第一篇：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

第二篇：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。

第三篇：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。

第四篇：機電一體化課程論文

論機電一體化技術的應用現狀及發展趨勢

機電一體化是現代科學技術發展的必然結果，是一種復合枝術，是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產物，是機電工業發展的必然趨勢。文章簡述了機電一體化技術的基本結構組成和應用現狀，并指出了其發展趨勢?，F代科學技術的發展極大地推動了不同學科的交叉與滲透，引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由機械電氣化邁入了機電一體化為特征的發展階段。

一、機電一體化技術概述機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。．機電一體化發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術及電力電子技術，根據系統功能目標要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。因此，機電一體化涵蓋技術..和產品兩個方面。機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術由純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制、自動診斷與保護等。也就是說，機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發展，必須從以下幾方面著手。

一)機械本體技術機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質量除了在結構上加以改進，還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現驅動系統的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。

二)傳感技術傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發展非接觸型檢測技術。

三)信息處理技術機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備(特別是

微型計算機)的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模／數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

四)驅動技術電機作為驅動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件傳感器一電機三位一體的伺服驅動單元。

五)接口技術為了與計算機進行通信，必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。

接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。目前，技術人員正致力于開發低成本、高速串行的接V I，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

六)軟件技術軟件與硬件必須協調一致地發展。為了減少軟件的研制成本，提高生產維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機電一體化的發展狀況機電一體化的發展大體可以分為三個階段：

一)20世紀..60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。

二)2O世紀7O–80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：mecha一詞首先在日本被普遍接受，大約到..2O世紀8O年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；機電一體化技術和產品得到了極大發展；各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。

三)2O世紀9O年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。這些研究，使機電一體化進一步建立了堅實的基礎，并且逐漸形成完整的學科體系。

我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組，并將該技術列入863計劃中。在制定九五規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做

了大量的工作，取得了一定成果。但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。

三、機電一體化技術的主要應用領域

1.數控機床數控機床及相應的數控技術經過..40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在：

總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。

WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。

大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能。

能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。

系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。

以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。

2.計算機集成制造系統的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制物流和信息流，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。

3.柔性制造系統柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

4.工業機器人第 1代機器人亦稱示教再現機器人，它們只能根據示教進行重復運動，對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性；第 2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業環境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析做出一定的判斷對動作進行反饋控制，表現低級智能，已開始走向實用化；第 3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，存作業環境中獨立行動，與第..5代計算機關系密切。

四、機電一體化技術的發展趨勢縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發展。

一)智能化智能化是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一，也是世紀機電一體化的發展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創造了條件，有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發展。智能機電一體化產品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動：

二)系統化系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用玎放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能大大加強，一般除..RS232等常用通信方式外，實現遠程及多系統通信聯網需要的局部網絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，如何賦予機電一體化產品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產品還可根據一些生物體優良的構造研究某種新型機體，使其向著生物系統化方向發展。

三)微型化微型機電一體化系統高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術，是機電一體化的一個新的發展方向。國外稱微電子機械系統的幾何尺寸一般不超過1em，并正向微米、納米級方向發展。由于微機電一體化系統具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作故在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。目前，利用半導體器件法是內部質量考核落到實處的關鍵所在。建立新的質量考核體系的主要對策在目前國有大中型企業普遍處于經營困難的情況下，如何使企業改正舊的質量考核體系，建立適應新的市場經濟體制下的質量考核體系，使企業走出困境，筆者認為，主要應從如下幾個方面著手：實行全方位的企業內部質量考核機制。企業不僅應對操作工人進行產品質量的考核，更應該對管理人員、輔助人員的工作質量進行考核。只有這樣，才能起到預防作用，確實杜絕不合格產品的出現，從根本上扭轉產品質量低下又長期得不到解決這一普遍現象。

對管理人員和輔助人員的崗位技能工資進行徹底的工資改革。過分地論資排輩勢必嚴重挫傷大部分中青年職工勞動積極性，對提高產品質量沒有益處。嚴格劃分出產品質量等級。根據工人生產出的產品質量狀況進行分類并加以考核，且與計件工資制相掛鉤。只有這樣，才能充分體現優質優價，按勞取酬的公平競爭的原則，充分調動工人的勞動積極性。

加大考核力度，采用經濟杠桿作用，來衡量產品質量、工作質量的優劣。同時更應注意不能以獎代罰、只獎不罰。從過去的經驗看，任何質量問題只要落實到經濟考核中并確實落實到責任者頭上就能起到立竿見影的作用，對廠長(經理)的決策質量與T作質量進行考核，應納入企業質量工作及上級主管部門的議事議程。發揮企業黨委和職工代表大會的監督制約機制，也是完善企業質量工作的一項具體的任務。只有領導帶頭執行，起表率作用，才能順應民心，企業的各項質量工作才能真正踏上正軌。

綜上所述，企業在制訂與貫徹內部質量考核體系的工作過程中，只有進一步制訂符合社會主義市場經濟體制的各項質量方面的制度和政策，才能使企業在實際生產過程中有法可依；在實際操作過程中，只有知法守法和嚴肅執法，才能從根本上扭轉當前國有大中型企業產品質量長期低下又得不到根本解決的不良現象，才能使企業走出當前的經營困境，才能增加效益、降低成本，才能生產出使消費者滿意的合格產品，才能使企業在市場競爭中立于不敗之地。

四)模塊化模塊化也是機電一體化產品的一個發展趨勢，是一項重要而艱巨的]程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產品單元是一項復雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產品生產企業可利用標準單元迅速開發新產品，同時也可以不斷擴大生產規模。

五)網絡化網絡技術的飛速發展對機電一體化有重大影響，使其朝著網絡化方向發展。機電一體化產品的種類很多，面向網絡的方式也不同。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品六)綠色化工業的發達使人們物質豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態環境受到嚴重污染，于是綠色產品應運而生。綠色化是時代的趨勢，其標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態環境無危害或危害極小，資源利用率極高。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境，報廢時能回收利用。綠色制造業是現代制造業的可持續發展模式。

綜上所述，機電一體化是眾多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它促使機械業發生戰略性的變革，使傳統的機械設計方法和設計概念發生著革命性的變化。大力發展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統機械設備的要求，而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械業的必由之路。

第五篇：機電一體化系統設計論文

機電一體化系統設計論文

班級：數控姓名：潘萬順學號：081841191

摘要：機電一體化是現代科學技術發展的必然結果,本文簡述了機電一體化技術的基本概要和發展背景。綜述了國內外機電一體化技術的現狀，分析了機電一體化技術的發展趨勢。作為機電系的一名學生，將來工作學習都會以機電為主，所以必須掌握好各種機電的專業知識。我會本著認真的態度對待專業課的學習，提高自己的專業素養.接下來我將介紹一下我對電動機的認識。

關鍵詞：機電一體化；技術；應用

引言

現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。