现代物理与机械自动化融合途径

导语：现代物理与机械自动化融合途径一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

摘要：随着科技的日益发展，我国工业领域进入了高速发展阶段，机械自动化在国民经济中发挥着至关重要的作用，能够改进工业生产流程，优化工业生产工艺，显著提高生产效率，进而降低产品生产成本，有效推动我国工业的迅速发展。在机械自动化的发展过程中，现代物理提供了强有力的支撑，正是有了现代物理的带动，机械自动化的未来发展前景无比广阔，不断促进我国国民经济增长。文章首先对现代物理进行简要概述，然后指出现代物理在机械自动化发展中发挥的重要作用，最后对现代物理和机械自动化的具体融合途径进行分析，以供参考。

关键词：现代物理；机械自动化；融合途径

目前人类已逐步进入第四次工业革命时期，我国工业行业也获得了很大的发展，提出了智能制造2025，从而更好地推动我国机械行业的蓬勃发展。通过实现机械自动化，可有效保障机械产品的制造质量与精度，为企业带来更大化的经济效益。然而我国机械自动化方面与国外发达国家相比，依然存在一些差距，特别是高精尖技术方面。这就需要我国研究人员注重对现代物理的研究，深入分析现代物理和机械自动化的融合，以此来不断强化机械自动化水平，更好地缩小与国外之间的差距，推动我国机械行业的长远发展。

1现代物理概述

通常来说，现代物理主要指20世纪初开始发展起来的物理学，涉及相对论、原子与原子核物理学、量子力学、粒子物理学等，属于物理学中必不可少的一部分。现代物理彻底改变了人类之前的时空观，对这个世界产生了新的认识，并在极大程度上改变了大众的生活方式。如今，现代物理得到迅速发展，但依然是整个自然科学的基础，其发展依然是促进整个自然科学不断进步的最为关键的动力之一，也推动着机械领域的发展。在19世纪末20世纪初，经典物理学的发展得到不断完善，逐渐建立了热力学、统计学、麦克斯韦电磁理论，让经典物理学达到了顶峰。基于经典物理学，很多科学家也发现了诸多经典物理学不能解释的事实，包括电子、X射线与放射性现象、“以太漂移”的“零结果”、黑体辐射的“紫外灾难”等，这些现象引起了物理学的一场巨大革命。在这一背景下，科学家创立了相对论、量子力学，就此现代物理诞生了。根据研究的物质运动形态与实际研究对象，可将物理学分成力学、光学、热学、电磁学、原子物理学等。当前，人们更加深入地认识了物理现象，部分物理学的分支学科逐步发展成独立的学科，包括力学、气象学等。同时，现代物理通过先进的实验技术，更加深入地研究了物质结构与特性，获得了普遍规律与结论，为其他基础学科的发展提供了有力的支持，也分化出了诸多尖端科学技术，包括激光、半导体及超导体等，还在很大程度上推动着信息科学、材料科学等科学技术的发展。

2机械自动化发展中现代物理发挥的重要作用

现代物理的不断发展，推动着科学技术的前沿新领域的发展，即物理学的发展是其他科学和绝大多数技术的重要前提和基础条件，物理学是人类在探索未知世界的求知欲、好奇心的驱动下构建起来的。现代物理学理论的不断发展，促进工业科技的发展与自然科学的进步，并推动众多工业技术新领域的研发和应用，进一步促进机械自动化产业的迅速发展，如高温超导性的开发。同时，现代物理的进一步发展，为机械自动化发展提供了新的研究方向，如：基于核磁共振现象，人们研发出了核磁共振成像技术；基于量子隧道效应，人们研发出了扫描隧道显微镜。另外，基于现代物理学，人们研发出了纳米材料、传感器技术、PVC材料等先进技术与新型材料，这些新材料和新技术为机械自动化发展提供了极大的动力。

3现代物理和机械自动化的具体融合途径

3.1光机电技术的融合

机械自动化系统的构成部分主要有能源系统、传感系统、信息处理系统、机械结构。随着现代物理的进一步发展，机械自动化中开始广泛应用光学技术，这就在极大程度上改进了能源系统、机械结构、传感系统及信息处理系统。基于现代物理的量子力学等理念，为光学材料与光学技术的开发提供了有力的支撑，这就有效促进了光机电技术的发展。就光机电技术而言，其包括机械技术、计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术及伺服传动技术。其中机械技术是光机电技术的基础，借助该技术，能够进一步改进机械设备的性能、材料及结构，实现减小重量、缩小体积、提高刚度等方面的要求；计算机与信息技术又包括专家系统技术、神经网络技术、人工智能技术等，这些都为机械自动化的实现提供了有力的支撑；自动控制技术在机械领域的应用，能够实现高精度的定位控制、自适应控制、自动诊断校正等功效；传感检测技术则是实现机械自动化系统自动控制与自动调节的重要环节，只有不断增强传感检测技术的功能，才能够提高系统的自动化程度；伺服传动技术涉及电动、液压等多种类型的传动装置，直接影响到机械自动化系统的控制质量、动态性能等。

3.2柔性自动化技术的融合

随着现代物理的进一步发展，人们研发出了更多的新材料、新技术、新产品，这就促进了机械自动化设备的不断更新发展，尤其是机械自动化加工设备，对柔性也有着更高的要求，推动着机械自动化朝着柔性化方向发展。在这一过程中，通过各种现代物理理论的应用，为机械自动化的柔性发展提供了必要的技术与理论支持，通过柔性技术（数控技术、计算机信息技术等）与机械工程的有效融合，可显著提高机械生产效率，并更好地实现机械作业的工业化发展目标。以链条式流水线中机械自动化应用为例，基于现代物理理论，实现了对机械结构的进一步精简，代替了重复的劳动力，并借助计算机技术的信息收集与处理功能，有效监控了整个生产流程，代替了低级的管理职能。在机械设备运行过程中，操作人员只需通过软件向机械开关或是机械手传递命令，就可按照操作人员的意志开展操作，从而代替大量重复性工作，节约人工成本，提高了产品生产效率，实现了多种不同零件的高精度生产加工。

3.3智能化的融合

通过有机融合现代物理和机械自动化，可进一步促进机械自动化实现智能化发展，基于现代物理的相关力理论，可不断完善和优化各种算法与计算机技术等，从而显著提高机械自动化设备的智能化程度，让设备能够以人类的思维进行自主思考和操作，可以代替一些重复、危险的生产工作，最终大幅度提高生产效率，显著降低人力资源成本的投入。例如：在核电站反应堆的运行中，可借助自动化系统替代人工工作，即操作人员通过向由抗辐射材料制造而成的机械自动化设备发送相关编程指令，设备就能够按照这一指令进行停堆或是换芯等工作，从而有效保障了操作人员的安全。又如：通过量子力学的叠加原理，人们研发出了智能机器人，借助量子搜索算法，可以控制机器人的行进方向。

3.4绿色生产的融合

随着全球资源日益紧缺，环境恶化程度不断加剧，世界各国开始关注机械自动化的绿色化发展。尤其是对于我国而言，当前面临着巨大的人口压力，为能够实现我国可持续发展的关键任务，更要注重机械自动化的绿色化生产发展的实现。为此，应深入分析和研究现代物理理论，大力研发新的绿色技术与绿色环保材料，然后将这些新技术、新材料有效应用到机械自动化中，促进现代物理和机械自动化的深度融合，达到绿色化制造的目的。如：通过对EDA技术与加工技术进行充分利用，可在极大程度上缩短机械产品设计周期，借助智能仿真技术来开展机械产品的仿真与设计，既能够有效提高产品的设计质量，又能够节省能源消耗，进一步促进产品的绿色生产发展。

3.5全球信息化的融合

在经济全球化与世界经济一体化背景下，通过有效融合现代物理与机械自动化，能够促使机械自动化领域朝着全球设计与制造、全球采购与配套的方向发展，随着全球化的不断发展，必然会带动信息等产业的飞速发展，从而为机械自动化领域提供更加全面的信息，有效提高现代化信息技术在机械自动化中的应用水平。

3.6半导体的融合

半导体制造是高端制造中信息化程度最高的代表，对其工艺的精密性方面具有很高的要求，对自动化的要求也比较高。当前5G、汽车电子、人工智能等领域迅速发展，先进封装、MiniLED芯片等半导体需求日益增长。基于这一背景，我国通过有效融合现代物理（凝聚态物理学等）和机械自动化，加大对半导体制程设备技术的研发力度，并成功研发了全球第一家砷化镓产业，在极大程度上促进了晶圆制造市场的发展。

4结束语

综上所述，现代物理是所有自然科学发展与进步的重要基础，要想促进机械自动化水平的不断提升，就必须注重对现代物理的研究与分析，通过将现代物理中的量子力学、凝聚态物理学等先进理论与机械自动化相融合，以此来显著提高机械领域的自动化水平，大幅度提高生产质量与生产效率，为机械行业创造更大化的效益，推动我国工业建设的健康可持续发展。

参考文献：

[1]孟繁卿,蔡金燕,孟亚峰,等.电子设计自动化技术发展研究[J].飞航导弹,2017(8):38-42.

[2]刘春平,马晓明,张志利.工业智能机器人自定位信息采集精度控制仿真[J].计算机仿真,2019,36(8):320-324.

[3]朱泊霖.物理基础知识在机械设计中的体现和应用[J].环球市场信息导报,2017(36):135.

[4]丁哲,石发展,杜江峰.基于金刚石量子传感的纳米磁成像及凝聚态物理应用[J].物理,2020,49(6):359-372.

作者：宗磊 单位：上饶幼儿师范高等专科学校