第一篇：机电一体化复习内容
第一章绪论
1、机电一体化系统的基本功能要素有哪些？ 功能各是什么？
(1)、机械本体 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位置上，并保持特定的关系。
(2)、动力单元按照机电一体化系统控制要求，为系统提供能量和动力，以保证系统正常运行。
(3)、传感检测单元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，并转换成可识别信号，传输到控制信息处理单元，经过分析处理产生相应的控制信息。
(4)、执行单元根据控制信息和指令完成所要求的动作。
(5)、驱动单元在控制信息作用下，驱动各执行机构完成各种动作和功能。
(6)、控制与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，按照一定的程序发出相应的控制信号，通过输出接口送往执行机构，控制整个系统有目的的运行，并达到预期的性能。
(7)、接口将各要素或子系统连接成一个有机整体。
2、机电一体化的相关技术有哪些？
①机械技术②检测传感技术③信息处理技术④自动控制技术⑤伺服驱动技术⑥系统总体技术
第二章 机械系统设计
1、分析各种机械特性对系统性能是如何影响的。
答：摩擦（稳态精度、低速爬行原因）、阻尼（欠阻尼、阻尼比不同时的影响）、间隙（G1—G4）、转动惯量（过大、过小）。
Ⅰ、摩擦特性对性能的影响分析（1）引起动态滞后和稳态误差，如果系统开始处于静止状态，当输入轴以一的角速度转动时,由于静摩擦力矩T的作用,在一定的转角θi范围内, 输出轴将不会运动,θi值即为静摩擦引起的传动死区。在传动死区内,系统将在一段时间内对输入信号无响应,从而造成误差。
（2）引起低速抖动或爬行—导致系统运行不稳定当输入轴以恒速ω继续运动后,输出轴也以恒速ω运动, 但始终滞后输入轴一个角度θss,（θss为系统的稳态误差）。
Ⅱ阻尼（1）当阻尼比ξ＝0时，系统处于等幅持续振荡状态，因此系统不能无阻尼。
（2）当ξ≥1时, 系统为临界阻尼或过阻尼系统。此时,过渡过程无振荡,但响应时间较长。
（3）当0<ξ<1时, 系统为欠阻尼系统。此时,系统在过渡过程中处于减幅振荡状态, 其幅值衰减的快慢取决于衰减系数ξωn。在ωn确定以后, ξ愈小, 其振荡愈剧烈, 过渡过程越长。相反,ξ越大,则振荡越小,过渡过程越平稳,系统稳定性越好,但响应时间较长,系统灵敏度降低。
Ⅲ间隙
(1)闭环之外的齿轮G1、G4的齿隙对系统稳定性无影响, 但影响伺服精度。
(2)闭环之内传递动力的齿轮G2的齿隙对系统精度无影响, 这是因为控制系统有自动校正作用，但影响稳定性。
(3)反馈回路上数据传递齿轮G3的齿隙既影响稳定性,又影响精度。
Ⅳ转动惯量
（1）响应慢，降低灵敏度，伺服特性变差；
（2）ξ值将减小,从而使系统的振荡增强,稳定性下降；
（3）会使系统的固有频率下降,容易产生谐振,因而限制了伺服带宽,影响了伺服精度和响应速度。
（4）负载增大。
2各级传动比的最佳分配原则有哪些？
答：①等效转动惯量最小原则
（1）小功率传动装置各级传动比分配的结果应遵循“前小后大”的原则。
（2）大功率传动装置传动比分配的基本原则仍应为“前小后大”。
②质量最小原则
（1）小功率传动装置故要考虑齿轮模数、齿轮齿宽等参数要逐级增加的情况。
（2）大功率传动装置 按质量最小原则确定的各级传动比表现为“前大后小”传动比分配方式。
③输出轴转角误差最小原则（各级传动比应按“先小后大”原则分配）
第三章 传感器检测及其接口电路
1、传感器的主要静态性能指标及定义。
传感器静态特性的主要技术指标有：线性度、灵敏度、迟滞性和重复性等。①线性度指传感器实际的输出与输入特性只能接近线性，与理论直线有偏差。②灵敏度传感器在静态标准条件下，输出变化对输入变化的比值称。
③迟滞性传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程中，输出—输入特性曲线的不重合程度 ④重复性传感器在同一条件下，被测输入量按同一方向作全量程连续多次重复测量时，所得输出—输入曲线的不一致程度。
2、测量转速的常用传感器、原理
磁电式转速传感器，测速发电机，舌簧开关，接近开关，霍尔开关
磁电式（变磁通式传感器）原理：当轴旋转带动齿轮旋转时，由于齿轮的齿顶与铁芯端部的间隙发生变化，造成磁路中的磁阻发生变化，每转过一个齿，在传感器内部线圈的两端就产生一个脉冲（正弦）信号，轴转动一圈时就产生Z个电压脉冲信号，根据下式就可计算出转速：n＝(F/Z)×60式中：n—被测轴转速，转／分； F—脉冲频率，Hz；Z—齿轮齿数。接近开关：类型、NPN及PNP型输出形式、负载的接法
按工作原理分：电磁感应型，电容型，磁性型，光电型，超声波型集成霍尔开关：特点、内部电路组成特点：它集磁敏霍尔元件和集成电路为一体，具有灵敏可靠、体积小巧、无触点、无磨损、使用寿命长、功耗低以及不怕尘土、油污、湿热等优点。
组成：电压调整器，霍尔电压发生器，差分放大器，3、数字滤波及特点，常用数字滤波的原理及特点。
数字滤波：就是通过一定的计算或判断程序减少干扰信号在有用信号中的比重
特点：①数字滤波器是用软件实现的，不需要增加硬设备，也不存在阻抗匹配问题，可靠性高，稳定性好，成本低。
②数字滤波器可以对频率很低(如0.01 Hz)的信号进行滤波，而模拟滤波器由于受电容容量的限制，频率不可能太低。
③数字滤波器可以根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数，具有灵活、方便、功能强的特点。常用的数字滤波方法（1）程序判断滤波法
程序判断滤波就是根据实践经验确定出相邻两次采样信号之间可能出现的最大偏差ΔX，若超出此偏差值，则表明该输入信号是干扰信号，应该去掉；若小于此偏差值，可将信号作为本次采样值。(2)中值滤波法
其原理是，对信号连续进行n次（n一般取大于3的奇数）采样，并对采样值按由小到大或由大到小的顺序排序，然后取其中间的那个采样值作为本次采样值。（3)算术平均滤波法
算术平均滤波法是对信号连续进行n次采样，并以其算术平均值作为有效采样值 X0（4）防脉冲干扰平均值滤波法
个数据的算术平均值。即Y=（X2+X3+X4„„.+XN-1)/(N-2)
4、常用非线性补偿方法及原理。
1、计算法编制一段完成数学表达式计算的程序，将经前期处理的被测参数值输入该程序，计算后的数值即为非线性校正值。
2、查表法将事先计算或通过测量获得的数据按顺序排列成表格形式存放在ROM中，由查表程序根据被测参数的值通过查表找出相应的结果。
3、插值法将非线性曲线按一定要求分成若干段，然后用直线代替相应的各段曲线。
4、曲线拟合法通过实验获得有限对测量数据（xi，yi）, 利用这些数据来求取近似函数y= f(x)。该法
史密特触发器和集电极开路的输出级。
1n
n
i1
Xi
即“去两头取平均”方法，该滤波法先对N个数据进行比较，去掉其中的最大值和最小值，然后计算余下的N-
2采用n次多项式来逼近非线性曲线，该多项式方程的各个系数由最小二乘法确定。
5、标度变换及表达式。
控制系统中的各种被测参量（如温度、压力、流量等）的量纲和数值尽管各不相同，但它们经模拟输入通道采集后得到的都是数字信号，实际应用中需要按被测参量的工程单位进行显示、打印、记录或报警，因此还必须把经过处理后的数字信号转换成带有不同工程单位的测量值。这项工作称为标度变换。表达式
AxA0(AmA0)
(NxN0)NmN0
式中：Ax— 参数测量值；Am —参数量程上限；A0 — 参数量程下限；
Nm— Am对应的A／D转换后的输入值；N0— A0对应的A／D转换后的输入值；Nx — 测量值Ax对应的A／D转换值。第四章 机电一体化系统的执行元件（控制电机）
1、答：根据使用能量的不同，执行元件主要分为电磁（气）式、液压式和气压式三大类型
2、可控硅的主要用途。
用途：（1）整流 — AC→DC（2）逆变 — 将直流电转变为交流电（3）变频 — 改变交流电频率（4）交流调压 — 调节交流电压
（5）无触点开关 — 能迅速接通或切断大功率的交流或直流电路，而不产生火花，适用于防火、防爆的场合。单向可控硅导通和关断的条件
（1）晶闸管导通必须具备两个条件：① 阳极A与阴极K之间要加正向电压EA；② 控制极G与阴极K之间也要有足够的正向电压和正向电流（EG，IG）。
（2）晶闸管一旦导通，控制极即失去控制作用，只要维持阳极电位高于阴极电位和阳极电流IA大于维持电流IH，就可继续导通。
（3）为使晶闸管关断，必须使阳极电流IA减小到维持电流IH以下，这只要使阳极电压减小到零或者将其反向即可。
3、正半周：0＜ωt＜α，ug=0，SCR正向阻断，uL=0；ωt=α时，加入ug脉冲，SCR导通，若忽略其正向压降，uL=u2。
负半周：π≤ωt＜2π，当u2自然过零时，SCR自行
关断而处于反向阻断状态，uL=0。
α称为控制角，θ称为导通角，显然α+θ=π。当α=0，θ=180度时，可控硅全导通；
当α=180度，θ=0，可控硅全关断，输出电压为零。
4、直流伺服电机优点，常用驱动型式，H型驱动电路及原理，PWM调速控制基本原理。优点：（1）稳定性好，能在较宽的速度范围内稳定运转。（2）可控性好，具有线性的调节特性，转速正比于控制电压。（3）响应迅速，具有较大的起动转矩和较小的转动惯量。（4）控制功率低，损耗小。（5）转矩大。
驱动型式：
1、可控硅直流调速驱动
2、晶体管直流脉宽调制(PWM)驱动 H型驱动电路
PWM调速控制基本原理
给定供电电压U，由控制脉冲信号控制晶体管VT的通断，从而使直流电动机得到脉冲驱动信号(小功率电机约2kHz)，改变脉冲控制信号的每一周期通电时间，就可改变直流电动机的平均工作电压Ud，从而达到调速的目的；改变供电电压和续流二极管的极性，便可改变直流电动机的转向。
5、机的分类及特点；软环分原理及如何实现。
通电方式：（1）单相轮流通电方式每次切换前后只有一相绕组通电，其余绕组断电，U→V→W→U
（2）双相轮流通电方式每次切换前后有两相绕组通电，UV→VW→WU→UV（3）单双相轮流通电方式单、双相通电交替出现，U→UV→V→VW→W→WU→U 小步距角步进电机步距角和转速表达式
式中，k是通电方式系数。当采用单相或双相通电方式时，k＝1；当采用单双相轮流通电方式时，k＝2。可见，采用单双相轮流通电方式还可使步距角减小一半。步进电机按转子构成分类及特点： 矩。
（2）永磁式步进电机控制功率小，效率高，造价低，断电后有定位转矩，但步距角大。（3）混合式步进电机步距角小，工作频率高，控制功率小。但结构复杂，成本高。软环分原理及如何实现
采用计算机软件，利用查表或计算方法来进行脉冲的环形分配，称为软件环形分配。
通过软件可顺序在程序数据表中提取数据并通过输出接口输出数据即可，通过正向顺序读取和反向顺序读取可控制电动机进行正反转，通过控制读取一次数据的时间间隔可控制电动机的转速。第五章 工业控制计算机及其接口技术
1、工控机组成，常用工控机，对工控机系统的基本要求。
组成：计算机基本系统、人-机对话系统、系统支持模块、过程输入/输出子系统 常用总线型工控机：（1）STD总线工业控制机（2）PC总线工业控制机（IPC）
基本要求：(1)具有完善的过程输入/输出功能（2）具有实时控制功能（3）具有可靠性（4）具有较强的环境适应性和抗干扰能力（5）具有丰富的软件。
2、CPU与外设之间为什么要设置接口
（1）信号线不兼容信号线功能定义、逻辑定义、时序关系上都不一致。（2）二者之间速度不兼容。（3）提高CPU的工作效率
（4）若CPU直接控制，外设硬件则依赖于CPU，这样对外设的发展不利。（5）解决负载驱动问题。
3、模拟量数据采集通道的常用结构形式、特点
⑴多路A/D通道：从每个信号源检测的信号都有各自的独立采集通道，即每个通道都有独立的采用保持器和A/D转换器，因此其成本高，但转换速度快，常用于需同步高速数据采集，同步转换的计算机控制系统。(2)多路同时采样分时转换通道：从多路信号源来的数据经各自的采样-保持器后，经模拟多路转换开关控制，共用一个A/D转换器，这种结构节省硬件，但转换速度比较慢，多路开关的引用也使误差增加。
(3)多路信号源共享采样-保持器和A/D转换器：此结构共用一套采样-保持器和A/D转换器，节省硬件成本，但转换速度更慢，常用于分时采样，分时转换的计算机控制系统中。
4、TTL数字逻辑电路特点、系列、分类、电路的主要参数；CMOS电路特点 TTL特点：结构简单、品种齐全、功耗适中、速度快、使用方便。系列：74系列和54系列
分类：标准TTL—SN54/74，如7406，7407低功耗TTL—SN54L/74L
高速TTL—SN54H/74H，开关速度较快。
肖特基TTL—SN54S/74S，采用了抗饱和三极管（或称为肖特基三极管），加快了电路的开关速度，但电路的功耗加大。
低功耗肖特基TTL—SN54LS/74LS，兼顾了功耗与速度。如74LS04、74LS08 参数：（1）输出高电平VOH和输出低电平VOL（2）输入高电平VIH和输入低电平VIL（3）高电平输出电流IOH和低电平输出电流IOL
CMOS电路特点：功耗低，工作电压范围宽，抗干扰性能强
n 如果脉冲的频率为f Hz，θb的单位为度，则转速（r/min)为：
bf
2
60kmz
f
（1）可变磁阻式步进电机结构简单，工作可靠，运行频率高，步距角小，但励磁电流大，断电后无定位转
5、数据传输的三种控制形式、特点
（1）无条件I/O方式不需同步，直接进行数据传输
（2）查询式I/O方式查询式比无条件传送方式可靠，接口电路简单，而且查询程序也简单，易于设计调试，效率较低
（3）中断控制方式提高CPU的效率和使系统具有良好的实时性
6、RS-485串行通信的特点
（1）因采用差动收/发，共模抑制比高，抗干扰能力强。（2）传输率高，可达10Mb/S（传送12m时）。
（3）传输距离远（无MODEM时），采用双绞线，100kb/S时，可达1200m。若减小波特率，传输距离更远。（4）能实现多点对多点通信 第六章 系统抗干扰技术
1、形成干扰的条件、干扰的传播方式
形成干扰的条件:①干扰源②传播途径③接收载体
干扰的传播方式①传导方式：干扰信号通过各种线路传入。②辐射方式：干扰信号通过空间感应传入。
2、常用的抗干扰方法。
①屏蔽：电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽 ②隔离：光电隔离、变压器隔离和继电器隔离 ③滤波④接地：单点接地和多点接地
⑤软件抗干扰：软件滤波，软件陷阱和软件看门狗
⑥其他：（1）合理选择电源（2）滤波及退耦电容的使用（3）合理布局（4）差动放大器与抗共模干扰（5）V/F转换电路的应用（6）传感器屏蔽线的接法（7）人体静电的防护（8）雷击的防护
第二篇：机电一体化复习内容补充
机电一体化复习内容补充
每个人实习时自己所做的东西要熟悉、掌握。
滚珠丝杠及其反向间隙消除方法和概念。增量式光电编码器概念和原理。
谐波齿轮传动比计算。传动系统等效转动惯量、等效负载转矩的计算。步进电机启动频率的概念；步进电机布距角、脉冲当量、输入频率和扭矩的计算。简单控制系统（如RC电路）的微分方程和传递函数的计算。PID控制器模拟表达式及其离散化和增量式算式。
第三篇：机电一体化
只要你学会了机电一体化的所有课程已经很不错了，机电一体化课程画法几何与机械制图、工程力学、电工电子技术、机械设计基础、液压传动、金属材料与金属工艺学、微机原理与接口技术、C语言程序设计、自动控制原理、机床电气控制、机电一体化系统设计、数控系统及应用、可编程器原理及应用、计算机辅助设计与制造等，你是学习上面这些内容吗？如果是的话，就可以找机电厂，电厂，电气控制设备厂，或普通工厂的机电维修等工作，在工作中，就学点电气自动化的知识，这样深化你的机电一体化的知识。只要你认真领会了机电一体化化的实践知识，去到那里都会很容易找到工作的。因为现在的社会都是机电自动化的社会了。现在中型的小工厂都会用得上 机电一体化，只要有控制机械的工厂都可以去实践学习。刚开始就是不求工资的高低，只要在实践中深化自己，有了第一次的就业经验，第二次就也就会很容易了，因为招聘的人一般都会问你第一次在那里工作。工作的情况，经验的，你就要好好展示你的才华了。
管理员也可以呀，专门搞画法几何与机械制图、工程力学，C语言程序设计等工作，专门专业是很不错的，将来社会所有工厂都会陆续进行改造为机电一体化控制。前景无限呀。
至今机电一体化发展已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不但发展,还将被赋予新的内容。对机电一体化技术的基本与成长进行了简要介绍,并阐述了机电一体化的发展进程及未来的发展趋势。机电一体化是现代技术的必然结果,机电一体化技术是现代科技发展的核心技术,机电一体化专业人才也是现代社会不可或缺的核心人才。现从机电一体化技术的发展、现状、前景等方面谈机电一体化技术以及培养适应现代社会工业发展需要机电一体化专业高职人才的必要性。机电一体化是我国制造业发展的重要基础专业之一.但我国目前这个专业高层次人才奇缺,高精尖方向大部分都被国外控制.因此,如果想在这个方面发展,如果有硕士研究生学历,并有实践经验,甚至是博士研究生,那么前途无量的.机电一体化的未来发展趋势探析
【论文关键词】：光机电一体化；技术特征；发展
【论文摘要】：介绍了光机电一体化技术特征，研究了国内外技术现状和发展趋势，指出了未来发展前景和一些重要技术热点。
近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。
1.光机电一体化技术特征
光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。
1.1 体积小，重量轻，适应性强，操作更方便
光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。
1.2 功能增加，精度大幅提高
光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制 水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。
1.3 部分硬件实现软件化，智能化程度提高
传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向“软件化”和“智能化”。
1.4 产品可靠性得到提高，使用寿命增长
传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。
1.5 融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品
光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。
1.6 产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高
光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。
2.研究现状和发展趋势
2.1研究现状
自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。
2.2 发展趋势
光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。
从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：
（1）激光技术
1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。
2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。
3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。
4）相干性，由于激光速频率单
一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。
（2）传感检测技术
1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。
2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。
3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。
其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。
（3）激光快速成型技术
激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。
（4）光能驱动技术
利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。
3.结语
技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，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。
参考文献
[1] 刘志，朱文坚.光机电一体化技术，现代制造工程，2001（12）
梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息，2000（8）
宋云夺编译.光机电一体化业的未来.光机电信息，2003（12）
左铁钏、施定源、陈铠.激光加工技术的优势及在工业生产中的应用.激光杂志，1999（4）
王家淳.激光焊接技术的发展与展望.激光技术，2001（2）
第四篇：机电一体化
机电一体化
机电一体化又称机械电子学，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。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。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，他的发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。
具体内容
（1）机械技术
（2）计算机与信息技术
（3）系统技术
（4）自动控制技术
（5）传感检测技术
（6）伺服传动技术
阶段
1、模型阶段
2、测试阶段
3、原型阶段
组成要素与四大原则
1.五大组成要素
2.四大原则 选型与设计
课程简介
就业前景
发展方向
光机电一体化技术
具体内容
（1）机械技术
（2）计算机与信息技术
（3）系统技术
（4）自动控制技术
（5）传感检测技术
（6）伺服传动技术 阶段
模型阶段
测试阶段
原型阶段
组成要素与四大原则
1.五大组成要素 2.四大原则 选型与设计 课程简介 就业前景 发展方向
光机电一体化技术 展开
定义：机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息
机电一体化
技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。
中国机电设计迈入PLM全新阶段，正挑战着了前所未有的，不可预测的难题，一个个久战沙场经久不衰精兵良将正褪去了昨日英雄的光环，唯有CAMEL VIEW 能够胜任军统三国，光复旧业的重任，此时数系科技与德国iXtronics GmbH公司携手共同开拓机电设计领域的新篇章，CAMEL VIEW 作为机电一体化设计系统，从产品的概念设计到产品性能的测试、验证、通过都是一体化的，流程化的、规范化的，在满足用户设计的前提下，数值实验的仿真与结果的验证无不精确化，支持复杂环境下，多工况，多耦合场设计。
编辑本段介绍
研究将电子器件的信息处理和控制功能附加或融合在机械 装置中的一种复合化技术。俗称机电一体化。机械电子学(mechatronics)是由机械学(mechanics)和电子学(electronics)两个词结合而成的新词。其全称为机械电子工程学，英语为mechanical and electronical engineering。机
机电一体化
械电子学主要研究目的是把机械技术与微电子技术和信息技术有机地结合为一体，实现整个系统的最优化。机械电子学可以充分发挥机械技术、微电子技术和信息技术的各自的长处和特点，促进机械产品的更新换代。机械电子学系统主要由机械主体、传感器、信息处理和执行机构等部分组成。较高级的系统不但有硬件，而且还有相应的软件,利用软件技术可以实现硬件难以实现的功能,使机械系统增加柔性。典型的机械电子系统有数控机床、加工中心、工业机器人等。机械电子学技术除用于单个机器、设备或一般的生产系统的技术改造之外，还用于柔性制造系统、计算机集成制造系统、工厂自动化、办公自动化、家庭自动化等方面。
编辑本段内容 具体内容
（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
机电一体化
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。
机电一体化
（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证。
（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。
编辑本段阶段 模型阶段
模型阶段，所有的系统组件都能够被最优化；
在仿真计算的帮助下，可以测试和分析这些组件的适用性；监测响应频率；
对模型进行分析。此外，还能够生成一个物理/拓扑系统模型，包括机械、液压和控制导向组件。有必要有一个模型工具，这个工具支持机电一体化系统的物理模型，即当有实物和节点时，这些模型能够以1：1来测试，并且原型设计研究阶段可以在严酷的实时条件下进行。
测试阶段
在系统运行完模型阶段之后，所产生的具体的性能数据可以通过试验台验证。这
机电一体化
样就可以测试和检验该系统有关参数波动的鲁棒性，功率储备及连续运行的特征。这样做的话，用户可以进行测试或者使用CAMeL-View TestRig进行硬件在回路（的测试）。要进行硬件在回路测试，相关装置的物理特性需要详细确认，这些装置必须是建立在测试平台的基础之上。识别经过测试平台上测试过的组件，容许这些组件在模型中被识别，并确保整个以系统为基础的仿真分析布局。
原型阶段
成功的测试之后，就会建立一个原型。这里要特别关注的是模型特性，这些特性特指通过特别费力的仿真所决定的特性，比如组件损耗（性能）。这些数据结果，为模型基础性分析提供服务，同时为进一步研发提供知识基础。
编辑本段组成要素与四大原则 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、职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
机电一体化
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。
机电一体化系统一般由机械本体、检测传感部分、电子控制单元、执行器和动力源5个组成部分构成。
2.四大原则
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。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（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。
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。
信息控制：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
机电一体化 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。
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，不同类型运动的变换与传输以及以运动控制为目的的优化。
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、判断和控制工作，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。
编辑本段选型与设计
控制系统各功能元件的选型与设计：
1．单片机选用INTEL公司生产的8031单片机
单片机，它主要通过并行8255口担负控制系统的信号处理：接收系统对转矩、阀门开
机电一体化
启、关闭及阀门开度等设定信号，并提供三相PWM波发生器所需要的控制信号；处理IPM发出的故障信号和报警信号；处理通过模拟输入口接收的电流、电压、位置等检测信号；提供显示电动执行机构的工作状态信号；执行控制系统来的控制信号，向控制系统反馈信号；
2．三相PWM波发生器 PWM波的产生通常有模拟和数字两种方法。模拟法电路复杂，有温漂现象，精度低，限制了系统的性能；数字法是按照不同的数字模型用计算机算出各切换点，并存入内存，然后通过查表及必要的计算产生PWM波，这种方法占用的内存较大，不能保证系统的精度。为了满足智能功率模块所需要的PWM波控制信号，保证微处理器有足够的时间进行整个系统的检测、保护、控制等功能，文中选用MITEL公司生产的SA8282作为三相PWM发生器。SA8282是专用大规模集成电路，具有独立的标准微处理器接口，芯片内部包含了波形、频率、幅值等控制信息。
3．智能逆变模块IPM 为了满足执行机构体积小，可靠性高的要求，电机电源采用智能功率模块IPM。该执行机构主要适用功率小于5．5kW的三相异步电机，其额定电压为380V，功率因数为0．75。经计算可知，选用日本产的智能功率模块PM50RSA120可以满足系统要求。该功率模块集功率开关和驱动电路、制动电路于一体，并内置过电流、短路、欠电压和过热保护以及报警输出，是一种高性能的功率开关器件。
4．位置检测电路 位置检测电路是执行机构的重要组成部分，它的功能是提供准确的机电一体化
位置信号。关键问题是位置传感器的选型。在传统的电动执行机构中多采用绕线电位器、差动变压器、导电塑料电位器等。绕线电位器寿命短被淘汰。差动变压器由于线性区太短和温度特性不理想而受到限制。导电塑料电位器目前较为流行，但它是有触点的，寿命也不可能很长，精度也不高。笔者采用的位置传感器为脉冲数字式传感器，这种传感器是无触点的，且具有精度高、无线性区限制、稳定性高、无温度限制等特点。
5、电压、电流及检测 检测电压、电流主要是为了计算电机的力矩，以及变频器输出回路短路、断相保护和逆变模块故障诊断。由于变频器输出的电流和电压的频率范围为0～50Hz，采用常规的电流、电压互感器无法满足要求。为了快速反映出电流的大小，采用霍尔型电流互感器检测IPM输出的三相电流，对于IPM输出电压的检测采用分压电路。
6)、通讯接口为了实现计算机联网和远程控制，选用MAX232作为系统的串行通讯接口，MAX232内部有两个完全相同的电平转换电路，可以把8031串行口输出的TTL电平转换为RS－232标准电平，把其它微机送来的RS－232标准电平转换成TTL电平给8031，实现单片机与其它微机间的通讯。
7．时钟电路时钟电路主要用来提供采样与控
制周期、速度计算时所需要的时间以及日历。文中选用时钟电路DS128
机电一体化
87。DS12887内部有114字节的用户非易失性RAM，可用来存入需长期保存的数据。
8．液晶显示单元 为了实现人机对话功能，选用MGLS12832液晶显示模块组成显示电路。采用组态显示方式。通过菜单选择，可分别对阀门、力矩、限位、电机、通讯和参数等信号进行设置或调试。并采用文字和图形相结合的方式，显示直观、清晰。
9．程序出格自恢复电路为了保证在强干扰下程序出格时系统能够自动地恢复正常，选用MAX705组成程序出格自恢复电路，监视程序运行。如图2-3所示，该电路由MAX705、与非门及微分电路组成。工作原理为：一旦程序出格，WDO由高变低，由于微分电路的作用，由“与非”门输入引脚2变为高电平，引脚2电平的这种变化使“与非”门输出一个正脉冲，使单片机产生一次复位，复位结束后，又由程序通过P1．0口向MAX705的WDI引脚发正脉冲，使WDO引脚回到高电平，程序出格自恢复电路继续监视程序运行。
编辑本段课程简介
核心课程
机械制图、电气CAD工程实践、电工技术基础、工程力学、机械设计基础、机械加工工艺、数控机床编程、单片机原理与应用、电子技术基础、检测与传感技术、液压与气动技术、机床电气控制(电机与电气控制)、PLC、电力电子技术、数控加工工艺与编程、数控机床与维修、机电一体化技术（机电控制技术）、自动化控制原理（PC控制与组态）、供配电技术等。
实训课程
电工技术基础实训、金工实习、电子技术基础实训、单片机原理与应用实训、液压传动实训、电力拖动控制线路实训、PLC编程实训、数控机床维修实训、毕业实训、职业生涯规划、大学生涯规划、职业环境认知、成功素养拓展、工作能力提升、激情自主创业、求职过程胜出、初涉职场转型等。
专业软件
设计制图：AUTO CAD、UG、solidworks、3ds max等
编程仿真：PLC编程setp7（西门子PLC组态编程调试软件）、；51单片机编程keil（AT89系列、8051内核）仿真Proteus（很多单片机支持C++，包括凌阳十六位单片机）；数控编程仿真斯沃数控、宇龙数控仿真系统；维修仿真数控机床维修仿真软件。
PC组态软件：wincc(西门子)、组态王、昆仑组态等。
电子仿真：NI Multisim、Proteus 等
液压与气动仿真：AMEsim、MSC等
培养目标与就业方向
1、培养学生具有机、电、液一定的理论知识和较强的实践技能。
2．具有机械加工设备的初步操作技能和数控加工、数控编程的能力。
3．具备从事机电技术必需的理论知识和综合职业能力的机电设备、自动化设备和生产线的运行与维护人员，并具有设备改造能力的高等技术综合性应用型人才。
4．能在机电设备制造企业、从事机电产品设计与开发、企业与车间生产技术管理等工作，以及机电一体化设备的安装、调试、维修、销售及管理；普通机床的数控化改装等。
编辑本段就业前景
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.目前实操性人才缺乏,各企业高薪聘请机电一体化专业人才,在深圳地区例如:富士康、三星、华为、等一线企业拥有大量高薪职位就业前景十分广阔.以下由工控行业网为您进行的机电一体专业就业前景的方向分析。
机电一体专业就业方向
1、从事机电一体化液体灌装生产线及商品包装自动化机械运行、维护、管理、技术改造等工作的机电一体化高等技术应用性专门人才.可在大型啤酒、饮料、食品及商品包装生产企业从事现代化自动机与生产线的维护和管理工作,也可在相关的自动机与生产线的生产厂家或设计部门、营销单位从事技术工作.2、机电一体化专业(计算机辅助设计与制造方向)
从事机电产品的计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助制造(CAM),并熟练使用和维修数控加工设备的机电一体化高等技术应用性专门人才.可在模具设计也制造、机械加工、塑料、五金、电子产品、计算机生产等企业从事数控机床的加工工艺设计编程,数控机床的调试、维护及加工操作,从事生产和技术管理工作,也可以从事国内外数控设备的营销工作.3、机电一体化专业(模具CAD/CAM方向)
从事利用计算机技术和数控加工技术对模具进行设计和制造等工作的机电一体化高等技术应用性专门人才.可在模具、机械、五金、塑料、家电等生产企业从事模具计算机辅助设计与制造等方面的技术工作,也可在企事业单位从事与本专业有关的经营、管理工作.4、机电一体化专业(机电CAD技术方向)
在机电一体化产品、设备的设计、制造、维修、管理、技术改造与服务过程中专门从事用电脑绘图设计、信息处理和资料管理的高等技术应用性专门人才.可在机械设计、制造与装备行业、模具制造业,轻工、家用电器、电子制造业从事设计、制造、技术改造、产品营销、设备管理与维护等工作.机电一体专业就业前景
有关研究报告显示机电一体化“一词最早是日本提出的,在上世纪80年代初,日本名古屋大学最早设置了机电一体化专业.如今已改称为”机械电子工程“专业;在高职高专则仍延用机电一体化专业名称.机电一体化专业是精密机械--电子技术(含电力电子)--计算机技术等多门学科交叉融合的产物,属高新技术,也是当前发展最快的技术之一,它是先进制造技术的主要组成部分.它的发展推动了当前制造技术的迅速更新换代,是产品向高、精、快迅速迈进,使劳动生产率迅速提高.由于我国逐渐成为世界制造业基地加上传统企业面临大规模的技术改造与设备更新,国内急需大量先进制造技术专业人才.因此该专业毕业生就业前景很好,而且待遇也高.毕业生主要在各行政、企业、事业单位从事机械、电气工程、常用电器的维修、安装与调试以及技术管理等工作.机电一体化专业就业前景到底怎样呢?市场调研发现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。[1] 编辑本段发展方向
机电一体化向智能化方向迈进.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。
关注六个发展方向：
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。
2．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。
3．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。
4．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。
5．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。
6．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。
编辑本段光机电一体化技术
光机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它包括产品和技术两方面：光机电一体化产品是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有很高功能和附加值；光机电一体化技术是指其技术原理和使光机电一体化产品得以实现，使用和发展的技术。
光机电一体化技术是由光学，光电子学，电子信息和机械制造及其他相关技术交叉与融合构成的综合性高新技术是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它丰富和拓宽了光机电一体化技术的内涵和外延。
第五篇：关于机电一体化
关于机电一体化
【摘要】讨论了机电一体化技术对于改变整个机械制造业面貌所起的重要作用，并说明其在以后工业生产中的应用以及发展趋势。
【关键词】机电一体化技术应用
近些年，随着科学技术的迅猛发展，特别是随着一些新开发的半导体器件的产生，机电一体化技术有了深入提升，必然使工业生产发生巨大变化，因为科学研究一定服务于生产。促进经济腾飞。机电一体化技术的发展是发展经济的主要内容。
机电一体化?它的来源是什么机电一体化在国外被称为Mechatronics是日本人在20世纪7O年代初提出来的，它是用英文Mehnc的前半部分和c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。
机电一体化技术基本概念机电一体化技术是在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，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。
机电一体化技术五大组成要素：
一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要索、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。(请参考机电之家机电一体化频道机械本体(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。自动化技术与一体化技术的不同：
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、判断和控制工作，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。
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，其主要发展方向是：
数字化说的数字化就是数字电子应用的越来越多，越来越广。微控制器将是机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床或者机器人等-而计算机网络的迅速崛起也将为数字化铺平道路。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。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复等各种功能。
模块化换句话说更加标准，更加统一。由于机电一体化产品种类和生产厂家多，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，更利于新产品的开发。
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／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、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，这将是机电产品研究的重要方向。机电一体化技术发展广阔空间。
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。
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，简称MEMs)是指可批量制作的，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，年美国加州大学Berkeley分校研制出第.个微电机以来，国内外在工艺、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、、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等)。
带源化不局限于是用电能。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。
集成化集成化既包含各种技术的相互渗透、和各种产品不同结构的优化，又包含在生产过程中同时处理加工、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。
绿色化绿色环保在当今世界各行业已成为主话题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、生态环境恶化被人类所重视。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、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、再利用。
点击咨询 