机电一体化毕业论文.doc

.东北大学毕业设计（论文） 东北大学继续教育学院教务处 毕业设计(论 文) GRADUATE DESIGN (THESIS)设计（论文）题目 XXXXXXXXXX学 生 XX学习中心 XXXXXXXXX专 业 XXXXXXX层 次 XXX 二XX年 XX 月 XX 日机电一体化论文一、前言机电一体化是以机械电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科。而机电一体化产品是在机械产品的基础上采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了机电一体化为特征的发展阶段。因此机电一体化是在机械产品中的机构主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术和计算机技术、并将机件装置和电子设备以及计算机软件等有机结合起来构成的系统总称。根据系统功能目标和优化组织目标标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。二、统揽机电一体化涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化、和绿色化。1、数字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。2、智能化 要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。3、模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的机电一体控制单元等。这样在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。4、网络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和区域网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器链接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可以享受各种技术带来的好处，因此机电一体化产品无疑朝网络化方向发展，给人们带来无穷的知识和方便。5、人性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。6、微型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统【Micro Electronic Mechanical Systems,简称MEMS】是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，如各种微型传感器，各种微构件等。7、集成化 集成化包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。8、带源化 带源化是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。9、绿色化 科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤环保环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这呼声中应运而生。即低能耗、低材耗、低污染、舒适协调而可再生利用的产品，在设计、制造、使用和销毁时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。 机电一体化产品分系统和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有；数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD/CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一气化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析已经成为一门自成一体的新型学科，随着科学技术的不断发展，必将被赋予新的内容但其基本特征可概括为机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最终达到最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，就成为一个机电一体化产品。因此机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其他新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体现。但机电一体化的发展状况大体可以分为两个阶段。上世纪年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段在这一时期人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能，特别是在二战期间战争极大地刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电相结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。从当时研制和开发的总起上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广使用。本世纪为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段，这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了结实的技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。近期开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中展露头角，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完善的基础和逐渐形成完整的科学体系。使人们更好的发展，给人类带来生活的方便。三、机电一体化在控制理论的基础上吸收计算机科学运筹学，混沌力学、人工智能心里和生理学等新的学科和设计思想从而模拟人类的思维能力，使它如同人一样具有思维意识等能力。随着机电一体化技术产品和智能化水平特征的明显提升。人工智能在机电一体化的研究中也日益得到重视，其中机器人与数控机床的智能结合就是一项重要应用。当然要使机电一体化产品具有与人完全相同的智能永远是不可能的，也没用这个必要，但是高性能高速度的微处理器使机电一体化产品具有中级智能或者人的部分智能，则是完全可能也是必要的。目前、仿生学研究领域中已经发现的一些生物体优良的机构，可为机电一体化产品提供新型的机体。但是如何使这些新型机体具有生命力还是研究中的一大难题。这一研究领域被称为“生物-软件或者说