李俊青
（北大医药股份有限公司，重庆 400714）
引言在以往发展中为了满足不同领域的生产要求，人们开始逐渐使用机械设备代替人工进行生产，这有效提高了生产效率与产量，带来了更高的经济收益，因此机械生产引起了人们的重视。生产工作对人工的依赖度大幅降低，不仅消除了人工能力局限性对生产工作的限制性影响，还充分发挥了机械设备特性让生产效率、产量变得更高、更稳定，故该项技术开始普及，对生产工作提出了新的要求，而机电一体化技术并不能满足这些要求，促使人们意识到该项技术还有待开发，故新一轮的研究工作展开，指出机电一体化的发展路径，即机电一体化技术应当与智能化技术相互融合，借助智能化技术弥补自动化生产的短处，思路的提出得到了广泛认可，而接下来的问题就是如何推进两者融入，对此有必要展开相关研究。
1 智能化技术与机电一体化的基本概念1.1 智能化技术的概念智能化技术是一种综合应用性极强的技术，本质上可以将其视作逻辑模型，运作中主要依托于庞大数据体，然后对数据体进行分析，分析所得结果会被保存在知识库当中，这样智能化技术就能够根据知识库中的数据分析结果，对现实事物进行识别，并给出决策建议或其他形式的结果。例如在机械制造当中，只要智能化技术实现进行过相关的分析，知识库内有对应的信息，其就能够对机械制造流程进行识别，可以知道当前机械制造流程是否存在异常，如果存在异常还能对异常进行分析，确认异常类型、异常成因、异常范围、异常设备所在位置等，这些结果会被转化为可视化信息、数据展示给人工，甚至可以根据这些信息、数据给人工提供异常处理建议。可以看出，智能化技术包含了自动化技术的特征，整个运作过程无需人工干预，同时还具备识别实际情况中数据，对实际情况进行判断，然后自主作出决策的能力，这是自动化技术不具备的，因此相比之下智能化技术具有更高的应用价值。另外，机械制造智能化技术是指应用于机械制造当中的智能化技术，其本质与上述并无差别[1]。
1.2 机电一体化的概念机电一体化是一种主要由机械技术、电子技术构成的综合性技术，具有非常广泛的应用范围，最突出的特征就是自动化运作。所谓自动化运作，就是在运作之前先设置好标准运作流程，然后将流程以编程的方式输入运作系统，系统就会按照流程控制相关设备进行运作，直到完成流程最后一个节点的命令为止，过程中一般不需要人工干预。这一基础上，机电一体化技术在实际应用当中能够有效提高工作效率与稳定性，但该项技术并非十全十美，也有一些缺陷，即其只能按照标准流程运作，如果实际工作中出现了标准流程以外需求，或者遇到了特殊情况，那么该项技术就可能无法运作，若要进行调整，需要重新设计新的流程，因此机电一体化是一项对标准流程要求甚高的技术，标准流程越完善，该项技术的应用价值就越高。另外，机电一体化的基础虽然是机械技术与电子技术，但在后期的发展中机电一体化又与其他技术建立了紧密联系，诸如电工电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术和信号变换技术等，这些技术使得机电一体化的形式更加丰富、功能更加强大，但并未使其脱离自动化范畴，故机电一体化技术依然有很大的发展空间。
2 智能化技术与机电一体化融合的意义2.1 推动机电一体化实现质变机电一体化一般是作为生产中执行生产工作的技术来使用的，但目前大多数生产机构只能通过该项技术做到自动化生产，故自动化生产的缺陷会在一定程度上限制生产效率、稳定性，并且在其他层面给人工造成较大工作负担，因此现代需求下，机电一体化需要迎来质变。从这一角度出发，智能化技术就是机电一体化的质变契机，即智能化技术与机电一体化融合，相当于在机电一体化生产系统基础上安设了一个智能化终端，该终端能够通过智能逻辑对机电一体化的生产活动进行管理，常规状态下可保持自动化运作模式[2]。而当一旦发生异常情况，终端就能通过传感器一类的信息采集装置获取信息，然后根据信息进行分析，识别异常情况，在条件允许的情况下能自主解决一些异常，诸如调整自动化生产流程，规避异常现象，同步通知人工对异常现象进行处理，又或者对自动化生产的某个机电设备进行参数调试，也能解决部分异常现象，若无法解决将通知人工，同步持续对无法解决的异常现象进行分析，下一次即可识别，即使依然无法解决，也能做到准确识别，使得人工可以直接处理异常。可以看出，智能化技术的介入改变了机电一体化纯粹依靠自动化生产流程执行生产工作的局面，消除了自动化生产缺陷，因此机电一体化得以质变。
2.2 降低机械设备制造难度智能化技术的应用十分广泛，除了能够直接应用于机电一体化的生产控制当中，还能用于机械设备制造当中，制造出来的机械设备统称为智能化机械设备，此类设备在功能上更加强大，能够更好地适应物理环境，侧面就使得机械设备制造难度下降。以机械手臂为例，以往机械设备制造中，制造者必须结合工作现场的物理空间等条件对机械设备的形状、规模等进行设计，同时还要保障设计后的成果满足生产要求，这两点在一些特殊情况下可能会发生冲突，诸如在小空间下需要机械手臂运输自重较高的物料，那么为了保障机械手臂在小空间内能够自如运动，其规模不能太大，但迁就空间，减小机械手臂的规模，又可能导致机械手臂无法抓取自重较高的物料，不能进行运输。这种情况下机械设备制造就会变得异常困难，间接影响到机电一体化生产，而借助智能化技术能够在机械制造中实现机械设备避障功能，这样即使使用大规模机械手臂来运输机电一体化生产物料，也能通过该项功能来规模小空间内的种种限制，巧妙化解了两者冲突，故机械设备制造难度减小，机电一体化生产的需求也得到了满足[3]。
3 智能化技术与机电一体化融合措施与发展趋势3.1 智能化技术与机电一体化融合措施为了推进机械制造智能化技术与机电一体化融合，下文将提出对应的融合措施，具体来说包括以下几个方面的内容。
3.1.1 集控单元智能化更新
目前，很多机电一体化系统在设计时都充分使用了接口技术，目的是将整个系统中所有生产设备集成，形成若干集控单元，然后根据每个集控单元的工作情况，设计对应的标准流程，让每个集控单元按照标准流程进行运作，这样能够简化自动化生产的管理难度。这一基础上，为了让智能化技术与机电一体化融合，可以在机械制造当中生产出智能化的机械设备，此类设备能够替代自动化生产中的集控单元，使得每个集控单元都具备智能化属性，这一属性使得集控单元可以与智能化技术终端连接，以便进行控制，例如制造生产出带有传感器、参数自检程序、信号收发装置的智能化机械设备，然后将这些机械设备安装在自动化生产的相关工位上，这样每个设备能够相互通信，形成智能化集控单元，这个单元在智能化技术终端控制下能够更好地执行生产工作[4]。在具体的生产过程中，因为每个设备能够相互通信，所以设备会根据其他设备的运作情况来调整自己的运作参数，诸如更改运动轨迹，以免与其他设备发生碰撞等。值得一提的是，智能化集控单元中所有设备之所以能够根据其他设备情况来调整自身运动轨迹，除了因为设备本身具有智能化属性以外，更主要的是因为设备与智能控制终端连接，即设备上的传感器能够采集设备信息，参数自检程序能够获取当下参数条件，这些信息或参数并不是直接通过信号收发装置发送给其他设备的。而是先发送给智能控制终端，经由终端分析之后，根据设备的实际情况设计出整个集控单元的运作方案，方案内包含了每个设备的运动轨迹、运动时间等指令要求，指令要求则会通过集控单元总线发送给所有设备，促使不同设备的运动轨迹等发生变化，能够相互配合。
3.1.2 动态反馈技术与智能调节技术的应用
在以往机电一体化生产系统的基础上，人们可以增设一些智能化技术模块来引入不同的智能化技术，诸如动态反馈技术与智能调节技术。动态反馈技术的主要功能就是对工作过程进行监督，实时获取过程动态信息，然后将信息反馈给终端，由终端根据信息作出决策，诸如在机械制造当中，人们需要根据不同的工况、环境条件对设备加工制造形式进行选择，而依靠人工很难作出正确选择，原因在于实际情况太过复杂，涉及到大量的信息数据，同时信息数据会不断更新、增长，导致人工无法对庞大信息数据进行全面分析。面对这种现象依靠动态反馈技术，能够在机械制造当中建立动态反馈机制，该机制能够全面、高效地分析所有信息数据，这也使得其分析速度能够跟上信息数据的增长速度，故实现了动态反馈，促使智能化终端可以根据机电一体化生产要求对机械设备加工制造形式、方案等进行调整，始终保障形式与方案合理[5]。
与此同时，动态反馈技术在现代发展当中虽然已经比较成熟，但因为其在机电一体化设备制造生产中主要是通过闭环反馈控制的形式来使用，所以本身的场景拓展性比较薄弱，可能无法适应所有应用场合，面对这种情况可以利用智能调节技术来弥补，即工作人员可以在机电一体化系统的综合生产应用现状基础上。利用动态反馈技术来实施搜集信息数据，得到信息数据方面的反馈，然后借助智能调节技术按照反馈结果对机械设备制造过程进行参数化调整，或者改变机械设备在机电一体化生产当中的运作方式，这不仅能够充分发挥设备的作用，还能保障加工制造、自动生产的稳定性，避免不必要的经济损失与安全隐患。
3.1.3 微控技术应用
微控技术全称微动控制技术，主要功能是对机械设备的细微动作进行控制，其应用普遍需要建立在动态反馈技术与智能调节技术的基础上。但该项技术的作用无可取代，即现代机电一体化生产对于产品质量的要求越来越高，间接对机电一体化生产精度也提出了更高的要求。如何满足精度要求成为了各领域重点关注的事项，而通过以往技术手段，很难保障设备精度达标，可以说受限于以往技术水平，机械设备精度难以提升。而微控技术解决了这一问题，其从控制角度上提高了设备制造时相关操作的精度，而高精度的制造操作将有效提高机械设备的精度，再然后高精度的机械设备在机电一体化生产中就能有效提高生产精度，促使产品质量满足当下要求。目前，微控技术在全世界已经得到的使用，根据具体使用形式可以看出，该项技术同样是一种智能化技术，原因在于该项技术最大的特点为参数化控制，借助高位数的参数对目标进行控制，而这一点的实现就非常依赖智能终端系统，即只有智能终端系统才能对高位数的参数进行计算，得出精度同样高的制造指令，因此在机电一体化综合应用场景中引入该项技术，相当于将机电一体化与智能化技术融合[6]。
3.2 智能化技术与机电一体化融合的发展趋势现阶段，机电一体化与智能化技术的融合已经开始正式发展，一些研究者对两者融合的可能性进行了研究，提出了一些未来可能实现的融合发展趋势，其中比较主要的是纳米芯片技术、全场景动态捕捉，具体如下所述。
3.2.1 纳米芯片技术
纳米芯片技术是微控技术的“升级版”，即当前的微控技术主要是以高传导半导体技术为基础的，虽然具有良好的控制效果，但在功耗以及应用灵活性上有所欠缺，因此研究者认为要消除这些缺陷，就应当给微控技术提供一个更加优质的基础，纳米芯片技术就是在这样的背景下被提出的。纳米芯片技术的核心为纳米芯片，其体积较小，因此在理论上功耗也很小，同时也能更加灵活地应用于不同场景中。
3.2.1 全场景动态捕捉
全场景动态捕捉的主要功能为：在机电一体化机械设备制造的可视范围以内，实现点对点的位置控制，这区别于当前单元化控制模式，精度上更高、可控性更强，因此全场景动态捕捉技术得到了人们的关注[7]。同时，全场景动态捕捉在系统运行自由度上更高，远超现行模块化动态捕捉技术，这有利于更好地调动机械设备制造资源。
4 结语机电一体化依赖各种机械设备，因此机械设备对机电一体化的生产或其他运作有很大的影响，故为了提高生产等运作体系的效率、质量、功能性，有必要让智能化技术与机电一体化的机械设备制造相互结合，并将前者深化到生产过程中，予以智能化机械设备生产基础支撑。
