機電一體化技術(shù)在汽車智能制造應(yīng)用

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摘要：制造業(yè)的發(fā)展是現(xiàn)代社會和經(jīng)濟高速發(fā)展共同推動的，但是現(xiàn)有的制造模式短板對于新型汽車制造業(yè)而言，已經(jīng)逐漸無法滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。強化機電一體化技術(shù)應(yīng)用，能有效推進汽車智能制造。研究汽車智能制造中合理應(yīng)用機電一體化技術(shù)，分析機電一體化技術(shù)的特點和具體類型，為智能汽車工業(yè)的發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞：機電一體化；汽車制造智能化；智能機器人科技

1引言

近年來智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展明顯，尤其是針對機械加工進一步向智能化、信息化方向推進的智能2025的提出。在汽車智能制造工藝中應(yīng)用機電一體化技術(shù)，使汽車的安全性、可靠性、舒適性得到有效提升。通過有機結(jié)合傳感器技術(shù)、智能控制技術(shù)和智能制造技術(shù)，制定出更加完整的解決方案，以檢測、分析和整合汽車行駛過程中的各種參數(shù)。機電設(shè)備可借助智能終端設(shè)備，實現(xiàn)自主控制汽車，逐步提高汽車行駛安全性。然而，僅僅依靠智能終端來控制散亂的汽車機械部件，并不能完全保證用戶的安全，必須不斷改進汽車的智能制造模式，才能使汽車品質(zhì)得到進一步的提升。機電一體化技術(shù)的巧妙應(yīng)用，使相對獨立的機電設(shè)備連接起來，指令之間提高了一致性，使設(shè)備在各個環(huán)節(jié)的運行效率得到提高，車輛運行的穩(wěn)定性和可靠性得到了保證。

2技術(shù)特點

2.1系統(tǒng)智能

近年來，在不斷創(chuàng)新的背景下，機電一體化技術(shù)水平彌補了傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的不足，并不斷進步。在這個階段，大眾逐漸提高了對汽車性能的要求，為了享受到智能化的體驗，通過機電一體化來智能設(shè)計各種系統(tǒng)。智能管理通過在運行出現(xiàn)嚴(yán)重失誤時采取針對性的應(yīng)對措施，讓汽車用戶了解系統(tǒng)運行的具體情況，最大限度地降低行車風(fēng)險，從而起到預(yù)警和保護作用[1]。

2.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化

汽車生產(chǎn)過程復(fù)雜，在生產(chǎn)管理中廣泛應(yīng)用機電一體化技術(shù)。在相應(yīng)的機械生產(chǎn)環(huán)節(jié)中增加機電機構(gòu)，對變速箱進行及時調(diào)整，從而達到系統(tǒng)的變速控制的目的。另外，變頻調(diào)速的電子設(shè)備隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展而普及，使人工操作模式逐漸被替代。在實施過程中，可采用計算機軟件對系統(tǒng)進行控制，使機械產(chǎn)品在系統(tǒng)軟件更新升級后實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，將機械技術(shù)與電子技術(shù)有機地結(jié)合起來。

2.3交互優(yōu)勢

精準(zhǔn)高效地處理相關(guān)數(shù)據(jù)，完整的數(shù)據(jù)交互。為了緩解現(xiàn)階段面臨的技術(shù)難題，逐步改進制造信息處理，防止信息交換過程中出現(xiàn)系統(tǒng)癱瘓，我們必須在具體操作過程中最大限度地發(fā)揮機電一體化技術(shù)的優(yōu)勢[2]。

3應(yīng)用類型

現(xiàn)代制造工藝進步很大，尤其在加工工藝和設(shè)計上有了很大的提高。另一方面，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，消除了已有的加工弊端，提高了制造工藝的效率，在加工中應(yīng)用了許多機電自動化技術(shù)。并且為提高加工部件的精度，有效保證加工表面精度，在制造業(yè)中各種機床、加工設(shè)備和制造設(shè)備得到廣泛應(yīng)用。機器自動化技術(shù)也扮演著流程整合的重要角色，整個制造過程不需要太多人手，能夠縮短流程周期、提高能效[3]。

3.1自動化生產(chǎn)工藝

自動生產(chǎn)技術(shù)能夠?qū)⑵嚨纳a(chǎn)實現(xiàn)自動控制的效果。在加入自動生產(chǎn)技術(shù)之后，根據(jù)企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計原理，對汽車的全面、高效進行控制，并不斷地更新和升級其規(guī)模。與傳統(tǒng)的汽車制造方式相比，自動化生產(chǎn)技術(shù)可以滿足汽車的設(shè)計需求，實現(xiàn)與信息化智能系統(tǒng)的有機結(jié)合，提高產(chǎn)品性能，創(chuàng)新生產(chǎn)方式，使產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量不斷提高。

3.2智能機器人

在復(fù)雜環(huán)境下能夠充分體現(xiàn)智能機器人技術(shù)機電一體化技術(shù)的優(yōu)勢，工作人員能夠根據(jù)具體情況對技術(shù)進行妥善地處理。在企業(yè)發(fā)展過程中，通過對生產(chǎn)信息的全面篩選和精準(zhǔn)判斷，借助智能化技術(shù)實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)環(huán)境管理，奠定企業(yè)生產(chǎn)效益提升的基礎(chǔ)。應(yīng)用智能機器人技術(shù)，不僅能降低企業(yè)人力成本，為提升利潤騰出更多空間，同時也能有效減少環(huán)境因素帶來的負(fù)面影響[4]。

3.3人機一體化

人機一體化技術(shù)是機電一體化的重要技術(shù)，它被廣泛地用于智能系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和各種制造設(shè)備的有機結(jié)合，特別是在智能制造中的應(yīng)用。在融合中，信息控制系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的有機結(jié)合，可以將有關(guān)操作者利用智能設(shè)備，并按照工業(yè)生產(chǎn)的實際需求，完成收集、整理有關(guān)生產(chǎn)資料和信息的工作。最后，通過對機器運行范圍和參數(shù)的合理調(diào)節(jié)，推動工業(yè)制造向信息化和智能化方向發(fā)展得科學(xué)合理的生產(chǎn)計劃。

3.4系統(tǒng)監(jiān)控的增強

機電一體化技術(shù)能夠?qū)に囅到y(tǒng)和制造系統(tǒng)的實時運行情況進行有效的分析和監(jiān)控，能夠?qū)ο到y(tǒng)運行情況和可能發(fā)生的故障進行識別，從而使系統(tǒng)運行在一個穩(wěn)定的環(huán)境中。相關(guān)的傳感技術(shù)增強了反饋系統(tǒng)運行狀態(tài)信息，是機電一體化技術(shù)的最大優(yōu)勢。并允許對包括電流、電壓、角速度、動量等參數(shù)在內(nèi)的系統(tǒng)的各種物理參數(shù)進行檢測，便于了解系統(tǒng)運行狀態(tài)，保證加工過程的準(zhǔn)確、優(yōu)質(zhì)、高效[5]。

3.5故障的排除技術(shù)

故障診斷技術(shù)是一種能夠完成系統(tǒng)錯誤的自動診斷和自動排除，使系統(tǒng)運行在安全穩(wěn)定的環(huán)境中，是機電一體化的重要技術(shù)。在處理系統(tǒng)過程中會出現(xiàn)各種故障，但通過自動診斷技術(shù)，直接影響系統(tǒng)正常運行的故障的將會被監(jiān)控并排除。在工作中分析判斷系統(tǒng)的各種運行參數(shù)，就能確定故障的種類和類別，這時通過故障診斷技術(shù)就能消除故障，使維修的質(zhì)量和效率得到提高。對出現(xiàn)的差錯，及時向有關(guān)人員反饋，并進行詳細(xì)記錄，也為系統(tǒng)維護管理提供了便利，之后同樣的問題出現(xiàn)也能及時發(fā)現(xiàn)。

4技術(shù)應(yīng)用

4.1防抱死系統(tǒng)

汽車防抱死制動系統(tǒng)中的發(fā)展和提升，使得機電一體化的發(fā)展水平和方向有了充分的反映。汽車產(chǎn)業(yè)具有特殊的特點，ABS可以保證系統(tǒng)的正常運行，而不會有跑偏，從而為系統(tǒng)的運行提供更高的要求。因此，在汽車系統(tǒng)中，汽車防抱死制動系統(tǒng)具有重要的地位，將機電一體化技術(shù)與汽車ABS系統(tǒng)相結(jié)合，可以促進汽車技術(shù)的迅速發(fā)展。智能的汽車防抱死剎車系統(tǒng)能夠及時地檢測包括姿態(tài)、減速、動量、車速等狀態(tài)參數(shù)，以及汽車輪胎的所有行駛狀態(tài)參數(shù)。把汽車系統(tǒng)的安全性和可靠性提升到一個新的水平，通過對以上參數(shù)進行合理的調(diào)節(jié)，從而盡量減少失誤的發(fā)生[6]。

4.2自動變速器

汽車智能生產(chǎn)中不可或缺的設(shè)備就是自動變速器，可以保證汽車動力系統(tǒng)的無縫連接，并通過靈活的應(yīng)用，有效地改善汽車的可靠性和安全性，提高汽車的擋位數(shù)量。采用機電一體化技術(shù)，實現(xiàn)可執(zhí)行的自動變速箱，以實現(xiàn)其卓越性能。例如，利用傳感器技術(shù)，可以連續(xù)地監(jiān)控汽車的各個狀態(tài)參數(shù)，并利用有關(guān)的算法進行監(jiān)控信息的計算和分析，并對自動換擋進行了科學(xué)的設(shè)計。同時，采用了車輛自檢技術(shù)，將自動變速箱技術(shù)和機電一體化技術(shù)結(jié)合起來，有效地實現(xiàn)排查車輛運行中隱藏的安全隱患[7]。

4.3激光測距雷達系統(tǒng)

汽車系統(tǒng)還有一個非常重要的設(shè)備，激光測距雷達系統(tǒng)，這個雷達通常安裝在車頭和車尾，能夠很大程度上幫助駕駛者對汽車尤其是障礙物周圍的情況進行了解。通過對駕駛視覺盲點問題的解決，確保了駕駛者的安全，通過提供有效地幫助來幫助駕駛者做出正確的決策。機電一體化技術(shù)的有效應(yīng)用可以有效提高激光雷達在激光雷達系統(tǒng)中的可靠性。對于激光測距雷達系統(tǒng)而言，主要任務(wù)是將中央處理系統(tǒng)與傳感系統(tǒng)有機結(jié)合，對汽車周邊環(huán)境進行綜合識別，完成對汽車的相關(guān)數(shù)據(jù)信息收集并對汽車進行準(zhǔn)確判斷。如果確定的數(shù)據(jù)距離超出安全距離，汽車的報警設(shè)備就會被自動觸發(fā)，駕駛員也會在收到報警反饋信息的同時，對汽車行進方向進行調(diào)整，確保汽車一直處于安全狀態(tài)。因為駕駛安全越來越重要，所以機電一體化技術(shù)與激光測距雷達系統(tǒng)必然會與未來汽車智能制造業(yè)的發(fā)展緊密結(jié)合在一起。

5應(yīng)用難題

5.1傳感器靈敏度難題

現(xiàn)代機電感應(yīng)器在機器視覺上有特定的瑕疵，有時會出現(xiàn)無法識別障礙物或無法實時延遲的情況，可能會對使用者造成風(fēng)險。解決這一問題的關(guān)鍵在于提高傳感器的靈敏度，今后可借助光學(xué)技術(shù)繼續(xù)深入研究。

5.2技術(shù)彈性問題

在汽車智能化制造中，機電一體化技術(shù)的應(yīng)用是受控的，即現(xiàn)代汽車的機電一體化技術(shù)系統(tǒng)面對智能化的終端指令，一般都是無條件地執(zhí)行，每一個技術(shù)系統(tǒng)都必須按照智能終端指令運行，說明在靈活性上還是略顯不足。有時候用戶想讓車子更快，但智能終端對自動變速箱發(fā)出的指令，對車子的剎車力度造成了限制，車速未必能讓用戶滿意。未來汽車智能制造中的機電一體化技術(shù)要解決的問題是，終端可以根據(jù)周圍環(huán)境判斷制動力是否需要調(diào)整，提高技術(shù)靈活性。

6發(fā)展趨勢

6.1綠色發(fā)展

汽車加工行業(yè)數(shù)量眾多，對生態(tài)系統(tǒng)的破壞作用不可忽視，汽車加工過程中的能源消耗也很大。鼓勵和引導(dǎo)汽車制造業(yè)更新加工技術(shù)，確保環(huán)保、綠色、可持續(xù)發(fā)展，以消除環(huán)保與經(jīng)濟發(fā)展之間的矛盾。通過在汽車設(shè)備聯(lián)動、故障診斷、處理技術(shù)等方面不斷加強機電一體化技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠很好地發(fā)揮提升汽車性能的作用，將不必要的能耗降到最低，促進汽車逐步發(fā)展綠色環(huán)保的智能汽車制造。

6.2自動化和信息化

汽車制造業(yè)在不斷發(fā)展機電一體化技術(shù)的同時，逐步走向智能化、信息化。汽車加工工藝和方式也在朝著更加人性化、集成化的方向不斷創(chuàng)新和變革。將智能控制技術(shù)和智能算法加入到加工過程和加工過程中，使加工的精度和效率得到提高。在汽車制造技術(shù)的發(fā)展過程中，需要不斷完善工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，將汽車制造劃分成不同的體系架構(gòu)，完成不同的體系功能和任務(wù)，在不同的架構(gòu)層面上進行分工。未來在移動端或者云端完成處理過程，并完成與設(shè)計點相分離的相應(yīng)加工點，更好地為用戶提供個性化的加工服務(wù)[8]。信息技術(shù)的發(fā)展是通過算法和硬件的發(fā)展，在完善過程中推動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的，是與基礎(chǔ)加工技術(shù)、基礎(chǔ)加工材料緊密相連的。

6.3降低加工誤差

在機電一體化技術(shù)的發(fā)展過程中，我們應(yīng)該把發(fā)展的重點放在發(fā)展基礎(chǔ)技術(shù)上。我國目前缺乏高精度的加工，造成了一定的局限性，一方面是加工工藝的問題，另一方面是基礎(chǔ)設(shè)備的問題。通過更智能的糾錯算法，加強基礎(chǔ)工藝在降低加工誤差方面的改進，以更好地將機電一體化技術(shù)應(yīng)用到汽車智能制造中。另外，還應(yīng)加大對基礎(chǔ)機床等基礎(chǔ)設(shè)備的研發(fā)力度，例如基礎(chǔ)加工設(shè)備。

6.4安全發(fā)展

工業(yè)數(shù)據(jù)需加強防護，這是因為這些數(shù)據(jù)一旦被黑客盜取，很可能會對系統(tǒng)的安全運行造成很大影響。為此，在處理安全系統(tǒng)建設(shè)過程中，需要加強信息保護系統(tǒng)的建立和完善，使其能夠在直接有效識別非法訪問的情況下，很好地抵御外部惡意攻擊。具體可以從以下幾個方面著手，一是通過系統(tǒng)升級，努力有效解決這些問題，減少安全漏洞，我們的信息保護系統(tǒng)要定期升級，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的安全漏洞。為了保證核心數(shù)據(jù)的安全可靠，針對不同的數(shù)據(jù)可以設(shè)置不同的加密等級。二是建立完善的入侵檢測系統(tǒng)，對違規(guī)訪問用戶進行有效的阻斷和阻斷，防止違規(guī)訪問通過查詢各種訪問方式進入系統(tǒng)，判斷是否存在違規(guī)訪問行為。另外，要能夠加強系統(tǒng)安全建設(shè)，在抵御各種非法攻擊方面，提高系統(tǒng)安全水平。

7結(jié)束語

總的來說，將各種先進技術(shù)引入到汽車智能制造環(huán)節(jié)，是夯實行業(yè)整體經(jīng)濟效益提升的基礎(chǔ)。通過應(yīng)用機電一體化技術(shù)，有助于完善工藝流程，實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的生產(chǎn)，使汽車穩(wěn)定性、安全性得到全面提升，為各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智能化運行提供技術(shù)支持。

作者:申麗 單位:西安交通工程學(xué)院