自动化技术及应用

作者简介：蔡义忠，男，（1975年12月- ），黄冈职业技术学院讲师，主要从事计算机教学。

摘要：自动化技术是一门综合性技术，它和控制论、信息论、系统工程、计算机技术、电子学、液压气压技术、自动控制等都有着十分密切的关系，而其中又以控制理论和计算机技术对自动化技术的影响最大。

关键词：自动化；技术；自动控制

一、自动化技术

1、一般自动化技术

所谓自动化技术，是指人类利用各种技术手段和方法来代替人去完成各种测试、分析、判断和控制工作，以现实预期的目标、功能。自动化技术是一门综合性技术， 工业机器人是制造业创新自动化技术应用的一个典型例子。

一个自动化系统通常由多个环节要素组成，以完成信息的获取、信息的传递、信息的转换、信息的处理及信息的执行等功能，最后实现自动运行目标。与自动化技术相近的专业有：机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、工业设计、过程装备与控制工程、车辆工程、机械工程及自动化、机械电子工程、汽车服务工程、机械类的车辆保险与理赔专业。日本企业界在1970年左右最早提出“机电一体化技术”这一概念，当时他们取名为“Mechatronics”，即结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，随着我国电力工业的发展，电气自动化系统的稳定性与先进性对变电站及电网的影响深远，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）方向发展，应用范围愈来愈广。

自动化技术具体包括以下内容：

（1）机械技术。机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。

（2）计算机与信息技术。其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

（3） 系统技术。系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。

（4）自动控制技术。其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

（5）传感检测技术。传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。

（6）伺服传动技术。包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。

2、机器人技术

美国，是机器人的诞生地，早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人，比起号称“机器人王国”的日本起步至少要早五六年。经过30多年的发展，美国现已成为世界上的机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。综观它的发展史，道路是曲折的，不平坦的。由于美国政府从60年代到70年代中的十几年期间，并没有把工业机器人列入重点发展项目，只是在几所大学和少数公司开展了一些研究工作。对于企业来说，在只看到眼前利益，政府又无财政支持的情况下，宁愿错过良机，固守在使用刚性自动化装置上，也不愿冒着风险，去应用或制造机器人。加上，当时美国失业率高达6.65%，政府担心发展机器人会造成更多人失业，因此不予投资，也不组织研制机器人，这不能不说是美国政府的战略决策错误。70年代后期，美国政府和企业界虽有所重视，但在技术路线上仍把重点放在研究机器人软件及军事、宇宙、海洋、核工程等特殊领域的高级机器人的开发上，致使日本的工业机器人后来居上，并在工业生产的应用上及机器人制造业上很快超过了美国，产品在国际市场上形成了较强的竞争力。 进入80年代之后，美国才感到形势紧迫，政府和企业界才对机器人真正重视起来，政策上也有所体现，一方面鼓励工业界发展和应用机器人，另一方面制订计划、提高投资，增加机器人的研究经费，把机器人看成美国再次工业化的特征，使美国的机器人迅速发展。80年代中后期，随着各大厂家应用机器人的技术日臻成熟，第一代机器人的技术性能越来越满足不了实际需要，美国开始生产带有视觉、力觉的第二代机器人，并很快占领了美国60%的机器人市场。 尽管美国在机器人发展史上走过一条重视理论研究，忽视应用开发研究的曲折道路，但是美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位。其技术全面、先进，适应性也很强。具体表现在：性能可靠，功能全面，精确度高；机器人语言研究发展较快，语言类型多、应用广，水平高居世界之首；智能技术发展快，其视觉、触觉等人工智能技术已在航天、汽车工业中广泛应用；高智能、高难度的军用机器人、太空机器人等发展迅速，主要用于扫雷、布雷、侦察、站岗及太空探测方面。 英国，早在1966年，美国Unimation公司的尤尼曼特机器人和AMF公司的沃莎特兰机器人就已经率先进入英国市场。1967年英国的两家大机械公司还特地为美国这两家机器人公司在英国推销机器人。接着，英国 Hall Automation公司研制出自己的机器人RAMP。对工业机器人实行了限制发展的严厉措施，因而机器人工业一蹶不振，在西欧差不多居于末位。

二、 应用

工业自动化是自动化技术应用的一个最为重要的方向。其具体运用的方面有：

计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM） 综合办公自动化（OA）（例如：门禁系统、资讯科技稽核） 过程控制与自动化仪器仪表人工智能技术

自动化技术的进步推动了工业生产的飞速发展，尤其是在石油、化工、冶金、轻工业等行业，由于采用自动化仪表和集中控制装置，促进了连续生产过程自动化的发展，大大提高了劳动生产率。用自动化装置管理化工生产过程的方法称为化工自动化。产业的大环境为工业领域提出了很多新的课题，如产业结构的优化、竞争力和创新能力的提升、制造业的绿色与智能化……等等，尤其是“十八大”盛会的召开，更加强调了在新形势下将“创新”、“绿色”等关键词融入行业发展趋势中的必要性和紧迫性，产业创新升级、单位GDP能耗等“硬”指标也将在未来一段时期内不断考验我国的制造业发展。

正是在这样的背景之下，制造业中的自动化技术也被赋予越来越重要的定位，除了其固有的控制、监测等功能，自动化技术也成为了提高能效、改善生产管理水平的利器，其在各个分支领域的技术应用也在不断走向深化。

三、自动化技术的发展

具有不同程度“自动化”功能的装置古以有之。我国古代的指南车、木牛流马、铜壶滴漏，欧洲的钟表报时装置和一些手工机械，无一不反映人民的聪明智慧，多少都带有一些“自动”的味道。但真正刻意设计出来取代或增强人的智能功能，从而能在不确定的条件下保证实现预定目标的自动装置最早应属瓦特发明的蒸汽机上的离心调速器。它自觉地运用了反馈原理，从而能在不确定的条件下保证实现预定目标的自动装置最早应属瓦特发明的蒸汽机上的离心调速器。它自觉地运用了反馈原理，从而能在锅炉压力和负荷变化的条件下把转速保持在一定的范围。（作者单位：黄冈职业技术学院）

参考文献：

[1]陈心颖.全面打造电大专科和高职学学生职业指导能力.山东电大学，2004 （1 ）

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