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摘 要：机电一体化系统是机电设备发展的必然趋势,科技的进步会使得机电一体化系统拥有更广阔的发展空间,目前很多的国家都在进行机电一体化系统的仿真系统研究,我国也不例外,国家和有关企业都投入了大量的资金来研究这项技术,因此希望我国的机电一体化系统有更长久的发展.本文主要通过对机电一体化定义的阐释以及对机电一体化技术发展现状的介绍,进而探讨了机电一体化系统的仿真发展趋势.
关 键 词：机电一体化；仿真技术；发展趋势；现状
机电一体化技术是很多技术的融合,如果能够有效的利用这项技术,不仅能够提高工作效率,还能减少消耗,因为机电一体化技术最重要的特点就是功能强、质量好、准确度好以及消耗低,因此发展机电一体化技术对我国未来的经济发展起着关键性的作用,为此,笔者就机电一体化系统的仿真发展趋势进行探讨.
一、机电一体化定义
我们所说的机电一体化也通常被称作机械电子学.通常情况下,学者都认为机电一体化是一种将各种技术融入在机电产品中的学科,这是种学科需要机械学以及信息科学等学科相互融合而形成的.从这个简单的定义中,我们可以总结三点：第一,机电一体化学科并不是独立存在的,它是电子学科等相互融合的结果；第二,机电一体化的定义会随着时代的发展而发展,以前的机电一体化技术注重的是机械与电子的融合,而现代社会的机电一体化,是机电产品与很多学科的融合,所以我们有理由相信,科技的进步会使机电一体化与更多的学科相融合,发展出更强大的技术；第三,机电一体化并不是各个学科之间的简单相加,它是各种学科有机融合的产物,注重的是学科技术在机电产品中有效的结合,从而使机电产品发挥最大的效用.
二、机电一体化技术应用现状
制造业是应用机电一体技术最为广泛的行业,这个行业同时也是很多国家的支柱产业,因为无论是军事,还是政治都需要制造行业提供机电产品,因此各国都在机电一体化技术上投入了大量的资金,希望本国这项技术在世界上能取得领先地位.
日本的机电一体化技术发展的成果很显著,尤其是在工业机器人方面,他们将计算机芯片等技术与机电产品有机的融合起来,制造成功了能与人进行视频,并且拥有触觉的智能机器人,当现场发生故障时,智能机器人能够监测到故障并且及时的处理,不仅减少了故障发生的概率,还节约了人力物力成本的支出,最为关键的是,避免了相关人员因为维修设备而出现意外事故.西欧国家也出台了相关的政策来支持这项技术的发展,希望工厂能够实现全面的自动化,而美国在这方面也加快了研究的步伐,希望通过这项技术能够减少产品生产周期,进而提高经济效益.
而我国作为世界上最大的发展中国家,在技术水平方面还远远落后于上述的发达国家,但也因此说明了我国在机电一体化技术方面有更大的发展空间.近些年来,因为金融危机的影响,是我国充分意识到了发展机电一体化的重要性,并且意识到了机电一体化技术对我国经济发展有着不可替代的作用,国家和企业都加快了研究的步伐.针对我国目前发展状态,国家提出了优先研发机电一体化的6项关键技术,如今我国已经取得了显著的成效,比如数控技术经过多年的研究发展,我国几乎完全掌握了这些技术的要领,并且建立了数控开发与生产为一体的基地,最为关键的是培养很多数控技术方面的人才,在数控技术这一领域,已经形成了属于自己的产业,成果很显著.这些成果也为我国未来发展机电一体化技术奠定了基础,提供了参考.
三、仿生硬件的容错技术新思路
基于仿生硬件的容错研究,对建立借鉴生物进化机制的硬件容错新理论,提高硬件系统的可靠性具有重要意义.
1.胚胎型仿生硬件的容错体系结构和容错原理
仿生硬件可以分为进化型和胚胎型,其中胚胎型仿生硬件也称为胚胎电子系统,是模仿生物的多细胞容错机制实现的硬件.胚胎型仿生硬件的容错体系结构,主要由胚胎细胞、开关阵和线轨组成开关阵,根据可编程连线的控制信号完成开关闭合,控制线轨内各线段的使用,胚胎细胞包含存储器、坐标发生器,换向块、功能单元、直接连线、可编程连线、控制模块等存储器用于保存配置数据位串,并根据细胞状态和坐标发生器计算出的结果,从配置位串中提取段经译码后,对胚胎电子细胞的换向块和功能单元进行配置,坐标发生器根据4个细胞最近两侧（左侧和下侧）邻居细胞的坐标为其分配坐标.
2.胚胎型仿生硬件实现容错的策略
为了实现对故障细胞的容错,常用的容错策略有两种：行（列）取消和细胞取消策略,通过记录有错的单元位置,重新布线,用其他各用的单元来代替但是对于连线资源故障,这此策略并未给出相应的对策,在深入研究胚胎仿生硬件容错体系结构的基础上,本文提出种针对线轨故障的容错策略：
2.1行（列）取消策略在行（列）取消中,若个细胞出错,则它所在行（列）的所有细胞都将被取消,而该行（列）细胞的功能将被其上行（右列）的细胞所代替,即当一个细胞出错时,细胞所在行（列）上移（右移）到一个备用行（各用列）来代替它当前的工作.
2.1细胞取消策略在细胞取消中,用各用细胞代替故障细胞分两个阶段当某行的出错细胞数超过各用细胞数时,整行被取消,行细胞上移,用备用行取代出错行的功能
四、新时期机电一体化技术展望
机电体化是多学科的交叉融合,综合了机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、光学技术、电力电子技术、接口技术等技术,其发展进步依赖并促进了相关技术的发展,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗上实现特定功能价值,新时期机电体化技术呈现智能化、系统化、微型化等发展趋势.伴随着智能技术的发展,机电体化技术也呈现智能化发展的趋势智能化即要求机电产品有定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力,如在CNC数控机床上增加人机对话功能,设置智能I/0接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便.
五、结语
综上所述,我国的机电一体化技术已经取得了显著的发展,国家的重视以及科技的进步使得这项技术拥有更大的发展空间.虽然我国技术水平总体上落后于发达国家,但是因为经济全球化不断深入,各国在技术领域也必然会加强合作,共同促进世界经济的发展,再加之,我国已经培养出很多机电一体化专业的人才,这为我国机电一体化未来的发展储备了充足的人才.本文是笔者多年的机电一体化系统操作经验的总结,希望为机电一体化系统的仿真技术研究人员提供借鉴,为我国机电一体化技术发展的更好提供参考.