机电一体化综述版本

1、机电一体化综述吉林大学网络教育毕业综述专科题 目：机的一体化技术毕业综述姓名：袁永康年级：1209级专 业：机电一体化技术学习中央： 山东青岛城阳奥鹏学习中央2021年8月31日摘要：机电一体化是现代科学技术开展的必然结果.此综述机电一体化技 术的根本情况和开展背景,及国内外机电一体化技术的现状,分析机电 一体化技术的开展趋势.关键词：机电一体化 技术现状 开展趋势一、机电一体化技术的内容概念：机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能 及限制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合 起来所构成的系统的总称.一根本特征机电一体化开展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科,

2、 随着科学技术的不但开展,还将被赋予新的内容.但其根本特征可 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、自动限制技术、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,以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为根底,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, 并使整个系统最优化的系统工程技术.由此而产生的功能系统,那么 成为一个机电一体化系统或机电一体化产品.因此,“机电一体化涵盖“技术和“产品两个方面.只 是,机电一体化技术是基于上述

3、群体技术有机融合的一种综合技 术,而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、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.机械工程技术有纯技术开展到机械电气化,仍属传统机 械,其主要功能依然是代替和放大的体力.但是开展到机电一体化 后,其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外,还能 赋予许多新的功能,如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、 自动调节与限制自动诊断与保护等.即机电一体化产品不仅是人的 手与肢体的延伸,还是人的感官与头脑的眼神,具有智能化的特征 是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别.二机电一体化技术五大组成要素与四大原那么：1、

4、五大组成要素：一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、 运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素五大组成要素有机结 合而成.1机械本体结构组成要素是系统的所有功能要素的机械支持结构,一般包括有机身、框 架、支撑、联接等.2动力驱动局部动力组成要素依据系统限制要求,为系统提供能量和动力以使系统正常运(3)测试传感局部(感知组成要素)对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行 检测,并变成可识别的信号,传输给信息处理单元,经过分析、处 理后产生相应的限制信息.(4)限制及信息处理局部(职能组成要素)将来之测试传感局部的信息及外部直接输入的指令进行集中、 存储、分析、加工处

5、理后,根据信息处理结果和规定的程序与节奏 发出相应的指令,限制整个系统有目的的运行.(5)执行机构(运动组成要素)根据限制及信息处理局部发出的指令,完成规定的动作和功 能.2、机电一体化四大原那么：构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须 遵循结构耦合、运动传递、信息限制与能量转换四大原那么.(1)接口耦合：两个需要进行信息交换和传递的环节之间,由于信息模式不 同,无法直接传递和交换,必须通过接口耦合来实现.而两个信号 强弱相差悬殊的环节之间,也必须通过接口耦合后,才能匹配.变 换放大后的信号要在两个环节之间可靠、快速、准确的交换、传 递,必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑标准才

6、行,因此接口耦 合时就必须具有保证信息的逻辑限制功能,使信息按规定的模式进 行交换与传递.(2)能量转换：两个需要进行传输和交换的环节之间,由于模式不同而无法直 接进行能量的转换和交流,必须进行能量的转换,能量的转换包括 执行器,驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理.(3)信息限制：在系统中,所谓智能组成要素的系统限制单元,在软、硬件的 保证下,完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决 策,以到达信息限制的目的.对于智能化程度高的信息限制系统还 包含了知识获得、推理机制以及自学习功能等知识驱动功能.(4)运动传递：运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间,不同类型运 动的变

7、换与传输以及以运动限制为目的的优化.(三)自动化技术：所谓自动化技术,是指人类利用各种技术手段和方法来代替人 去完成各种测试、分析、判断和限制工作,以现实预期的目标、功 能.一个自动化系统通常由多个环节要素组成,以完成信息的获 取、信息的传递、信息的转换、信息的处理及信息的执行等功能, 最后实现自动运行目标.二、开展机电一体化的意义给传统的机械产业和制造业从产业结构变候当今机械工业技术和由 于种种系统越来越大越来越复杂所以,机电一体化在系统分析和集成方面 的作用越显重要.机电一体化是一种以实践即产品为根底的技猴是它和 任何其它技术不一样的地方.它从系统工程的观点出逃产品与系统实现 整体优化.机

8、电一体化技术产品开展的主要趋地是我国机械工业振兴与 开展主要趋势也是我国机械工业振兴与开展的必由之路.随着机电一体化 产品占有额的迅速增大机电一体化技术的重要性将日益为人们所熟悉.机 电一体化产品的使用大大改善了煤矿生产的劳动强度、工作环境及平安系 数,同时在降低能耗、保证平安生产方面也实现了特定的价值.机电一体 化技术是众多科学技术开展的结晶,是社会生产力开展到一定阶段的必然 要求.它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计 概念发生着革命性的变化.大力开展新一代机电一体化产品,不仅是改造 传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、开展 与振兴机械工业的必由

9、之路.一体化的市场那么要大0倍.所以对机电一体 化技术的需求与日俱增.机电一体化技术的应用与开展对我国经济建设起 到了很好的促进作用因此受到了国家的重视.机电一体化技术应用于我们 生产和生活的方方面面.因机电一体化技术应用领域的不同而使机电一体 化专业派生出许多专门化总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产 业结构和产品结构调整作奉献.机电一体化技术既是振兴传统机电工业的 新鲜血液和源动力,又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门 的钥匙.三、国内外机电一体化技术的现状一国外开展现状自从20世纪70年代机电一体化技术诞生并在世界范围内 得到广泛成认以来,机电一体化技术和产品得到了极大开

10、展各国 均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持.机电一体化的开展大体可以分为 3个阶段.20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段. 在这一时期,人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善 机械产品的性能.特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机 械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为 民用,对战后经济的恢复起了积极的作用.那时研制和开发从总 体上看还处于自发状态.由于当时电子技术的开展尚未到达一定 水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入开展,已 经开发的产品也无法大量推广.20世纪70-80年代为第二阶段,可称为蓬勃开展阶段.这 一时期,计算

11、机技术、限制技术、通信技术的开展,为机电一体 化的开展奠定了技术根底.大规模、超大规模集成电路和微型计 算机的迅猛开展,为机电一体化的开展提供了充分的物质根底.这个时期的特点是：机电首先在日本被普遍接受,大约到 20世 纪80年代末期在世界范围内得到比拟广泛的成认；机电一体化 技术和产品得到了极大开展；各国均开始对机电一体化技术和 产品给以很大的关注和支持.20世纪90年代后期,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开展时期.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 露头脚,出现了光机电一体化和机电一体化等新分支；另一方面 对机电一体化

12、系统的建模设计、分析和集成方法,机电一体化的 学科体系和开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得的巨大进步,为机电一 体化技术开辟了开展的广阔天地.这些研究,将促使机电一体化 进一步建立完整的根底和逐渐形成完整的科学体系.随着科技的开展,信息技术、数据库、光电技术、通信技术 相继被引入机电一体化技术中,机电一体化技术应用范围越来越 广泛.机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实,多媒体等技术 紧密联系的计算机限制的网络化机电一体化日益普及.有些机电 一体化机械可两用,有的在性能上更是多用途的,尤其是微传感 器和执行器技术的开展,和半导体技术以光刻为根底的

13、方法以及 和传统机电一体化微型化方法的结合,开创了以精密工程和系统 集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化.虽然微加工 方法尚未成熟,但将逐渐成为集成限制系统的一个组成局部.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得的 巨大进步,为机电一体化技术开辟了开展根底和逐渐形成完整的 科学体系.之后,机电一体化随着自动化技术的开展而日益发 展,在21世纪开端的近十年里,机电一体化技术已经涉及人类 生活的各个角落.二国内开展现状我国机电一体化技术起步相对较晚,但是其开展进程也与世 界各国一样,经历过准备时期、起步时期和开展时期.自从 1984年以来曾屡次召开过全国性微电子技术改造机械

14、设备会 议,大力开展机电一体化技术推广工作开始,我国正式开展机电 一体化技术.21世纪初期,国内仍处于工业化进程中,机电一体化技术 的应用和开展既有巨大的市场需求,又是我国机械工业加快增长 方式转变、实现健康开展的客观需要,是形势所需.在此大背景 下,机械工业将有望长期保持持续较快的开展势头.快速增长的 机械产品市场为以自动化、智能化为特征的机电一体化技术的应 用和开展提供了快速增长的市场机遇、技术升级的开展机遇、中 外合作创新的机遇和推进企业信息化的机遇.机电一体化的应用范围正越来越广,几乎涉及无所不包的社 会领域.现已有种类繁多的机电一体化产品与系统,例如锻压、 铸造、轻工、纺织、冶金、印

15、刷、通讯、办公、起重运输等所用 的机械,机床,机器人量仪,量具、仪表,低压电器,焊接设 备,电机传动装置电站限制系统信息装置,军事装备以及医疗器 械家用电器等.1 .我国“机电一体化工作面临的形势(1)我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广,有难度 (2)我国用机电一体化技术加速产品更新换代,提升市场占有 率的呼声高,有压力.(3)我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低,耗能、 耗水、耗材高,污染、扰民产品的责任重,有意义.在我国工业 系统中,能耗、耗水大户,对环境污染严重的企业还占相当大的 比重.近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整,但由于 多种原因,成效一直不够明显.这里面固

16、然有上级领导部门的政 出多门问题,有企业的“故土难离 “死守故业问题,但不可 否认也有优化不出理想的产业,优选不出中意的产品问题.上佳 的答案早就摆在了这些企业的面前,这就是开展机电一体化,开 发和生产有关的机电一体化产品.机电一体化产品功能强、性能 好、质量高、本钱低,且具有柔性,可根据市场需要和用户反映 时产品结构和生产过程做必要的调整、改革,而无须改换设备. 这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路.同时,可为 传统的机械工业注入新鲜血液,带来新的活力,把机械生产从繁 重的体力劳动中解脱出来,实现文明生产.另外,从市场需求的角度看,由于我国研制、开发机电一体 化产品的历史不长,差距较

17、大,许多产品的品种、数量、档次、 质量都不能满足需求,每年进口量都比拟大,因此亟需开展.2 .我国“机电一体化工作的任务我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是 广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗 鼓地开发机电一体化产品,促进机电产品的更新换代.总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作 奉献.总之,机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和 动力,又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥 匙.3 .我国开展“机电一体化的对策(1)增强统筹安排,协调开展方案目前,我国从事“机电一体化研究开发及生产的单位很 多.各自都有一套自

18、己的开展策略.各单位的方案由于受各自立 足点、着眼点的限制,难免只考虑局部利益,各主管部门的有关 方案和规划,也有统一考虑缺乏,统筹安排不够的问题,同时缺 少综观全局的有权威性的开展方案和战略规划.因此,建议各主 管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的根底上, 制定出统管全局的“机电一体化研究、开发、生产方案和规 划,防止开发上重复,生产上撞车！(2)强化行业治理,发挥“协会作用目前,我国“机电一体化较热,而按目前的行业划分方法 和治理体制,“政出多门是难的.因此,我国有必要明确一个“机电一体化行业的统管机构,根据目前国家政治体制改革和 经济体制改革的精神,以及机电一体化行业特点,我

19、们建议,尽 快增强北京机电一体化协会的建设,赋予其行业治理职能.“协 会要进一步扩大领导机构一一理事会的代表层面和覆盖面,要 增强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经 济实体,组织“行业开展方案、战略规划的拟制；指导行业布 点布局的调整,进行开展突破口的选择,抓好重点工程的试点和 有关工程的发标、招标工作(3)优化开展环境、增大支持力度优化开展环境指通过宣传群众,造成一种社会上下、企业内 外都重视、支持“机电一体化开展的气氛,如尽快为外商到我 国投资开展“机电一体化产业提供方便；尽可能为兴办开发、 生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产 机电一体化产品调配好资

20、源要素等.增大支持力度,在技术政策上,要严格限制耗电、耗水、耗 材高的传统产品的开展,对未采用机电一体化技术落后产品限制 强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造,对 有关机电一体化技术对传统产业改造,对有关技术开发、应用项 目优先立项、优先支持,对在技术开发、应用中做出奉献的单位 领导、科技人员进行表彰奖励等.(4)突出开展重点,大胆取舍,有所为,有所不为要注意抓两个层次上的工作.第一个层次是“面上的工 作,即用电子信息技术对传统产业进行改造,兼顾“两个层次机电一体化产业覆盖面非常广,而我们的财力、人力和物力 是有限的,因此我们在抓机电一体化产业开展时不能面面俱到、 平铺直叙,而

21、应分清主次在传统的机电设备上植入或嫁接上微电 子(计算机)装置,使“机械和“电子技术在浅层次上结合. 第二个层次是“提升工作,即在新产品设计之初,就把“机 械与“电子统一起来进行考虑,使“机械与“电子密不 可分,深度结合,生产出来的新产品起码正做到机电一体化.四、对机电一体化的展望机电一体化是机械、微电子、限制、计算机、信息处理等多学 科的交叉融合,具开展和进步有赖于相关技术的进步与开展,其 主要开展方向有数字化、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)数字化微限制器及其开展奠定了机电产品数字化的根底,如不断发 展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起,为数

22、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、自诊断水平以及友好人机界面.数字化的实现将便于远程操 作、诊断和修复.(2)智能化即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、自主决策等水平.例如在 CNC数控机床上增加人机对 话功能,设置智能I/O接口和智能工艺数据库,会给使用、操作 和维护带来极大的方便.随着模糊限制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与开展,为机电一 体化技术开展开辟了广阔天地.(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

23、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 电机一体限制单元等.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限制和监视技术.而远程限制的终端设备本身就是机电一体化产品,现场总线和局域 网技术使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电 器连接成以计算机为中央的计算机集成家用电器系统,使人们在 家里可充分享受 各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品 无疑应朝网络化方向开展.(5)人性化机电

24、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开展的必然,也是提升效率的需要.微 机电系统是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行 器以及信号处理和限制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微 型器件或系统.自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探 针,1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以 来,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,开发出各种MEMS器件和系统,如各种微型传感器(压力传 感器、微加速度计、微触觉传感器),各种 微构件(微膜、微探 针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等).(7)集成化集成化既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、治理等多种工序.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.首先可将系统分解为假设干层 次,使系统功能分散,并使各局部协调而又平安地运转,然后再通 过软、