机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体

第一篇：机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体

机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）方向发展，应用范围愈来愈广。目录 简介

来源

概念

要素

原则

内容

培养目标

就业方向

发展方向

发展前景

培养要求

课程设置

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编辑本段简介

日本企业界在1970年左右最早提出“机电一体化技术”这一概念当时他们取名为“Mechatronics”，即结合应用机械技术和电子技术于一体。

随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）方向发展，应用范围愈来愈广。

编辑本段来源

机电一体化在国外被称为Mechatronics是日本人在20世纪70年代初提出来的，它是将英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合。这一名称已经得到包括我国在内的世界各国的承认，我国的工程技术人员习惯上把它译为机电一体化技术，机电一体化技术又称为机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。

编辑本段概念

机电一体化技术是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质运动，能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。

编辑本段要素

1、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。

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。

动力驱动部分（动力组成要素）依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。

测试传感部分（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、处理后产生相应的控制信息。

控制及信息处理部分（职能组成要素）将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。

执行机构（运动组成要素）根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。

编辑本段原则

2、机电一体化四大原则：

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、信息控制与能量转换四大原则。

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（数字量与模拟量，串行码与并行码，连续脉冲与序列脉冲等）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、信号格式和逻辑规范才行，因此接口耦合时就必须具有保证信息的逻辑控制功能，使信息按规定的模式进行交换与传递。

运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间，不同类型运动的变换与传输以及以运动控制为目的的优化。

在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，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，以达到信息控制的目的。对于智能化程度高的信息控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。

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。

编辑本段内容

（1）机械技术

机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。

（2）计算机与信息技术

其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

（3）系统技术

系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。

（4）自动控制技术

其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

（5）传感检测技术

传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保护。

（6）伺服传动技术

包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。

编辑本段培养目标

本专业培养德、智、体、美全面发展，具有创业、创新精神和良好职业道德的高等专门人才，掌握机械技术和电气技术的基础理论和专业知识；具备相应实践技能以及较强的实际工作能力，熟练进行机电一体化产品和设备的应用、维护、安装、调试、销售及管理的第一线高等技术应用型人才。

编辑本段就业方向

机电一体化专业是一个宽口径专业，适应范围很广，学生在校期间除学习各种机械、电工电子、计算机技术、控制技术、检测传感等理论知识外，还将参加各种技能培训和国家职业资格证书考试，充分体现重视技能培养的特点。学生毕业后主要面向珠江三角洲各企业、公司，从事加工制造业，家电生产和售后服务，数控加工机床设备使用维护，物业自动化管理系统，机电产品设计、生产、改造、技术支持，以及机电设备的安装、调试、维护、销售、经营管理等等。

编辑本段发展方向

20世纪90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。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崭露头脚，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得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。未来机电一体化的主要发展方向有：1.智能化。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而必要的。

模块化。模块化是一项重要而艰巨的工程。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、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

网络化。20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育及人们的日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。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。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(home net)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computer integrated appliance system，CIAS)，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

微型化。微型化兴起于20世纪80年代末，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(MEMS)，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、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。

绿色化。工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

系统化。系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。机电一体化的人格化有两层含义。一是机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。事实上，许多

编辑本段发展前景

机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

中国是从20世纪80年代初开始进行机电一体化技术方面的研究和应用的。虽然经过20多年的努力取得了一定成果，但与发达国家相比仍有相当差距。为了加快发展、缩小与发达国家的差距，需要我们在产业政策、金融政策和市场导向上，对机电一体化技术和产业予以积极支持，主要包括：国家在政策上对机电一体化技术给予大力支持，特别是涉及基础技术、综合技术等方面，要给予强有力的财政和各种扶助。由于机电一体化技术是各种高新技术的综合和升华，需要多学科、多技术、多种机构协调研发，这也对技术研发机构和产业界的协调能力提出了挑战，因而需要继续发挥主管部门的作用。

要明确机电一体化技术开发和产业化推广的主力军是企业，在这方面，技术和综合实力雄厚的大型企业将发挥举足轻重的作用。有关部门应该在税收、金融和其他方面给予一定的优惠倾斜。

要把发展机电一体化技术作为增强自主创新能力的重要内容，鼓励和促进企业在这个领域有所作为。同时，为缩小与发达国家的差距，可以通过引进、消化、升级来逐步达到提高自主创新能力的目的。有关部门可以通过政府采购、项目设立等措施，达到支持和鼓励自主创新的目标。

编辑本段培养要求

总的培养要求为：热爱社会主义祖国，拥护党的基本路线，领会马克思列宁主义、毛泽东思想、邓小平理论、“三个代表”重要思想和科学发展观的基本原理，具有爱国主义、集体主义、社会主义思想和良好的思想品德，在具有必备的基础理论知识和专门知识的基础上，重点掌握从事本专业领域实际工作的基本能力和基本技能；具有较快适应生产、建设、管理、服务第一线岗位需要的实际工作能力；具有创新、创业精神、良好的道德和健康的体魄。

1、思想素质要求

热爱社会主义祖国、拥护中国共产党的领导和中国特色社会主义道路，坚持四项基本原则和改革开放的总方针，初步掌握马克思主义、毛泽东思想、邓小平理论、“三个代表”重要思想和科学发展观的基本原理，具有科学的世界观、方法论和正确的人生观；具有遵纪守法的观念，良好的思想品德、社会公德和职业道德；具有开拓创新、团结合作、艰苦奋斗的精神和联系群众、严谨务实的作风；具有为人民服务的高度责任感和为实现现代化而献身的精神。

2、知识能力要求

掌握本专业所必需的制图、机械、电工电子技术和计算机应用的基本知识和能力。掌握机械加工过程的基础理论、生产工艺和操作技能。熟练使用AutoCAD等常用的计算机辅助设计软件绘制各种产品装配图和零件图；能熟练地编制数控机床加工程序，操作普通数控机床加工工件，具有安装、调试、使用普通数控机床的基本技能；具有分析解决专业生产中的实际问题以及进行科学研究、开发新技术、新工艺、新材料的初步能力。具备现代企业管理的基本知识和初步组织管理和技术指导的能力。具备工科大学生所需的分析计算能力，信息收集与处理能力，以及较好的外语能力。通过国家计算机等级考试和全国英语等级考试（三级水平）。了解本专业和相关学科的发展动态。具有较强的自学能力和创新意识。达到劳动部门颁布的本专业中、高级以上技工的技能水平，并通过考核取得相应的等级证书。通过各门理论和技能课的考试（考核），获取毕业证书。

3、身心素质要求

具有一定的体育运动和卫生、军事基本知识，掌握体育运动和科学锻炼身体的方法和基本技能，养成良好的体育锻炼习惯和生活习惯，达到国家规定的大学生体育合格标准，具有良好的心理素质和健康的体魄。

三、招生对象、学制及学习形式?

本专业招收应往届高中毕业生、普通中专、职业高中、职业中专毕业生及社会青年，脱产学习，学制三年。

编辑本段课程设置

（一）公共课

1、思想道德修养与法律基础

本课程是以马列主义、毛泽东思想、邓小平理论为指导，理论联系实际地研究大学生成长过程中思想道德修养的客观规律的一门思想、政治和品德教育的课程。它根据我国社会主义现代化建设对大学生的政治、思想、品德方面的要求，以及大学生在政治观、人生观、道德观方面形成发展的规律和特色，教育大学生加强自身的思想道德修养，努力成为社会主义的建设者和接班人。讲授内容：大学生的历史使命，基本国情和基本路线教育，人生观教育，道德教育，社会主义民主法制教育。

2、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想

本课程通过简明扼要地讲授马克思主义的基本观点，进行马列主义、毛泽东思想、邓小平理论、“三个代表”重要思想和科学发展观教育，使学生明确改革是在新形式下，马克思主义的基本原理与我国客观实际的紧密结合，充分发挥马克思主义教育主阵地主渠道作用，帮助学生树立正确的世界观、人生观和价值观，达到培养“四有”人才的目的。

3、大学英语

培养学生英语听、说、读、写能力，并能在实践中以英语为工具获取本专业所需的信息，为进一步提高英语水平打下较为坚实的基础。

主要内容：语音、语法、笔译。着重矫正语音、语调，扩大词汇量，加深基本语法，借助词典翻译一般短文，加强阅读和笔译技能的训练。

4、计算机文化基础

通过本课程的学习，让学生掌握计算机基础知识，Windows2000、Office软件、数据库以及Internet网络基础，其中Office主要介绍Word2000、Excel2000、Powerpoint2000的使用。

5、高等数学

通过学习培养学生用数学分析的方法解决工程问题的能力，为以后学习专业基础课和专业课以及将来从事工程设计打下良好的基础。

主要内容：函数、极限与连续、导数和微分、积分及其应用、多元函数的微分、二重积分、三重积分、级数等。

6、普通物理学

通过本课程的教学，使学生掌握物理学的基础知识，了解物理学的研究方法，初步获得物理实验能力，为运用物理知识和数学工具分析和解决实际问题打下基础。

主要内容：质点力学，刚体转动，机械振动和机械波，气体分子运动论，热力学基础，真空中静电场，直流电路，电流的磁场，电磁感应，光学，原子物理学基础。

7、体育

目的要求：进行体育基本知识的教学和基本技能训练。使学生掌握正确的运动技能和科学的锻炼方法，养成体育锻炼习惯，提高身体素质，达到《国家体育锻炼标准》，具有从事本专业或其他行业所需要的良好身体素质。

8、形势教育

本课程是在马克思主义指导下，分析特定时期社会政治、经济、思想文化发展趋势，揭示党和国家在不同时期的方针政策的基本内容和基本精神的思想政治教育课程。主要目的是帮助学生全面正确地认识国际国内形势；认识党和国家面临的形势和任务；拥护党的路线、方针和政策，增强实现改革开放和社会主义现代化建设宏伟目标的信心和社会责任感。

（二）专业基础课

1、机械制图

本课程是本专业一门重要的专业基础课。

目的要求：通过课程的学习，使学生在机械电子工程制图的投影理论、作图技巧、方法以及读图能力方面得到提高。要求学生掌握基本的投影原理和基本方法，能正确熟练地使用绘图工具和仪器，能阅读与绘制一般机器设备的零件图和中等复杂程度的装配图，进一步培养学生的空间想象力和制图表达能力。

主要内容：包括点、线、面的投影特性与作用；立体及其交线投影分析；组合体的画法、读图、尺寸标注；各种机件的表达方法；零件图、装配图的读图与绘制。

2、工程力学

目的要求：让学生掌握物体的机械运动基本规律及研究方法，解决实际工程中的力学问题，并具有一定的计算能力、分析问题和解决问题能力。

主要内容：各种平面力系的简化和平衡；空间力系的平衡及重心；杆件在四种基本变形下的应力及强度；变形及刚度问题；组合变形的强度问题；平面压杆稳定问题；点的运动及刚体平面运动问题；动力学基本规律；定轴转动微分方程及动静法。

3、金属工艺学

目的要求：通过本课程的学习，学生应该掌握常用金属材料的种类牌号、化学成分、组成性能，掌握铸、锻、压、焊等加工工艺基本原理和应用范围，能够合理选用金属材料并合理拟定热处理工序和零件热加工工序。

主要内容：金属学基础；热处理方法；常用金属材料及其性能、铸造、锻压、焊接等加工知识。

4、C语言程序设计

目的要求：用计算机高级语言进行工业控制程序设计及编程，为CAD、CAM的二次开发打下良好基础。

主要内容：计算机语言的基本概念，流程图，语法规则，计算机高级语言程序设计的步骤和方法,其他常用工业控制应用软件的编制及使用方法。

先修课程：高等数学、计算机文化基础等。

5、电工技术

目的要求：使学生掌握电工基础理论，基本知识及在工程实践中的基本方法和技能，同时为学生学习后继课程和今后从事技术工作打下必要的基础。

主要内容：电路的基本概念及基本规律，电路的分析方法；直流电路、正弦交流电路；三相电路；磁路与变压器；交流电动机；直流电动机；继电接触控制线路；工厂供电；电工测量与安全用电。

先修课程：高等数学、普通物理学。

6、电子技术

目的要求：使学生获得掌握电子技术方面的基本理论、基本知识的基本技能，培养学生具备分析、解决电子技术问题的能力，为学生学习后继课程奠定基础。

主要内容：半导体二极管和三极管；基本放大电路；集成运算放大器；正弦波振荡电路；直流稳压电源；晶闸管及其应用；门电路和组合逻辑电路；触发器和时序逻辑电路；存储器和可编程器件；A/D及D/A转换。

先修课程：高等数学、普通物理、电工技术。

7、机械设计基础

目的要求：使学生掌握常用机械的工作原理及通用零件的工作特点、设计方法，初步掌握机械零部件设计能力理论知识，再通过机械零件设计综合训练及课程设计训练，达到零部件设计的要求。

主要内容：常用机械的工作原理，连接件的选择与计算，轴系的工作特点，载荷分析，失效形式及选择设计。

先修课程：机械制图、金属工艺学、工程力学等。

8、公差配合与技术测量

目的要求：通过本课程的学习，学生要掌握公差配合的基本概念及规范，会查用各种国家标准，对零件进行误差分析，掌握基本测量技能并会检测常用零部件。

主要内容：机械零件的几何精度，相互配合以及几何量的测量技术。

先修课程：工程制图、高等数学等。

9、计算机辅助绘图

目的要求：使学生掌握CAD软件使用方法，能够运用绘图软件进行机械零件图的设计。

主要内容：AutoCAD软件绘图，尺寸标注，符号库，图形合成，图形输出。

先修课程：机械制图、计算机文化基础等。

（三）专业课

1、传感器与检测技术

目的要求：使学生掌握各类传感器的基本结构，掌握测量中常用的各种传感器的工作原理、主要性能及其特点，使学生合理地选择和使用传感器，使学生掌握常用传感器的工程设计方法和实验研究方法。

主要内容：各类传感器的结构，工作原理，选择及其应用等。

先修课程：电工技术、电子技术、普通物理等。

2、液压与气压传动

目的要求：通过本课程的学习，使学生掌握液压与气压传动的基础知识。掌握各种液压、气压元件的工作原理、特点、应用和选用方法，熟悉各类液压与气动基本回路的功能、组成和应用场合，了解国内外先进技术成果在机械设备中的应用。

主要内容：液压流体力学基础，液压系统常用元件、基本回路，液压系统的设计计算，气压传动基本回路，气动逻辑系统设计等。

先修课程：工程制图、工程力学、机械设计基础等。

3、金属切削机床与数控机床

目的要求：通过课程的学习，让学生了解切削机床的基本结构，熟知各类切削机床的用途，掌握数控机床的工作原理、典型结构的故障排除，从而为培养学生的工艺技能和对机床的调试维修奠定一定的基础。

主要内容：机床传动的基础知识，各类机床的性能、用途及主要部件，机床的安装、使用和调试。数控机床的工作原理、结构特点及使用、调试方法等。

先修课程：机械制图、机械设计基础。

4、可编程序控制器原理及应用

目的要求：通过本课程的学习，使学生掌握可编程控制器原理在自动控制系统中的应用，培养学生使用可编程控制器改造继电控制系统，维护与管理自动化生产线的基本能力，并对今后从事现代软生产线控制技术的应用与开发打下良好的基础。

主要内容：PLC基本原理、PLC的指令系统、梯形图、功能图、PLC的应用等。

先修课程：电工技术、电子技术等。

5、机械制造工艺学

目的要求：使学生掌握机械零件加工工艺编制理论和专用夹具的设计方法。

主要内容：机械加工工艺规程制定的基本知识，常见零件的工艺规程的分析和制定，零件加工的质量分析，专用夹具设计理论、定位和夹紧；专用夹具的设计方法和步骤，常用切削机床的夹具设计等。

先修课程：工程制图、金属工艺学、机械设计技术、公差配合与测量技术、金属切削机床与数控机床。

6、单片机原理及应用?

目的要求：通过本课程的学习，使学生掌握单片机的结构、原理，指令系统，掌握单片机的汇编语言程序设计等。能够独立设计单片机的硬件线路和编制软件。

主要内容：单片机相关芯片的结构特点和引脚功能，寻址方式及指令系统，应用实例，仿真开发系统的使用。

先修课程：电子技术等。

7、数控原理及编程

目的要求：通过课程的学习，使学生掌握数控系统硬件控制，软件控制的基本理论和实践能力及数控机床的编程方法。

主要内容：数控系统的分类及特点，输入装置，点位/直线控制，连续切削控制，数控指令及编程。

先修课程：金属切削机床及数控机床等。

（四）选修课

1、演讲与写作

本课程使学生通过学习，加深对语言的社会本质和交际功能的认识，提高运用祖国语言文字的实际能力，特别是言语交际的实际能力，同时，通过对写作的强化练习，使学生系统地掌握常用应用文体的写作理论知识和方法，提高学生在学习、工作和日常生活中实际应用各种文体的写作能力。

2、音乐与绘画

通过本课程的学习陶冶学生的艺术修养，培养学生的艺术素质，并且在系统的训练过程中，培养学生正确的观察方法和造型能力，为今后的全面发展奠定良好的基础。

3、大学生就业与创业指导

目的要求：通过本课程的学习，使毕业生树立正确的择业观并调适在择业过程中可能出现的矛盾心理；掌握一定的求职技巧并转换角色、适应社会发展对人才的需求；了解就业政策，更好地利用就业指导机构指导自身就业。

主要内容：我国当前的就业形势、大学生就业政策、就业观念、就业准备、职业选择、择业技巧、创业环境与创业机会、择业过程中各主要环节的把握、创业者应具备的素质与能力等。

五、实践教学

（一）实验

实验是使学生进一步理解与巩固理论知识，开发学生智能，培养学生的动手能力，分析问题、解决问题能力的重要环节。在本专业课程中，计算机文化基础、普通物理、工程力学、金属工艺学、C语言程序设计、计算机辅助设计、电工技术、电子技术、公差配合与技术测量，微机原理，液压与气压传动，可编程控制器，单片机原理及应用，数控原理及编程，数控机床的使用与维修，传感器等课程都要开设实验课，成绩要记入学生成绩册。

（二）教学实习

教学实习是为了使学生更好地学好专业课，在专业基础课和专业课学习期间开设的实习。主要包括：金工实习、电工实习、到工厂参观实习各种机电设备的运行等。每次实习完毕，学生要写出完整、合理的实习报告，成绩记入学生成绩册。

（三）生产实习

生产实习是专业课教学过程中在专业课结束后进行的实习，是学生学好专业课的必要手段。本专业的生产实习是让学生亲自参加机电设备的安装、调试、操作、参与管理组织，并在实习过程中，培养学生的组织纪律观念、集体主义观念、艰苦创业观念、职业道德观念等。

生产实习成绩单独列入成绩册，其成绩评定如下：

实习效果分+实习态度分。

实习效果分——实习结束后，有实习单位出题考核得分。

实习态度分——由实习单位和带队老师给学生打分。

（四）课程设计

课程设计是某门专业课结束后，在老师指导下，学生运用所学基础理论和基本技能，进行某课题设计的综合性训练环节。课题由教师根据课程情况和生产需要制定。在设计过程中，要注意使学生进一步理解运用基础理论，尤其要注意启发、培养学生分析问题、解决问题的能力及创造力。

编辑本段相关图书介绍 图书信息

书 名: 机电一体化技术

作 者：陈刚

出版社： 清华大学出版社

出版时间： 2010年03月

ISBN: 9787302218876

开本： 16开

定价: 28.00 元

内容简介

《机电一体化技术》以项目的形式进行编写，从应用的角度出发系统地介绍了典型机加工设备、升降电梯、机械手、自动化生产线的机械结构和电气控制原理。全书体现了知识的够用、实用性。伞书共分7章，包括CA6140卧式车床机电传动与控制、M1432A万能外圆磨床机电传动与控制、X6132A卧式升降台铣床机电传动与控制、Z3040摇臂钻床机电传动与控制、升降电梯机电传动与控制、机械手机电传动与控制、自动生产线机电传动与控制。《机电一体化技术》在内容安排上遵循循序渐进的方式，各章节都以项目的形式将理论知识进行贯穿，并针对项目的常见问题进行解答，使得理论知识和实际应用能够有机融合，为教师的备课、学生的学习提供很大方便。

《机电一体化技术》可作为高职高专机电一体化技术、机械制造与自动化、电气自动化等机电类相关专业学生的教材，也可作为本科院校相关专业学生以及机电技术工程人员的参考书。

图书目录

第1章 CA6140卧式车床机电传动与控制

第2章 M1432A万能外圆磨床机电传动与控制

第3章 X6132A卧式升降台铣床机电传动与控制

第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制

第5章 升降电梯机电传动与控制

第6章 机械手机电传动与控制

第7章 自动生产线机电传动与控制

…… 图书信息

机电一体化技术 作 者：朱恩洪

出 版 社： 农业出版社

出版时间：2004年08月

页数：374

I S B N ： 9787109090094

定价：￥31.60 图书目录

第一章 概论

第二章 检测与传感器第三章 接口技术第四章 控制系统第五章 伺服系统第六章 机械技术第七章 机器人第八章 数控机床第

九章 三坐标测量机[1]

第十章 汽车防抱死制动系统（ABS）

第十一章 现代温室设施

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参考资料

机电一体化技术

http://www.xiexiebang.com/zhuoyuewangtushu/5656 扩展阅读：

《机电一体化技术》http://www.xiexiebang.com/zhuoyuewangtushu/5656 2

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技术

第二篇：机电一体化是以机械技术和电子技术为主题

机电一体化是以机械技术和电子技术为主题，多门技术学科相互渗透、相互结合的产物，是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机电一体化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”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。

本设计是完成一两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计；完成交流电机启停的电气控制系统设计。其硬件部分共包括键盘操作、单片机控制、输入电路、控制电路、显示电路等五个主要组成部分。设计的总体思路是准确安全的对工作台和电机进行控制。位置信号和按键信息通过传输线传送给单片机和键盘接口芯片，数据经过处理，将按键信息串行方式传送给单片机，单片机通过相应的程序，向控制回路发送控制信号，进而控制工作台的动作，实现对硬件设备的控制。

本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。采用微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率，保证加工质量。此外，由于微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点，微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节省得多，且又便于一般工人掌握操作和维修。因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。本设计中用到的步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件，具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步，具有较高的重复定位精度，并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响，因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。

第三篇：机电一体化技术及应用.doc

第1章绪论

第一节机电一体化的定义

1、机电一体化是机电一体化技术及其产品的统称，并把柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）等先进制造技术的生产线和制造过程也包括在内，发展了机电一体化的含义。

2、机电一体化包括六大共性关键技术：精密机械技术、伺服驱动技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术。

3、名词解释：机电一体化产品

在机械产品的基础上应用微电子技术和计算机技术产生出来的新一代的机电产品。

第二节机电一体化系统的基本功能要素及相应功能

1.机械本体机械本体包括机械传动装置和机械结构装置。其主要功能是使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置在一定的位置上，并保持特定的关系。

2.动力部分功能是按照机电一体化系统的控制要求，为系统提供能量和动力以保证系统的正常运行。机电一体化的显著特征之一，是用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出。

3.传感检测部分 功能是对系统运行过程中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，并装换成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。其功能通常由专门的传感器和仪器仪表完成。

4.执行部分功能是根据控制和指令完成所要求的动作。执行部分是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等机构。它将输入的各种形式的能量转换为机械能。

5.驱动部分功能是在控制信息作用下，驱动各种执行机构完成各种动作和功能。

6.控制与信息处理部分功能是将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、存储、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序发出相应的控制信号，通过输出接口送往执行部分，控制整个系统有目的地运行，并达到预期的性能。控制与信息处理单元一般由计算机、可编程控制器（PLC）、数控装置以及逻辑电路A/D与的、D/A转换、I/O接口和计算机外部设备等组成。

7.接口一是交换；二是放大；三是传递。机电一体化系统的组成及工作原理

第三节机电一体化的相关技术（六大方面）

1．机械技术：是机电一体化的基础

2．传感检测技术：是机电一体化系统的感觉器官

3．信息处理技术：包括信息的交换、存取、运算、判断和决策。机电一体化主要采用工业

4．自动控制5.伺服传动技术6.系统总体技术

第2章机械传动与支承技术机械系统是机电一体化系统的基本要素，主要用于执行机构、传动机构、支承部件。

第一节机械系统数学模型的建立

1．机械移动系统

机械移动系统的基本元件是质量、阻尼器和弹簧。

第二节机械传动系统的特性、影响机电一体化系统中传动链的动力学性能的因素：（1）负载的变化（2）传动链惯性（3）传动链固有频率（4）间隙、摩擦、润滑和温升

2．机械传动系统的特性（公式—选择）P22-23

(1)阻尼线性阻尼下的振动为实模态，非线性阻尼下的振动为复模态阻尼比§= C/2√mkc:粘性阻尼系数m—系统的质量 k—系统的刚度（2）刚度对于伺服系统的失动

量来说，系统的刚度越大，失动量越小。对于伺服系统的稳定性来说，刚度对开环系统的稳定性没有影响，而对闭环系统的稳定性有很大影响，提高刚度可增加闭环系统的稳定性。

（3）谐振频率（4）间隙（1）齿轮传动的齿侧间隙的消除 1)刚性消隙法2）柔性消隙法 3）丝杠螺母间隙的调整垫片式调隙机构、螺纹式调隙机构、齿差式调隙机构

第三节机械传动装置齿轮传动使用最多的原因是：瞬时传动比为常数、传动精确、强度大、能承受重载、结构紧凑、摩擦力小、效率高。

谐波齿轮减速器原理若将钢轮固定，外装柔性轴承4的波发生器凸轮3装入柔轮2中，是原形为圆环形的柔轮产生弹性变形，柔轮两端的齿与钢轮的齿完全脱开，长袖与短袖间的齿测逐渐齿入齿出。与一般齿轮传动相比有下列特点(1)传动比大单级50~500多级可达3000以上（2）承载能力大（3）传动精度高（4）齿侧间隙小（5）结构简单、体积小、重量轻

第四节回转运动支承主要由滚动轴承、动压轴承、静压轴承、磁轴承等承担。直线运动轴承主要是指直线运动导轨副起作用是保证各零件之间的相对位置和相对运动精度。机电一体化系统常用的直线运动支承有滑动导轨滚动导轨液体和气体静压导轨

第三章检测技术

第一节 传感器的性能（1）静态特性指标：线性度、灵敏度、迟滞、重复性。（2）动态特性传感器的使用原则1）足够容量2）与测量或控制系统的匹配性好，装换灵敏度高3）精度适当且稳定性高4）反应速度快，工作可靠性好5）适用性和适应性强6）使用经济

第二节光栅 由标尺光栅和指标光栅组成。是位移监测器，特点精确高、响应速度快、和量程范围大。P=0.001mm把摩尔条纹调大10mm则放大倍数相当于1000倍

感应同步器是一种应用电磁传感器原理制造的高精度检测元件，直线式和圆盘式。分别检测位移和转角。

第三节光电式速度传感器是由装在被测轴上的带缝隙圆盘、光电器件、和指示缝隙盘组成。

第四节接触式位置传感器1）由微动开关制成的位置传感器2）二维矩阵是配置的位置传感器。接近式位置传感器按其工作原理主要分电磁式、光电式、静电容式、气压式、超声波式。

第五节 测量放大器需要电路具有横高的共模抑制比以及高增益、低噪声和高输入阻抗。程控增益放大器经过处理的模拟型号，在送入计算机处理前，必须进行量化，及进行模拟数字变换，变换后的数字信号才能为计算机接受处理。在计算机自动测控系统中往往不希望、有时也不能利用手动办法来实现增益而希望利用计算机采用软件控制来实现增益的自动变化。隔离放大器在有强电或电磁干扰的环境中为了防止电网电压等对测量回路的损坏，其信号输入通道采用隔离技术。能完成这种任务、具有这种功能的放大器。

第七节用软件线性化处理的方法有：计算法、查表法、插值法。

第四章伺服传动技术伺服的意思是伺候服侍，就是在控制指令的指挥下，控制驱动元件，是机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。伺服系统的结构组成：控制器、功率放大器、执行机构、和检测装置。通常伺服电动机应符合以下基本要求：具有宽广而和平的调速范围、具有较硬的机械特性和良好的调节特性、具有快速响应特性、空载使动电压小。步进电动机是一种将脉冲信号装换成位移角的执行元件。对这种电动机施加一个脉冲后，其转轴就装过一个角度，称第一步。脉冲数增加位移角随之增加，脉冲频率高装速快，相序改变，电动机反转。

第二节直流伺服系统结构：相敏放大器、位置调节器、速度放大器、pwm功率放大器、伺服电动机、减速器、位置检测

脉宽调制型pwm功率放大器基本原理：利用开关功率器件作用，将直流电压换成一定频率的方波电压，通过方波脉冲宽度调制，改变输出电压的平均值。

Pwm控制电路脉冲调制器、逻辑延时环节、晶体管基极驱动器。

第三节异步电动机变频调速器 6个功率开关、12个晶体管。

Spwm变频调速系统：绝对值运算器、函数发生器、逻辑控制器。

环节分配器：三相三拍、三相六拍、双三拍

电液伺服系统是由电信号处理部分和液压的功率输出部分组成的控制系统，系统的输入是电信号。电液位置伺服控制系统常用于机床工作台的位置控制、机械手的定位、稳定平台水平位置控制等。电液速度伺服控制系统：若系统的输出量为速度，将此速度反馈到输入端，并与输入量比较，就可以实现对系统的速度控制。

第五章计算机控制技

1.直接数字控制系统（DDC）

这类系统中计算机的运算和处理结果直接输出作用于被控制对象，故称为直接数字控制系统 2分布控制系统式

分布式综合了计算机技术 通信技术和控制技术，采用多层分级结构的构成，从下而上的分为控制级，控制管理级和经营管理级

3传送的方式

无条件传送 查询式传送 中断式传送D/A转换器是指将数字量转换位模拟量的电路DAC0883主要是有两个8位寄存器和一个8位D/A转换器组成的。使用两个寄存器的优点是可以进行两次缓冲操作，使该器件的应用有更大的灵活性。A/D模数转换器是将模拟电压转换为数值量的器件。实现的方法a逼近法b双积分法。7 STD总线的技术特点a小板结构b严格的标准化c面向I/O设计d高可靠性STD总线工业控制计算机

a Z80系列STD总线工业是最早开发的一种机型，特点可靠性高 价格便宜 普及面 等优点，目前占有很大市场

b 单片机系列本身就是工业控制机，集成密度较高，作为控制应用其功能比较齐全，可靠性和抗干扰能力强数值PID调节器的设计

PID能够较好的兼顾动态控制系能和稳态控制系能

第六章简单的机电一体化

1全自动洗衣机

工作时单面片机通过检测待洗衣物的浑浊度 布质 布量和水温等作为模糊推理的输入条件。

第七章工业机器人

1.工业机器人的组成 操作机 驱动系统 控制系统 人工智能系统

2.工业机器人的分类 a按操作机坐标形式分为 直角坐标型工业机器人 圆柱型 球坐 多

关节型平面关节型机器人b按控制方式分类 点位控制 连续轨道控制c 按驱动方式分类 气动式 液压式 电动式

3.手腕是由弯曲式关节和转动式关节组成。两自由度腕关节来说有RR和BR两个结构，对于三个自由度 BBR BRR RBR RRR RBB五种表示p表示俯仰Y表示摆动R表转动

4.手部很据其结构和用途不同可以分为机械夹持器 专用工具和万能手三类

5.机械夹持器分为 回转式 移动式 内撑式

6.研究工业机器人的目的是建立工业机器人个运动构建与手部在空间位置之间的关系，建

立机器人的手臂运动的数学模型，为控制工业机器人的运动提供分析的方法和手段，为仿真研究手臂的运动特性和设计控制器实现预定功能提供依据。

7.工业机器人的力学分析分为静态力学分析和动态力学分析。静态力学是研究操作机在静

态条件下，手臂受力情况；动力学分析是研究操作机各主动关节驱动力与手臂的关系，从而得出工业机器人的动力学方程。

第八章柔性制造系统和计算机集成制造系统

1．柔性制造系统的定义和适用范围

FMS是指可变的 制动的化程度较高的制造系统，主要包括若干数控机床加工中心，用一套自动物料搬运系统连接起来，由布级多级计算机系统进行综合管理与控制。

适用范围：能解决单件 小批量生产的自动化问题，也能适应大批量 多种产品的自动化问题，它把高柔性 高质量 高效率结合起来，在当前具有较强的生命力

2柔性制造系统的组成和结构

组成：加工系统 物料系统 能量系统 信息系统。

第四篇：机电一体化技术的应用

机电一体化技术的应用

摘要：现阶段，随着我国全面改革的深化，各个领域发展都加快了步伐，机电一体化的技术层面也有了优化，对生产领域起到了很大促进作用。机电一体化技术的发展经历了长时间积淀，发展至今已经在应用生产力层面得到了提高，对我国的经济发展起到了积极促进作用。本文对机电一体化技术的应用进行了简要分析。

关键字：机电一体化；技术；应用 1机电一体化技术的发展现状

至今，机电一体化技术的应用主要在四个方面，分别是工业机器人的开发和利用、数控机床应用、分布式控制系统应用。工业机器人的产生能够在一定程度上代替人类，经历了三个发展阶段，第一代机器人因为不具备高智能化水平，只能依据简单的程序执行简易的工作；第二代机器人可以依据内部传感器获取、分析环境中的信息，做出具体的动作；第三代机器人可以在不同环境下工作。机电一体化技术的应用最成功的案例就属数控机床，目前数控机床是一个机床是可以同时进行多个任务的操控，让提高工作效率在很大程度上得到提高。分布控制系统的安全和功能水平极高，随着测控技术的发展，分布式控制系统能够在干生产过程中实现调度、处理等多种功能。

2机电一体化的应用 2.1计算机的集成

计算机集成过程中的机电一体化，其意义主要是通过对各系统进行整合的方式，达到将全局动态进行综合展示的目的，因此，可以说计算机的集成在一定程度上满足了对产品研制、生产和经营等各个流程进行有机结合的要求，为产品的开发提供了相应的信息。随着各企业对自身集成的程度进行不断提升，不同生产要素所具有的相关配置也得到了一定的优化，这对于将生产要素的功效进行最大化发挥具有非常重要的意义。

2.2数控机床

研究结果表明，机电一体化在对数控机床操控的精确度进行提升过程中，起到了非常重要的作用，数控机床的模块化结构也正是依托于该技术而产生的，除此之外，数控机床所具有的智能化技术和软件研制也无法离开机电一体化而独自生存，上述研究成果的发表和应用，不仅保证了数控机床功能性的有效提升，还在很大程度上为产品生产速度的提高提供了理论依据。

2.3工业机器人中的应用

将机电一体化技术应用在工业机器人当中可以细化成三个阶段：①工业机器人能够根据具体的规定要求对某一动作进行重复性地操作，而且在适应工作环境和对象变化方面能力偏弱；②工业机器人已经具备了传感系统，可以及时获取并处理与工作环境相关的状况与信息。及时反馈，有效地控制动作。在此过程中，工业机器人也具备了低水平智能特征，可以达到实用化目标；③工业机器人与时俱进，呈现出智能化的发展趋势，并且具备感知能力，而且形成了逻辑思维，可以判断并决策，自身的环境适应力与行动力已经相对成熟。

2.4在汽车行业的应用

2.4.1汽车的打火系统使用机电一体化技术

原来的汽车打火系统接收到的打火指令信号较弱，使用时间一长，打火会很困难，影响汽车的启动，采用机电一体化技术通过数字模式增强打火信号，提升电路传感能力，系统自动对空气和燃料质量之间进行对比，减少它们的比例，使燃料的含量提升，打火容易很多，实现发动机的快速反应。

2.4.2汽车的雷达系统使用了机电一体化技术

它的应用不仅使人们的生活更加方便，而且减少了危险因素。生活中，汽车在倒车、行驶、停车的时候，我们虽然也会减速对周围的环境进行观察，防止发生意外，但总会有视觉死角，在这种情况下，汽车的雷达系统检测到障碍物就会自动发出警报，给驾驶员已提醒，有效的避免了事故的发生。

2.4.3汽车的制动系统使用了机电一体化技术

之前，汽车的制动是靠车后轮安装的制动系统来完成的，是为了及时停车，保证安全，但是，随着汽车行驶速度的提升，原来的制动作用已经难以满足现代汽车的需要，因此，运用了机电一体化技术，能够减轻汽车质量，提升车速，使得车辆在行驶状态下遇到紧急情况也能够实现快速平稳的制动，汽车的安全性更强，制动效果更好，防止了交通事故的发生。

3机电一体化技术的发展趋势 3.1智能化

在21世纪机电一体化的主要研究就是智能化，智能化主要针对的是机器行为，是基于控制理论，综合运用人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学等一些新技术，让机器能够具有人的基础能力，例如判断推理、罗辑思维和自主决策的能力，通过不断的研究，最终可以达到更高的控制要求。研究出来的机电一体化产品虽然不具备和人一样的能力，然而微处理器具备高速度和高性能的特点，这使机电一体化的产品能够具备低级智能或者人的部分智能完全可以在未来实现。

3.2微型化

微型化主要针对的是外形尺寸为毫米，元件尺寸为微米的机电装置，从在该理论指导诞生的技术被广泛投入使用至今，人们对微电装置的追求始终没有停止，这是因为该类装置具有小巧、灵活等诸多优点，因此，在军事和医疗领域对其进行合理运用，可以取得事半功倍的效果。

3.3绿色化发展趋势

新形势下，科学技术发展的速度不断加快，一定程度上完善了人们物质生活质量，同时也提高了居住环境的要求。因而，环境问题也逐渐成为了人们所关注的重点内容，希望可以减少对于自然生态环境的破坏。为此，在实际发展的过程中，生产产品的绿色发展逐渐成为社会目标。其中，绿色机电一体化技术备受关注与认可，能够将自身的价值充分发挥出来，对城市生态环境予以全面保护，进一步推动城市的建设与发展。

3.4网络化发展趋势

随着网络化技术的发展与应用，一定程度上促进人们生产与生活质量的提升。网络技术在工业生产和科学技术中的应用不断增加，而在网络技术发展的同时，也形成了多种多样的高新技术，对人们生活产生了影响。对机电一体化技术的应用制造远程监控终端设备，在各领域中广泛应用。而在家庭中，同样可将机电一体化技术的优势充分发挥出来。由此可见，必须要重视机电一体化技术的网络化应用。

结束语：综上所述，机电一体化的发展中，技术的升级进步对机电一体化设备的优化起到了很大促进作用。我国在机电一体化的发展中有了长足进步，但是在发展中存在着诸多不足。从理论上对机电一体化的技术进行研究分析，就能为实际机电一体化发展提供理论支持，带动我国机电一体化领域的可持续发展。

参考文献：

[1]姜新嘉.浅析机电一体化技术的应用及发展趋势[J].电子制作,2013,08:231.[2]孟庆春.机电一体化技术的应用与发展[J].科技情报开发与经济,2012,01:115-116.[3]刘耀海.浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势[J].信息系统工程,2012,10:89+95.

第五篇：机电一体化技术应用

机电一体化技术应用

摘要

讨论了机电一体化技术在数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化、绿色化这些方面的研究和发展对于改变整个机械制造业面貌所起的重要作用，并说明机电一体化技术的智能化技术，分布式控制系统、开放式控制系统、现场总线技术、交流传动技术在钢铁工业中的应用以及发展趋势。

关键词：机电一体化；技术；应用；

一、机电一体化技术概述

进入80年代以来，关于机电一体化技术的研究和应用已成为全球性的课题，可以说，从军事到经济、从生产到生活、从简单的日用消费品生产到复杂的社会生产和管理系统.机电一体化技术几乎达到无所不在、无孔不入的地步。然而，“什么是机电一体化?”，‘呼机电一体化技术都包括那些特征?”，“机电一体化技术在各应用领域中的发展状况如何?”等问题却很难令人回答，这一方面是因为机电一体化技术的研究不断向深度持续发展，所采用的技术手段越来越先进，无法通过定义来界定其发展潜力;另一方面是因为机电一体化技术的应用领域不断向户度持续发展，也无法通过定义来界定其应用范围。

二、机电一体化技术发展

机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其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

2.1 数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，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。

2.2 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、自主决策等能力。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。随着模糊控制、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发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

2.3 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的产品。

2.4 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心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发展。

2.5 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。

2.6 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。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、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。

2.7 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、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。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。

2.8 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，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。

2.9 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、协调而可再生利用的产品。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，产品可分解和再生利用。

三、机电一体化技术在钢铁企业中应用

在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面： 3.1 智能化控制技术(IC)由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢———连铸———轧钢综合调度系统、冷连轧等。

3.2 分布式控制系统(DCS)分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。ＤCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。ＤCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。

3.3 开放式控制系统(OCS)开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。

3.4 计算机集成制造系统(CIMS)钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。

3.5 现场总线技术(FBT)现场总线技术(Fied Bus Technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4～20mA，ＤC直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致ＤCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化PLC(Programmable Logic Controller)和现场就地控制站等的发展。

3.6 交流传动技术

传动技术在钢铁工业中起至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大

总结

综上所述, 经过20多年的发展，机电一体化技术已经成为当今世界最热门、最重要的技术发展方向之一，并影响到几乎全部的工业行业。我国从80年代初对机电一体化技术和产品开始予以重视，先后在国家科技攻关计划、863高科技计划和国家自然科学基金中列专项对机电一体技术加以研究，并取得了一系列重大科技成果。199。年，国家将用电子技术改造传统产业列为“八五”及本世纪后十年发展全民经济的重要战略技术措施，机电一体化技术的推广应用已取得相当进展。