現代物理與機械自動化融合途徑

導語：現代物理與機械自動化融合途徑一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著科技的日益發展，我國工業領域進入了高速發展階段，機械自動化在國民經濟中發揮著至關重要的作用，能夠改進工業生產流程，優化工業生產工藝，顯著提高生產效率，進而降低產品生產成本，有效推動我國工業的迅速發展。在機械自動化的發展過程中，現代物理提供了強有力的支撐，正是有了現代物理的帶動，機械自動化的未來發展前景無比廣闊，不斷促進我國國民經濟增長。文章首先對現代物理進行簡要概述，然后指出現代物理在機械自動化發展中發揮的重要作用，最后對現代物理和機械自動化的具體融合途徑進行分析，以供參考。

關鍵詞：現代物理；機械自動化；融合途徑

目前人類已逐步進入第四次工業革命時期，我國工業行業也獲得了很大的發展，提出了智能制造2025，從而更好地推動我國機械行業的蓬勃發展。通過實現機械自動化，可有效保障機械產品的制造質量與精度，為企業帶來更大化的經濟效益。然而我國機械自動化方面與國外發達國家相比，依然存在一些差距，特別是高精尖技術方面。這就需要我國研究人員注重對現代物理的研究，深入分析現代物理和機械自動化的融合，以此來不斷強化機械自動化水平，更好地縮小與國外之間的差距，推動我國機械行業的長遠發展。

1現代物理概述

通常來說，現代物理主要指20世紀初開始發展起來的物理學，涉及相對論、原子與原子核物理學、量子力學、粒子物理學等，屬于物理學中必不可少的一部分?，F代物理徹底改變了人類之前的時空觀，對這個世界產生了新的認識，并在極大程度上改變了大眾的生活方式。如今，現代物理得到迅速發展，但依然是整個自然科學的基礎，其發展依然是促進整個自然科學不斷進步的最為關鍵的動力之一，也推動著機械領域的發展。在19世紀末20世紀初，經典物理學的發展得到不斷完善，逐漸建立了熱力學、統計學、麥克斯韋電磁理論，讓經典物理學達到了頂峰?；诮浀湮锢韺W，很多科學家也發現了諸多經典物理學不能解釋的事實，包括電子、X射線與放射性現象、“以太漂移”的“零結果”、黑體輻射的“紫外災難”等，這些現象引起了物理學的一場巨大革命。在這一背景下，科學家創立了相對論、量子力學，就此現代物理誕生了。根據研究的物質運動形態與實際研究對象，可將物理學分成力學、光學、熱學、電磁學、原子物理學等。當前，人們更加深入地認識了物理現象，部分物理學的分支學科逐步發展成獨立的學科，包括力學、氣象學等。同時，現代物理通過先進的實驗技術，更加深入地研究了物質結構與特性，獲得了普遍規律與結論，為其他基礎學科的發展提供了有力的支持，也分化出了諸多尖端科學技術，包括激光、半導體及超導體等，還在很大程度上推動著信息科學、材料科學等科學技術的發展。

2機械自動化發展中現代物理發揮的重要作用

現代物理的不斷發展，推動著科學技術的前沿新領域的發展，即物理學的發展是其他科學和絕大多數技術的重要前提和基礎條件，物理學是人類在探索未知世界的求知欲、好奇心的驅動下構建起來的。現代物理學理論的不斷發展，促進工業科技的發展與自然科學的進步，并推動眾多工業技術新領域的研發和應用，進一步促進機械自動化產業的迅速發展，如高溫超導性的開發。同時，現代物理的進一步發展，為機械自動化發展提供了新的研究方向，如：基于核磁共振現象，人們研發出了核磁共振成像技術；基于量子隧道效應，人們研發出了掃描隧道顯微鏡。另外，基于現代物理學，人們研發出了納米材料、傳感器技術、PVC材料等先進技術與新型材料，這些新材料和新技術為機械自動化發展提供了極大的動力。

3現代物理和機械自動化的具體融合途徑

3.1光機電技術的融合

機械自動化系統的構成部分主要有能源系統、傳感系統、信息處理系統、機械結構。隨著現代物理的進一步發展，機械自動化中開始廣泛應用光學技術，這就在極大程度上改進了能源系統、機械結構、傳感系統及信息處理系統?；诂F代物理的量子力學等理念，為光學材料與光學技術的開發提供了有力的支撐，這就有效促進了光機電技術的發展。就光機電技術而言，其包括機械技術、計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術及伺服傳動技術。其中機械技術是光機電技術的基礎，借助該技術，能夠進一步改進機械設備的性能、材料及結構，實現減小重量、縮小體積、提高剛度等方面的要求；計算機與信息技術又包括專家系統技術、神經網絡技術、人工智能技術等，這些都為機械自動化的實現提供了有力的支撐；自動控制技術在機械領域的應用，能夠實現高精度的定位控制、自適應控制、自動診斷校正等功效；傳感檢測技術則是實現機械自動化系統自動控制與自動調節的重要環節，只有不斷增強傳感檢測技術的功能，才能夠提高系統的自動化程度；伺服傳動技術涉及電動、液壓等多種類型的傳動裝置，直接影響到機械自動化系統的控制質量、動態性能等。

3.2柔性自動化技術的融合

隨著現代物理的進一步發展，人們研發出了更多的新材料、新技術、新產品，這就促進了機械自動化設備的不斷更新發展，尤其是機械自動化加工設備，對柔性也有著更高的要求，推動著機械自動化朝著柔性化方向發展。在這一過程中，通過各種現代物理理論的應用，為機械自動化的柔性發展提供了必要的技術與理論支持，通過柔性技術（數控技術、計算機信息技術等）與機械工程的有效融合，可顯著提高機械生產效率，并更好地實現機械作業的工業化發展目標。以鏈條式流水線中機械自動化應用為例，基于現代物理理論，實現了對機械結構的進一步精簡，代替了重復的勞動力，并借助計算機技術的信息收集與處理功能，有效監控了整個生產流程，代替了低級的管理職能。在機械設備運行過程中，操作人員只需通過軟件向機械開關或是機械手傳遞命令，就可按照操作人員的意志開展操作，從而代替大量重復性工作，節約人工成本，提高了產品生產效率，實現了多種不同零件的高精度生產加工。

3.3智能化的融合

通過有機融合現代物理和機械自動化，可進一步促進機械自動化實現智能化發展，基于現代物理的相關力理論，可不斷完善和優化各種算法與計算機技術等，從而顯著提高機械自動化設備的智能化程度，讓設備能夠以人類的思維進行自主思考和操作，可以代替一些重復、危險的生產工作，最終大幅度提高生產效率，顯著降低人力資源成本的投入。例如：在核電站反應堆的運行中，可借助自動化系統替代人工工作，即操作人員通過向由抗輻射材料制造而成的機械自動化設備發送相關編程指令，設備就能夠按照這一指令進行停堆或是換芯等工作，從而有效保障了操作人員的安全。又如：通過量子力學的疊加原理，人們研發出了智能機器人，借助量子搜索算法，可以控制機器人的行進方向。

3.4綠色生產的融合

隨著全球資源日益緊缺，環境惡化程度不斷加劇，世界各國開始關注機械自動化的綠色化發展。尤其是對于我國而言，當前面臨著巨大的人口壓力，為能夠實現我國可持續發展的關鍵任務，更要注重機械自動化的綠色化生產發展的實現。為此，應深入分析和研究現代物理理論，大力研發新的綠色技術與綠色環保材料，然后將這些新技術、新材料有效應用到機械自動化中，促進現代物理和機械自動化的深度融合，達到綠色化制造的目的。如：通過對EDA技術與加工技術進行充分利用，可在極大程度上縮短機械產品設計周期，借助智能仿真技術來開展機械產品的仿真與設計，既能夠有效提高產品的設計質量，又能夠節省能源消耗，進一步促進產品的綠色生產發展。

3.5全球信息化的融合

在經濟全球化與世界經濟一體化背景下，通過有效融合現代物理與機械自動化，能夠促使機械自動化領域朝著全球設計與制造、全球采購與配套的方向發展，隨著全球化的不斷發展，必然會帶動信息等產業的飛速發展，從而為機械自動化領域提供更加全面的信息，有效提高現代化信息技術在機械自動化中的應用水平。

3.6半導體的融合

半導體制造是高端制造中信息化程度最高的代表，對其工藝的精密性方面具有很高的要求，對自動化的要求也比較高。當前5G、汽車電子、人工智能等領域迅速發展，先進封裝、MiniLED芯片等半導體需求日益增長?；谶@一背景，我國通過有效融合現代物理（凝聚態物理學等）和機械自動化，加大對半導體制程設備技術的研發力度，并成功研發了全球第一家砷化鎵產業，在極大程度上促進了晶圓制造市場的發展。

4結束語

綜上所述，現代物理是所有自然科學發展與進步的重要基礎，要想促進機械自動化水平的不斷提升，就必須注重對現代物理的研究與分析，通過將現代物理中的量子力學、凝聚態物理學等先進理論與機械自動化相融合，以此來顯著提高機械領域的自動化水平，大幅度提高生產質量與生產效率，為機械行業創造更大化的效益，推動我國工業建設的健康可持續發展。

參考文獻：

[1]孟繁卿,蔡金燕,孟亞峰,等.電子設計自動化技術發展研究[J].飛航導彈,2017(8):38-42.

[2]劉春平,馬曉明,張志利.工業智能機器人自定位信息采集精度控制仿真[J].計算機仿真,2019,36(8):320-324.

[3]朱泊霖.物理基礎知識在機械設計中的體現和應用[J].環球市場信息導報,2017(36):135.

[4]丁哲,石發展,杜江峰.基于金剛石量子傳感的納米磁成像及凝聚態物理應用[J].物理,2020,49(6):359-372.

作者：宗磊 單位：上饒幼兒師范高等專科學校