第一篇：淺談機(jī)電一體化的應(yīng)用及未來發(fā)展

淺談機(jī)電一體化的應(yīng)用及未來發(fā)展

摘要 ：機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)和自動控制技術(shù)的有機(jī)結(jié)合便是機(jī)電一體化技術(shù)，該技術(shù)在各行業(yè)中的廣泛應(yīng)用能夠大幅提高產(chǎn)品的性能、質(zhì)量以及可靠性等，提高產(chǎn)品制造水平。基于機(jī)電一體化技術(shù)以上優(yōu)點(diǎn)，文章論述了機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并分析了我國機(jī)電一體化技術(shù)未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞 ：機(jī)電一體化技術(shù) ；數(shù)控機(jī)床 ；工業(yè)機(jī)器人 ；分布式控制系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，不同學(xué)科之間有著極大的交叉與滲透，加速了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程這一領(lǐng)域中，機(jī)電一體化隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展以及向機(jī)械工業(yè)的滲透開始逐漸形成并不斷完善，其對機(jī)械工業(yè)的產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系產(chǎn)生了巨大的變化，我國工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)邁入了以“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

一、機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（一）安全性高

相對而言，機(jī)電一體化產(chǎn)品在自動監(jiān)視、報(bào)警、自動診斷、自動保護(hù)等方面具有更強(qiáng)的功能。當(dāng)遇到工作過程中的各種電力故障時，它都能自動啟動相應(yīng)保護(hù)措施，最大限度避免和減少人身和設(shè)備事故，使設(shè)備的使用安全性得到顯著提高。

（二）使用性能高

由于數(shù)字顯示和程序控制的普遍采用，機(jī)電一體化產(chǎn)品的手柄數(shù)量和操作按鈕大大減少，簡化操作，使用方便。由于預(yù)設(shè)程序開始逐步被電子控制系統(tǒng)操控，機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了對全部動作的大量重復(fù)。此外，更高級的機(jī)電一體化產(chǎn)品甚至還可以實(shí)現(xiàn)隨機(jī)自動尋找最佳的工作程序，實(shí)現(xiàn)了自動最優(yōu)化操作。

（三）生產(chǎn)能力高

由于具備了較強(qiáng)的信息自動處理和自動控制功能，機(jī)電一體化產(chǎn)品在控制和檢測靈敏度、精度、范圍等方面都有很大程度的提高。通過自身自動控制系統(tǒng)，可確保機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作能夠按已設(shè)計(jì)的要求完成，工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率也能得到最佳保證。此外，由于自動化的成功實(shí)現(xiàn)，機(jī)電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)能力也有顯著的提高。

（四）適用面廣

由于不受機(jī)電產(chǎn)品單技術(shù)、單功能的限制，機(jī)電一體化產(chǎn)品的復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能，大大提高了產(chǎn)品的自動化程度和功能水平。另外，機(jī)電一體化產(chǎn)品還因具備了自動化和智能化等多種功能而應(yīng)用于各種不同的場合和不同領(lǐng)域，對用戶需求的應(yīng)變能力較強(qiáng)。

二、機(jī)電一體化技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域

（一）數(shù)控機(jī)床

經(jīng)過40多年的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)在功能、結(jié)構(gòu)、操作和控制精度上都有廣泛的應(yīng)用以及快速的提高，其結(jié)構(gòu)的發(fā)展逐步趨向總線式、模塊化、緊湊型，且采用多CPU、多主總線的體系。由于開放性設(shè)計(jì)能最大限度地提高用戶的使用效益，硬件體系的結(jié)構(gòu)和功能模塊相對而言更具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)。為了面向車間編程技術(shù)和二、三維加工過程動態(tài)仿真的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)一般會引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。此外，大量模塊化軟件的設(shè)計(jì)和大容量存儲器的廣泛應(yīng)用，在豐富數(shù)控功能的同時，也使系統(tǒng)的控制功能有了很大加強(qiáng)。一臺機(jī)床往往具備了同時控制多臺和多種機(jī)床、同時完成多個獨(dú)立加工任務(wù)的能力，實(shí)現(xiàn)了多過程、多通道的控制，同時，系統(tǒng)中也集成了包括刀具破損檢測、物料搬運(yùn)、機(jī)械手控制等操作。

（二）工業(yè)機(jī)器人

由于第一代機(jī)器人即示教再現(xiàn)機(jī)器人只能局限于根據(jù)示教內(nèi)容進(jìn)行簡單的重復(fù)運(yùn)動，面對各種不同的工作環(huán)境和作業(yè)對象，其適應(yīng)性和靈活性存在明顯不足；隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，第二代機(jī)器人具備了各種先進(jìn)的傳感元件，通過對作業(yè)環(huán)境和操作對象進(jìn)行簡單的信息獲取、計(jì)算機(jī)處理與分析，機(jī)器人能夠做出一些相應(yīng)的判斷，并進(jìn)行反饋、控制動作，其智能化程度還處比較低級階段，并已開始走向?qū)嵱没滑F(xiàn)代智能機(jī)器人也即第三代機(jī)器人，由于具有多種感知功能，它們能夠很好地處理復(fù)雜的邏輯思維、判斷與決策，而且能夠在各種作業(yè)環(huán)境中進(jìn)行獨(dú)立的行動。

（三）分布式控制系統(tǒng)

由一臺中央計(jì)算機(jī)對若干臺現(xiàn)場測控計(jì)算機(jī)或智能控制單元進(jìn)行指揮控制，便是分布式控制系統(tǒng)，一般可分為兩級、三級或者更多級。對于生產(chǎn)過程中的集中操作、監(jiān)視、管理和分散控制等，計(jì)算機(jī)都能順利完成。隨著測控技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，分布式控制系統(tǒng)的功能也越來越強(qiáng)大，除了可對生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時控制，還可以對生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)實(shí)時調(diào)度、在線最優(yōu)化、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理等功能，成為一種集測、控、管于一體的綜合系統(tǒng)。分布式控制系統(tǒng)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在控制功能多、系統(tǒng)可擴(kuò)展、可靠性高、操作簡便、維護(hù)方便等方面，其故障影響面較小。除此之外系統(tǒng)還具有連鎖保護(hù)的功能，通過系統(tǒng)故障人工手動控制，較好地提高了系統(tǒng)的可靠性。相比較集中型控制系統(tǒng)，分布式控制系統(tǒng)功能更加強(qiáng)大，安全性也更高，成為當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主流。

三、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢

（一）高性能化

現(xiàn)實(shí)應(yīng)用對機(jī)電一體化技術(shù)提出越來越高的要求，為了滿足社會生產(chǎn)快速發(fā)展的需要，新一代機(jī)電一體化系統(tǒng)對速度、精度、效率以及可靠度等方面的要求更高了。所以，以高速度、高精度、高效率和高可靠度為標(biāo)準(zhǔn)的高性能化是未來機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一大趨勢。

（二）微型化

所謂微型化，就是指機(jī)電一體化技術(shù)趨向微型機(jī)器或微型領(lǐng)域發(fā)展，它源于人們對高新技術(shù)不斷微型化的追求。比較而言，微型機(jī)電一體化的產(chǎn)品在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)有產(chǎn)品的體積小、少耗能、運(yùn)動靈活等，對常人無法想象的各種任務(wù)都能成功勝任。

（三）智能化

作為21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的主要方向之一，人工智能日益引起了機(jī)電一體化建設(shè)者的研究重視，主要應(yīng)用包括有機(jī)器人智能化與數(shù)控機(jī)床智能化。“智能化”是描述機(jī)器行為而言的，它在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收了各種新的思想和方法，通過對人類智能的模擬，使其具備了進(jìn)行推理判斷、邏輯思維、自主決策的能力，控制的目標(biāo)也就更高。雖然我們沒有必要也不可能要求機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人類完全相同的智能，但是，我們完全有可能、有必要通過高性能、高速的微處理器的使用，使機(jī)電一體化產(chǎn)品擁有一定的高級智能或人類部分智能。

（四）系統(tǒng)化

系統(tǒng)化主要有兩大特征：特征一就是開放式和模式化總線結(jié)構(gòu)的采用更進(jìn)一步，系統(tǒng)可以進(jìn)行任意的剪裁和組合，靈活組態(tài)，尋求多子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制和綜合管理；特征二就是通信功能有了很大的升級，產(chǎn)品與人的關(guān)系將得到未來機(jī)電一體化技術(shù)的更多關(guān)注，機(jī)電一體化產(chǎn)品將向更人性化的方向發(fā)展。現(xiàn)實(shí)中的許多機(jī)電一體化產(chǎn)品大都是受到動物或人類的啟發(fā)而研制成功的，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品更多智能、情感、人性和通過生物機(jī)理的模擬，研制出各種人性化的產(chǎn)品是機(jī)電一體化技術(shù)未來的兩個研究方向。

（五）網(wǎng)絡(luò)化

由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展，使得市場競爭環(huán)境有了重大的變革，這必將促使網(wǎng)絡(luò)化與機(jī)電一體化的互相融合。隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種監(jiān)視技術(shù)和遠(yuǎn)程控制也不斷地涌現(xiàn)，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備就其本身而言，就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。另外，大量家用電器因現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用也必將走向網(wǎng)絡(luò)化，通過以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)，人們便能足不出戶地就可以在家享受各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。所以，產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)化是未來機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的主要趨勢之一。參考文獻(xiàn)

[1] 李晶．機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用之我見[J]．價(jià)值工程，2011（，3）.[2] 謝佳．略論機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展[J]．綜合研究，2011（，6）.[3] 張童，王明軍．淺談機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]．承鋼技術(shù)，2007，（7）．

[4] 梁國文．機(jī)電一體化在工程機(jī)械上的應(yīng)用與發(fā)展 [J]．南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，33（3）．

第二篇：機(jī)電一體化的發(fā)展及應(yīng)用

機(jī)電一體化的發(fā)展及應(yīng)用

摘 要

隨著科學(xué)技術(shù)日益走向整體化、交叉化和數(shù)字化以及微電子技術(shù)信息技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。機(jī)電一體化技術(shù)是跨學(xué)科技術(shù)，其發(fā)展趨勢是光機(jī)電一體化、柔性化、智能化、仿生物系統(tǒng)化、微型化。其產(chǎn)品功能是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來共同實(shí)現(xiàn)的。

關(guān)鍵詞： 機(jī)電一體化技術(shù)；發(fā)展趨勢；產(chǎn)品功能；協(xié)調(diào)和綜合

目

錄

摘 要 ——————————————————————————01

緒 論 ——————————————————————————03

緒 論

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用,機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展。現(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)，是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密集合的一門技術(shù)，他的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器有了人性化，智能化。機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科，而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)同時也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合，它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。

第1章 機(jī)電一體化的基本概念

1.1 基本概念

機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)，英語稱為Mechatronics，它是由英文機(jī)械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成。機(jī)電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志《機(jī)械設(shè)計(jì)》的副刊上，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用,機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展。現(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)，是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密集合的一門技術(shù)，他的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器有了人性化，智能化。機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科，而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)同時也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合，它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)

1.2 機(jī)電產(chǎn)品的優(yōu)越性

與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相比，機(jī)電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性：

1.使用安全性和可靠性提高

機(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報(bào)警、自動診斷、自動保護(hù)等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護(hù)措施，避免和減少人身和設(shè)備事故，顯著提高設(shè)備的使用安全性。

2.生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高

機(jī)電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動作，使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響，從而實(shí)現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時，由于機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作的自動化，使得生產(chǎn)能力大大提高。例如，數(shù)控機(jī)床對工件的加工穩(wěn)定性大大提高，生產(chǎn)效率比普通機(jī)床提高5 ～6 倍。

第三篇：機(jī)電一體化技術(shù)及應(yīng)用.doc

第1章緒論

第一節(jié)機(jī)電一體化的定義

1、機(jī)電一體化是機(jī)電一體化技術(shù)及其產(chǎn)品的統(tǒng)稱，并把柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）等先進(jìn)制造技術(shù)的生產(chǎn)線和制造過程也包括在內(nèi)，發(fā)展了機(jī)電一體化的含義。

2、機(jī)電一體化包括六大共性關(guān)鍵技術(shù)：精密機(jī)械技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)。

3、名詞解釋：機(jī)電一體化產(chǎn)品

在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上應(yīng)用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生出來的新一代的機(jī)電產(chǎn)品。

第二節(jié)機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素及相應(yīng)功能

1.機(jī)械本體機(jī)械本體包括機(jī)械傳動裝置和機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置。其主要功能是使構(gòu)造系統(tǒng)的各子系統(tǒng)、零部件按照一定的空間和時間關(guān)系安置在一定的位置上，并保持特定的關(guān)系。

2.動力部分功能是按照機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動力以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。機(jī)電一體化的顯著特征之一，是用盡可能小的動力輸入獲得盡可能大的功能輸出。

3.傳感檢測部分 功能是對系統(tǒng)運(yùn)行過程中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測，并裝換成可識別信號，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。其功能通常由專門的傳感器和儀器儀表完成。

4.執(zhí)行部分功能是根據(jù)控制和指令完成所要求的動作。執(zhí)行部分是運(yùn)動部件，一般采用機(jī)械、電磁、電液等機(jī)構(gòu)。它將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

5.驅(qū)動部分功能是在控制信息作用下，驅(qū)動各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各種動作和功能。

6.控制與信息處理部分功能是將來自各傳感器的檢測信息和外部輸入命令進(jìn)行集中、存儲、分析、加工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程序發(fā)出相應(yīng)的控制信號，通過輸出接口送往執(zhí)行部分，控制整個系統(tǒng)有目的地運(yùn)行，并達(dá)到預(yù)期的性能。控制與信息處理單元一般由計(jì)算機(jī)、可編程控制器（PLC）、數(shù)控裝置以及邏輯電路A/D與的、D/A轉(zhuǎn)換、I/O接口和計(jì)算機(jī)外部設(shè)備等組成。

7.接口一是交換；二是放大；三是傳遞。機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成及工作原理

第三節(jié)機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)（六大方面）

1．機(jī)械技術(shù)：是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)

2．傳感檢測技術(shù)：是機(jī)電一體化系統(tǒng)的感覺器官

3．信息處理技術(shù)：包括信息的交換、存取、運(yùn)算、判斷和決策。機(jī)電一體化主要采用工業(yè)

4．自動控制5.伺服傳動技術(shù)6.系統(tǒng)總體技術(shù)

第2章機(jī)械傳動與支承技術(shù)機(jī)械系統(tǒng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本要素，主要用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、支承部件。

第一節(jié)機(jī)械系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立

1．機(jī)械移動系統(tǒng)

機(jī)械移動系統(tǒng)的基本元件是質(zhì)量、阻尼器和彈簧。

第二節(jié)機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性、影響機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳動鏈的動力學(xué)性能的因素：（1）負(fù)載的變化（2）傳動鏈慣性（3）傳動鏈固有頻率（4）間隙、摩擦、潤滑和溫升

2．機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性（公式—選擇）P22-23

(1)阻尼線性阻尼下的振動為實(shí)模態(tài)，非線性阻尼下的振動為復(fù)模態(tài)阻尼比§= C/2√mkc:粘性阻尼系數(shù)m—系統(tǒng)的質(zhì)量 k—系統(tǒng)的剛度（2）剛度對于伺服系統(tǒng)的失動

量來說，系統(tǒng)的剛度越大，失動量越小。對于伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性來說，剛度對開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響，而對閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大影響，提高剛度可增加閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（3）諧振頻率（4）間隙（1）齒輪傳動的齒側(cè)間隙的消除 1)剛性消隙法2）柔性消隙法 3）絲杠螺母間隙的調(diào)整墊片式調(diào)隙機(jī)構(gòu)、螺紋式調(diào)隙機(jī)構(gòu)、齒差式調(diào)隙機(jī)構(gòu)

第三節(jié)機(jī)械傳動裝置齒輪傳動使用最多的原因是：瞬時傳動比為常數(shù)、傳動精確、強(qiáng)度大、能承受重載、結(jié)構(gòu)緊湊、摩擦力小、效率高。

諧波齒輪減速器原理若將鋼輪固定，外裝柔性軸承4的波發(fā)生器凸輪3裝入柔輪2中，是原形為圓環(huán)形的柔輪產(chǎn)生彈性變形，柔輪兩端的齒與鋼輪的齒完全脫開，長袖與短袖間的齒測逐漸齒入齒出。與一般齒輪傳動相比有下列特點(diǎn)(1)傳動比大單級50~500多級可達(dá)3000以上（2）承載能力大（3）傳動精度高（4）齒側(cè)間隙小（5）結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕

第四節(jié)回轉(zhuǎn)運(yùn)動支承主要由滾動軸承、動壓軸承、靜壓軸承、磁軸承等承擔(dān)。直線運(yùn)動軸承主要是指直線運(yùn)動導(dǎo)軌副起作用是保證各零件之間的相對位置和相對運(yùn)動精度。機(jī)電一體化系統(tǒng)常用的直線運(yùn)動支承有滑動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌液體和氣體靜壓導(dǎo)軌

第三章檢測技術(shù)

第一節(jié) 傳感器的性能（1）靜態(tài)特性指標(biāo)：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性。（2）動態(tài)特性傳感器的使用原則1）足夠容量2）與測量或控制系統(tǒng)的匹配性好，裝換靈敏度高3）精度適當(dāng)且穩(wěn)定性高4）反應(yīng)速度快，工作可靠性好5）適用性和適應(yīng)性強(qiáng)6）使用經(jīng)濟(jì)

第二節(jié)光柵 由標(biāo)尺光柵和指標(biāo)光柵組成。是位移監(jiān)測器，特點(diǎn)精確高、響應(yīng)速度快、和量程范圍大。P=0.001mm把摩爾條紋調(diào)大10mm則放大倍數(shù)相當(dāng)于1000倍

感應(yīng)同步器是一種應(yīng)用電磁傳感器原理制造的高精度檢測元件，直線式和圓盤式。分別檢測位移和轉(zhuǎn)角。

第三節(jié)光電式速度傳感器是由裝在被測軸上的帶縫隙圓盤、光電器件、和指示縫隙盤組成。

第四節(jié)接觸式位置傳感器1）由微動開關(guān)制成的位置傳感器2）二維矩陣是配置的位置傳感器。接近式位置傳感器按其工作原理主要分電磁式、光電式、靜電容式、氣壓式、超聲波式。

第五節(jié) 測量放大器需要電路具有橫高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗。程控增益放大器經(jīng)過處理的模擬型號，在送入計(jì)算機(jī)處理前，必須進(jìn)行量化，及進(jìn)行模擬數(shù)字變換，變換后的數(shù)字信號才能為計(jì)算機(jī)接受處理。在計(jì)算機(jī)自動測控系統(tǒng)中往往不希望、有時也不能利用手動辦法來實(shí)現(xiàn)增益而希望利用計(jì)算機(jī)采用軟件控制來實(shí)現(xiàn)增益的自動變化。隔離放大器在有強(qiáng)電或電磁干擾的環(huán)境中為了防止電網(wǎng)電壓等對測量回路的損壞，其信號輸入通道采用隔離技術(shù)。能完成這種任務(wù)、具有這種功能的放大器。

第七節(jié)用軟件線性化處理的方法有：計(jì)算法、查表法、插值法。

第四章伺服傳動技術(shù)伺服的意思是伺候服侍，就是在控制指令的指揮下，控制驅(qū)動元件，是機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動部件按照指令要求進(jìn)行運(yùn)動。伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成：控制器、功率放大器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、和檢測裝置。通常伺服電動機(jī)應(yīng)符合以下基本要求：具有寬廣而和平的調(diào)速范圍、具有較硬的機(jī)械特性和良好的調(diào)節(jié)特性、具有快速響應(yīng)特性、空載使動電壓小。步進(jìn)電動機(jī)是一種將脈沖信號裝換成位移角的執(zhí)行元件。對這種電動機(jī)施加一個脈沖后，其轉(zhuǎn)軸就裝過一個角度，稱第一步。脈沖數(shù)增加位移角隨之增加，脈沖頻率高裝速快，相序改變，電動機(jī)反轉(zhuǎn)。

第二節(jié)直流伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：相敏放大器、位置調(diào)節(jié)器、速度放大器、pwm功率放大器、伺服電動機(jī)、減速器、位置檢測

脈寬調(diào)制型pwm功率放大器基本原理：利用開關(guān)功率器件作用，將直流電壓換成一定頻率的方波電壓，通過方波脈沖寬度調(diào)制，改變輸出電壓的平均值。

Pwm控制電路脈沖調(diào)制器、邏輯延時環(huán)節(jié)、晶體管基極驅(qū)動器。

第三節(jié)異步電動機(jī)變頻調(diào)速器 6個功率開關(guān)、12個晶體管。

Spwm變頻調(diào)速系統(tǒng)：絕對值運(yùn)算器、函數(shù)發(fā)生器、邏輯控制器。

環(huán)節(jié)分配器：三相三拍、三相六拍、雙三拍

電液伺服系統(tǒng)是由電信號處理部分和液壓的功率輸出部分組成的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸入是電信號。電液位置伺服控制系統(tǒng)常用于機(jī)床工作臺的位置控制、機(jī)械手的定位、穩(wěn)定平臺水平位置控制等。電液速度伺服控制系統(tǒng)：若系統(tǒng)的輸出量為速度，將此速度反饋到輸入端，并與輸入量比較，就可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的速度控制。

第五章計(jì)算機(jī)控制技

1.直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）

這類系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和處理結(jié)果直接輸出作用于被控制對象，故稱為直接數(shù)字控制系統(tǒng) 2分布控制系統(tǒng)式

分布式綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù) 通信技術(shù)和控制技術(shù)，采用多層分級結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，從下而上的分為控制級，控制管理級和經(jīng)營管理級

3傳送的方式

無條件傳送 查詢式傳送 中斷式傳送D/A轉(zhuǎn)換器是指將數(shù)字量轉(zhuǎn)換位模擬量的電路DAC0883主要是有兩個8位寄存器和一個8位D/A轉(zhuǎn)換器組成的。使用兩個寄存器的優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行兩次緩沖操作，使該器件的應(yīng)用有更大的靈活性。A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)值量的器件。實(shí)現(xiàn)的方法a逼近法b雙積分法。7 STD總線的技術(shù)特點(diǎn)a小板結(jié)構(gòu)b嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化c面向I/O設(shè)計(jì)d高可靠性STD總線工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

a Z80系列STD總線工業(yè)是最早開發(fā)的一種機(jī)型，特點(diǎn)可靠性高 價(jià)格便宜 普及面 等優(yōu)點(diǎn)，目前占有很大市場

b 單片機(jī)系列本身就是工業(yè)控制機(jī)，集成密度較高，作為控制應(yīng)用其功能比較齊全，可靠性和抗干擾能力強(qiáng)數(shù)值PID調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)

PID能夠較好的兼顧動態(tài)控制系能和穩(wěn)態(tài)控制系能

第六章簡單的機(jī)電一體化

1全自動洗衣機(jī)

工作時單面片機(jī)通過檢測待洗衣物的渾濁度 布質(zhì) 布量和水溫等作為模糊推理的輸入條件。

第七章工業(yè)機(jī)器人

1.工業(yè)機(jī)器人的組成 操作機(jī) 驅(qū)動系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 人工智能系統(tǒng)

2.工業(yè)機(jī)器人的分類 a按操作機(jī)坐標(biāo)形式分為 直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人 圓柱型 球坐 多

關(guān)節(jié)型平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人b按控制方式分類 點(diǎn)位控制 連續(xù)軌道控制c 按驅(qū)動方式分類 氣動式 液壓式 電動式

3.手腕是由彎曲式關(guān)節(jié)和轉(zhuǎn)動式關(guān)節(jié)組成。兩自由度腕關(guān)節(jié)來說有RR和BR兩個結(jié)構(gòu)，對于三個自由度 BBR BRR RBR RRR RBB五種表示p表示俯仰Y表示擺動R表轉(zhuǎn)動

4.手部很據(jù)其結(jié)構(gòu)和用途不同可以分為機(jī)械夾持器 專用工具和萬能手三類

5.機(jī)械夾持器分為 回轉(zhuǎn)式 移動式 內(nèi)撐式

6.研究工業(yè)機(jī)器人的目的是建立工業(yè)機(jī)器人個運(yùn)動構(gòu)建與手部在空間位置之間的關(guān)系，建

立機(jī)器人的手臂運(yùn)動的數(shù)學(xué)模型，為控制工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動提供分析的方法和手段，為仿真研究手臂的運(yùn)動特性和設(shè)計(jì)控制器實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能提供依據(jù)。

7.工業(yè)機(jī)器人的力學(xué)分析分為靜態(tài)力學(xué)分析和動態(tài)力學(xué)分析。靜態(tài)力學(xué)是研究操作機(jī)在靜

態(tài)條件下，手臂受力情況；動力學(xué)分析是研究操作機(jī)各主動關(guān)節(jié)驅(qū)動力與手臂的關(guān)系，從而得出工業(yè)機(jī)器人的動力學(xué)方程。

第八章柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)

1．柔性制造系統(tǒng)的定義和適用范圍

FMS是指可變的 制動的化程度較高的制造系統(tǒng)，主要包括若干數(shù)控機(jī)床加工中心，用一套自動物料搬運(yùn)系統(tǒng)連接起來，由布級多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理與控制。

適用范圍：能解決單件 小批量生產(chǎn)的自動化問題，也能適應(yīng)大批量 多種產(chǎn)品的自動化問題，它把高柔性 高質(zhì)量 高效率結(jié)合起來，在當(dāng)前具有較強(qiáng)的生命力

2柔性制造系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)

組成：加工系統(tǒng) 物料系統(tǒng) 能量系統(tǒng) 信息系統(tǒng)。

第四篇：機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用論文

機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用論文

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今工業(yè)科技的重要組成部分。機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)，微電子技術(shù)．自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，信邑技術(shù)，傳感柵4控技術(shù)，電力電子技術(shù)、接口技米、信息變換技束以蔑軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)．合理配置與面局各功能單元，在多功能，高質(zhì)量、高可靠性．低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。機(jī)電—體化概要

機(jī)電一體化發(fā)展至夸也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將披賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜臺運(yùn)用機(jī)械技來．微電子技術(shù)。自動控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)．信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)，電力電子技術(shù)、接口技術(shù)，信息變換技術(shù)以廈軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能，高質(zhì)置，高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工輯技米。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。

因此“機(jī)電一體化”涵蓋技術(shù)和。產(chǎn)品!兩個方面。只是，機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技米，微電子技術(shù)以菔其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的鍰電子裝置除可取代某學(xué)機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測．自動處理信息，自動顯示記錄．自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。機(jī)電—體化的發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)電一體化的發(fā)展20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在選一時期，人們自覺不自覺地利用電于技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自筮狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械拄術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。20世紀(jì)70至80年代為第二階爰，可稱為蓬勃發(fā)展階段。達(dá)一時期，計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制技術(shù)，通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。

20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體他技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深人發(fā)展時期。一方面。光學(xué)，通信技術(shù)等進(jìn)人了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電～體化等新分支-另一方面對機(jī)電一體他系統(tǒng)的建稹設(shè)計(jì)，分析和集成方法，機(jī)電一

體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究．同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐新形成完整的科學(xué)體系。

我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。經(jīng)過十多年的發(fā)展取得了重大進(jìn)展，但從總體上看．離國民經(jīng)濟(jì)對先進(jìn)技術(shù)的要求還有相當(dāng)距離。與發(fā)達(dá)的工業(yè)國家相比．主要存在以下幾個問題：一是產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)品水平低·二是科技基礎(chǔ)薄弱．自主開發(fā)能力差，發(fā)展后勁不足，某些技術(shù)領(lǐng)域與國際差距有拉大的趨勢-三是技術(shù)進(jìn)步體現(xiàn)不夠，高水平產(chǎn)品比重小，技術(shù)進(jìn)步對經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)較低。機(jī)電—體化的應(yīng)用

各類科技學(xué)科發(fā)展愛相互摻透，促使了機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品在各行業(yè)．部門的飛速發(fā)展。在機(jī)械制造業(yè)中的數(shù)控機(jī)床，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用，輕紡工業(yè)．辦公機(jī)械．以殛通信方面的一體化產(chǎn)品更是層出不窮。自動化主體倉庫是機(jī)電一體他技術(shù)用于倉庫管理的典型產(chǎn)品。在位器使表、醫(yī)療器皺．工業(yè)流程管理與控制等方面機(jī)電一體化應(yīng)用和發(fā)展都十分迅速。下面以Li／MnO，扣式電池生產(chǎn)線為例說明機(jī)電～體化在制造業(yè)方面的應(yīng)用。機(jī)電—體化的發(fā)展趨勢

機(jī)電一體他是集機(jī)槭，電子、光學(xué)、控制，計(jì)算機(jī)．信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴井促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。進(jìn)入2 l世紀(jì)，在機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向中，最主要的是：智能化，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，微型化，綠色化，下文對此略加探討：

4.1智能化

智能化是2l世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的1一個重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視．機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所攪的。智能化”是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能，運(yùn)籌學(xué)．計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想，新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維，自主決鑲等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然．使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機(jī)電一俸化產(chǎn)品賦有低級智能或入的部分智能，則是完全可能而又必要的。2數(shù)字化

微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路．如虛擬鹼計(jì)，計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性．易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。

4．3網(wǎng)絡(luò)化

20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技采等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)，工

業(yè)生產(chǎn)，政治，軍事、教育義舉人幺百常生活都帶來了巨大的變革。各種踟絡(luò)將壘球經(jīng)濟(jì)，生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將壘球化．機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷壘球。由于網(wǎng)絡(luò)的普廈．基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢，利用家庭剛絡(luò)(home 11et)將備種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliancesysteIll，cIAs)，使人們在家里分享備種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑朝若網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

4.4微型化

微型化興起干20世紀(jì)80年代末．指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMs)，泛指幾何尺寸不超過lcm，的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米，納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小，耗能步，運(yùn)動靈瑤．在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微扎電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)．微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。5綠色化

工業(yè)的發(fā)達(dá)給^們生括帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生話舒適。另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是．人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源．回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生．綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造，使用和銷毀的生命過程中．符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。結(jié)語

綜上所述。機(jī)電一體化是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶．是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。特別指出機(jī)電一體化技術(shù)促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生了戰(zhàn)略性變革，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念正在發(fā)生著革命性的變化，新的方法有待擊刨造，去發(fā)現(xiàn)。2l世紀(jì)，機(jī)電一體化技術(shù)將扮演機(jī)械工業(yè)的主角。機(jī)電一體化技術(shù)是滲透到所有機(jī)械產(chǎn)品之中的普遍技術(shù)，幾乎沒有行業(yè)的限制。以機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為主體的機(jī)電～體化技術(shù)是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢

機(jī)電一體化機(jī)電九班

丁澤成

第五篇：機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的發(fā)展及應(yīng)用 作業(yè)1

機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的發(fā)展及應(yīng)用

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

1． 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展歷程

“機(jī)電一體化”這個詞是日本安川電機(jī)公司在上世紀(jì)60年代末作商業(yè)注冊時最先創(chuàng)用的。當(dāng)時及70年代，人們一直把機(jī)電一體化看作是機(jī)械與電子的結(jié)合。國內(nèi)早期將“機(jī)電一體化技術(shù)”與“機(jī)械電子學(xué)”并用，近年來“機(jī)電一體化”更流行使用。80年代，信息技術(shù)嶄露頭角。微處理機(jī)的性能提高，為更高級的機(jī)電一體化產(chǎn)品所采用，典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品如數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人和汽車的電子控制系統(tǒng)等。微機(jī)作為關(guān)鍵技術(shù)引入了飛行器系統(tǒng)后，使機(jī)械—電子系統(tǒng)在高度控制、排氣控制、振動控制和保險(xiǎn)氣袋等方面獲得廣泛應(yīng)用。信息技術(shù)驅(qū)使機(jī)械系統(tǒng)在不同程度上利用數(shù)據(jù)庫，連洗衣機(jī)和其他消費(fèi)品也用上了數(shù)據(jù)庫驅(qū)動系統(tǒng)。這樣，對機(jī)電一體化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的探索、成型和系統(tǒng)集成以及并行工程設(shè)計(jì)和控制的實(shí)施日顯重要。此外，光學(xué)也進(jìn)入了機(jī)電一體化，產(chǎn)生了“光機(jī)電一體化”的新領(lǐng)域。進(jìn)入90年代，通信技術(shù)進(jìn)入了機(jī)電一體化，機(jī)器可像機(jī)器人系統(tǒng)那樣遙控和虛擬現(xiàn)實(shí)多媒體等技術(shù)緊密聯(lián)系的計(jì)算機(jī)控制的網(wǎng)絡(luò)化機(jī)電一體化日益普及。有些機(jī)電一體化機(jī)械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展，和半導(dǎo)體技術(shù)以光刻為基礎(chǔ)的方法以及和傳統(tǒng)機(jī)電一體化微型化方法的結(jié)合，開創(chuàng)了以精密工程和系統(tǒng)集成為特點(diǎn)的機(jī)電一體化新分支“微機(jī)電一體化”。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統(tǒng)的一個組成部分。之后，機(jī)電一體化隨著自動化技術(shù)的發(fā)展而日益發(fā)展，穩(wěn)步進(jìn)入了21世紀(jì)。.機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向

以微電子技術(shù)、軟件技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)為核心而引發(fā)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、綜合化、個性化信息技術(shù)革命，不僅深刻地影響著全球的科技、經(jīng)濟(jì)、社會和軍事的發(fā)展，而且也深刻影響著機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢。專家預(yù)測，機(jī)電一體化技術(shù)將向以下幾個方向發(fā)展：

1.光機(jī)電一體化方向 一般機(jī)電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源（動力）系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等部件組成。引進(jìn)光學(xué)技術(shù)，利用光學(xué)技術(shù)的先天特點(diǎn)，就能有效地改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。

2.柔性化方向 未來機(jī)電一體化產(chǎn)品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強(qiáng)的“柔性”，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計(jì)成“自律分配系統(tǒng)”。在這系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)是相互獨(dú)立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同環(huán)境條件做出不同反應(yīng)。其特點(diǎn)是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具有“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的能力（柔性），又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。3.智能化方向 今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要得益于模糊技術(shù)與信息技術(shù)（尤其是軟件及芯片技術(shù)）的發(fā)展。

4.仿生物系統(tǒng)化方向 今后的機(jī)電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)（工作）時卻是穩(wěn)定的。這有點(diǎn)類似于活的生物：當(dāng)控制系統(tǒng)（大腦）停止工作時，生物便“死亡”，而當(dāng)控制系統(tǒng)（大腦）工作時，生物就很有活力。就目前情況看，機(jī)電一體化產(chǎn)品雖然有仿生物系統(tǒng)化方向發(fā)展的趨勢，但還有一段很漫長的道路要走。

5.微型化方向 目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級的機(jī)械元件。當(dāng)這一成果用于實(shí)際產(chǎn)品時，就沒有必要再區(qū)分機(jī)械部分和控制器部分了。那時，機(jī)械和電子完全可以“融合”機(jī)體，執(zhí)行結(jié)構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型化是機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向。.機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢

1.智能化 智能化即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。2.微型化 微控制器和接口技術(shù)的發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、通用性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程控制操作、診斷和修復(fù)。

3.模塊化 由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。從而避免利益的沖突，并能使之標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。

4.網(wǎng)絡(luò)化 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給社會各個領(lǐng)域帶來了巨大變革。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

5.自源化 自源化是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運(yùn)動的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨(dú)特的好處。6.人性化 人性化是各類產(chǎn)品的必然發(fā)展方向。機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說更自然，更接近生活習(xí)慣。

7.微型化 微型化是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。微機(jī)電系統(tǒng)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統(tǒng)。微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動靈活，在生物醫(yī)療、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。

8.綠色化 工業(yè)發(fā)達(dá)給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果，所以綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。

參考文獻(xiàn)

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姓名：陳顯

學(xué)號：1100406003