机电一体化技术在智能制造中的应用

第一篇：机电一体化技术在智能制造中的应用

机电一体化技术在智能制造中的应用

【摘要】机电一体化技术已经成为了我国工业发展过程中的一种强劲动力。机电一体化技术属于综合性的技术，它融合了电子、计算机、机械以及信息技术的优势，将生产设备进行有机的组合，利用信息设备对其进行控制，大幅度提升工业企业的生产效率。在智能制造过程中使用和发展机电一体化技术将是智能制造发展的大方向，在智能制造过程中，加强机电一体化技术的使用对于提升企业的生产能力，提升产品质量以及提升产品的科技含量具有重要意义。

【关键词】机电一体化 智能制造 应用

随着科学技术的不断进步，机电一体化也得到了快速的发展，并且其生产应用范围逐步扩大，机电一体化技术已经成为工业化发展的动力。机电一体化技术实现了电子与机械的紧密结合，从而实现了对机械设备的智能化控制和管理，这也是智能制造的构成基础。在实际的生产制造中，智能制造基本上包含两方面的内容，一是智能制造系统，另一个是智能制造技术。智能制造已经成为社会工业化发展的主体，使工业生产更加的智能化、人性化，可以准确控制生产过程。而智能制造的发展离不开机电一体化技术，加强机电一体化技术在智能制造中的研究具有重要的现实意义。

一、智能制造概述

从目前的社会发展来看是，智能制造主要包含两方面的内容：一是智能制造技术（IMT）。主要指的是，技术人员借助计算机模拟系统，从而实现对某一系统的分析、决策等，节省了大量的人力和物力，研究人员只需通过计算机系统就可以实现系统的分析，有效保证了研发的可靠性，同时也保证了生产的实效性。二是智能制造系统（IMS）。可以简单地理解为人机一体化智能系统，由智能机器人和人类专家共同组成。它在应用的过程中，以计算机为主要工具，借助人类专家进行分析、构思以及决策等智能活动，代替制造工程中人力脑力活动。智能制造系统是智能制造技术的延伸，是集网络化、自动化技术于一体的制造系统，使整个子系统实现智能化运转。

二、机电一体化技术的发展现状

机电一体化技术是电子技术和机械技术的集合。机电一体化技术在20世纪60年代初步形成，这种技术的出现是为了满足工业生产的需要，在发展的最初阶段是通过电子手段对机械设备进行控制，提升企业的生产效率。最初的机电一体化技术十分简单，技术含量也不高，智能适用于简单小型设备的生产。经过几十年的发展，机电一体化技术已经逐步的融合了计算机技术的精华和微处理技术的精髓，尤其是进入21世纪以来，机电一体化技术又和信息技术以及电子技术等高新技术融合，模拟人脑对生产过程进行分析和判断，使生产逐步的智能化。

目前，随着经济全球化进程的不断推进，工业生产已经不仅仅局限于某个区域，而是就地取材，遍布世界的各个角落，因此，机电一体化技术也有了新的含义，远程控制技术以及远程监视技术也在渐渐的被应用到机电一体化技术中来，机电一体化技术的发展是随着科学技术的发展和生产的需要而不断发展的，机电一体化技术有着广阔的发展空间。机电一体化技术的发展也势必会使企业打破自有的生产模式，逐步的实现模块化集成机电生产，统一机电产品的部分标准，规范生产过程，提升产品质量。

三、机电一体化技术在企业智能制造中的发展与应用

智能制造技术随着生产的需要发展迅速，并在短短的十几年问广泛的应用到绝大多数的工业生产当中来。当前，机电一体化技术正在逐步的和智能制造技术进行结合，用以满足多样化的工业企业的生产需要，同时两种技术的有机结合也为两者的发展提供了更为广阔的发展空间。机电一体化技术在智能制造中的逐步应用必然会应用到一些核心的技术。传感技术就是其中的核心技术之一，传感技术如若应用到智能生产当中来必须要保证其准确性和灵敏性，并且保证传感器不被目标信号以外的其他信号所干扰，单纯的传感器是不行的，还要建立相应的传感器网络系统，传感器用于目标信号的收集，无线传感器网络实现信息的传输，通过计算机收集的信息进行分析和处理，最终达到对于整个生产过程的控制。就目前生产制造而言，主要采用的是非接触性的检测手段以及光纤电缆传感器，采用统一且标准化的接口，将设计的难度适当降低，主要开发成本较低的串行接口。

机械制造在国民经济中占有重要的地位，同时机械制造对于国家农业和工业的发展有着重要的意义，在我国，数控领域最早将机电一体化技术应用到智能制造中来，数控生产对于智能控制的要求非常高，其中还要涉及到模拟、信息处理等多种技术，在生产过程中，智能控制技术能够对无法进行建立模型的环节以及模糊的信心?M行处理，优化整个生产过程的管理和控制。目前的数控机床主要采用多CPU和总主线的结构形式，通过在线诊断以及模糊智能控制技术，采用大型的储存设备、提升数控能力，提供二维和三维的仿真动态画面，对整个生产的过程实现多过程和多通道的控制。

自动机械和自动生产线也在智能制造中得到了很好的应用，其使用人机界面控制装置、光电控制系统以及可编程序控制装置等。机电一体化技术在智能制造中的极高体现表现为工业机器人的使用，工业机器人综合了人工智能、遥感技术、通讯技术、仿生学技术等，它可以对生产信息记性获取、识别和处理，工业机器人在目前工业生产中发挥着不可替代的作用。

四、结束语

综上所述，智能制造是工业生产行业的主要发展趋势，实现了工业生产的自动化、智能化管理，有效提升了工业生产效率和产品质量，为企业创造更多的经济效益和社会价值。机电一体化是智能制造实现的重要技术条件，其运用水平也直接关系到智能制造功能的实现。因此一定要注重机电一体化技术在智能制造中的应用，促进智能制造更好的发展。

第二篇：机电一体化技术在工程机械中的应用

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机电一体化技术在工程机械中的应用

摘要

在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、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。现代工程施工中,工程机械的性能、自动化程度及其经济性等可以直接影响到施工工艺的好坏,而工程机械的电气与电子控制系统部分质量与性能的优劣又直接影响到工程机械的动力性、经济性、可靠性、施工质量、生产效率及使用寿命等。机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速，机电一体化产品更日新月异。在工程机械中的应用越来越广泛。

关键词：机电一体化 技术 工程机械 应用 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

目录

前言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1

一、机电一体化概要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2（1）机电一体化的发展阶段„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3（2）工程机械核心技术——机电一体化 „„„„„„„„„„„„„„„ 4

二、现代工程机械技术 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5（1）工程机械系统的基本结构 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

1、机械本体 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.2、动力部分 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

3、测试传感部分 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.4、执行机构 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

5、驱动部分 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

6、控制及信息处理单元 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（2）工程机械的系统功能 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

1、电子监控、自动报警及故障自诊 „„„„„„„„„„„„„„„„

2、节能降耗,提高生产率 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

3、柴油机的控制 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

4、提高作业精度 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

5、作业过程的自动化或半自动化 „„„„„„„„„„„„„„„„„

6、其他应用 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

三、机电一体化在工程机械中的应用 „„„„„„„„„„„„„„„„（1）机电一体化和工程机械的关系 „„„„„„„„„„„„„„„„„（2）机电一体化对工程机械功能的改进 „„„„„„„„„„„„„„

四、结束语 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 参考文献

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

前言

机电一体化又称机械电子学,是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。机电一体化技术从上世纪70 年代中期开始在国外工程机械上得到应用。80 年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起,推动了工程机械制造技术的迅速发展,特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在工程机械上的应用,从根本上改变了工程机械的面貌,极大促进了产品性能的提高,使工程机械进入了一个全新的发展阶段。以微机或微处理器为核心的电子控制系统目前在国外工程机械上的应用已相当普及,并已成高性能工程机械不可缺少的组成部分。工程机械的机电一体化和智能化将是今后的发展方向。

一、机电一体化概要（1）机电一体化的发展阶段

机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，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。

20世纪60年代以来,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后,刺激了机械产品与电子技术的结合。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更进一步奠定了技术基础。20世纪80年代末期,机电一体化技术和产品得到了极大发展。各国均开始对机电沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

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,机电一体化进入了深入发展时期。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脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。取得了一定成果,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。

机电一体化产品和技术可分为机械、电子和软件三大部分。模块化技术是这三者的共同技术。模块化技术可以减少产品的开发和生产成本，提高不同产品间的零部件通用化程度，提高产品的可装配性、可维修性和可扩展性等。融合机械、电子和软件三大部分的机电一体化模块代表了未来产品的发展方向，具有高度自主性、良好的协调性和自组织性的特点。总之，模块化设计与制造是机电一体化系统的基本方法和发展趋势。随着微处理器性能价格比的迅速提高和微机械电子（MEMS）技术的飞速发展，各种机电一体化模块将越来越多地出现在市场上。利用这些模块，可以迅速方便地设计和制造出各种新的机电一体化产品。

机电一体化是当今自动化技术发展的最高阶段。早期的自动化技术主要是借助凸轮、机械机构等实现的,这一时期的自动化实际上是机械自动化;随着电子技术的发展,凸轮、机械机构逐渐被继电器、接触器、电磁开关等机构所取代,实现了电气自动化,机械机构大大简化,自动化水沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

平大为提高;机电一体化则是生产实践对自动化技术进一步发展的需要,也是微电子技术、计算机技术、信息技术、控制技术和精密机械技术等发展的必然产物,是以计算机为主要特征的自动化技术。如果说机械系统处理的对象是运动、力、物质和能量,电子系统处理的对象是信息和知识,则机电一体化系统不仅有处理能量和物质的功能,而且还有处理信息和知识的能力。机电一体化技术发展至今已成为一门有着自身体系的新型学科,其发展历程可分为四个阶段:

1、数控机床的问世是机电一体化发展的开始。

2、微电子技术为机电一体化带来勃勃生机。

3、可编程序控制器的发展为机电一体化提供了坚强基础。

4、激光技术、模糊技术、信息技术使机电一体化跃上新台阶。（2）工程机械核心技术——机电一体化

1、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，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。

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：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

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，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：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。

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。

二、现代工程机械技术

（1）工程机械系统的基本结构

1、机械本体

系统所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、机械联接等。机械本体要在结构、材料、加工工艺性及几何尺寸等方面适应产品高效、多功能、可靠和节能、小型轻量等要求。

2、动力部分

按照系统控制要求，为系统提供能量和动力，用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出

3、测试传感部分 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变成可识别信号，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。

4、执行机构

根据控制信息和指令，完成要求的动作。执行机构是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等机构。

5、驱动部分

在控制信息作用下提供动力，驱动各种执行机构完成各种动作和功能。一方面要求驱动的高效率和快速响应特征，同时要求对水、油、温度、尘埃等外部环境的适应性和可靠性；另一方面，由于几何尺寸的限制，动作范围狭窄，还需考虑维修及标准化。

6、控制及信息处理单元

将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应指令，控制整个系统有目的地运行（2）工程机械的系统功能

现代工程机械正处在一个机电一体化的发展时代引入机电一体化技术,使机械、液压技术和电子控制技术等有机的结合,可以极大地提高了工程机械的各种性能,如动力性、燃油经济性、可靠性、安全性,操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命等。目前以微机或微处理器为沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

核心的电子控制装置在现代工程机械中的应用已相当普及,电子控制技术已深入到工程机械的许多领域,如摊铺机和平地机的自动找平,摊铺机的自动供料,挖掘机的电子功率优化,柴油机的电子调速,装载机、铲运机变速箱的自动控制,工程机械的状态监控与故障自诊等。随着科学技术的不断发展,对工程机械的性能要求不断提高,电子控制装置在工程机械上的应用将更加广泛,结构将更加复杂。电子控制系统已成为现代工程机械技术水平的一个重要依据。

现代工程施工要求工程机械具有以下性能生产效率高且能量损失小,节约能源;自动化程度高,施工质量好,精度高;性能稳定,工作可靠,安全,使用寿命长;具有较好的经济性;高的技术价格比和低的制造与使用成本;操作简单、轻便、劳动强度低,驾驶员的工作条件好,具有运行状态监视、故障自诊及自动报警功能,能及时准确地指出故障部位,减少停机维修作业时间。

目前工程机械的电子控制系统主要实现如下功能:

1、电子监控、自动报警及故障自诊

即对工程机械的发动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的运行状态监控,工作中一旦出现异常现象,能自动报警并准确地指出故障的部位,从而改善驾驶员的工作条件,提高机器的工作效率,简化设备维护检查工作,降低使用维修费用,缩短停机维修时间,延长设备的使用寿命。

2、节能降耗,提高生产率 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

传统工程机械的能量利用率较低,例如液压挖掘机的燃料能量利用率仅为30 %左右,如此低的能量利用率迫使工程机械的发展必须着眼于节能。日本小松公司挖掘机采用新型节能控制器,具有良好的节能效果,燃料可节省23 %;日本日立公司挖掘机节能控制系统采用了卡特电子效率控制系统,通过对发动机和泵的综合控制,使功率的利用率可达98 % ,同时生产率也大大提高。

3、柴油机的控制

采用电子调速器,电子油门控制装置,自动停机装置,自动升温控制装置等。

4、提高作业精度

为保证成品料的作业精度,现代沥青及水泥混凝土拌和设备广泛采用了微机控制的电子称量系统,并使称量过程实现了自动化。自动找平系统的应用,使沥青混凝土摊铺机的施工质量有了较大的提高。采有超声波技术的自动供料系统,使沥青混凝土摊铺机的供料实现了自动调节,进一步提高了摊铺质量。推土机铲刀、平地机刮刀、铲运机铲斗刀刃的电子控制,不仅提高了作业精度和作业效率,而且也减轻了操作人员的劳动强度。

5、作业过程的自动化或半自动化

工程机械实现自动化或半自动化控制,可以减轻操作者的劳动强度,提高生产率,并减少因操作者的经验不足对作业精度的影响,例如,日本三菱公司的挖掘机设有挖掘轨迹控制系统,操作者在控制板上设定好铲沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

斗运动轨迹的形状后,微机控制系统能够根据各种角度传感器的信号,自动控制动臂、斗杆和铲刀的运动,实现各种特定开口和断面沟槽、斜面的精确挖掘,使挖掘作业实现了自动化。

6、其他应用

一些国外生产的推土机、装载机、铲运机等有了电子控制的自动变速器,其能够根据外负荷的变化情况自动改变传动系统的传动比,这不仅充分利用了发动机的功率,提高了燃油经济性,而且也简化了操作,降低了劳动强度。为有效地防止翻车和断臂事故,提高作业的安全性,现代起重机上广泛地采用了电子控制的力矩限制器。为实现无人驾驶,使工程机械能在危险地带或人无法接近的地点进行作业,某些国外工程机械上设置了无线遥控装置。

电子系统的可靠性是现代工程机械非常重要的一项性能指标。由于工程机械一般露天作业,其直接受到烈日暴晒、雨雾、强风、尘埃等的侵袭,此外还受到强烈的振动和冲击以及各种电、磁等的干扰,工作环境非常恶劣,因此电子控制系统应满足:能在-40～80 ℃的环境温度下可靠、稳定地工作;抗老化,具有较长的使用寿命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入,较好的耐冲击和抗振性能;较强的抗干扰能力,系统能在各种干扰下可靠地工作。

三、机电一体化在工程机械中的应用（1）机电一体化和工程机械的关系

现代工程机械正处在一个机电一体化的发展时代。引入机电一体化沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

技术，使机械、液压技术和电子控制技术等有机的结合, 可以极大地提高了工程机械的各种性能，如动力性、燃油经济性、可靠性、安全性、操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命等。目前以微机或微处理器为核心的电子控制装置(系统)在现代工程机械中的应用已相当普及，电子控制技术已深入到工程机械的许多领域, 如摊铺机和平地机的自动找平，摊铺机的自动供料，拌利设备称重计量过程的自动控制,挖掘机的电子功率优化，柴油机的电子调速，装载机、铲运机变速箱的自动控制，工程机械的状态监控与故障自诊等。随着科学技术的不断发展,对工程机械的性能要求不断提高，电子（微机）控制装置在工程机械上的应用将更加广泛，结构将更加复杂。（2）机电一体化对工程机械功能的改进

在工程机械上运用传感器技术是当前机电一体化技术最主要的技术手段和特征，传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节，也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一，其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能；其水平越高，系统的自动化程度就越高。在一套完整的机电一体化系统中，如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号，我们所需要的用于系统控制的信息就无法获得，进而使整个系统就无法正常有效的工作。

我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学，始于20世纪80年代，与国外先进技术相比，我们还有较大差距，主要表现在： 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

1、先进的计算、模拟和设计方法；

2、先进的微机械加工技术与设备；

3、先进的封装技术与设备；

4、可靠性技术研究等方面。因此，必须加强技术研究和引进先进设备以提高整体水平。

传感器技术今后的发展方向可有几方面：

1、加速开发新型敏感材料：通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科，各种新技术的互相渗透和综合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。

2、向高精度发展：研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。

3、向微型化发展：通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研究的热点。

4、向微功耗及无源化发展：传感器一般都是非电量向电量的转化，工作时离不开电源，开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。

5、向智能化数字化发展：随着现代化的发展，传感器的功能已突破传统的功能，其输出不再是一个单一的模拟信号（如0-10mV），而是经过微电脑处理好后的数字信号，有点甚至带有控制功能，即智能传感器。沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

四、结束语

机电一体化的出现不是随机出现的，而是一个时代的产物，文中叙述的这些发展方向是科技发展到一定阶段的必然要求，更是一个必然结果。目前，因为科学技术的限制，其与一些相关技术的互融程度还是不是太明显，但是随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势必将越来越明显，因为它既是多项科学技术发展的结晶，又极大地推动了不同学科的交叉与渗透，其发展前景也将越来越光明，这必然会给世界带来更大的技术力量。随着科技的发展和电子技术的成熟和广泛应用,机电一体化产品在国民经济建设、企业的技术改造和电子产品的更新换代方面发挥着越来越重要的作用。机电一体化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，机电一体化的发展不是孤立的，与机电一体化相关的技术还有很多，并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，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。

参考文献

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第三篇：机电一体化技术在办公自动化设备中的应用

摘 要

机电一体化这种复合化技术的“乘法效应”使机电一体化产品的前景变得十分宽广，机电一体化技术在社会生产和生活中显现出了巨大的优越性，带给人类社会的不仅仅是生产力水平的提高，它深刻的影响到人类生活的各各方面，带给人们一个全新的社会。但目前，现代化的办公环境越来越规范、空间越来越有限，原来功能单一和处理速度较低的传统办公设备却越来越难以适应现代化的办公信息处理的要求，这就需要开发出新的适应现代化办公需求的设备。

关键词：机电一体化技术；办公自动化；计算机技术

目 录

第一章 绪论............................................1 1.1课题研究的背景和意义...........................................1 1.2本课题研究的主要内容...........................................1 第二章 机电一体化技术概念以及发展状况..................0 2.1机电一体化技术的概念及其应用...................................0 2.2机电一体化的发展历程...........................................1 2.3机电一体化的发展趋势...........................................1 2.4机电一体化技术的发展任务.......................................2 第三章 办公自动化概念以及发展状况.......................3 3.1现代办公自动化的含义...........................................3 3.2 OA的发展.....................................................3 3.3发展OA的意义..................................................4 第四章 机电一体化和办公自动化设备以及关系...............5 4.1办公自动化设备.................................................5 4.2计算机与机电一体化技关系.......................................5 第五章 机电一体化技术在办公自动化设备中应用的前景........7 5.1 办公自动化设备的人性化需求.....................................7 5.2 机电一体化技术在办公自动化设备中的应用前景.....................7 第六章 结论与展望.......................................8 答 谢 辞..............................................9 参考文献...............................................10

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

办公自动化（Office Automation，简称OA）是指利用计算机技术、通信技术、系统科学、管理科学等先进的科学技术，不断使人们的部分办公业务活动物化于人以外的各种现代化的办公设备中，最大限度地提高办公效率和改进办公质量，改善办公环境和条件，缩短办公周期，并利用科学的管理方法，借助于各种先进技术，辅助决策，提高管理和决策的科学化水平，以实现办公活动的科学化和自动化。办公自动化在行政机关、企事业单位工作中已被广泛的应用。它改变过去复杂、低效的手工办公方式，为科学管理和决策服务，从而达到提高办公效率的目的。目前，现代化的办公环境越来越规范、空间越来越有限，原来功能单一和处理速度较低的传统办公设备却越来越难以适应现代化的办公信息处理的要求。这就需要开发出新的适应现代化办公需求的设备，往着办公的综合化、智能化、人性化、可移动办公等方向发展。

随着科技，经济及社会的不断发展与进步，机电一体化技术应用广泛，机电一体化产品已经遍及人们日常生活和国民经济的各个领域。机电一体化技术在办公自动化设备中的应用的重要性日渐突出，引起了人们的普遍重视。机电一体化技术在办公自动化的设备中的应用使得办公自动化的设备越来越先进，品种越来越多，功能越来越强，性能也越来越高，这为实现办公自动化和无纸办公创造了必要的条件，从而降低企业的成本，提高企业的效益。

1.2本课题研究的主要内容

1．阐述机电一体化技术的发展历程以及发展趋势 2．介绍办公自动化的发展趋势以及办公设备的人性化 3．将机电一体化技术与办公自动化的需求相结合 4．展望机电一体化技术在办公自动化设备中应用 第二章 机电一体化技术概念以及发展状况

2.1机电一体化技术的概念及其应用

机电一体化技术在自动化领域中应用甚广，现代的自动化技术都离不开电，电与机械密切相连。从硬件和软件两个方面加以分析，硬件包括主机（机械本体）、传感系统、控制系统、执行机构和接口等；软件是按人的意志编成的计算机程序，通过信息使硬件更好地发挥作用。研制这些硬件和软件的技术统称为机电一体化技术。2.1.1机电一体化的硬件技术

（1）主机技术（即机械技术）

首先，应从设计上加以提高，如采用新材料，改进结构，提高刚性，减轻重量，实现模块（组件）化、通用化、系列化和标准化，确保系统整体的可靠性。其次，要考虑制造工艺问题，如选定适当的加工设备，制造合理的工艺装备，制定先进的工艺规程和按科学方法制订生产计划进行生产管理等。(2)传感器技术

可根据用途分为检测系统自身的内部信息传感技术和检测对象的外部信息传感技术两类。信息传感方式有光、电、流体和机械等。（3）控制技术(主要指信息处理技术)机电一体化与微电子学的进步和信息处理设备的普及是分不开的，要进一步提高机电一体化水平就必须提高信息处理设备的功能及可靠性，其中包括模/数或数/模转换的可靠性，分时处理输入输出的可靠性和抗干扰性等。（4）驱动技术

驱动方式根据不同的动力源可分为液压、气动和电动3种。液压与气动的驱动系统较为复杂，包括泵、阀、油缸（气缸）、过滤器和管路等。现在应用较广的是电动驱动机构。（5）接口

接口是一种连接设备，包括许多信息传输线及逻辑控制电路。接口设备的优劣关系着被连接设备发挥作用的程度。因此，接口技术是机电一体化中较为突出的问题。机、电两部分的相互结合必须靠接口来实现。2.1.2机电一体化软件技术

软件技术就比较复杂了，它是人类智能和经验的具体表现，也是利用硬件的有效手段。软件一般叫做“程序系统”或“软设备”，是实现计算机自动控制、提高计算机使用效率、扩大计算机功能的程序的总称。凡是程序设计均可称之为软件工程。一般将软件分为系统程序和应用程序系统两大部分。系统程序包括程序设计语言、编译程序及操作系统；而应用程序系统则包括专用程序语言及程序库、计算机辅助设计等。一项重要的工作是推行软件标准化，使之具有互换性和通用性。其中包括了程序标准化、模块化和各种程序的固件化。数据库的建立、作业描述语言的开发、语言理解或文字理解等软件问题也是十分重要的。

2.1.3软件和硬件的关系

软件和硬件的关系十分密切，正如车身与车轮的关系一样，必须协调发展。2.1.4机电一体化技术涉及的学科领域

机电一体化技术涉及的科学领域十分广泛。机械技术包括机构学、机械加工、精密技术、液压、气动技术、系统技术；共性技术包括传感器技术、控制论及控制技术（伺服技术、顺序控制、计算机控制）等。2.1.5机电一体化技术的应用

利用机电一体化技术制造出来的产品被称为机电一体化产品。机电一体化产品多种多样，现已发展到机群或系统，并已向自动化车间或工厂发展，现今工厂自动化、办公室自动化、家庭自动化的“三A”革命也离不开机电一体化产品。

2.2机电一体化的发展历程

“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用，近年来“机电一体化”更流行使用。80年代，信息技术崭露头角。微机的性能提高，为更高级的机电一体化产品所采用，典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引人了飞行器系统后，使机械一电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外，光学也进人了机电一体化，产生了“光机电一体化”的新领域。进人90年代，通信技术进人了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实。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发展，和半导体技术以光刻为基础的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，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了21世纪。

2.3机电一体化的发展趋势

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。纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，未来机电一体化将朝着光机电一体化、机电微型化、网络模块化、仿生物系统化方向发展。

2.4机电一体化技术的发展任务

更加广泛的学习电工技术、电子技术、电气CAD、机械制图、机械原理、机械CAD/CAM、材料科学、计算机语言与程序设计、微型计算机(含单片机)原理及应用、公差与技术测量、电气控制、机械制造基础、自动控制系统、数控加工技术、数控机床与数控系统，还得进行必要的实验和实习训练:如电工技术、电子技术、上机操作，机械CAD/CAM软件应用(上机操作)、微机、电气控制、自动控制系统、技术测量(含公差)，钳工实习、车工实习、电工实习、电子实习、生产实习等，学会最基本的仪表操作、数控车床加工与编程、和网络技术应用等。并且能活学活用，有机地把这些专业融合在一起，发现其中的必然联系。

第三章 办公自动化概念以及发展状况

3.1现代办公自动化的含义

办公自动化(Office Automation，简称OA）是将现代化办公和计算机网络功能结合起来的一种新型的办公方式。办公自动化的内涵和外延IT随着信息技术和机电一体化技术的迅猛发展而不断扩展和丰富多彩。

3.2 OA的发展

3.2.1 OA的发展历程

我国OA起源于20世纪70年代，迄今已有30多年的发展历程，办公自动化大致可划分为四个发展阶段：

第一阶段：以复印机、个人计算机的出现和使用为主，还停留在没有联网的年代。OA系统国外以微软公司的Microsoft Office和IBM公司的办公套件Louts 1-2-3为代表，国内以金山公司的WPS、CCED为代表。其文档处理能力较差、协作型工作处理能力和企业级信息集成能力较差。由于计算机以个人办公为主，各部门计算机之间缺乏信息沟通和共享的渠道，因此信息处于高度孤立状态。

第二阶段：以个人计算机的大量普及和联网技术的成熟为依托，企业建立了Intranet内部网络，以一些基于C/S（Client/Server，客户端/服务器）结构的公司内部信息管理软件为代表，但没有功能良好的应用系统支持协同工作，仍然是以个人办公为主，信息依旧比较孤立。

第三阶段：网络互联网技术和协同办公技术趋于成熟，以网络为中心，以工作流为主要存储和处理对象，实现了工作流程自动化，让群体协同工作成为可能，打破了第一代OA系统中的信息孤立状态。除个人办公软件外，IBM公司LotusDomino和微软公司Exchange群件技术逐步引入，以开通企业网站、实施ERP（Enterprise Resource Planning，企业资源计划）和CRM（Customer Relationship Management，客户关系管理）为主。该阶段难以实现异地办公，企业资源无法延展，系统开发和使用复杂，投资昂贵，推广困难。

第四阶段：国内认为OA是以知识管理为核心的新一代办公自动化系统，而国外目前很少使用OA这个概念，而多以门户（Portal）和平台（Platform）为主。该阶段的企业OA系统是集信息处理、业务流程和知识管理为一体的新型应用系统，能够体现“知识管理”的核心理念。通俗地讲，知识管理是指在恰当的时间，将正确的知识传给合适的人，让他们采取最恰当的行动，以避免重复错误和重复工作，从而提高企业整体办公效率。

3.2.2 OA的发展现状

目前在我国，办公自动化尚未完全社会化，在相当长的一个阶段，电子文件和纸质文件将长期并存，国内OA厂商虽然大大小小有几十家，但就目前市场而言，还有许多地方差强人意。具体表现在开发商水平参差不齐，部分软件产品质量不高，对OA的理解起点不高，导致OA系统与其它系统集成度差，售后服务差。而国内企业的OA程度

大多处在第二、第三阶段，且分布很不均匀，少数一流企业的OA程度很高，可以为高层决策提供支持，但绝大多数企业信息化程度很低，且企业信息化水平和普及程度因行业、地区经济发展水平而存在很大差异。3.2.3 OA的发展趋势

未来的OA会呈现出以下几个明显的特点：

（1）综合化和智能化。未来的企业OA系统将同企业其它信息资源有效地融为一体，更为智能地为企业决策提供依据。

（2）以“知识管理”为核心。知识管理是一种全新的经营管理模式，它实际上是一种信息化应用系统，以企业网络和信息系统为基础，帮助企业发现和组织已经获取的信息，定位于拥有专门技能的人，通过协作和企业培训传递这些知识，让整个组织能有效地利用知识，建立知识门户和快速响应系统。

（3）移动办公。随着计算与通信融合和移动通讯的发展，移动办公的时代正在来临。移动办公是基于移动通信平台开发出来的现代电子办公系统。为适应企业异地办公和随时随地办公，未来企业OA系统将会具备移动办公的特性。

（4）用SOA（service-oriented architecture，面向服务的体系架构）标准。SOA是一种用于构建分布式系统的方法，它允许企业在其应用程序开发过程中把精力集中于业务流程，而先不去关注有关集成或应用程序底层实现问题，与目前流行的构建业务架构平台有相同的思想，即“业务导向、技术无关”。业务导向是指在开发一个业务系统时工作重心放在用户的业务需求上，在此基础上能够在业务架构平台上迅速搭建出成熟的业务模型；技术无关是指把底层技术与具体业务模块进行彻底的分离，因此企业信息化过程中可以把主要精力放在对业务的理解和构建上，而无需关注具体的实现手段。同样，基于SOA的企业应用系统会反映出与业务模型的紧密结合。

（5）人性化。随着企业OA功能的不断扩展，使用随之会越复杂。同时各企业内部情况各异，业务与需求也不尽相同。因此就要求OA系统必须遵循人性化设计，能够根据不同的用户需求进行功能组合，将合适的功能放在合适的位置给合适的员工访问，实现真正的人本管理。

3.3发展OA的意义

在人类发展的历史长河中，只有不断地创新才能获得不断地进步，当新的思想、体制、工具等取代了旧的一切时，人类社会才能得到发展，这是社会发展的必然趋势。因此，企业必须打破旧有的、故步自封的观念，以发展的眼光不断研究和接受新事物，才能获得企业的创新和发展。实施办公自动化能够使企业更好地运用网络资源，实现信息共享，促进内部资源的交流，实现日常管理工作的无纸化办公，提高办事效率，降低企业成本，为将来进一步的网络化营销、网络化服务打下基础。其目标是以确保系统实用、可靠、先进为原则，构造企业级通信平台，实现电子邮件管理；建立以信息流转为核心的办公自动化系统；结合公共信息管理、个人事务管理以及档案管理，在统一工作桌面下实现企业级信息共享，建立业务流程自动化、图文传递电子化、文档一体化等的办公自动化系统，最终提高企业工作效率和管理水平，增强企业的竞争力；还可借助于互联网技术，把企业的有关信息对内对外进行实时发布，以提高企业形象和知名度，增强企业的凝聚力。而且，实施办公自动化能够在企业中营造一种争先创优、吐故纳新的工作氛围，对企业的发展也是一种很好地促进。因此，实施好办公自动化对企业的长远发展能够起到至关重要的作用。

第四章 机电一体化和办公自动化设备以及关系

4.1办公自动化设备

办公自动化设备包含两方面：一是硬件设备、二是软件系统。4.1.1硬件部分

办公自动化设备的硬件部分：以计算机为主，打印机、复印机、传真机、扫描仪、投影机、光盘刻录机、数码相机、移动硬盘、U盘为辅助工具。4.1.2软件部分

办公自动化设备的软件部分：电脑操作系统、文字处理软件、图片处理软件、影音处理软件、表格和数据处理软件、聊天软件、保密软件、网络硬盘和一些控制软件等等。

4.2计算机与机电一体化技关系

4.2.1计算机技术对机电一体化发展的推动过程

机电一体化是多种高新技术结合的产物,它是在信息论、控制论和系统论的基础上,在计算机、传感器和软件技术三者的支撑下发展起来的。机电一体化技术不仅仅局限于机械和电子技术的结合,而且结合检测传感技术、信息处理技术、自控技术、伺服驱动技术、精密机械技术、计算机技术和系统总体技术等多种技术为一体的交叉学科与综合技术。以微电子技术和计算机技术为龙头的信息处理技术是使机电一体化产品具有自动化、数字化和智能化的关键所在。这为发展更高层次的自动化办公提供了条件。4.2.2机电一体化与计算机技术结合的表现

机电一体化是一门以机械、电子、计算机为主的多学科交叉、渗透的边缘学科，发展的过程是结合的过程。结合作为发展的动力，是一个制造的过程。由于它的制造性将机、电、信息、控制等各种相关技术融合贯通，扬长避短，实现了系统整体优化的效果，产生了多种多样的机电一体化的产品和系统，促使该领域不断拓展。其集中表现在两个方面：一是以功能为线索、机电一体化产品或系统是在传统的机械的基础上实现了计算机控制的自动化机械，一个完整的机电一体化系统由5个本质上不同的基本功能要素组成:即由动力、机构、执行器、计算机和传感器。5个要素组成一个完整的机电一体化系统。二是以机电为基础，从机电一体化的5个功能要素来讲，可以清楚地发现，除计算机的功能要素外，其它要素都是以机电为基础的。这也是符合机电一体化产生和发展的背景。动力模块通过机电结构实现了电信号到机械信号的转变，传感器模块通过机电结构实现了外界信号转换为电信号的途径，计算机模块在输入电信号中加入了新的信息，从而实现了信息的增值，并输出了新的电信号。因此结合的功能要素是以机电为基础的，以电介质为结合过程的公共界面。

4.2.3计算机技术与机电一体化技术结合的特点

由此可见，机电一体化结合的本质就是信息结合，它通过在机电一体化系统中结合各种信息处理技术实现处理信息种类和数目的增多，从而实现复杂的或新的功能要求。从信息论的角度讲，并非信源天然就能与信道的性质相匹配，而是采取一系列措施来实现这种匹配。现代信息技术中需要用的信息传递系统是电信系统，因而，要把一切事物的“运动方式”通过电信系统传递到对方。首先要把电参量变化来表示这种“运动状态和方式”把原事物产生的信息映射为电信号即把非电量转换为电的参量变化，通过电界面的典型结合技术有机电结合、光电结合、硬件结合等。4.2.4计算机与机电一体化结合发展的方向

机电一体化技术是一种新兴的综合性的高新技术,它是把电子器件的信息处理和控制功能“揉合”到机械装置之中,是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术；由于机电一体化技术正在不断发展,要从系统工程的角度了解机电一体化的本质。机电一体化系统,像人体构成一样,具有机械本体部分、动力部分、传感部分、驱动部分、执行部分、控制和信息处理部分等基本结构要素。各基本结构要素之间靠“接口”联接,接口性能的优劣是影响机电一体化系统性能好坏的决定性因素；机电一体化技术是一门边缘学科,是在许多相关技术发展的基础上发展起来的,其共性关键技术是机械技术、计算机与信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术和系统总技术。其中集成电路技术、计算机技术和通讯技术是机电一体化的核心技术。

机电一体化技术的发展和推广应用,是当今世界工业技术和产品开发的主要趋势,在激烈的国际政治、军事、经济竞争中具有举足轻重的作用,受到世界各国的极大重视。我国与发达国家相比,虽然在工业技术和产品水平上有一定的差距,但是我国有广阔的机电一体化应用开拓领域和技术产品潜在市场,通过统筹兼顾,全盘规划、制定正确的发展战略,适当在财力、物力特别是智力上投资,提高工程技术人员的机电一体化意识和技术水平,我国的机电一体化技术革命一定会得到蓬勃发展。

第五章 机电一体化技术在办公自动化设备中应用的前景

5.1 办公自动化设备的人性化需求

随着科技的发展现在的办公自动化设备已经不能满足于企业和社会发展的需要，这就需要用新的办公自动化设备来完成，未来的办公自动化设备应该是更多的倾向于自动化、人性化、微型化、移动型，但开发未来型的办公自动化设备必定需要光机电一体化技术的支持，将激光技术、微电子技术、计算机技术、信息技术与机械技术结合而成的综合性高技术应用于开发新的办公自动化设备，有可能将仿生物技术引用到未来办公自动化设备的开发中，从而提高办公自动化的水平即无人化。

5.2 机电一体化技术在办公自动化设备中的应用前景

机电一体化技术特别是其光电技术和微型计算机在办公自动化设备中都是不可缺少技术支撑，这些技术在办公自动化设备中的应用催化了新一轮办自动化设备的革新，以确保办公自动化系统实用、可靠、先进，实现企业级信息共享，最终提高企业工作效率和管理水平，增强企业的竞争力和凝聚力。促进企业又好又快发展。

为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：一层是如何赋予机电一体化产品人类智能、情感、人性等等，特别是对办公机器人，其高层境界就是人机一体化；另一层是模仿生物机理，研制出各种机电一体化产品，从而使得办公自动化设备服务的智能化、人性化。

第六章 结论与展望

实践是检验真理的唯一标准，当然也是检验学习成果的标准。在经过一段时间的学习之后，我们需要了解自己的所学应该如何应用在实践中，因为任何知识都源于实践，归于实践，所以要将所学的知识在实践中来检验。很多事情看起来是很简单的问题，但实际做起来去会发现有许多奥妙！这是因为其中蕴含着许多科学的问题，运用科学的方法去解决问题。

随着机电一体化技术的不断发展我们将迎来了光机电一体化的革新时代他将推动着整个社会的进步，特别是在办公自动化领域的应用。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在办公自动化设备中恰当地引入光机电技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益，从而造福于人民，有利于国家。同时机电一体化的发展不是孤立的，与机电一体化相关的技术还有很多，机电一体化的出现是许多科学技术发展的结晶并且随着科学技术的发展机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，对人类社会的进步的推动力也将越来越大，呈现在我们眼前的必然是一个全新的世界。

答 谢 辞

在毕业之际写出了这些话，是因为我感觉到了学校生活的离我而去，感觉到了社会会给我压力和阻力，历时一个月的毕业论文设计也接近尾声，在毕业论文设计的过程中很多人给了我很大的帮助。

首先要感谢老师对我的关心和教导，在论文的书写过程中是老师给了我细心周到的讲解，在忙于工作的同时是老师给了我很大的帮助，从老师身上，我不仅学到了科研的方法，更重要的是学会了如何做人，使我明白了许多待人接物与为人处世的道理，使我知道要认真对待每一天。在此谨向老师致以崇高的敬意和深深的感谢!

参考文献

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第四篇：机电一体化技术在煤矿中的应用

机电一体化技术在煤矿中的应用

摘要 ····································· 1 前言 ····································· 2 第一章、机电一体化技术的概述 ························· 3 第二章、机电一体化技术的发展历程和趋势 ···················· 4 第三章、机电一体化技术的研究在煤矿生产中的重要意义 ·············· 5 3.1 提高劳动效率 ······························ 5 3.2 提高了劳动安全保障 ··························· 5 3.3 增加了经济效益和矿工的劳动收入 ····················· 5 第四章机电一体化技术在煤矿中的应用 ······················ 6 4.1 机电一体化技术在采煤机中的应用 ····················· 6 4.2 机电一体化技术在提升机中的应用 ····················· 6 4.3 机电一体化技术在带式输送机中的应用 ··················· 6 4.4 其他 ·································· 6 第五章 机电一体化技术发展趋势 ························· 8 5.1 光机电一体化方向 ···························· 8 5.2 柔性化方向 ······························· 8 5.3 智能化方向 ······························· 8 5.4 仿生物系统化方向 ···························· 8 5.5 微型化方向 ······························· 8 结论 ····································· 10 致谢 ····································· 11 参考文献 ··································· 12

摘 要

本文对机电一体化技术进行了概述, 简要介绍了机电一体化技术的发展历程和趋势, 论述了机电一体化技术的研究在煤矿生产中的重要意义, 重点介绍了机电一体化技术在煤矿生产中的应用。

关键词:煤矿 机电一体化 意义 应用

引 言

由于现代科学技术的不断发展，简单的机械已无法继续满足工业的生产，在这种需求下，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域朝着微电子技术和计算机技术等高科技领域迅速发展，逐渐演化为一新名词——机电一体化。这项综合技术使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

第一章、机电一体化技术的概述

“ 机电一体化”(Mechatronics)是集机械、电子、计算机和信息技术等多种技术有机结合的一门交叉综合技术。机电一体化是在机械的主功能、动力功能和控制功能上引进计算机和电子技术,将机械装置和电子设备以及软件等紧密结合起来,相互渗透,相互融合而形成的一门新兴的综合技术。它的本质不仅是单纯地利用电子技术来简化或替代机械,更重要的是将机械系统、微电子和计算机技术、信息技术组成了最佳系统。

机电一体化技术具有下述优势:提高使用的安全性和可靠性、改善使用性能。机电一体化产品均具有自动监视、报警、诊断等功能,大大简化了操作步骤并且简单、方便;适用面广、生产能力强、工作质量高。机电一体化产品的各种自动功能适用于不同的场合和领域,应变能力强,很大程度提高了控制和检测的灵敏度和精度;具有复合功能、调整和维护方便。机电一体化产品具有复合技术和复合功能,它的它的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施,使工作恢复正常。第二章、机电一体化技术的发展历程和趋势

机电一体化技术经历了四个发展阶段:准备阶段,计算机的出现标准着机电一体化技术的产生。上个世纪六十年代,日本首先提出这个名词,但是限于当时的技术水平,该技术无法得到广泛的推广和应用;起步阶段,信息技术,微电子技术的发展成熟和第四代电子产品的商品化是机电一体化这一设想变成了现实,在这一时期,机电一体化的影响不断扩大,并取得了较大发展;发展时期,进入八十年代,机电一体化技术已为全世界学者所嘱目,机电一体化技术和产品已像雨后春笋般出现;蓬勃发展时期,九十年代至今,各种新技术出现并取得突破性的发展,日新月异的变化使机电一体化技术和产品扩展到人们生活的各个领域。

我国制造的机电一体化产品都具有智能化、程序化、信息化的特点,以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点,机电一体化产品的广泛应用减轻了劳动强度,提高了生产力水平,创造了巨大的经济和社会效益。然而,我国的机电一体化技术与发达国家相比差距还很大,其未来的发展趋势是:

开发有自主知识产权的核心技术,研究具有自主知识产权的核心装置;增加产品的通信功能,以适应综合自动化的需要;开发以微处理器和微机为基础的矿井设备工况和健康监测以及微处理器、计算机和专家系统的应用等;机器人仍然是机电一体化技术今后研究的重点之一。第三章、机电一体化技术的研究在煤矿生产中的重要意义

3.1 提高劳动效率

机电一体化产品的应用使过去落后的生产方式得到极大的改变,大量新型自动化电子设备的使用彻底转变了煤矿的作业模式,明显降低了工人的劳动强度,大幅提升了劳动生产率,极大地提高了劳动效率。

3.2 提高了劳动安全保障

传统的煤矿工作环境非常恶劣,在潮湿、充满煤尘的环境中长时间、高负荷地工作严重影响到矿工的身体健康和生活质量,某些情况下还会危及到他们的人身安全。采用机电一体化设备进行煤炭的采掘、运输、提升等,不仅可以使矿工从繁重的体力劳动中解脱出来,而且还能降低发生事故和危险的几率,防止工伤和职业病的发生,保证了矿工的生命安全。

3.3 增加了经济效益和矿工的劳动收入

煤矿机电一体化技术的运用使得煤炭的产量大幅提高,增加了企业的经济效益,同样使矿工的劳动收入有所提高,改善矿工的生活质量。煤矿企业的快速发展带动了其它相关行业的快速发展,对地方经济的快速发展起到积极的推动作用。

第四章机电一体化技术在煤矿中的应用

4.1 机电一体化技术在采煤机中的应用

机电一体化技术在采煤机的一个典型应用就是电牵引采煤机。它具有许多液压牵引采煤机不具备的优势和特点:良好的牵引特性。在采煤机前进时它可以提供牵引力,在采煤机下滑时它还可以进行发电制动;可用于大倾角煤层。牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器,可用在40°～50°倾角的煤层,而不需要其它防滑装置;运行可靠,使用寿命长。与液压牵引不同是电牵引采煤机除电动机的电刷和整流子有磨损外,其它元件没有磨损,因此运行可靠,使用寿命长,维修量小;反应灵敏,动态特性好;结构简单、效率高。电牵引采煤机机械传动结构轻便简单,只做一次转换电能转换为机械能,转换效率可高达99%,而液压采煤机的电能转换机械能的转换效率只有65%～70%左右。

4.2 机电一体化技术在提升机中的应用

目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备是矿井提升机,为全数字化交直流提升机。尤其是内装式提升机,在结构上将滚筒和驱动合二为一,大大简化了机械结构,充分体现了机械～电力电子～计算机～自动控制的综合体。而全数字化提升机高度可靠,采用总线方式,使电器安装大大简化,此外,硬件配置简单,互相兼容。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化提升机,其核心部分ASCS是由双CPU构成的计算机系统,其性能先进、操作简便、准确可靠。

4.3 机电一体化技术在带式输送机中的应用

带式输送机是我国煤矿井下输送系统的主要运输设备,具有长距离连续输送、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等特点。因此,近几年来带式输送机已成为机电一体化技术的研究重点。目前主要采用机、电、液一体化的CST可控软启动装置。它是一种专门为煤炭或金属矿石的长距离皮带运输机而设计的软驱动装置。一条皮带运输机可以由一台或几台CST驱动。由于尚未解决动态分析和在线监控技术以及启动延迟技术,我国带式输送机一般为3点驱动,对输送机的单机长度和运量存在一定的限制。而且,输送机的监控设备的功能、可靠性、灵敏度和寿命都与发达国家相比存在显着的差距。

4.4 其他

煤矿机电一体化设备液压支架则向电液控制方向发展,将计算机技术与液压控制有机结合,实现定压双向邻架或成组自动移架,避免对顶板和支架产生冲击载荷。煤矿供电要求是供 电要可靠,质量要高,能满足大功率设备。因此应该推广节能型产品。高压开关柜采用维护量小,使用寿命长的真空开关。目前高、低开关柜普遍采用了“微机保护”,具备网络功能,可以实现远程遥控、遥测、遥信和遥调。

机电一体化技术是企业信息化的重要支撑技术,目前已经成为矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广,极大地提升了我国煤矿生产的综合实力,为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基础。

机电一体化系统是机械、电子和信息等功能各异的技术融为一体的综合系统，其构成要素或子系统之间的接口极为重要，从某种意义上说，机电一体化系统设计归根结底就是接口设计概念设计是产品设计进程中最富创新性的阶段之一，原理方案设计则是概念设计的核心，对提高产品性能、降低产品成本有决定性的影响[2]．近年来，国内外研制了一些能够实现特定功能的功能原理解的设计知识目录或知识库，探索了单一功能原理解的计算机表达及智能搜索策略，研制了能对单一功能求解的试验系统口。5]．但对多学科领域集成的机电一体化系统概念设计阶段的功能原理求解，尤其是基于接口特征匹配的机电一体化系统功能原理求解的研究却很少见到报道．本文着重探讨了基于接口特征匹配的机电一体化系统功能原理求解策略和实现方法． 第五章 机电一体化技术发展趋势

5.1 光机电一体化方向

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的。引进光学技术、利用光学技术的先天优点，就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

5.2 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”。在这种系统中，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，具体“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。

5.3 智能化方向

今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术（尤其是软件及芯片技术）的发展。

5.4 仿生物系统化方向

今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“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向仿生物系统化方向发展的趋势，但还有一段漫长的道路要走。

5.5 微型化方向

目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当这一成果用于实际产品时，就没有必要再区分机械部分和控制器部分了。那时，机械 8 和电子完全可以“融合”，机体、执行结构、传感器、CPH 等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型化是机电一体化的重要发展方向。

结 论

随着煤矿生产不断向深部水平发展，对控制水平和规模的要求越来越高，从而会进一步加速机电一体化技术的发展和进步。目前各种高科技术的发展，如网络、光纤、人工智能及生物工程等高新技术，已经渗入到机电一体化技术之中，使机电一体化产品功能更强大、性能更优越，智能化程度也越来越高。因此，采用新的机电一体化技术装备的煤矿企业，会获得更加显著的技术、经济和社会效益，循环促进、不断发展下去。

参考文献 杨自厚． 人工智能技术及其在钢铁工业中的应用[Ｊ]．冶金自动化，1994（5）2 唐立新.钢铁工业CIMS特点和体系结构的研究[Ｊ]．冶金自动化，1996（4）3 唐怀斌． 工业控制的进展与趋势 [Ｊ]．自动化与仪器仪表，1996（4）4 王俊普． 智能控制[M]． 合肥：中国科学技术大学出版社，1996 5 林行辛． 钢铁工业自动化的进展与展望[Ｊ]．河北冶金，1998（1）6殷际英． 光机电一体化实用技术[Ｍ]．北京：化学工业出版社，2003 7 芮延年． 机电一体化系统设计[Ｍ]． 北京：机械工业出版社，2004．

第五篇：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：

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