南博

摘   要：机电一体化技术是智能制造的关键性技术支撑，尤其是机器人技术的发展大大提升了我国机电一体化技术发展水平，有效地促进了机械智能制造生产能力。实践证明机电一体化技术在智能制造中已经得到广泛的应用。文章的剖析机电一体化技术在智能制造中的应用，以智能汽车为例分析机电一体化技术在智能汽车制造中的具体应用。

关键词：机电一体化技术;智能制造;汽车;机器人技术

2016年，工信部印发《智能制造发展规划（2016—2020年）》明确提出要加快发展智能制造，推动我国制造业供给侧结构性改革。机电一体化是现代智能制造的核心技术，尤其是在大数据技术的支撑下，机电一体化技术的应用大大提升了智能制造的水平，因此在现代制造业市场日益严峻的新形势下，提升机电一体化技术在智能制造中的应用具有重要的现实意义。

1    机电一体化技术与智能制造的概述

1.1  机电一体化技术概述

机电一体化技术是融合计算机、信息技术、自动控制技术、伺服技术等多种技术的系统。随着大数据技术的发展，机电一体化技术性能更加精密。机电一体化技术的研究时间比较长，在最初阶段机电一体化技术被视为个体，其主要是电子技术在机械工业中的应用。随着互联网技术的发展，机电一体化技术融合了网络技术，使得机电一体化技术被赋予了新的内涵。随着我国智能制造戰略的实施，对机电一体化技术的重视程度越来越高，例如，2019年5月6日，中国机电一体化技术应用协会标准化工作委员会的成立标志着我国机电一体化技术有了规范的行业管理机构，大大促进了机电一体化技术的发展。机电一体化技术的应用，解决了很多生产中的难题，使生产活动更加规范化、自动化、规模化。

1.2  智能制造概述

智能制造源于对人工智能的研究，从社会生产技术发展趋势看，智能制造主要包括两个方面：一是智能制造技术，主要是技术人员凭借计算机模拟系统对某系统进行决策等，以此减少人力、物力支出，提升生产的实效性。二是智能制造系统，也就是人机一体化智能系统，主要由智能机器人和人类专家共同组成，以此实现机械制造水平。随着智能制造领域政策的持续出台，中国制造业逐渐向智能制造方向转型，并开始大量应用云计算、大数据、机器人等相关技术，从发展前景、技术融合、商业模式以及生产安全等方面来看，中国智能制造将呈现以下发展趋势：（1）安全生产将成为重中之重。智能制造技术的发展充分体现了大数据技术、机器人技术的优势，例如机器人技术在智能制造领域的应用能够提升智能制造的人际交互性，使得机械制造的流程更加简单。但是在流水化生产的背后如何有效解决安全问题成为智能制造所必须要解决的问题。（2）通用技术成为智能制造的突破口。随着智能制造技术的发展，流水化生产成为制造业的主要趋势，但是多种系统的交互需要构建统一的接口系统，因此通用技术的发展必然会满足未来生产需要。（3）打造精准大数据闭环。随着大数据技术的发展，工业生产模式已经由粗放式管理向精细化、个性化生产转变，而构建个性化工业生产管理模式需要企业构建采集、分析、转化、反馈等环节的精准数据流闭环[1]。

2    机电一体化技术在智能制造中的发展与应用

机电一体化技术是智能制造核心技术的应用，主要体现在3个方面。

2.1  在传感技术中的应用

传感技术是智能制造的基础技术支撑，而传感技术的发展是机电一体化技术发展的代表。传感技术具有较高的敏感性，可以准确接收外界信息。随着智能制造业的发展，越来越多的制造业实现了机器人操作，而机器人操作系统需要传感系统的控制，例如机器人将系统发出的信号通过传感技术反馈出去，以此按照系统指令进行操作[2]。

2.2  在数控生产中的应用

机电一体化技术在数控机床生产中的应用能够大大提升其工作效率。例如伺服驱动是数控机床的重要支撑，通过伺服驱动技术，可以根据产品的位置等输入信号实现对数控机床运行状态的自动控制。长期以来，数控机床存在机械加工精度不高的问题，而伺服驱动系统的应用则可以保证产品的精准度[3]。

2.3  在工业智能机器人研发中的应用

机电一体化技术在工业智能机器人中的应用成为机电一体化技术发展的主要趋势，智能机器人需要通过机电一体化技术实现。我国诸多领域的机器人对机电一体化技术应用比较成熟。例如以安防领域机器人为例，技术热点涵盖导航定位、计算机视觉、目标跟踪、移动与运动控制、算法、目标检测与识别、传感器、人机交互等，这些都是机电一体化技术应用的体现。机电一体化技术在工业机器人中的应用具有独特的优势：（1）能够快速地对工作对象进行甄别，进而有针对性地完成工作流程。例如在快递分拣作业中，机器人可以按照快递信息对快递进行分区，大大简化了人工操作。（2）能够实现机械生产的精准性。工业机器人技术能够保证机械加工完全按照预定的操作进行，有效地降低了机械制作产品的残次率。

3    机电一体化技术在智能汽车制造中的应用实例

3.1  自动变速器

机电一体化技术在汽车自动变速器中的应用是现代智能汽车制造的基础，也是未来汽车发展的主要趋势。实践表明机电一体化技术在自动变速器中的应用不仅可以降低汽车的损耗功率，而且还能提升汽车的舒适性，有效控制汽车的速度。在汽车行驶的过程中，变速器是检查汽车发动机运行状态的重要设备，通过融入智能机电技术可以提升汽车变速器系统的智能化，例如通过变速器可以检测汽车的电路与电子监控设施，倘若汽车报警系统在汽车发动时处于熄火状态，表明其自动变速器处于正常状态。如若自动变速器出现故障，会变成非电控工作状态，继续持续、稳定工作。随着机电技术的不断发展，在自动变速器设计中，电磁阀的功能在不断改变，同时电磁阀与阀体的整合方式也出现了调整，例如当前智能汽车所采取的自动变速器广泛是将电磁阀捆绑在一起，以此形成单独的电磁阀模块，这样的好处是可以有效保护各个敏感电子元件，延长其使用寿命。

3.2  激光測距雷达系统

无人驾驶汽车是汽车行业发展的重要趋势，而无人汽车制造的核心就是如何解决汽车行驶安全问题。无人汽车的关键技术就是智能感知系统，通过智能感知系统可以准确地对行驶路线进行判断。根据当前无人汽车的测试结果显示，车载光学系统和雷达系统是无人汽车制造的关键技术。当前机电一体化技术在环境感测中的应用形式包括：激光雷达传感器、毫米波传感器、视觉传感器。其中激光雷达传感器是无人汽车所普遍采取的技术，工作原理是通过系统扫描完成，既从一个物体上反射回来的激光确定物体的距离，以此形成精度较高的3D环境地图，实现无人驾驶的辅助功能。激光雷达系统运行的关键是通过云平台和机电技术实现，通过汽车激光雷达系统对汽车行驶周围的环境进行扫描，然后建立3D模型，以此及时判断周围环境，同时根据3D模型反馈信息与北斗导航系统进行信息对接，以此加强对汽车行驶路线的高度定位[4]。通过对美国无人汽车激光雷达应用的研究，使用激光雷达系统，可以利用大数据自动分析处理系统对汽车行驶过程中的各种路况信息进行自动判断，然后给出正确的指令，以此达到安全行驶。另外当前汽车的倒车雷达系统也是机电一体化技术应用的结果，通过设立倒车雷达，当汽车距离障碍物一定距离后，系统就会发出报警信号，以此让司机警觉，从而实现安全行驶。所以机电一体化技术在汽车激光雷达系统中的应用大大促进了汽车智能制作技术的发展，提高了汽车行驶的安全性。

4    制动系统

制动系统是汽车制造的关键部件，也是机电一体化技术应用最为重要的环节。机电一体化技术在制动系统中的应用主要体现在：（1）车轮智能控制系统。随着制动性能要求的不断提高，依托机械性能制动的传统模式会影响汽车行驶的舒适性与安全性，而通过电力制动则可以大大提高制动效果与汽车制动的舒适性。目前对于汽车智能制动主要体现在汽车制动的过程中借助集成力及力矩传感器对相关问题进行分析，通过对制动力及制动力力矩的计算，对制动控制系统进行有效设计，保障整个制动系统更为可靠，更为安全。（2）中央电力控制单元。中央控制单元主要是利用机电自动化控制技术实现对汽车制动的自动化控制。例如福特推出自动刹车系统（Autonomous Emergency Braking，AEB）智能感应制动保护系统由摄像头及毫米波雷达共同工作，检测并识别前方的潜在危险。（3）自动驻车系统（Auto Hold，AH）。是一种汽车运行中可以实现自动手刹的技术应用，刹车管理系统通过电子手刹（Electronic Hand Brake，EPB）的扩展功能来实现对四轮刹车的控制。

5    结语

总之，随着我国智能制造战略的实施，提升智能制造水平离不开机电一体化技术，因此在大数据、5G等技术日益发展的环境下大力发展机电一体化技术，对实现机械制造强国战略具有至关重要的意义。

[参考文献]

[1]关林林，陈岗.智能制造中机电一体化技术的应用分析[J].内燃机与配件，2019（8）：251-252.

[2]张益峰，刘雨辰.机电一体化技术在智能制造中的应用[J].电子技术与软件工程，2017（23）：110.

[3]丁立新.浅析机电一体化技术在智能制造领域的应用与研究[J].南方农机，2019（17）：12-14.

[4]颜沛杰.机电一体化技术在汽车智能制造的应用研究[J].内燃机与配件，2018（9）：155.

Practical analysis on mechanotronics technology in intelligent manufacturing

Nan Bo

（Sanmenxia Polytechnic， Sanmenxia 472000， China）

Abstract：Mechanotronics technology is the key technical support of intelligent manufacturing， especially the development of robot technology has greatly improved the development level of mechanotronics technology in our country， and effectively promoted the production capacity of mechanical intelligent manufacturing. Practice has proved that mechanotronics technology has been widely used in intelligent manufacturing. This paper the analysis of the application of mechanotronics technology in intelligent manufacturing， takes intelligent automobile as an example to analyze the concrete application of mechanotronics technology in intelligent automobile manufacturing.

Key words：mechanotronics technology; intelligent manufacturing; automobile; robot technology