机电一体化技术课件

机电一体化的发展趋势10413班01号绿色化方向仿生物系统化方向光电一体化方向智能化方向柔性化方向带源化方向模块化方向微型化方向网络化方向光电一体化方向

一般机电一体化系统是由传感系统、能源(动力)系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术，利用光学技术的先天特点，就能有效的改进机电一体化系统的传感系统、能源系和信息处理系统。1

柔性化方向

未来机电一体化产品，控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在这系统中，各子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具有“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的能力、柔性，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。3

微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MicroElectronicMechanicalSystem简称MEMS)，泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能低、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。微型化方向4

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式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产品。

模块化方向5

今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物:当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。就目前情况看，机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势，但还有一段很漫长的道路要走。7

仿生物系统化方向8

带源化方向

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，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。9

绿色化方向

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，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，可分解和再利用。1、高速化

由于高速加工技术普及，机床普通提高了各方面的速度。车床主轴转速由3000～4000r/min提高到8000～10000r/min;铣床和加工中心主轴转速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上，快速移动速度由过去的10～20m/min提高48m/min60m/min80m/min120m/min在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度，由过去一般机床的0.5G(重力加速度)提高到1.5～2G，最高可15G;直线电机在机床上开始使用，主轴上大量采用内装式主轴电机。2、高精度化

数控机床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008mm左右;亚微米级机床达到0.0005mm左右;纳米级机床达到0.005～0.01um;最小分辨率为1nm(0.000001mm)的数控系统和机床已问世。3、复合加工，新结构机床大量出现

如5轴5面体复合加工机床，5轴5面动加工各类异形零件。同时派生出各种新城的机床结构，包括6轴虚拟轴机床，串并联绞链机床等，采用特殊机械结构，数控的特殊运算方式，特殊编程要求。4、使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“知虎添翼”

如内冷转头由于使高压冷却液直接冷却转头切削刃和排除切屑，在转深孔时大大提高效率。加工钢件切削速度能达1000m/min，加工铝件能达到5000m/min。5、数控机床的开放性和联网管理

数控机床的开放性和联网管理已是使用数控机床的基本要求，它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段，而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此，计算机集成制造、网络制造、异地诊断、盛拟制造、并行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来，这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。自动机与自动生产线

在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动机械、自动生产线及各种自动化设备，是当前机电一体化技术应用的又一具体体现。这些自动机或生产线中广泛应用了现代电子技术与传感技术。如可编程序控