第一篇：機電一體化與機器人

機電一體化與機器人論文

一、對機電一體化系統的認識

1、學科簡介

機電一體化技術是將機械技術、電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術。是現代化的自動生產設備幾乎以說都是機電一體化的設備。中國機電設計邁入PLM全新階段，正挑戰著了前所未有的，不可預測的難題，一個個久戰沙場經久不衰精兵良將正褪去了昨日英雄的光環，唯有CAMEL VIEW 能夠勝任軍統三國，光復舊業的重任，此時數系科技與德國iXtronics GmbH公司攜手共同開拓機電設計領域的新篇章，CAMEL VIEW 作為機電一體化設計系統，從產品的概念設計到產品性能的測試、驗證、通過都是一體化的，流程化的、規范化的，在滿足用戶設計的前提下，數值實驗的仿真與結果的驗證無不精確化，支持復雜環境下，多工況，多耦合場設計。

2、專業培養目標

本專業培養從事機電一體化產品設計和制造加工、調試、運行、維護、營銷和售后服務的高級技能型、應用型人才。學生在獲取畢業證書的同時還可以取得相應的職業資格證書。

3、主要核心課程與核心技能

機械制圖、電工與電子技術基礎、液壓與氣動技術、電氣控制

與PLC、機械制造基礎、機械設計基礎；機械制圖測繪、金工實習、CAD 實訓、電工電子實訓、數控實訓、機床電器控制實訓。

二、電腦鼠的運行原理

電腦鼠是一種具有人工智能的輪式機器人,是由嵌 入式微控制器, 傳感器和機電運動部件構成的一種智能行走裝置的俗稱。在電腦鼠迷宮比賽中，它就必須自行決定搜尋法則并且在迷宮中前進、轉彎、記憶迷宮墻壁資料、計算最短路徑、搜尋終點等功能。電腦鼠結合了機械、電機、電子、控制、光學、程序設計和人工智能等多方面的科技知識。電腦鼠是一個多學科的綜合體，與多個學科關系密切，包括機械工程、電子工程、自動控制、人工智能、程序設計、傳感與測試技術等。

電腦鼠運行的一般流程，啟動開關以后，電腦鼠首先通過迷宮探索子程序，實現對迷宮整體的探索，以前方為優先行進方向，若前方有墻或者已經探索，則考慮左方若左方有墻或己探測過, 再考慮右方若出現死路, 則原路返回, 直到發現沒有探測過的單元, 轉入該單元。

當探索完整體的迷宮以后，通過路徑優化子程序找出一條從起點到終點的最優路徑。然后，通過沖刺子程序，電腦鼠可以從起點以最快速度沖刺到終點。

三、實驗中心得體會

這次實驗讓我學到了很多東西。在過程中，首先一步就是要

調節紅外傳感器，沒有它，電腦鼠就像一個瞎子，我們組一開始就是因為紅外傳感器沒有調節到位，走直線的時候一直左搖右擺，后來在小組的討論和探究下，最后解決了問題。第二個，就是轉彎問題。這個問題一直困擾著我們，我們希望能夠做到連續轉彎，但是改動程序以后，始終不能達到最好的效果，我們仍舊為此努力。

其實，這次的實驗，給我最大的收獲就是合作，我們遇到了很多困難，通過相互之間的討論，合作嘗試，解決了大部分，雖然還有一些問題困擾著我們。不過我們會再接再厲，爭取做到最好。

第二篇：機電一體化與機器人技術課程感想

機電一體化與機器人技術課程感想

02A13617 顧蘇杰

機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術。它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。是現代化的自動生產設備幾乎可以說都是機電一體化的設備。一個機電一體化系統中一般由結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、職能組成要素五大組成要素有機結合而成。20世紀90年代后期，各主要發達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。而中國也正加緊前進的步伐。

我在這門課中選擇了“電腦鼠”這一項目，英文名叫做MicroMouse，是使用嵌入式微控制器、傳感器和機電運動部件構成的一種智能行走裝置（微型機器人），電腦鼠可以在不同“迷宮”中自動記憶和選擇路徑，采用相應的算法，快速地達到所設定的目的地。依照新制的比賽規則，當電腦鼠放入起點，按下啟動鍵之后，它就必須自行決定搜尋法則并且在迷宮中前進、轉彎、記憶迷宮墻壁 資料、計算最短路徑、搜尋終點等功能。電腦鼠更結合了機械、電機、電子、控制、光學、程序設計和人工智能等多方面的科技知識。一只電腦鼠是具有機電知識整合的基本架構，本身就像是一個智能的機器人。要在指定的迷宮中比賽，就像是一個人置身于競賽中，必須要靠本身的判斷力、敏捷動作及正確探查周邊環境，來贏得勝利。一般來說，一只電腦鼠需具備有下列三件基本能力：(1)擁有穩定且快速的行走能力；(2)能正確判斷能力；(3)記憶路徑的能力。而行走能力指的就是電機，當電機收到訊號時，系統必須判斷是否能同步行走，遇到轉角時，轉彎的角度是否得當，一個好的電機驅動程序，可以減少行走時所需要做的校正時間。判斷能力的關鍵就在于傳感器，它的地位如同人類的雙眼，一個好的傳感器驅動程序，可避免一些不必要的錯誤動作，如撞壁、行走路線的偏移等等。而記憶能力就像是大腦，它的功能并沒有因為看不見而遭到忽視，相反地，它的地位在整個比賽中是最重要的，他必須把所走過的路都能一一記下來，并將其資料送給系統，讓系統整理出最佳路徑以避開不必要的路段。電腦鼠本身就是一個機電一體化系統和嵌入式系統。

電腦鼠的軟件程序流程如下：判斷是否到達終點，若是則回到起點等待沖刺，如果否，繼續向前走，按原定規則搜索，直到搜索到終點。

心得體會:上了這門選修課，我認識到了一沙石一世界的道理，別看那一個小小的電腦鼠，里面包含的內容還真多，我們這學期的課程就是全部圍繞那一個電腦鼠展開的。而我也感受到了自身知識的不足，應該說這門課程和我本身的專業還是非常契合的，我學的是機械，這也更讓我堅定了打好基礎的決心，我現在是大一，只有努力學好基礎知識，才能為以后大

二、大三的專業課奠定基礎。這門課程另一個讓我學到的東西就是合作精神，一個人的力量明顯是不夠的，只有大家齊心協力才能完成這項工作。十一周的課程已經結束了，但是我們的課還沒有結束，我們還有后續的比賽，我們小組成員還有在一起合作的機會。

第三篇：機電一體化與機器人設計課程論文

機電一體化與機器人設計課程論文

撰寫人：周晶

11A11117 一、對機電一體化系統的認識

1、學科簡介

機電一體化技術是將機械技術、電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術。是現代化的自動生產設備幾乎可以說都是機電一體化的設備。中國機電設計邁入PLM全新階段，正面臨著前所未有的、不可預測的難題，科技精英們正攜手共同開拓機電設計領域的新篇章。

CAMEL VIEW作為機電一體化設計系統，從產品的概念設計到產品性能的測試、驗證、通過都是一體化的，流程化的、規范化的，在滿足用戶設計的前提下，數值實驗的仿真與結果的驗證無不精確化，支持復雜環境下，多工況，多耦合場設計．

機電一體化技術的目標和功能主要是實現物質流、能量流、信息流的時空互換（處理、傳遞、移動、存儲、記錄），物質是能量和信息的載體。因此地球表面上各種運輸設備和升降裝卸設備以及自動化倉庫等儲藏設備都有機電一體化技術的用武之地，太空探索更是非機電一體化技術不行。

機電一體化技術發展終極目標就是實現柔性化與智能化，像動物一樣動作靈活，象人一樣思考判斷。人就是現代機電一體化技術最好的參考模仿物。通俗一點，以人作參照，機電一體化監測與控制系統由傳感器（五官）、控制器（大腦神經系統）、執行器（四肢肌肉）、支撐器（軀干骨架）和動力源（內臟消化呼吸）以及一些附屬可選反饋裝置和安全保障裝置（排泄）等部分組成。

對人而言，在人體外殼與運動表象下，內部的能量流是人體血液循環，信息流是人體神經循環。機電一體化系統各個部分之間存在電流、磁流、液流、氣流、力流循環，存在滿足各種流幅度、速度協調轉換適配用機械接口、電氣接口、信息接口、機電接口、人機接口和環境接口。

機電一體化系統一般有五大組成要素：機械結構單元、動力單元、執行單元、傳感測試單元以及信息控制單元。這五個基本組成要素可以與人體的五大要素進行對比。

1）機械結構單元的作用類似于人體的骨骼，一般包括工作模塊以及裝備所有功能元素的機械支持結構以及機身、框架、連接等。由于機電一體化產品技術性能、水平和功能的提高，機械機構要在結構、材料、加工裝配檢測工藝性以及幾何尺寸等方面適應機電一體化產品高效、多功能、可靠、節能、小型、輕量、美觀等要求。

2）傳感測試單元的作用相當于人體的五官（眼睛、耳朵、鼻子、舌頭、皮膚）（視覺、聽覺、嗅覺、味覺、力覺、觸覺、動覺、溫度覺、痛覺等），對裝備本身和外界環境的各種參數及狀態信息進行檢測，并將其變換成可識別光電聲信號，傳輸到信息處理單元。它由各種類型的傳感器和信號處理變送電路與測試儀表構成。傳感測試單元的主要問題在于提高傳感檢測的可靠性、靈敏度和精密度。提高可靠性的關鍵在于提高傳感器的抗干擾能力。

3）執行單元相當于人體的手和足和肌肉。它根據控制單元的指令，高速度高精度地完成要求的動作。目前常用的執行機構分光電式、電磁式、液壓式和氣動式機構，如繼電器、電磁伐、液壓缸、絲杠螺母、電機等。動作方式有開關式、脈沖式、絕對式、相對式、斷續式、連續式等。此外，還有一些新型的執行機構如超聲波驅動器、形狀記憶合金驅動器等。執行機構需要根據機電一體化系統機電匹配性要求，考慮改善性能，提高精度和快速性，減輕重量，實現組件化、標準化和系列化，提高系統整體的可靠性。

4）動力驅動單元相當于人體的內臟。它在控制單元作用下，提供動力能量（原動機），使得各種執行機構完成要求的動作和功能。機電一體化系統一方面要求提高驅動的高效率和快速反應特性，同時要求對水、油、溫度、塵埃等外部環境具有適應性和可靠性。由于電力電子技術的高度發展，高性能步進驅動電機、直流和交流伺服驅動電機大量應用于機電一體化裝備。

5）信息控制單元相當于人體的頭腦。將來自傳感測試單元的檢測信息和外部輸入命令進行集中、存貯、分析、加工，根據信息處理結果和預設的控制算法，發出相應的指令，控制整個系統有目的地運行。一般它由計算機控制器和外部設備等組成。目前常用工控機（IPC）、單片機(DSP)和可編程邏輯控制(PLC)、嵌入式計算機(ARM)等等。機電一體化系統對信息控制單元的基本要求是：提高信息處理速度，提高可靠性，增強抗干擾能力以及完善系統自診斷自適應自學習功能，實現信息處理智能化，滿足可靠、小型、輕量、標準化等要求。

2、專業培養目標

本專業培養從事機電一體化產品設計和制造加工、調試、運行、維護、營銷和售后服務的高級技能型、應用型人才。學生在獲取畢業證書的同時還可以取得相應的職業資格證書。

3、主要核心課程與核心技能

機械制圖、電工與電子技術基礎、液壓與氣動技術、電氣控制與PLC、機械制造基礎、機械設計基礎；機械制圖測繪、金工實習、CAD實訓、電工、電子實訓、數控實訓、機床電器控制實訓。

二、電腦鼠運行原理

所謂“電腦鼠”，英文名叫做Micromouse，是一種具有人工智能的輪式機器人，是由嵌入式微控制器，傳感器和機電運動部件構成的一種智能行走裝置。

俗稱

“電腦鼠走迷宮”的競賽今年在國際和國內上都很流行，依照新制的比賽規則，當電腦鼠放入起點，按下啟動鍵之后，它就必須自行決定搜尋法則并且在迷宮中前進、轉彎、記憶迷宮墻壁資料、計算最短路徑、搜尋終點等功能電腦鼠結合了機械、電機、電子、控制、光學、程序設計和人工智能等多方面的科技知識

人類在科技的發展史上，一直在嘗試著想要創造出一個具有肢體、感官、腦力等綜合一體的智能機器人，而電腦鼠就是一個很能夠用來詮釋肢體、感官及腦力綜合工作的基本實例，這也是當初電腦鼠被發明的理由，希望能夠借助電腦鼠的創作來進而研究與發明更加復雜的機械電腦鼠走迷宮競賽具有一定難度，是一項富有挑戰性和趣味性的比賽此外，它還是一個很好的教學工具。

電腦鼠可看作是一個集多項工程學科知識于一體的小型系統成功的設計者通常都是合作團體，他們必須考慮電子，電氣，機械以及計算機各方面的問題重量，速度，功耗，傳感技術，重心以及程序各方面都是設計中需要決定和綜合考慮的因素電腦鼠是一個多學科的綜合體，與多各精密學科關系緊密：

(1)機械工程：首先電腦鼠必須是個實實在在的機器人，而對于在迷宮中高速穿梭的電腦鼠，“身材”的好壞極其重要大多數使用步進電機的電腦鼠可以直接將車輪安裝在電機軸上，而使用直流電機驅動的電腦鼠往往許多添加減速和傳動裝置，如何既使輪子安裝穩定不顫動，保證高傳動效率，又使車體輕巧美觀是機械設計時需要解決的問題

(2)電子工程：電腦鼠是一個嵌入式系統，需要廣泛的涉及信號處理，通信，微處理器應用和電機控制等

(3)自動控制：控制電腦鼠在迷宮中快速而準確的行走屬于自動控制技術范疇測距傳感器獲取距離信息并將其反饋給微處理器，微處理器對距離值分析處理獲得墻壁信息并根據墻壁信息控制電機動作以帶動輪子產生相應的動作，這整個構成一個大自動控制系統而在這個大系統內還可以包含其他的自動控制系統

(4)人工智能：電腦鼠走迷宮競賽的整個過程可大體分為兩個部分：一，搜索迷宮從起點出發，找到終點并找出一條最短路徑：二，沖刺，從起點開始，在最短時間內到達終點搜索迷宮過程是電腦鼠學習過程沖刺過程前需要在所有走過的通路中依據自己的原則選擇一條路徑作為最短路徑，這是一個決策過程。

(5)程序設計：電腦鼠程序具有嵌入式軟件的一般特征并有更高要求電腦鼠程序 必須高效率和高實時性才能保證電腦鼠的控制性和靈敏度。

(6)傳感與測試技術電腦鼠需要有眾多信息的反饋，如墻壁信息等需要用到許多傳感器，如測試墻壁信息紅外傳感器測量距離，使用霍爾傳感器測試車輪轉速以控制轉速和測量路程等電腦鼠是一個精密控制體，足夠的控制精度才能保證在高速行走的時候不撞墻和迷失自我不但要求能夠準確測量，還必須有足夠快的響應速度

算法是電腦鼠的靈魂

電腦鼠必須采用一定的算法才能找到終點，才能找到一條最短的路徑，在最短的時間內到達終點算法的效率決定了解迷宮的效率，優良的電機控制算法能讓電腦鼠走得更快更平穩，降低微處理器負荷

電腦鼠具有精確的定位能力，快速的行走能力和優秀的避障能力等特點對電腦鼠進行升級后可以應用在許多場合電腦鼠技術可以應用在工業機器人和特種機器人設計中，并可以將電腦鼠技術說涉及的各學科知識分別應用在各相關領域。

三．軟件程序編程

程序員軟件開發的幾個階段：

1、分析設計：分析設計的前提是充分理解需求說明文檔，然后分析如何實現它們，并形成設計文檔。分析設計的目的是明晰軟件架構，軟件算法和功能的邏輯，得出必要的設計文檔，奠定后面編碼的基礎。合理的設計可以節省后面編碼的時間，不合理甚至錯誤的設計將導致工作的重新開始，沒有設計貿然開始編程會導致一些難以預見的邏輯錯誤，總之，較好的設計事半功倍。

2、程序編碼：依照語法、設計文檔編碼。

3、程序測試：測試的目的是檢測程序有沒有問題，一旦發現問題，問題的定位越準，效率就越高。因此，程序中需要輸出必要的提示信息。

4、軟件調試：測試時發現程序有BUG，自然需要調試、顯然，遇到的問題越少調試的時間就越少，沒有什么比一次性寫好，不用調試更快的方法了

時間雖然無法具體分配到各個階段，但是第一和第二階段的質暈決定了后面兩階段的時間花費，質量越高，測試和調試時間花費越少，反過來，質量越差，測試和調試時間越長。

四、實驗中心得體會

在課程即將結束的時候，我們組也報名參加了電腦鼠的比賽，我們選擇的是中心算法，將步速設置到200，連續轉動，步數設置到25，超過步數即全搜索。在比賽前一晚，我們對電腦鼠進行了最后的演練，結果很成功。第二天中午我們和全體參賽同學照了合影，這是在大學首次競賽項目，覺得格外有紀念意義。但是比賽的結果不盡如人意，原本試好的程序出現了bug，碰觸了3次才正確搜索到終點，未免讓我們有些失望和不甘心。

經歷了這次課程和比賽，讓我更加認識到小組協作的意義還有不斷嘗試、不怕失敗的意志力的重要性。在這次活動中，我們組長，大二的學長，發揮了積極的組織作用，并在程序調試中也起到了比我更大的作用。在這里正式的感謝他，同時他也積極地鼓勵到了我，讓我在以后的學習生活會更加努力，也要知識面更廣闊。

機電一體化在整個的自然科學類課程中讓我增加了機電和編程方面的知識，它緊跟機電專業的發展趨勢，并以機電一體化技術核心應用能力形成為主線，使我在收獲了知識的同時，開拓眼界，增強了辯證思考能力和動手能力。

實踐是大學生活的第二課堂，一個人的知識和能力只有在實踐中才能發揮作用，才能得到豐富、完善和發展。作為大學生，更是要擺脫中學傳統應試的學習方法，勤于實踐，將所學的理論知識與實踐相結合一起，在實踐中繼續學習，不斷總結，逐步完善，有所創新。而且我認為，學有所成，學以致用才是學習的最終目的。能力的體現不僅在于成績，更在于他能做出的成果。

最后，感謝老師的授課和對我們的悉心指導，是我受益匪淺。

2012.05.06

第四篇：機電一體化

只要你學會了機電一體化的所有課程已經很不錯了，機電一體化課程畫法幾何與機械制圖、工程力學、電工電子技術、機械設計基礎、液壓傳動、金屬材料與金屬工藝學、微機原理與接口技術、C語言程序設計、自動控制原理、機床電氣控制、機電一體化系統設計、數控系統及應用、可編程器原理及應用、計算機輔助設計與制造等，你是學習上面這些內容嗎？如果是的話，就可以找機電廠，電廠，電氣控制設備廠，或普通工廠的機電維修等工作，在工作中，就學點電氣自動化的知識，這樣深化你的機電一體化的知識。只要你認真領會了機電一體化化的實踐知識，去到那里都會很容易找到工作的。因為現在的社會都是機電自動化的社會了。現在中型的小工廠都會用得上 機電一體化，只要有控制機械的工廠都可以去實踐學習。剛開始就是不求工資的高低，只要在實踐中深化自己，有了第一次的就業經驗，第二次就也就會很容易了，因為招聘的人一般都會問你第一次在那里工作。工作的情況，經驗的，你就要好好展示你的才華了。

管理員也可以呀，專門搞畫法幾何與機械制圖、工程力學，C語言程序設計等工作，專門專業是很不錯的，將來社會所有工廠都會陸續進行改造為機電一體化控制。前景無限呀。

至今機電一體化發展已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不但發展,還將被賦予新的內容。對機電一體化技術的基本與成長進行了簡要介紹,并闡述了機電一體化的發展進程及未來的發展趨勢。機電一體化是現代技術的必然結果,機電一體化技術是現代科技發展的核心技術,機電一體化專業人才也是現代社會不可或缺的核心人才。現從機電一體化技術的發展、現狀、前景等方面談機電一體化技術以及培養適應現代社會工業發展需要機電一體化專業高職人才的必要性。機電一體化是我國制造業發展的重要基礎專業之一.但我國目前這個專業高層次人才奇缺,高精尖方向大部分都被國外控制.因此,如果想在這個方面發展,如果有碩士研究生學歷,并有實踐經驗,甚至是博士研究生,那么前途無量的.機電一體化的未來發展趨勢探析

【論文關鍵詞】：光機電一體化；技術特征；發展

【論文摘要】：介紹了光機電一體化技術特征，研究了國內外技術現狀和發展趨勢，指出了未來發展前景和一些重要技術熱點。

近些年來，光機電一體化技術得到迅猛發展，在民用工業和軍事領域得到廣泛地應用。因此，光機電一體化技術成為當今機械工業技術發展的一個主要趨勢。

1.光機電一體化技術特征

光機電一體化系統主要由動力、機構、執行器、計算機和傳感器五個部分組成，相互構成一個功能完善的柔性自動化系統。其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術的重要組成要素。與傳統的機械產品比較，光機電一體化產品具有以下技術特征。

1.1 體積小，重量輕，適應性強，操作更方便

光機電一體化技術使得操作人員擺脫了以往必須按規定操作程序或節后頻繁緊張地進行單調重復操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產操作程序，任何一臺光機電一體化裝置的動作，可由預設的程序一步一步控制實現，甚至實現操作全自動化和智能化。

1.2 功能增加，精度大幅提高

光機電一體化系統包括以激光、電腦等現代技術集成開發的自動化、智能化機構設備、儀器儀表和元器件。電子技術的采用使得包饋控制 水平提高，運算速度加快，通過電子自動控制系統可精確按預設動作，其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差，達到靠單純機械方式所不能實現的工作精度。同時，由于機械傳動部件減少，機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。

1.3 部分硬件實現軟件化，智能化程度提高

傳統機械設備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調節、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結果。通過改變程序，指令等軟件內容而無需改動硬件部分就可變換產品的功能，使機械控制功能內容的確定和變化趨勢向“軟件化”和“智能化”。

1.4 產品可靠性得到提高，使用壽命增長

傳統的機械裝置的運動部分，一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差，導致可動摩擦、撞擊、振動等加重，嚴格影響裝置壽命、穩定性和可靠性。而光機電一體化技術的應用，使裝置的可動部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開關甚至無可動部件、無機械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產品的可靠性和穩定性。

1.5 融合了多種學科新技術，衍生出許多功能更強、性能更好的新產品

光機電一體化產品的研究開發涉及到許多學科和專業知識，包括數學、物理學、化學、聲學、機械工程學、電力電子學、電工學、系統工程學、光學、控制論、信息論和計算機科學等。例如人們很熟悉的靜電復印機、彩色印像機等，就是一種由機、電、光、磁、化學等多種學科和技術復合創新的新型產品。光機電一體化技術將光電子技術、傳感器技術、控制技術與機械技術各自的優勢結合起來，衍生出許多功能更強、性能更好的新一代技術裝備。

1.6 產品系統性增強，各部分系統間協調性要求提高

光機電一體化是一門學科的邊緣科學技術，多種技術的綜合及多個部分的組合，使得光機電一體化技術及產品更具有系統性、完整性和科學性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統中相互配合有嚴格的要求，這就要求各種技術揚長避短，提高系統協調性。

2.研究現狀和發展趨勢

2.1研究現狀

自從我國實行改革開放以來，科技領域急起直追，我國的光機電一體化技術已取得明顯的成效，數控產品有了很大的提高，尤其是經濟型靈敏數控裝置發展很快，是我國特有的經濟實用產品，不但適用國內市場的需要，部分產品還隨主機配套出口。國內的機械產品采用可編程控制器（PC）和微電子技術控制設備也越來越多，覆蓋面也日益擴大，從紡織機械、軸承加工設備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業機械都是如此，我國自行研制和生產的光機電設備，在質量上也有重大突破，為今后的推廣應用打下了良好的基礎。

2.2 發展趨勢

光機電一體化技術已經滲透到各個學科、領域，成為一種新興的學科，并逐漸成為一種產業，而這些產業作為新的經濟增長點越來越受到高度重視。

從世界科學技術的發展情況來看，光機電一體化技術的未來技術熱點主要包括：

（1）激光技術

1）高單色性，利用激光高單色性作精密測量時，可極大地提高測量精度和量程。

2）高方向性，因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導航以及遙控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點附近可產生幾千到幾萬度的高溫，可使照射點物體熔化或汽化，對各種各樣材料和產品進行特種加工。

4）相干性，由于激光速頻率單

一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學計算機的研制，而在實際運用中也會通過一些激光技術改變激光輻射的特性，應用范圍更廣。

（2）傳感檢測技術

1）激光準直，能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準測量。

2）激光測距，其探測距離遠，測距精度高，抗干擾性強，體積小，重量輕，但受天然影響大。

3）光纖探測器，在目標很小，間隔受限或危險的環境中，最常選用的是光纖探測器。

其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學沉積等加工技術。

（3）激光快速成型技術

激光快速成型是利用計算機將復雜的三維物體轉化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結，由點、線構造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術可使新產品及早投放市場，極大地提高了汽車生產企業對市場的適應能力和產品的競爭能力。

（4）光能驅動技術

利用光致變形材料可制作光致動器和光機器人。現已研制成功一種光致動器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實現所要求的動作。實驗驗證，該致動器能可在頂面步行。這種狀態目標處于初級階段，如果能發現具有優異光作用特性的動態物質，則可使光能驅動技術廣泛應用。

3.結語

技術上的改革和與之相配套的技術支持是創新技術的基礎。開發光機電一體化產品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術中恰當地引入電子技術，產品的面貌和行業的面貌就可以迅速發生巨大變化。產品一旦實現光機電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發生產者和用戶帶來巨大的社會經濟效益。

參考文獻

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宋云奪編譯.光機電一體化業的未來.光機電信息，2003（12）

左鐵釧、施定源、陳鎧.激光加工技術的優勢及在工業生產中的應用.激光雜志，1999（4）

王家淳.激光焊接技術的發展與展望.激光技術，2001（2）

第五篇：機電一體化

第四章機電系統教學試驗臺

1、機電系統教學實驗臺的用途（教學實驗設備）。

2、機電系統教學實驗臺的特點（模擬的自動化生產線，集機械、氣動、PLC控制、交流調速和傳感器等技術為一體）。

3、機電系統教學實驗臺的轉臺上設四個工位（第一工位:機械手上下料）；（工位二至四工位:加工工位）。

4、機電系統教學實驗臺的自動循環過程:

阻擋塊升起→機械手卸料 →阻擋塊下降→機械手取料 →機械手上料→ 刀具旋轉、快進→ 刀具工進 →延時停留→ 刀具快退、停轉 →工作臺定位銷松開→ 工作臺旋轉90°→工作臺定位銷定位鎖緊→推料缸出料。

1）卸料阻擋定位塊升起。2）機械手爪抓取已加工工件、提升、旋轉至卸料位，松開工件，工件由坡形滑道滑入工件箱內。3）卸料阻擋定位塊下降。4）機械手爪轉至取料位、下降、抓取工件、上升并旋轉至工作臺的上料位、下降、放入待加工工件。5）刀具旋轉、快進。6）刀具工進。7）刀具延時停留。8）刀具快退、停止。9）旋轉工作臺定位銷松開。10）工作臺旋轉90°11）工作臺定位銷定位鎖緊。12）推料缸送出一個工件至取料位。

5、機電系統教學實驗臺由主要的（加工單元）、（旋轉工作臺）、（搬運機械手）和（料庫部分）部件組成。

6、刀具旋轉由一臺（220V、6W的交流電動機）驅動。

7、氣缸的類型有（導桿氣缸）、（普通氣缸）、（旋轉氣缸）、（薄形氣缸）和（手指缸）五種類型。

8、電磁換向閥使用（匯流板）安裝，選用了（兩位五通電磁閥）、（三位五通電磁閥）和（兩位三通電磁閥）。

9、采用的普通的（空氣壓縮機），經三聯件向系統供給壓力空氣。

10、常用的空氣過濾器有（一次過濾器）和（二次過濾器）兩種類型。

11、一次空氣過濾器也稱（簡易濾器）作用：多接于干燥器之后，由（濾網）、（毛氈）、（硅膠）、（焦炭）等材料起吸附過濾作用。

12、二次空氣過濾器作用：（各種分水濾氣器）附過濾作用。

13、（分水濾氣器）與（減壓閥）、（油霧器）一起稱為氣動三大件。

14、油霧器的選用主要根據氣動系統所需氣體流量（選定通徑）及油霧粒徑大小來確定。

15、一次油霧器的油霧粒徑約辦（25~35μm）。

16、二次油霧器的油霧粒徑可達（5μm）。