),甚至實(shí)現(xiàn)操縱全自動化和智能化。
1.2 功能增加,精度大幅進(jìn)步
光機(jī)電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開發(fā)的自動化、智能化機(jī)構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制 水平進(jìn)步,運(yùn)算速度加快,通過電子自動控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動作,其自行診斷、校正、補(bǔ)償功能可減少誤差,達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。同時,由于機(jī)械傳動部件減少,機(jī)械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3 部分硬件實(shí)現(xiàn)軟件化,智能化程度進(jìn)步
傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動保護(hù)直至自動記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過改變程序,指令等軟件內(nèi)容而無需改動硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能,使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨向向"軟件化"和"智能化"。
1.4 產(chǎn)品可靠性得到進(jìn)步,使用壽命增長
傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動部分,一般都伴隨著磨損及運(yùn)動部件配合間隙所引起的動作誤差,導(dǎo)致可動摩擦、撞擊、振動等加重,嚴(yán)格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用,使裝置的可動部件減少,磨損也大為減少,像集成化接近開關(guān)甚至無可動部件、無機(jī)械磨損。因此,裝置的壽命進(jìn)步,故障率降低,從而進(jìn)步了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
1.5 融合了多種學(xué)科新技術(shù),衍生出很多功能更強(qiáng)、性能更好的新產(chǎn)品
光機(jī)電一體化產(chǎn)品的探究開發(fā)涉及到很多學(xué)科和專業(yè)知識,包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、電力電子學(xué)、電工學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、光學(xué)、控制論、信息論和計算機(jī)科學(xué)等。例如人們很熟悉的靜電復(fù)印機(jī)、彩色印像機(jī)等,就是一種由機(jī)、電、光、磁、化學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)復(fù)合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。光機(jī)電一體化技術(shù)將光電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)和機(jī)械技術(shù)各自的上風(fēng)結(jié)合起來,衍生出很多功能更強(qiáng)、性能更好的新一代技術(shù)裝備。
1.6 產(chǎn)品系統(tǒng)性增強(qiáng),各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求進(jìn)步
光機(jī)電一體化是一門學(xué)科的邊沿科學(xué)技術(shù),多種技術(shù)的綜合及多個部分的組合,使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求,這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長避短,進(jìn)步系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
2.探究目前狀況和發(fā)展趨向
2.1探究目前狀況
自從我國實(shí)行改革開放以來,科技領(lǐng)域急起直追,我國的光機(jī)電一體化技術(shù)已取得明顯的成效,數(shù)控產(chǎn)品有了很大的進(jìn)步,尤其是經(jīng)濟(jì)型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快,是我國特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品,不但適用國內(nèi)市場的需要,部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品采用可編程控制器(PC)和微電子技術(shù)控制設(shè)備也越來越多,覆蓋面也日益擴(kuò)大,從紡織機(jī)械、軸承加工設(shè)備、機(jī)床、注塑機(jī)到橡膠輪胎成型機(jī)、重型機(jī)械、輕產(chǎn)業(yè)機(jī)械都是如此,我國自行研制和生產(chǎn)的光機(jī)電設(shè)備,在質(zhì)量上也有重大突破,為今后的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。 【
2.2 發(fā)展趨向
光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個學(xué)科、領(lǐng)域,成為一種新興的學(xué)科,并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè),而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)越來越受到高度重視。
從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來看,光機(jī)電一體化技術(shù)的未來技術(shù)熱門主要包括摘要:
(1)激光技術(shù)
1)高單色性,利用激光高單色性作精密丈量時,可極大地進(jìn)步丈量精度和量程。
2)高方向性,因具有很遠(yuǎn)間隔傳輸光能和傳輸控制指令的能力,從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)間隔激光通訊、激光測距、激光雷達(dá)、激光導(dǎo)航以及遠(yuǎn)控。
3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦點(diǎn)四周可產(chǎn)生幾千到幾萬度的高溫,可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化,對各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)行特種加工。
4)相干性,由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通訊、全息照相、激光印刷以及光學(xué)計算機(jī)的研制,而在實(shí)際運(yùn)用中也會通過一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性,應(yīng)用范圍更廣。
(2)傳感檢測技術(shù)
1)激光準(zhǔn)直,能夠丈量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三維空間的基準(zhǔn)丈量。
2)激光測距,其探測間隔遠(yuǎn),測距精度高,抗干擾性強(qiáng),體積小,重量輕,但受自然影響大。
3)光纖探測器,在目標(biāo)很小,間隔受限或危險的環(huán)境中,最常選用的是光纖探測器。
其他還有激光打孔、刻槽=標(biāo)記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。
(3)激光快速成型技術(shù)
激光快速成型是利用計算機(jī)將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層,將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié),由點(diǎn)、線構(gòu)造零件的面(層),然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場,極大地進(jìn)步了汽車生產(chǎn)企業(yè)對市場的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競爭能力。
(4)光能驅(qū)動技術(shù)
利用光致變形材料可制作光致動器和光機(jī)器人?,F(xiàn)已研制成功一種光致動器,其工作原理是將光照在外形記憶合金上,反復(fù)地通、斷使材料伸縮,再利用感溫磁性體的溫度特性,將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性,加上光的通斷便能實(shí)現(xiàn)所要求的動作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該致動器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于低級階段,假如能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光功能特性的動態(tài)物質(zhì),則可使光能驅(qū)動技術(shù)廣泛應(yīng)用。
3.結(jié)語
技術(shù)上的改革和和之相配套的技術(shù)支持是創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)。開發(fā)光機(jī)電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機(jī)械技術(shù)中恰當(dāng)?shù)匾M(jìn)電子技術(shù),產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化,便具有很高的功能水平和附加價值,將給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
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篇2
關(guān)鍵詞:智能 機(jī)電一體化 綠色
1 概述
機(jī)電一體化指的是在機(jī)械的主功能、動力功能、控制功能和信息功能的基礎(chǔ)上引進(jìn)微電子技術(shù),并且將機(jī)械設(shè)備和電子設(shè)備用軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱,因此,“機(jī)電一體化技術(shù)”是機(jī)械、微電子和信息三項技術(shù)相互融合、交叉的產(chǎn)物,是機(jī)械技術(shù)、計算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展,微處理器、微型機(jī)在各個技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,對各個領(lǐng)域的發(fā)展起了很大的推動作用,正因電子技術(shù)的快速發(fā)展,進(jìn)而帶動了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,科技的進(jìn)步更是依賴于其發(fā)展,因此其未來的發(fā)展對科技的進(jìn)步起著至關(guān)重要的作用。
2 機(jī)電一體化技術(shù)未來的發(fā)展
2.1 全息系統(tǒng)化 全息系統(tǒng)化也即智能化,是對機(jī)器的行為描述,即在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收計算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、混沌動力學(xué)、人工智能、心理學(xué)和生理學(xué)等新的學(xué)科方法、新的設(shè)計思想,從而模擬人類的思維能力,使它如同人一樣具有思維、意識等能力,以便達(dá)到更高水平的控制目標(biāo)。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,機(jī)電一體化產(chǎn)品智能特征也越來越明顯,智能化水平也是日趨上升,新世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)中的智能化的快速發(fā)展,人工智能在機(jī)電一體化的研究中也日益得到重視,其中機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能結(jié)合就是一項重要應(yīng)用。當(dāng)然,要使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能永遠(yuǎn)是不可能的,也沒有這個必要,但是,高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有低級智能或者人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
2.2 微型機(jī)電化 在實(shí)驗(yàn)室中,目前,通過半導(dǎo)體蝕刻技術(shù),已經(jīng)制造出亞微米級的機(jī)械元件,如果這一成果應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品時,那么就沒有必要再區(qū)分什么是控制器、什么是機(jī)械部分了,這時就完全的實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電子的“融合”,這樣CPU、機(jī)體、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)就可以集成在一起,而且體積小,同時組成一種自律元件。這種微型機(jī)械學(xué)是機(jī)電一體化的一個重要的前進(jìn)方向,更是機(jī)電一體化向微觀領(lǐng)域和微型機(jī)器的發(fā)展趨勢,在國外,人們稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng),也指外觀尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,一并向微米級、納米級發(fā)展,正因?yàn)槲C(jī)電一體化產(chǎn)品耗能少、體積小、運(yùn)動靈活,在軍事、生物醫(yī)療、信息等方面占有很高的地位和很大的優(yōu)勢。
2.3 光機(jī)電一體化 光機(jī)電一體化是機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢,因?yàn)闄C(jī)電一體化系統(tǒng)是由機(jī)械系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)等部件構(gòu)成的,因此,在機(jī)電一體化技術(shù)中引進(jìn)光學(xué)技術(shù),充分利用光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點(diǎn),有效地改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。
2.4 產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)全球化 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展帶動了科學(xué)技術(shù)的巨大發(fā)展,同時給日常生活都帶來了全新的面貌,全球生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)被各種網(wǎng)絡(luò)連成一片,企業(yè)間的競爭也將出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全球化,一旦研制出機(jī)電一體化新產(chǎn)品,只要其質(zhì)量有保證,功能可靠,必然會暢銷全球。因?yàn)橛辛司W(wǎng)絡(luò)的普及,那么只要是關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制技術(shù)也就方興未艾,然而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備就是機(jī)電一體化產(chǎn)品,因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品也必然會朝著網(wǎng)絡(luò)全球化發(fā)展。
2.5 產(chǎn)品綠色化 隨著工業(yè)的發(fā)達(dá),人們的生活也發(fā)生了巨大的變化:①物質(zhì)需求豐富,生活舒適;②可用資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。因?yàn)檫@些現(xiàn)象的出現(xiàn),人們開始呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然,那么此時,綠色產(chǎn)品的概念也就應(yīng)運(yùn)而生,這是一個時代的綠色化趨勢,在這里,機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指:使用時不破壞生態(tài)環(huán)境,報廢后還能回收利用。因此,機(jī)電一體化綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的過程中,應(yīng)完全符合生存環(huán)境和人類健康的要求,對生態(tài)環(huán)境盡可能的無害或危害極少,資源利用率要極高。由于這種客觀的存在性,設(shè)計綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品所需要的技術(shù)成本很高,但其具有遠(yuǎn)大的發(fā)展空間。
2.6 “生物——軟件”化 未來的機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,即機(jī)電一體化的人格化,其有兩層含義:①機(jī)電一體化產(chǎn)品的使用對象是人,怎樣將人的智能、情感、人性賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品顯得越來越重要,尤其是家用機(jī)器人,其最高境界就是人機(jī)一體化;②模仿生物機(jī)理,研制出各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。隨著科技的發(fā)展,機(jī)電一體化裝置對信息的依賴性越來越大,很多時候類似于活的生物:當(dāng)大腦停止工作時,生物便死亡,而大腦工作時,生物就充滿活力,即信息決定系統(tǒng)的工作與否。目前,在仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機(jī)構(gòu),可為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供新型的機(jī)體,但是如何使這些新型機(jī)體具有生命力還是研究中的一大難題,這一研究領(lǐng)域被稱之為“生物——軟件”或者說“生物系統(tǒng)”,而生物的特點(diǎn)正是“肌體(硬件)——大腦(軟件)”一體,不可分割。機(jī)電一體化產(chǎn)品向生物系統(tǒng)化發(fā)展是好,但是目前的技術(shù)與理論還是有很大的差距,因此,還需要更加倍的努力。
3 結(jié)束語
通過本文的論述可見,機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是隨機(jī)出現(xiàn)的,而是一個時代的產(chǎn)物,文中敘述的這些發(fā)展方向是科技發(fā)展到一定階段的必然要求,更是一個必然結(jié)果。目前,因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)的限制,其與一些相關(guān)技術(shù)的互融程度還是不是太明顯,但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢必將越來越明顯,因?yàn)樗仁嵌囗椏茖W(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,又極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透,其發(fā)展前景也將越來越光明,這必然會給世界帶來更大的技術(shù)力量。
參考文獻(xiàn)
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篇3
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化技術(shù);礦山應(yīng)用現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢
20世紀(jì)60年代,電子技術(shù)逐漸成熟,人們開始將電子技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械發(fā)展中。機(jī)電一體化技術(shù)不斷成熟,在每個領(lǐng)域都有所應(yīng)用。當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)擁有如下優(yōu)勢:具有很高的安全性和可靠性,能夠提高使用性能。簡化操作步驟,提高工作效率,保障工作質(zhì)量。機(jī)電一體化產(chǎn)品具有上述功能,因此適用于各種領(lǐng)域和不同場合,機(jī)電一體化產(chǎn)品具有非常高的應(yīng)變能力,可以大大提高控制的靈敏度和檢測的精度,復(fù)合功能使得調(diào)整和維護(hù)更加方便。礦產(chǎn)資源一直是人們生活中大量應(yīng)用的能源,近年來隨著科技的發(fā)展,社會的進(jìn)步。尤其是機(jī)電一體化技術(shù)走向智能化和數(shù)控化,在性能和功能方面都有極大地提升,這更為礦山開采挖掘提供了穩(wěn)定的支撐,保證了礦產(chǎn)資源采、掘、運(yùn)等過程的效率和質(zhì)量。研究機(jī)電一體化技術(shù)在礦山應(yīng)用中的現(xiàn)狀,探索如何將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到礦山發(fā)展,保證安全、高效和現(xiàn)代化的生產(chǎn)模式,對于促進(jìn)我國礦山資源和礦產(chǎn)工業(yè)走向現(xiàn)代化和智能化發(fā)展具有極其重要的意義[1]。本文首先對于機(jī)電一體化技術(shù)在礦山應(yīng)用的現(xiàn)狀進(jìn)行研究。通過本文的分析可以了解到機(jī)電一體化技術(shù)在礦山中具有重要應(yīng)用,且未來必然會向模塊化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化和綠色化發(fā)展。
1機(jī)電一體化技術(shù)在礦山應(yīng)用的現(xiàn)狀
1.1在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用
礦物提升是礦山生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),因此對于提升機(jī)的機(jī)械性能要求和傳動要求很高。目前所使用的礦井提升機(jī)是礦山設(shè)備中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)最多的設(shè)備。礦井提升機(jī)的控制方式是芯片和PLC外端結(jié)合統(tǒng)一控制,統(tǒng)一控制使軟件功能得以實(shí)現(xiàn),保證操作過程的安全性,操作結(jié)果的可靠性。機(jī)電一體化技術(shù)能夠保護(hù)系統(tǒng)軟件和硬件,實(shí)現(xiàn)礦井電動機(jī)的軟啟動,啟動時不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)差沖擊,提升操作系統(tǒng)分為手動調(diào)繩、半自動調(diào)繩、全自動調(diào)繩三種運(yùn)行方式,手動調(diào)繩是指操作時利用人工手動調(diào)節(jié)提升繩的高度來完成工作,半自動調(diào)繩是指操作過程將人工手動和智能化機(jī)械結(jié)合調(diào)節(jié)提升繩的高度來完成工作。機(jī)電技術(shù)為提升機(jī)設(shè)置的保護(hù)系統(tǒng)由監(jiān)控裝置、故障診斷裝置、報警裝置組成,監(jiān)控裝置對提升機(jī)運(yùn)行工作的全過程實(shí)施自動監(jiān)測,當(dāng)發(fā)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)行過程參數(shù)出現(xiàn)錯誤或者某個零件出現(xiàn)故障時,故障診斷裝置就會通過LED屏顯示出來,同時報警裝置發(fā)出警報聲,提醒工作人員。機(jī)電一體化技術(shù)大大提高提升機(jī)運(yùn)行安全性,減少維修工作量,保證提升工作質(zhì)量[2]。
1.2在空氣壓縮機(jī)中的應(yīng)用
空氣壓縮機(jī)是礦山資源開采挖掘時需要使用的固定設(shè)備,使空壓機(jī)的高低壓缸、電機(jī)系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的工作運(yùn)行效率更高,同時也可以開通系統(tǒng)內(nèi)部的軟件系統(tǒng),簡化空氣壓縮機(jī)的控制回路接線,使外部線路更加清晰明了。
1.3在其他機(jī)械中的應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)在礦山電液控制裝置中也有廣泛的應(yīng)用。借助機(jī)電一體化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對支架工作狀態(tài)的準(zhǔn)確檢測。機(jī)電一體化設(shè)備具有安全性能高,設(shè)備體積小,操作過程簡單,運(yùn)行結(jié)果可靠,便于維修等優(yōu)點(diǎn),可以大大減輕技術(shù)人員的工作負(fù)擔(dān),提升礦山產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化和機(jī)械化水平[3]。
2機(jī)電一體化技術(shù)在礦山中的發(fā)展趨勢
未來的機(jī)電一體化技術(shù)在礦山中必然向模塊化趨勢、智能化趨勢、網(wǎng)絡(luò)化趨勢、微型化趨勢以及綠色化趨勢發(fā)展。發(fā)展趨勢表如下表1所示:通過表1可知,機(jī)電一體化技術(shù)在礦山中首要的發(fā)展方式就是向模塊化發(fā)展。這是一項復(fù)雜而艱難的任務(wù),因?yàn)榈V山設(shè)備中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的產(chǎn)品種類繁多,生產(chǎn)廠家也多種多樣,因此如何將這些機(jī)電一體設(shè)備模塊化一直是人們想要解決的問題。現(xiàn)在學(xué)者已經(jīng)通過研制控制單元和動力單元來實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體設(shè)備的模塊化,研制出減速智能裝置和圖像處理系統(tǒng),調(diào)查顯示,機(jī)電一體化設(shè)備向模塊化發(fā)展可以使礦山企業(yè)更加具有規(guī)模性。智能化是機(jī)電一體化技術(shù)在礦山企業(yè)中的必然發(fā)展模式,智能化是指利用計算機(jī)科學(xué)、模糊學(xué)、心理學(xué)和生理學(xué)等動力學(xué)為機(jī)電設(shè)備賦予人工智能,使機(jī)電設(shè)備擁有判斷思維、邏輯推理和自主決策的功能,機(jī)電設(shè)備智能化能夠大大減少礦山作業(yè)技術(shù)人員的工作量,是礦山發(fā)展的必然方向。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也飛速進(jìn)步,指揮者在家里甚至就可以完成工作,擁有極高的便利性。微型化機(jī)電一體化技術(shù)向微型機(jī)械和微觀領(lǐng)域發(fā)展。微電子機(jī)械的尺寸通常不會超過1cm,產(chǎn)品體積小,所以靈活性更高,所消耗的能源也更少,擁有大型機(jī)械設(shè)備不可比擬的優(yōu)勢,超精密技術(shù)為機(jī)電一體化設(shè)備向微型化發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障。礦山資源開采雖然為人們生活帶來了極大的便利,但是也對環(huán)境造成了不容忽視的污染,因此未來的機(jī)電一體化技術(shù)在礦山企業(yè)中必然會向綠色化發(fā)展。整個機(jī)械一體化產(chǎn)品在設(shè)計、制造、使用和銷毀過程中都要保證不污染生態(tài)環(huán)境,或者極少污染生態(tài)環(huán)境。綠色機(jī)電一體化產(chǎn)品在使用時保證資源的可持續(xù)發(fā)展,是未來的必然發(fā)展方向。
3結(jié)語
通過本文的研究可以了解到機(jī)電一體化技術(shù)在大量礦山設(shè)備,未來的機(jī)電一體化技術(shù)在礦山中必然會向模塊化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化和綠色化趨勢發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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篇4
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化 技術(shù) 煤礦機(jī)械 應(yīng)用
1 概述
機(jī)電一體化是一門復(fù)合型技術(shù),它集機(jī)械、電子、計算機(jī)和信息為一體,機(jī)械是其主功能、依托計算機(jī)和電子技術(shù)發(fā)展動力功能,把機(jī)械裝置、電子設(shè)備和軟件等結(jié)合起來,發(fā)揮其獨(dú)特的作用。數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化是其未來主要發(fā)展方向。煤礦業(yè)未來往高效安全、清潔、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方向發(fā)展,而煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用能夠推動其快速往這個方向發(fā)展,并實(shí)現(xiàn)煤礦綜合自動化。此外,煤礦機(jī)電一體化技術(shù)是煤礦企業(yè)信息化的關(guān)鍵支撐技術(shù),并廣泛應(yīng)用于煤礦采掘和裝備應(yīng)用與推廣上,促使其快速健康的發(fā)展,為整個煤礦工業(yè)打下穩(wěn)固基礎(chǔ)。本文分析了煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其研究意義、它在煤礦業(yè)的應(yīng)用和其未來發(fā)展趨勢,希望對煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到推動作用。
2 對我國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀的研究
中國的機(jī)電一體化技術(shù)萌芽期是從20世紀(jì)70年代開始,到了80年代后期,在綜合機(jī)械化采煤這一領(lǐng)域得到飛躍發(fā)展,并推動了煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。在這一年代,采煤機(jī)已經(jīng)發(fā)展為電牽引。進(jìn)入20世紀(jì)90年代中期,在已有基礎(chǔ)上研發(fā)了大功率電牽引采煤機(jī)。到了21世紀(jì),煤礦機(jī)電一體化技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用,并在某些領(lǐng)域取得極佳的成績,如煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控、大型固定設(shè)備的后備保護(hù)等。但與國外發(fā)達(dá)國家相比,我國的機(jī)電一體化技術(shù)起步較晚,因此,在對該技術(shù)的研發(fā)水平、應(yīng)用領(lǐng)域、投資規(guī)模和技術(shù)管理上都稍微落后于采煤業(yè)發(fā)達(dá)的國家。
3 分析煤炭機(jī)電一體化技術(shù)的研究意義
隨著煤炭機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,分析研究該技術(shù)有著重大的意義。本文主要從三個方面分析了其研究意義。
3.1 有效提高了煤礦作業(yè)的勞動效率 傳統(tǒng)的煤礦作業(yè)大多數(shù)是以手工為主,而引用機(jī)電一體化可以大大提高勞動效率,降低工人的勞動強(qiáng)度,縮短作業(yè)時間,生產(chǎn)效率明顯得到明顯提高。
3.2 有效提高勞動安全保障 傳統(tǒng)煤礦工人的工作環(huán)境都比較差,如潮濕、灰塵大,這嚴(yán)重影響工人的身體健康,有時還會危及到他們的生命安全。機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在煤礦領(lǐng)域能夠保障工人勞動安全,防止灰塵和潮濕等惡劣環(huán)境危害他們的身體健康。
3.3 明顯增加勞動收入 機(jī)電一體化運(yùn)用在煤礦機(jī)械中不僅能提高勞動生產(chǎn)率,同時也提高了煤炭產(chǎn)量。這直接受益的是煤礦企業(yè),而煤礦企業(yè)效益的提高,煤礦工人的勞動收入也明顯上升,改善其生活水平。此外,煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還能帶動當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,為當(dāng)?shù)貛硪欢ǖ慕?jīng)濟(jì)效益。
4 對機(jī)電一體化在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用研究
工業(yè)化的快速發(fā)展也帶動了煤礦業(yè)的發(fā)展,在煤礦產(chǎn)業(yè)引進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù),并廣泛應(yīng)用在煤礦產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域。以下從三個方面進(jìn)行闡述,它們分別是機(jī)電一體化在礦井綜合采煤方面的應(yīng)用、礦井運(yùn)輸提升設(shè)備的應(yīng)用和煤礦安全生產(chǎn)方面的應(yīng)用。①應(yīng)用于礦井綜合采煤方面。機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的一個典型應(yīng)用就是電牽引采煤礦機(jī),它具有牽引特性好、反映快捷、結(jié)構(gòu)簡單易用、工作效率高和壽命長等良好特點(diǎn)。因此,它被廣泛應(yīng)用于大傾角煤層。②應(yīng)用于礦井運(yùn)輸提升設(shè)備。機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)的另一主要應(yīng)用是帶式輸送機(jī)和礦井提升機(jī)。其中帶式輸送機(jī)因能長距離運(yùn)送、運(yùn)行期間安全性能高,并能實(shí)現(xiàn)自動化而成為我國煤礦井下原煤礦輸送系統(tǒng)的主要運(yùn)輸設(shè)備。而礦井提升機(jī)其機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單,能實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化交流提升。③應(yīng)用于煤礦安全生產(chǎn)方面。最能強(qiáng)有力的體現(xiàn)出煤礦業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)的就是應(yīng)用于礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng),這不僅能保證煤礦進(jìn)行安全生產(chǎn),還能促進(jìn)煤礦安全管理的發(fā)展。這也符合了我國規(guī)定的礦井必須配備礦井監(jiān)測控制系統(tǒng)的規(guī)定,使工人在安全的條件下進(jìn)行生產(chǎn)。
5 對煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢的研究
國產(chǎn)煤礦機(jī)電一體化設(shè)備的特點(diǎn)是:智能化、程序化、信息化,并具有很多無可比擬的優(yōu)點(diǎn),如便于操作維護(hù)、設(shè)備體積小、安全可靠度高等。這一技術(shù)廣泛應(yīng)用與煤礦業(yè)能有效減輕工人的勞動強(qiáng)度,提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)效益,拉動社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但目前為止,我國的機(jī)電一體化技術(shù)還落后于其他煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的國家,本文特分析了其未來發(fā)展的三個主要趨勢。第一,研究發(fā)展擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的煤礦開采技術(shù),特別是在關(guān)鍵裝置方面;第二,在產(chǎn)品功能方面增家通信功能,以配合綜合自動化的發(fā)展需求。第三,機(jī)電一體化技術(shù)的日后研究重點(diǎn)之一是研究發(fā)展煤礦機(jī)器人。
6 結(jié)語
綜上所述,科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展能夠有效推動機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,并廣泛應(yīng)用于煤礦產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域,加快煤礦產(chǎn)業(yè)快速向前發(fā)展,進(jìn)而推動社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠提高煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,還保障了工人操作的安全性。國家也越來越重視煤礦產(chǎn)業(yè)的安全性生產(chǎn),這使煤礦產(chǎn)業(yè)大幅度增加煤礦設(shè)備的投入。因此,它的發(fā)展必能創(chuàng)作出更大的社會價值。
參考文獻(xiàn):
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篇5
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化;應(yīng)用;發(fā)展前景
中圖分類號:TH39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-8937(2015)26-0064-02
機(jī)電一體化技術(shù)這一概念最早是由日本企業(yè)界在二十世紀(jì)七十年代左右提出的,當(dāng)時被取名為“Mechatronics”,意思是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。隨著時代的發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)融合了計算機(jī)技術(shù)、機(jī)械加工技術(shù)、自動化技術(shù)及電子信息技術(shù)等多種技術(shù)類型。機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了人工操作向機(jī)械自動化操作的轉(zhuǎn)變,在產(chǎn)品制造水平、生產(chǎn)效率及產(chǎn)品性能穩(wěn)定性等方面帶來了顯著變化。隨著新時期工業(yè)生產(chǎn)逐漸向自動化、智能化及綠色化方向發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)在眾多領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。
1 機(jī)電一體化技術(shù)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用狀況
1.1 數(shù)控機(jī)床
機(jī)電一體化技術(shù)最為典型的應(yīng)用案例就是數(shù)控機(jī)床,隨著近些年的發(fā)展,數(shù)控機(jī)床在精度控制上更為精確,在功能上更加多樣,在結(jié)構(gòu)上更加趨于合理,在操作上更顯便捷,總體上說,隨著機(jī)電一體化技術(shù)的深入應(yīng)用,數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)功能上向著模塊化、總線式、緊湊型方向發(fā)展,在組織體系上更多采用了多主總線及多CPU架構(gòu)模式。將富有開放性的設(shè)計方法應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床,可以極大提高系統(tǒng)的兼容屬性及層次屬性,在編程、設(shè)備升級改裝等環(huán)節(jié)更加便捷智能,能夠達(dá)到一臺機(jī)床實(shí)時控制多臺機(jī)床的效果,從而實(shí)現(xiàn)了多通道及多過程的控制管理。
此外,通過在數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)中采用機(jī)電一體化中的在線診斷技術(shù)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊控制技術(shù),當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)或要出現(xiàn)各類故障時,如刀具破損等,可以借助在線診斷的相關(guān)功能模塊向機(jī)床操作人員進(jìn)行信息反饋,從而便于及時采取相應(yīng)的控制措施。
1.2 工業(yè)機(jī)器人等柔性制造系統(tǒng)
柔性制造系統(tǒng),簡稱為FMS,實(shí)現(xiàn)了高度計算機(jī)化,涵蓋了數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、料盤及自動化倉庫等各個部分,能夠根據(jù)生產(chǎn)指令,按量地開展各類生產(chǎn)任務(wù)。除了上面介紹的數(shù)控機(jī)床,機(jī)電一體化在工業(yè)機(jī)器人制造中也發(fā)揮了重要作用。
工業(yè)機(jī)器人能夠代替一部分人力勞動,在涉及到作業(yè)條件復(fù)雜,如噪音污染大、氣體污染嚴(yán)重、輻射程度較高的作業(yè)場所,工業(yè)機(jī)器人可以發(fā)揮自身優(yōu)勢,確保生產(chǎn)制造的連續(xù)性。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的成熟,現(xiàn)階段工業(yè)機(jī)器人智能化程度大幅提高,能夠借助功能更加強(qiáng)大的元件設(shè)備收集整理數(shù)據(jù),并針對具體情況作出分析判斷,一定程度上達(dá)到了人腦的功能,在多種作業(yè)環(huán)境中能夠?qū)嵤﹩为?dú)作業(yè)。
1.3 計算機(jī)集成制造及分布式控制系統(tǒng)
計算機(jī)集成制造借助于自動化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù),通過采用計算機(jī)技術(shù),把產(chǎn)品設(shè)計制造過程中的一些分散的子系統(tǒng)加以集成,從而形成了能夠適用于小批量及多品種生產(chǎn)的智能化制造系統(tǒng)。計算機(jī)集成制造突破了各個部門之間的生產(chǎn)界限,做到了產(chǎn)品在開發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營等環(huán)節(jié)的融合。
分布式控制系統(tǒng)是通過中央計算機(jī)控制指揮多臺計算機(jī)設(shè)備,憑借著分布式控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性,是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的關(guān)鍵核心技術(shù)。分布式控制系統(tǒng)在分級上根據(jù)具體情況可以分為兩級系統(tǒng)、三級系統(tǒng)乃至更多級別,能夠?qū)ιa(chǎn)制造過程進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)督控制及管理,在后期維護(hù)及系統(tǒng)擴(kuò)展上也能夠靈活操控。
1.4 在建筑施工行業(yè)中的應(yīng)用
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,有不少先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際建筑施工中。施工機(jī)械機(jī)電一體化從半自動化、監(jiān)控、全自動到遙控不斷發(fā)展,降低了施工風(fēng)險,提高了施工質(zhì)量。
現(xiàn)階段機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程中的具體應(yīng)用主要包括混凝土機(jī)械、起重機(jī)械、土方機(jī)械(如國外液壓挖掘機(jī))。機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在建筑施工領(lǐng)域既可以保證施工安全和工程質(zhì)量,降低勞動強(qiáng)度、加快施工進(jìn)度,也對避免工場事故有著重大的意義。
2 機(jī)電一體化的未來發(fā)展前景
2.1 人工智能化
現(xiàn)階段機(jī)電一體化具備了一定的智能化程度,但尚無法達(dá)到人工智能化的水平,隨著技術(shù)的發(fā)展,原先預(yù)想的使數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人具備模擬人腦的能力,已不再簡單局限在幻想中。機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)人工智能化,能夠使其具備推理判斷能力、自主思考能力以及決策制定能力,一方面能夠有效提升工業(yè)生產(chǎn)制造的自動化水平,另一方面能夠極大地節(jié)省人力成本,提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和精度。
2.2 網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn),軍事、政治、教育以及人民的日常生活都帶來了極大的變化。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠?yàn)闄C(jī)電一體化在遠(yuǎn)程監(jiān)控及遠(yuǎn)程控制等環(huán)節(jié)創(chuàng)造條件,因此,機(jī)電一體化與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合也是未來機(jī)電一體化發(fā)展前景之一。在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化操作后,工業(yè)生產(chǎn)制造人員可以脫離具體的生產(chǎn)崗位,只需在車間內(nèi)走動,掌握各個設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),然后借助操作面板來對各個流程工作加以控制。此外,在機(jī)電一體化設(shè)備和操作終端之間通過建立網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,借助光纖等信息傳播介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞,還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制,能夠極大地降低工作量。
2.3 微型化
機(jī)電一體化設(shè)備體積龐大,雖然不會對其性能構(gòu)成影響,但在搬運(yùn)中卻極為不便,微型機(jī)電一體化技術(shù)有效融合了軟件技術(shù)、微電子技術(shù)及微機(jī)械技術(shù),是未來機(jī)電一體化發(fā)展的重要方向。根據(jù)相關(guān)研究,機(jī)電一體化微型系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)向微米及納米系統(tǒng)的演進(jìn)。未來可能出現(xiàn)的微型化機(jī)電一體化技術(shù)可以在生物醫(yī)學(xué)及航空航天等領(lǐng)域廣泛使用。
2.4 模塊化及綠色環(huán)保化
現(xiàn)階段機(jī)電一體化的產(chǎn)品類型較多,生產(chǎn)制式不盡相同,在信息接口、電氣設(shè)備接口及動力接口上也存在差異,隨著技術(shù)成熟及行業(yè)間融合的加深,有必要制定出統(tǒng)一化的標(biāo)準(zhǔn)模式,實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的標(biāo)準(zhǔn)化及模塊化。
此外,隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng),在產(chǎn)品選擇上人們更加趨向于綠色產(chǎn)品,因此,機(jī)電一體化的綠色化也將成為未來的重要發(fā)展方向,在產(chǎn)品的生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸以及使用等環(huán)節(jié),環(huán)保觀念會貫穿于全過程。
3 結(jié) 語
總之,機(jī)電一體化技術(shù)在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的有效應(yīng)用可以極大提高產(chǎn)品的精度、質(zhì)量及生產(chǎn)效率,在強(qiáng)調(diào)成本節(jié)約及規(guī)?;a(chǎn)的背景下,具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢。隨著科技的進(jìn)步,機(jī)電一體化在未來發(fā)展前景上會向著更加智能、綠色、高效的方向發(fā)展,并將在工業(yè)生產(chǎn)制造中發(fā)揮更大的作用。
參考文獻(xiàn):
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篇6
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化;工程機(jī)械;應(yīng)用
1機(jī)電一體化的應(yīng)用優(yōu)勢以及在工程機(jī)械中的應(yīng)用
(1)機(jī)電一體化的應(yīng)用優(yōu)勢。機(jī)電一體化的技術(shù)應(yīng)用有著諸多的優(yōu)勢,能有效提高生產(chǎn)力,工程機(jī)械機(jī)電一體化設(shè)備的應(yīng)用,在信息自動化的處理能力上比較突出,自動化的信息處理能力大大提高了作業(yè)效率,可進(jìn)行高精度控制以及檢測。機(jī)械系統(tǒng)的啟動控制能力強(qiáng),這些優(yōu)勢就使得機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛。機(jī)電一體化的應(yīng)用優(yōu)勢還體現(xiàn)在安全性能強(qiáng)的層面,一體化技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用能大大提高機(jī)械設(shè)備的性能,功能比較全,其中報警以及監(jiān)控的功能下,能保障機(jī)械應(yīng)用的安全。(2)機(jī)電一體化的應(yīng)用發(fā)展。機(jī)電一體化的技術(shù)應(yīng)用在工程機(jī)械當(dāng)中,在20世紀(jì)70年代就已經(jīng)開始了,一些西方發(fā)達(dá)國家意識到機(jī)電一體化技術(shù)和工程機(jī)械領(lǐng)域結(jié)合的重要性,到了20世紀(jì)80年代的時候,微電子技術(shù)的發(fā)展比較快速,對機(jī)電一體化的技術(shù)發(fā)展有著促進(jìn)作用,并加強(qiáng)了機(jī)電一體化在工程機(jī)械當(dāng)中的應(yīng)用程度,工程機(jī)械的技術(shù)水平得到了顯著提高。當(dāng)前工程機(jī)械設(shè)備總體研發(fā)的理論有著突破,架構(gòu)在電子計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上的數(shù)控技術(shù)成為工程機(jī)械發(fā)展的主流技術(shù),工程機(jī)械的智能化發(fā)展將會成為未來的發(fā)展趨勢,工程機(jī)械設(shè)備技術(shù)水平將會進(jìn)一步的升級。(3)機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用。機(jī)電一體化應(yīng)用在工程機(jī)械當(dāng)中,能發(fā)揮其積極作用,在節(jié)能機(jī)械設(shè)備方面應(yīng)用可發(fā)揮節(jié)約能源的作用。以往的工程機(jī)械應(yīng)用,生產(chǎn)過程中機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行不穩(wěn)定以及不暢的現(xiàn)象比較突出,這會造成能源資源的浪費(fèi)。由于機(jī)械設(shè)備自身的功能協(xié)調(diào)性差、功能性不強(qiáng),就出現(xiàn)了這些問題。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用就能夠提高機(jī)械設(shè)備自身的性能,在自動化的程度上大大提高了,從而有助于減少材料資源的使用,材料成本就能有效降低,機(jī)電一體化下的工程機(jī)械應(yīng)用安全性能好,環(huán)保性能也好,提高了設(shè)備使用效率。機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用,自動化作業(yè)的功能發(fā)揮比較突出,自動化技術(shù)和機(jī)械設(shè)備的結(jié)合,就能帶動機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率。機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用對工程機(jī)械的自動化水平得到了有效提高,能有效實(shí)現(xiàn)半自動化以及全自動化的操作,和傳統(tǒng)工程機(jī)械的作業(yè)方式相比就有著很大轉(zhuǎn)變,大大提高了生產(chǎn)效率。工程機(jī)械當(dāng)中機(jī)電一體化的應(yīng)用過程中,監(jiān)控的功能應(yīng)用發(fā)揮著重要作用,能有效保障工程機(jī)械的應(yīng)用安全,及時解決故障。監(jiān)控技術(shù)在工程機(jī)械運(yùn)作當(dāng)中,是對電子技術(shù)的應(yīng)用構(gòu)建了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),運(yùn)用到了電子以及控制多項的技術(shù),對電子監(jiān)控裝置有效進(jìn)行了創(chuàng)造,改善了整體工程的工作狀態(tài),也有助于設(shè)備內(nèi)部傳動系統(tǒng)的性能提高,能有效實(shí)現(xiàn)自動故障診斷的目標(biāo)診斷。在機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的時候,系統(tǒng)就會發(fā)出警報,工作人員根據(jù)警報所提示的信息找到解決故障的方案,大大提高了故障解決效率,也能有效降低故障發(fā)生率。
2機(jī)電一體化背景下工程機(jī)械應(yīng)用發(fā)展前景
(1)工程機(jī)械智能化發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)的支持下,工程機(jī)械的發(fā)展在未來將會向著智能化方向邁進(jìn)。當(dāng)前已經(jīng)有諸多國家在工程機(jī)械當(dāng)中運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù),實(shí)現(xiàn)了智能化的發(fā)展。從我國工程機(jī)械智能化的程度來看還處在初期的發(fā)展階段,對于工程機(jī)械機(jī)電一體化的技術(shù)應(yīng)用研究還在進(jìn)一步的深化當(dāng)中,主要的發(fā)展方向還是實(shí)現(xiàn)全面智能化的目標(biāo)。當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床的結(jié)合,通過將混沌動力學(xué)以及運(yùn)籌學(xué)和數(shù)學(xué)等各種學(xué)科技術(shù)知識進(jìn)行了整合,使數(shù)控的能力水平得到了顯著提高,智能化工程機(jī)械的發(fā)展將會在高技術(shù)以及高性能和高效率目標(biāo)方面得以實(shí)現(xiàn)。(2)工程機(jī)械自動化發(fā)展。機(jī)電一體化的技術(shù)應(yīng)用以及技術(shù)的進(jìn)一步升級下,會有助于工程機(jī)械的自動化水平提高,這也是我國工程機(jī)械技術(shù)發(fā)展的重要目標(biāo)。機(jī)電一體化下的機(jī)械自動化水平的提高,能夠?qū)C(jī)械系統(tǒng)性能有效優(yōu)化,使生產(chǎn)的自動化程度提高,保障機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用質(zhì)量,最大化的減少事故的發(fā)生,保障了機(jī)械應(yīng)用的安全。在未來的進(jìn)一步技術(shù)發(fā)展中,我國對工程機(jī)械的自動化要求將會有所提高,屆時就能從整體上提高工程機(jī)械領(lǐng)域發(fā)展水平。(3)工程機(jī)械微型化及網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。技術(shù)水平的進(jìn)一步提高下,工程機(jī)械在微型化的發(fā)展方面將會有很大進(jìn)步。微型機(jī)電一體化系統(tǒng)主要是把電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)和納米尺度進(jìn)行融合,將機(jī)電一體化產(chǎn)品的體積縮小,突出運(yùn)動靈活的特征,采取精細(xì)化加工的技術(shù)應(yīng)用,這樣就能有助于保障工程機(jī)械性能的提高。另外,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平的提高和廣泛應(yīng)用,將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和工程機(jī)械的發(fā)展相結(jié)合,這就能進(jìn)一步強(qiáng)化機(jī)電一體化的整體性能,使產(chǎn)品向著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。
3結(jié)語
篇7
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化 煤礦企業(yè) 提升機(jī)
中圖分類號:TD67 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)02(a)-0214-02
機(jī)電一體化的實(shí)質(zhì)是在設(shè)備某一功能上引進(jìn)電子技術(shù),從而將機(jī)械設(shè)備與微電子技術(shù)充分結(jié)合在一起,經(jīng)專門的軟件對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行有效的控制,并完成某一特定的功能。它已經(jīng)發(fā)展成為一門具有自身獨(dú)立完整的體系的先進(jìn)技術(shù),并伴隨電子技術(shù)的快速發(fā)展,機(jī)電一體化逐漸向智能化發(fā)展。
1 機(jī)電一體化我國的發(fā)展形勢
1.1 智能化
在21世紀(jì),機(jī)電一體化主要是朝著智能化的方向發(fā)展,這就需要機(jī)電設(shè)備具有一定程度的智能性能,它可以擁有一定的邏輯思維、判斷識別以及自主決策的綜合能力。例如:在數(shù)控機(jī)床設(shè)備上裝設(shè)電子設(shè)備,從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話的功能,添加智能機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)庫與智能I/O接口,這將給機(jī)床在生產(chǎn)制造機(jī)械零件的加工、打磨與設(shè)備的維護(hù)等方面帶來很大的便捷。近幾年,伴隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展,出現(xiàn)一系列較實(shí)用的理論,如灰色理論、模糊控制、小波理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等,這些理論將會對機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。
1.2 模塊化
雖然國內(nèi)對機(jī)電一體化的生產(chǎn)制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),但由于生產(chǎn)機(jī)電一體化的廠家較多,這就造成機(jī)電一體化的類型較多,因此研發(fā)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口、機(jī)械接口、電氣接口已經(jīng)成為未來機(jī)電一體化標(biāo)準(zhǔn)模塊化發(fā)展的主要方向。由于采用機(jī)電一體化標(biāo)準(zhǔn)模塊化可以較快的研發(fā)出具有一定先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)品,可以很大程度上擴(kuò)大產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模,給機(jī)電一體化的發(fā)展創(chuàng)造美好的未來。例如:可以研發(fā)具有變頻調(diào)速、集減速的動力驅(qū)動單元;具有邏輯、判斷、決策等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣在機(jī)電一體化新產(chǎn)品的研發(fā)過程中,可以根據(jù)這些機(jī)電一體化標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元較短時間內(nèi)研發(fā)出新產(chǎn)品。
1.3 網(wǎng)絡(luò)化
在20世紀(jì)90年代,我國計算機(jī)的發(fā)展較迅速,其中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展比較突出。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用下,一些產(chǎn)品基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展下,逐漸研發(fā)出各種監(jiān)視技術(shù)和遠(yuǎn)程控制設(shè)備。研究發(fā)現(xiàn),遠(yuǎn)程控制設(shè)備的終端就是機(jī)電一體化產(chǎn)品,家用電器網(wǎng)絡(luò)化基于局域網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)場總線逐漸成為現(xiàn)實(shí),家用電器在家庭網(wǎng)絡(luò)的連接下形成以計算機(jī)為控制中心的集成家用電器系統(tǒng),這樣就可以確保人們可以在自己的家里,就可以盡情的享受這些高技術(shù)帶來的益處,因此,在未來的機(jī)電一體化產(chǎn)品需要朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
1.4 微型化
微型化,主要指機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)該向微觀領(lǐng)域、微型化逐漸邁進(jìn)的趨勢。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,微型化是未來五十年精細(xì)加工技術(shù)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù),更是生產(chǎn)效率的決定因素。在近十幾年的發(fā)展中,逐漸出現(xiàn)了各種微型機(jī)電一體化產(chǎn)品,如壓力傳感器、微觸覺傳感器、微膜、微探針等。
1.5 綠色化
在當(dāng)今時期,由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)到達(dá)一定的高度,而環(huán)境出現(xiàn)了嚴(yán)重的破損,嚴(yán)重影響國家的持續(xù)發(fā)展,因此,綠色化已經(jīng)成為現(xiàn)如今的熱門話題,也是機(jī)電一體化產(chǎn)品未來發(fā)展的新方向。在綠色產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、制造和銷售過程中,要嚴(yán)格按照可持續(xù)發(fā)展的基本要求,減少對環(huán)境的危害。
1.6 人性化
任何產(chǎn)品均是為人們的生活、生產(chǎn)提供服務(wù)的,機(jī)電一體化產(chǎn)品也不例外,因此未來的機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)該朝著人性化的方向發(fā)展,為人類的使用提供更加便捷、舒適的服務(wù)。同時,機(jī)電一體化除了完善的性能外,還需要在產(chǎn)品的外形、色彩等方面與外界環(huán)境保持一致。
2 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)也得到了快速的發(fā)展,它已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)中,為我國工業(yè)的發(fā)展打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。
2.1 機(jī)電一體化在煤礦行業(yè)中的應(yīng)用
(1)礦井提升機(jī)中的應(yīng)用。
在我國煤礦礦井內(nèi)生產(chǎn)中,提升機(jī)有效的結(jié)合機(jī)電一體化發(fā)展技術(shù),逐漸發(fā)展成為礦井內(nèi)的具有全智能化、交、直流提升機(jī)等大型設(shè)備,為煤礦企業(yè)的發(fā)展提供了非常的作用。尤其是礦井內(nèi)的內(nèi)裝式提升機(jī)方面,它在結(jié)構(gòu)上逐漸將驅(qū)動、滾筒兩項功能融合為一個整體,很大程度上簡化了提升機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu),其是一種具有研究價值的機(jī)電一體化設(shè)備,它完美的展示了將電子技術(shù)、計算機(jī)、機(jī)械設(shè)備、自動控制技術(shù)等結(jié)合在一體。研究發(fā)現(xiàn),全數(shù)字提升機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性高、智能化,且當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)重復(fù)故障時,還可以進(jìn)行故障的自動檢測、診斷,并做準(zhǔn)確的解決方案,同時設(shè)備還可以完成通信功能;此外,在數(shù)字提升機(jī)的結(jié)構(gòu)方面,它采用數(shù)據(jù)總線方式,很大程度上簡化了繁瑣的電氣安裝過程;配置簡單的設(shè)備硬件,可以相互兼容,減少零備件;可以快速地進(jìn)行提升機(jī)的軟啟動、瞬間改變發(fā)動機(jī)的加速度等。
在我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字化直流提升機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各個煤礦井下提升機(jī)中。此外,我國還自主研發(fā)生產(chǎn)了第一臺交-交變頻器交流提升機(jī),其運(yùn)行狀況穩(wěn)定、可靠程度高。由于提升機(jī)與計算機(jī)技術(shù)相互融合成一體,更加完善了提升機(jī)的安全保護(hù)系統(tǒng),可以利用兩臺計算機(jī)獨(dú)立的完成數(shù)據(jù)的處理、測量、通信等功能,大大保障了提升機(jī)的安全性能。
(2)礦井安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。
在礦井內(nèi)的安全監(jiān)測設(shè)備,其是煤礦行業(yè)機(jī)電一體化應(yīng)用的又一方面。我國在研究監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用較其他國家較晚,在20世紀(jì)80年代初,我國的有關(guān)部門成立專門的研究小組對國外煤礦監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā),很大程度上促進(jìn)我國監(jiān)控技術(shù)的快速發(fā)展。
在90年代,我國的監(jiān)測控制技術(shù)得到較快的發(fā)展,我國自主研發(fā)生產(chǎn)了具有先進(jìn)隨機(jī)數(shù)水平的監(jiān)測系統(tǒng),例如:KJ90系統(tǒng)K、J95系統(tǒng)等。這些監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是:進(jìn)一步提高礦井內(nèi)監(jiān)測分站的智能化發(fā)展水平;可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸;此外,為了確保井下生產(chǎn)的安全性,避免井下出現(xiàn)瓦斯氣體泄漏,在井內(nèi)安裝了瓦斯氣體監(jiān)控裝置,大大提高了礦井內(nèi)的安全生產(chǎn),提高了我國機(jī)電一體化的發(fā)展水平。
2.2 機(jī)電一體化在電氣遠(yuǎn)動系統(tǒng)中的應(yīng)用
在電氣行業(yè)中,遠(yuǎn)動系統(tǒng)利用機(jī)電一體化模式,采用分層分布式、模塊化開放結(jié)構(gòu)模式,從而保障了變電站遠(yuǎn)動測控功能的安全性、穩(wěn)定性、可靠性。其主要是原理是遠(yuǎn)動系統(tǒng)的每一個分布子系統(tǒng)都是根據(jù)變電站的一次設(shè)備的某一個間隔單元的特性而專門進(jìn)行設(shè)計,比如:一臺主變、一條線路等,因此該系統(tǒng)的運(yùn)行狀況正常與否僅僅只對本間隔單元的遠(yuǎn)動測繪功能有較大的影響,不會對其它的間隔單元的遠(yuǎn)動功能有任何影響。每一個遠(yuǎn)動的子系統(tǒng)與主機(jī)之間的聯(lián)接,或是與其它子的系統(tǒng)之間的聯(lián)接,都是利用主站內(nèi)部的數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)接的,真正意義上解決了電氣隔離的難題。
例如:某地一個35 kV的變電站遠(yuǎn)動自動化控制系統(tǒng),主要由分站控層與現(xiàn)地控制層兩層結(jié)構(gòu)共同組成,兩層之間借助網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相互之間的有效聯(lián)接。運(yùn)動自動化控制系統(tǒng)在功能分配方面主要依照將功能盡量下放的基本原則,只要是可以在現(xiàn)地控制層可以實(shí)現(xiàn)的功能,就不再利用通訊網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。即使在完全退出通訊網(wǎng)的狀態(tài)下,就比如傳統(tǒng)的各測控單元分立運(yùn)行的二次監(jiān)控設(shè)備工作原理一樣,然后完成本間隔的顯示、傳輸數(shù)據(jù)、測量,同時在開關(guān)的開啟與關(guān)閉等基本操作,均可以由站內(nèi)保留的簡易手動操作開關(guān)進(jìn)行基本的操作。
2.3 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用
在科學(xué)技術(shù)的帶動下,現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)充分利用電子計算機(jī)技術(shù),使得我國機(jī)械制造技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。例如計算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)、柔性制造技術(shù)、虛擬制造技術(shù)等。采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床在生產(chǎn)制造的機(jī)械零件,其生產(chǎn)速度、精度均得到不同程度的提高,為我國機(jī)械化向更高水平發(fā)展打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。
此外,機(jī)電一體化發(fā)展技術(shù)還廣泛應(yīng)用在鋼鐵行業(yè)、飲料行業(yè)等。
3 結(jié)語
綜上所述,機(jī)電一體化技術(shù)的出現(xiàn)為我國工業(yè)的快速發(fā)展注入了新的動力,它是未來工業(yè)發(fā)展的技術(shù)核心,是我國生產(chǎn)力發(fā)展水平的有效保障。因此,我國要加大對機(jī)電一體化的研發(fā)力度,讓它更好的為各行各業(yè)貢獻(xiàn)自己的力量。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化;機(jī)械工程;未來發(fā)展
引言
現(xiàn)階段,我國科學(xué)技術(shù)水平已經(jīng)得到了極大的提高,科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)取得了較大進(jìn)步。在人們?nèi)粘Ia(chǎn)活動當(dāng)中,科學(xué)信息技術(shù)影響著人們的生活,同時科學(xué)技術(shù)在多種領(lǐng)域以其不斷創(chuàng)新的特點(diǎn)使得許多專業(yè)領(lǐng)域相互交織、相互融合,對于機(jī)械工程領(lǐng)域表現(xiàn)尤為明顯。傳統(tǒng)的機(jī)械工程是以電氣化為主要技術(shù),而如今機(jī)械工程在技術(shù)應(yīng)用方面發(fā)生了重大改變,現(xiàn)在是以機(jī)電一體化技術(shù)為核心,這使得機(jī)械工程企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)、社會的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面都發(fā)生了較大變化。
1機(jī)電一體化概況
目前我國機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)得到了長足的進(jìn)步現(xiàn)已成為包含多種理論知識且具有本身特點(diǎn)的技術(shù),隨著時代的快速發(fā)展,未來將會有更多的新技術(shù)融入到機(jī)電一體化技術(shù)中。在機(jī)械工程中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù),使其機(jī)械工程實(shí)現(xiàn)自主控制。機(jī)電一體化技術(shù)通過將電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)等有機(jī)地進(jìn)行結(jié)合,其目的在于使其生產(chǎn)精度得到提高,從而提高產(chǎn)品質(zhì)量,為了快速發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù),有關(guān)研究人員應(yīng)從四方面開始著手。
1.1機(jī)械本體技術(shù)
要想提高機(jī)械本體技術(shù),首先應(yīng)通過減輕自身重量、提高性能以及準(zhǔn)確度[1]。對于減輕機(jī)械本體重量來說,可以使其機(jī)械盡量小型化,重量的減少也能使其性能得到提高。有關(guān)研究人員可使用非金屬復(fù)合材料取代金屬材料,以此提高機(jī)械的性能,同時也使其機(jī)械實(shí)現(xiàn)小型化,從而提高工作效率。
1.2信息處理技術(shù)
微電子技術(shù)的提高對于機(jī)電一體化技術(shù)有著重要的影響,因此若想進(jìn)一步的發(fā)展機(jī)電一體化,應(yīng)對其信息處理技術(shù)做進(jìn)一步的創(chuàng)新,具體來說有關(guān)研究人員可以參考國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息處理技術(shù)的更新,以此使其穩(wěn)定性得到增強(qiáng),處理速度更快,從而使得機(jī)電一體化技術(shù)更加可靠。
1.3傳感技術(shù)
傳感技術(shù)在機(jī)電一體化技術(shù)當(dāng)中起到關(guān)鍵性的作用,通過電流的傳遞使其命令得到快速傳輸[2]。在研究過程中,首先要考慮傳感器的性能,其中包括傳感器的穩(wěn)定性、安全性以及精確性。對于傳感器的穩(wěn)定性來說,提高其抗干擾能力是至關(guān)重要的工作。因此,相關(guān)研究人員應(yīng)積極開發(fā)先進(jìn)的傳感器,使其受到的干擾降到最低。
1.4軟件技術(shù)
對于機(jī)電一體化系統(tǒng)來說,不可缺少的就是對軟件的使用。軟件要與機(jī)電設(shè)備硬件相互發(fā)展,如果設(shè)備硬件進(jìn)行更新,而軟件沒有及時得到更新,那么也將使其機(jī)電一體化系統(tǒng)受到影響,反之也是同樣結(jié)果。另外,若想提高軟件技術(shù),就要制定出相關(guān)的軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn),以此規(guī)范軟件程序。
2機(jī)電一體化未來發(fā)展方向
2.1自律分配化系統(tǒng)方向
現(xiàn)階段,機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)得到了快速的發(fā)展,這使得其控制系統(tǒng)擁有大量的反應(yīng)經(jīng)驗(yàn),從而能夠應(yīng)對大多數(shù)的緊急事件,即通常人們所說的自律分配化系統(tǒng)[3]。每當(dāng)自律分配化系統(tǒng)開始運(yùn)行時,系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)開始運(yùn)行,且子系統(tǒng)之間不收到彼此間的影響,同時子系統(tǒng)在經(jīng)歷長時間的運(yùn)行也會獲得大量的反應(yīng)經(jīng)驗(yàn),這使得子系統(tǒng)也能夠輕松應(yīng)對絕大多數(shù)的緊急事件。另外,在機(jī)電一體化的總系統(tǒng)發(fā)出命令信息后,子系統(tǒng)會根據(jù)命令發(fā)生相對應(yīng)的改變,這一特點(diǎn)使得機(jī)電一體化系統(tǒng)可以有效地防止由于某個子系統(tǒng)發(fā)生故障而導(dǎo)致機(jī)電一體化整個系統(tǒng)發(fā)生故障的問題出現(xiàn),自律分配化系統(tǒng)能夠有效的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
2.2全息系統(tǒng)化方向
全息系統(tǒng)化指的是機(jī)電一體化系統(tǒng)全方面實(shí)現(xiàn)命令的傳遞與執(zhí)行,在未來機(jī)電一體化發(fā)展中,這種特點(diǎn)將會越發(fā)明顯[4]。機(jī)電一體化使其從不同方位實(shí)現(xiàn)命令的精確執(zhí)行已然成為機(jī)械工程智能化發(fā)展趨勢,這一趨勢預(yù)示著信息技術(shù)將會得到更進(jìn)一步的發(fā)展,從而使其機(jī)電一體化技術(shù)全面提高。
3機(jī)電一體化在機(jī)械工程中的應(yīng)用
3.1監(jiān)督控制作用
在機(jī)電一體化的發(fā)展過程中,電子監(jiān)控系統(tǒng)一直以來都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其作用就是監(jiān)督機(jī)電一體化系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)的運(yùn)行狀況,這些子系統(tǒng)包括機(jī)械工程的傳動系統(tǒng)、感應(yīng)系統(tǒng)、發(fā)動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等[5]。如果這些子系統(tǒng)中任何一個系統(tǒng)出現(xiàn)異常,則電子監(jiān)控系統(tǒng)則會發(fā)出警報,提醒工作人員有故障產(chǎn)生,同時也能夠精確報告其故障位置,方便工作人員快速發(fā)現(xiàn)并解決問題。電子監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用使得機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行,以此使得機(jī)械工程中遇到問題能夠及時的解決,從而提高了生產(chǎn)效率以及減少機(jī)械工程因故障而造成的損失。
3.2提高生產(chǎn)效率
機(jī)械工程通常采用的能源為柴油機(jī)能源,而傳統(tǒng)的柴油機(jī)能源利用率低下,電控系統(tǒng)能夠充分使其柴油機(jī)的功率得到最大輸出,并使其柴油充分燃燒[6]。一般情況下,工作人員為了減少因柴油機(jī)設(shè)備老化而引起的能源浪費(fèi),一般會采用電子控制技術(shù),對其柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行分析,同時控制其輸出閥門,以此使其能耗損失減小,利用率得到提高。
3.3提高加工準(zhǔn)確度
為了提高加工準(zhǔn)確度,以及有效的避免人工作業(yè)時因操作失誤而造成的誤差,可以在機(jī)械兒裝置中加設(shè)電子控制系統(tǒng),以此來完成對機(jī)械設(shè)備的合理控制。另外相較于人工操作機(jī)械來說,加裝電子控制系統(tǒng)可以提高作業(yè)效率。例如,在建筑施工過程中,在混凝土攪拌器設(shè)備中加裝電子控制系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)對混凝土自動稱重以及自動攪拌功能,不僅省去人力,同時也提高了作業(yè)效率,同時也使其混合比例達(dá)到最佳,混凝土質(zhì)量得到了有效保證。
3.4實(shí)現(xiàn)機(jī)械半自動化或自動化
機(jī)械設(shè)備自動化的實(shí)現(xiàn)能夠減少勞動力的使用,同時也能提高工作效率以及減少生產(chǎn)過程中安全事故的發(fā)生。例如,我國某地質(zhì)勘察單位,在挖掘機(jī)機(jī)械設(shè)備中,設(shè)置了挖掘控制系統(tǒng),將挖掘線路及軌跡輸入到控制系統(tǒng)中,從而使其挖掘機(jī)按照所設(shè)定的方向軌跡以及操作流程進(jìn)行挖掘工作,機(jī)械作業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化使得人工作業(yè)的危險性降到最低,從而保證了工作人員的人身安全,也使得工作效率得到極大提升。
4結(jié)論
總而言之,機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中應(yīng)用越加廣泛,一方面體現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)已然獲得了較為成熟的體系,另一方面也表明了科學(xué)技術(shù)對于未來社會生產(chǎn)有著重要的影響與作用。機(jī)電一體化為傳統(tǒng)的機(jī)械行業(yè)帶來了新的發(fā)展方向,在機(jī)械工程應(yīng)用過程中,充分提高了生產(chǎn)效率,使其機(jī)械生產(chǎn)加工準(zhǔn)確度得到極大地提高,同時也使得生產(chǎn)作業(yè)人員的人身安全得以保障。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)將不斷地應(yīng)用于機(jī)械工程當(dāng)中。
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關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化;電子技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展
中圖分類號: TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
一、前言
機(jī)電一體化作為一門新型學(xué)科,已具備自身完整體系,并隨著科技的不斷發(fā)展新的內(nèi)容不斷充實(shí),機(jī)電一體化可概括為從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)等等諸多群體技術(shù),結(jié)合系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)合理配置與布局,各功能單元在多功能高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上,實(shí)現(xiàn)特定功能價值并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程。
二、機(jī)電一體化關(guān)于電子技術(shù)應(yīng)用的基本內(nèi)容概述
電子技術(shù)指的是根據(jù)電子學(xué)原理,運(yùn)用電子器件設(shè)計和制造某種特定功能的電路,用來解決實(shí)際問題的技術(shù)。
機(jī)電一體化指的是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息技術(shù)、接口技術(shù)、信號變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,綜合運(yùn)用到實(shí)際中的一門綜合性技術(shù)。
機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)形成具有了較強(qiáng)的綜合性和系統(tǒng)性,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)也被不斷賦予新的內(nèi)容,而無論機(jī)電一體化技術(shù)內(nèi)容如何被進(jìn)一步豐富,如何日新月異,電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù)作為機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)仍然是機(jī)電一體化設(shè)計與實(shí)現(xiàn)的前提和根本,強(qiáng)化對機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的研究與創(chuàng)新,也是促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)不斷實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍的關(guān)鍵所在。
三、機(jī)電一體化里電子技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)分析
雖然我國對機(jī)電一體化人才的培養(yǎng)十分重視,機(jī)電一體化電子技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了從無到有的飛躍,但是我國機(jī)電一體化電子技術(shù)到目前為止仍然落后于世界先進(jìn)水平,有待于進(jìn)一步發(fā)展,現(xiàn)將我國機(jī)電一體化里的電子技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)分析如下:
優(yōu)勢
電子技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用,為提升機(jī)電一體化產(chǎn)品性能發(fā)揮了重要的作用,隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展,機(jī)電一體化產(chǎn)品被逐漸應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中,同時也為傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)項目生產(chǎn)管理水平的提高發(fā)揮了重要的作用。電子技術(shù)的系統(tǒng)性、智能性、自動性在不斷發(fā)展的同時逐漸受到認(rèn)可和接受。
缺點(diǎn)
雖然機(jī)電一體化產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛應(yīng)用與社會生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié),但我國目前的機(jī)電一體化產(chǎn)品在取代耗材高、耗能高、污染高、噪聲大的產(chǎn)品方面還顯得比較薄弱,甚至一些機(jī)電一體化產(chǎn)品本身也存在上述缺陷,電子技術(shù)在這些問題的解決上還比較乏力。
四、機(jī)電一體化里關(guān)于電子技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用及相關(guān)發(fā)展概述
機(jī)電一體化里關(guān)于電子技產(chǎn)品的應(yīng)用與發(fā)展主要表現(xiàn)如下:
(一)數(shù)控機(jī)床
1)結(jié)構(gòu)的總線式、模塊化、緊湊型特點(diǎn),體系結(jié)構(gòu)運(yùn)用CPU 多主總線;
2)設(shè)計的開放性特點(diǎn),使用戶的使用效益最高化,即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性,符合接口標(biāo)準(zhǔn);
3)智能化系統(tǒng)和WOP 技術(shù)運(yùn)用,引入在線診斷模糊控制等智能機(jī)制;
4)大容量存儲器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計數(shù)控功能豐富, CNC 系統(tǒng)的控制功能提高。
5)多過程、多通道控制,一臺機(jī)床可以在同一時間完成多個獨(dú)立加工任務(wù),
具有控制機(jī)床的種類和臺數(shù)較多, 可以把刀具損壞檢驗(yàn)物料、搬運(yùn)機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。
6)多級網(wǎng)絡(luò)功能的系統(tǒng),使系統(tǒng)的組合能力、構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力得到提升。
7) 控制機(jī)是單板、單片,數(shù)控裝置因?yàn)槭菍S眯酒?,模板式組成,體現(xiàn)出緊湊性特點(diǎn)。
(二)計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)
CIMS的實(shí)現(xiàn)是整體性、動態(tài)化的有效綜合,突破了本有部門相互間的區(qū)分,物流和信息的控制是以制造為主要部分,達(dá)到了經(jīng)營策略到產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)前期的準(zhǔn)備、生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營有效組合,企業(yè)集成度體現(xiàn)出高效化特點(diǎn),各種生產(chǎn)的關(guān)鍵要素相互的配置,體現(xiàn)出良好的優(yōu)化效果,使?jié)撃艿玫阶畲蠡l(fā)揮。
(三)柔性制造系統(tǒng)(FMS)
所謂柔性制造系統(tǒng),指的是制造系統(tǒng)的計算機(jī)化,其主要的組成部分是計算機(jī)數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人料盤,自動搬運(yùn)小車、自動化倉庫等,它生產(chǎn)的工件具有隨機(jī)性、實(shí)時性、按量性,在其所能達(dá)到的目標(biāo)內(nèi),根據(jù)要求生產(chǎn)。對于多品種中小批量設(shè)計、更改比較頻繁的離散零件的量化生產(chǎn)。
(四)工業(yè)機(jī)器人
第1 代機(jī)器人的工作是結(jié)合示教進(jìn)行重復(fù)的運(yùn)動,其缺點(diǎn)是相對于工作環(huán)境、作業(yè)對象變化中的應(yīng)變能力較差;
第2 代機(jī)器人轉(zhuǎn)配的多種傳感元件比較先進(jìn),對作業(yè)環(huán)境及操作對象部分信息可以獲取,在計算機(jī)處理下提升判斷能力,可以對動作做出反饋控制,其實(shí)用性大大提升;
智能機(jī)器人作為第3 代機(jī)器人,它的特點(diǎn)感知功能較強(qiáng),具有邏輯思維判斷和決策的能力,可以在作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立行動,與第5 代計算機(jī)關(guān)系密切。
五、機(jī)電一體化里就電子技術(shù)思考與發(fā)展
我國機(jī)電一體化電子技術(shù)的發(fā)展面臨著嚴(yán)峻的形式和艱巨的任務(wù),未來機(jī)電一體化就電子技術(shù)的發(fā)展應(yīng)注意以下幾個問題:一)利用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)。近年來,微電子技術(shù)的迅速發(fā)展,其可靠性、安全性得到普遍認(rèn)可,被廣泛運(yùn)用到機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計與生產(chǎn)中,然而為了提升傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)管理水平,強(qiáng)化微電子技術(shù)在傳統(tǒng)工業(yè)中的應(yīng)用十分必要,但這就我國目前情況來看有著較大的難度,且工作量較大;二)電子技術(shù)創(chuàng)新問題。在利用機(jī)電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的同時,我國機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代速度加快,市場占有率呼聲較高,在我國機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)尚未完善的情況下,機(jī)電一體化創(chuàng)新尤其是電子技術(shù)的創(chuàng)新方面有著較大的壓力。
對此,我們應(yīng)在深入廣泛地運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)的同時,加深對機(jī)電一體化產(chǎn)品的研發(fā),促進(jìn)我國機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展。
六、論機(jī)電一體化電子技術(shù)未來發(fā)展趨勢
(一)智能化
人工智能技術(shù)在電子技術(shù)中的應(yīng)用為機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用注入了新的活力,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化發(fā)展趨勢將逐漸凸現(xiàn)出來。
(二)系統(tǒng)化
系統(tǒng)化發(fā)展趨勢的表現(xiàn)包括:系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu);通信功能的大大加強(qiáng)一般除RS232 外還有RS485DCS 分布式計算機(jī)控制和FCS 現(xiàn)場總線控制等多種功能等。
(三)微型化
機(jī)電一體化產(chǎn)品機(jī)械部分呈現(xiàn)輕量化發(fā)展態(tài)勢的同時,電子部分也呈現(xiàn)微型化發(fā)展趨勢,例如SMT 正在逐漸取代傳統(tǒng)的通孔插裝技術(shù)THT 成為電子組裝的重要手段。
七、小結(jié)
綜上所述,電子技術(shù)在機(jī)電一化系統(tǒng)設(shè)計中的運(yùn)用,為機(jī)電一體化產(chǎn)品的不斷完善有著重要的意義。雖然機(jī)電一體化技術(shù)的內(nèi)容在科技發(fā)展日新月異的今天得到不斷豐富,但電子技術(shù)作為機(jī)電一體化系統(tǒng)的基礎(chǔ)之一仍然十分重要。我國機(jī)電一體化技術(shù)中的電子技術(shù)雖然在近年來的發(fā)展中取得了可喜的成果,但在節(jié)能減排、降低噪聲等方面的設(shè)計上仍然有待完善。就我國機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)狀來說,認(rèn)為未來電子技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用將向著智能化、系統(tǒng)化、微型化的方向發(fā)展。
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[4]楊艷、董志忠、楊俊.機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和對策[J].價值工程.2012(6):25
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機(jī)電一體化是一項非常專業(yè)的跨學(xué)科復(fù)合技術(shù)。其綜合了機(jī)械、微電子、信息等技術(shù),并已經(jīng)成為了未來機(jī)電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
機(jī)電一體化概念
機(jī)電一體化是一項綜合的機(jī)械電子技術(shù)。其融合了機(jī)械、電工電子、微電子、信息以及傳感器技術(shù)等,并將這些技術(shù)充分地應(yīng)用到實(shí)際問題的解決當(dāng)中。
機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
20世紀(jì)90年代后期,機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了智能化新階段,這說明機(jī)電一體化已經(jīng)進(jìn)入了深度發(fā)展階段。隨著光學(xué)以及通信技術(shù)的不斷融入,微細(xì)加工技術(shù)已經(jīng)成為了機(jī)電一體化中的重要技術(shù)。并且,演變出光機(jī)電一體化以及微機(jī)電一體化。另外,機(jī)電一體化建模設(shè)計、分析以及集成方法,也已經(jīng)呈現(xiàn)出深入研究趨勢。
隨著人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及光纖技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展,機(jī)電一體化步入了新的發(fā)展階段。并逐步形成了完整的機(jī)電一體化科學(xué)體系。國內(nèi)對這方面的研究工作起步較晚,上個世紀(jì)八十年代才開始深入研究與應(yīng)用。隨著對其重要性認(rèn)識的不斷加強(qiáng),2010年,國家發(fā)展綱要中對機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動向以及其深遠(yuǎn)影響進(jìn)行了充分的探索。目前,在國家政策的宏觀促進(jìn)下,我國的各大高校、研究機(jī)構(gòu)以及相關(guān)的企業(yè)集團(tuán)對機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行了深入的應(yīng)用與研究。不過,同歐美的一些國家相比,仍存在一定的差距有待于進(jìn)一步提高。
機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
機(jī)電一體化隨著計算機(jī)信息技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)等領(lǐng)域的快速發(fā)展,其未來將朝著數(shù)字化、智能化以及網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展。
1.數(shù)字化發(fā)展
微控制器的不斷創(chuàng)新與發(fā)展,使得機(jī)電產(chǎn)品向數(shù)字化方面發(fā)展成為可能,例如:數(shù)控機(jī)床以及機(jī)器人等。并且,隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,虛擬設(shè)計以及集成制造等功能的實(shí)現(xiàn)為機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計與制造數(shù)字化打下堅實(shí)基礎(chǔ)。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn),有助于遠(yuǎn)程控制以及維護(hù)的有效實(shí)現(xiàn)。
2.智能化發(fā)展
智能技術(shù)的快速發(fā)展,使得機(jī)電產(chǎn)品智能化實(shí)現(xiàn)成為了可能。具有“智能”的機(jī)電產(chǎn)品,可以擁有類似于人類的邏輯思考模式,對事物進(jìn)行簡單的推理和判斷。例如:在CNC數(shù)控機(jī)床上,配置智能輸入/輸出接口以及智能工藝數(shù)據(jù)庫,不僅能夠有效降低操作人員的工作量,還能夠降低大量的維護(hù)成本。同時,隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波理論等人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步與創(chuàng)新,機(jī)電一體化的智能化優(yōu)勢將會越來越大。
3.模塊化發(fā)展
目前,機(jī)電一體化產(chǎn)品品種眾多。為機(jī)電一體化標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動力接口以及環(huán)境接口集成的單元模塊提供了良好的發(fā)展前景。例如:構(gòu)建動力驅(qū)動單元,使其具有減速以及變頻調(diào)速功能。或者,同時具備圖像處理以及識別的電機(jī)一體控制單元。
4.網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品價格日益下降,為其的普及工作帶來了便利條件。以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的各類遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)逐漸發(fā)展起來。其遠(yuǎn)程控制終端便是機(jī)電一體化產(chǎn)品,當(dāng)發(fā)展到一定程度時,人們可以利用家庭網(wǎng)絡(luò)對家庭中的各項電氣設(shè)備進(jìn)行計算機(jī)集中管理,進(jìn)而享受更加現(xiàn)代化的生活。
5.人性化發(fā)展
機(jī)電一體化產(chǎn)品最終的服務(wù)對象是人,在設(shè)計的過程中,為其增加類似于人類的智能以及情感等人性化特征,以便于為人類提供更加人性化的服務(wù),是機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計需要,也是一個必然的發(fā)展趨勢。
6.微型化發(fā)展
微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然,也是提高效率的需要。國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機(jī)理研究方面取得了很大進(jìn)展,開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng),如各種微型傳感器(壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器),各種微構(gòu)件等。
7.綠色化發(fā)展
綠色環(huán)保是所有工業(yè)發(fā)展的必然趨勢,機(jī)電一體化也不例外。隨著科技的快速發(fā)展,人們的生活也發(fā)生了翻天覆地的變化。然而,在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以,人們呼喚保護(hù)環(huán)境,回歸自然,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求,機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境,產(chǎn)品壽命結(jié)束時,產(chǎn)品可分解和再生利用。
結(jié)論