机电一体化概念范例6篇

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机电一体化概念

机电一体化概念范文1

[关键词]机电一体化 概念设计 理论研究

中图分类号:T9 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)10-0047-01

机电一体化技术是以其产品为载体而体现出来,是机电一体化技术发展至今的技术水平体现。机电一体化产品设计人员,要使产品设计符合机电一体化技术要求,并富于时代感,就要对于产品设计技术以掌握,并具备多种技术融合的技术能力。面对机电一体化产品的技术先进性和复杂性,就要将符合当代机电一体化技术发展的产品设计理论建立起来。

一、机电一体化产品概念设计理论构建的意义

在机电一体化产品设计中,概念设计对于产品质量起到至关重要的作用。作为产品设计中的重要阶段,对于产品质量的决定程度可以达到70%以上。要获得性能优异的机电一体化产品,就要将机电一体化产品概念确定下来,制定出相应的设计方案和设计技术方法。概念设计理论首先是基于概念设计思想而建立起来的,在其基础上还先后出现了多种阶段性设计理论,如TRIZ设计、公理化设计QFD设计理论等等,对于机电一体化技术发展进程中所获得的创新设计成果发挥了重要的推动作用。

在机械工程研究领域中,这些理论被运用于其中,进行组合设计而形成了技术综合性较强的设计产品,由此而促进了机电一体化系统的多种学科交叉。系统的继承性决定了其设计的复杂性,多门科学技术的融合,使得原有的单一化设计理论不再适应目前的科技发展需求。那么,在机电一体化产品概念设计理论研究中,就要从机电一体化系统自身的性能出发,结合设计目标而建立起完整的概念设计理论,以对创新设计的机电一体化产品以指导。与此同时,还要在机电一体化产品设计概念理论建立起来之后,结合相关学科,以使理论研究逐渐扩展。

二、机电一体化产品概念设计理论研究现状

按照现代机构角度对机电一体化系统进行分类,可以划分为三个子系统,即广义执行机构、信息处理及控制系统和传感检测系统。将三个子系统相衔接,建立起框架体系,不仅有效实现机电一体化运动功能,而且还促进了产品创新设计。在机电一体化产品设计系统中,广义执行机构子系统是核心部分,其概念设计理论研究关乎到机构运动的总功能。特别是在基本工艺动作设计过程中,要基于广义执行机构的概念设计理论对基本的工艺动作进行构思,以使其具有动作的独立执行能力。当执行动作的创新技术确定下来之后,就可以结合机构系统建立框架模型,以使系统设计更具有可操作性,而且采用这种方式更能够结合计算机辅助进行产概念设计。

对于机电一体化产品的框架模型而言,仿真问题是最为重要的。作为设计结构复杂的动态系统,机电一体化产品实现动态性能的同时,更要注重系统仿真性嫩的验证。那么,在机电一体化产品概念设计阶段,就要确立功能实现的约束条件,将各种相关的仿真软件技术纳入到框架模型当中,运用各种通用建模技术,使用仿真软件将诸如原理图、键合图、信号流图以及方框图等等参数化。运用Simulink仿真软件将系统仿真平台建立起来,以为机电一体化产品概念设计的实现奠定基础。

三、机电一体化产品概念设计理论的发展展望

对于机电一体化产品设计人员而言,产品概念设计理论具有重要的指导作用。国外研究机电一体化产品概念设计理论所获得的成果,是建立在研究电子控制理论的基础上的。国内的研究学者则着重于机电一体化产品的运动结构研究。机电一体化系统是基于多种学科而建立起来的,这就需要产品设计者对于产品从多种学科角度进行研究,并趋向于产品概念理论的使用操作性。虽然国内外对于机电一体化产品设计理论的研究方向有所不同,但研究目标是相同的,且对于新技术、新产品的开发具有重要的指导意义。

关于机电一体化产品概念设计理论,从研究趋势上来看,还要面临诸多问题有待解决。比如,在进行机电一体化产品概念设计理论时,还要将推理方法建立起来;对于机电一体化产品的运动机构进行分类,为了对驱动元件以及传动机构等等进行选择,还要将驱动元件库以及机构执行库建立起来;对于传感器的选择,有赖于测物理量的参数定量化,以确定传感器类型。此外,还要将信息处理、控制方法库建立起来,以提高系统软件和硬件的可控性。机电一体化产品在不同的设计阶段,都会产生不同的概念设计理论,将产品概念设计评价体系建立起来,以利于产品不同阶段设计有效衔接。

总结

综上所述,对于机电一体化产品设计人员而言,概念理论设计所发挥的指导作用是不容忽视的。中国目前对于机电一体化产品设计的研究主要是基于运动功能为主产品结构设计。作为多种学科集合的机电一体化技术,其复杂性决定了机电一体化产品概念设计理论的重要性。

参考文献

机电一体化概念范文2

关键词:机电一体化;计算机控制;传感器

1 机电一体化的概念

人类从使用简单工具到现代的机器发生了巨大的变化。特别是计算机控制技术出现以后,传统机械又有了一个飞跃。

机器应该是机械和电器的合成。传统的机械工程和自动控制工程从专业学习到工程设计应该一体化。目前,关于机电一体化的定义与概念,许多书籍都是根据国外书籍的定义和概念而引用。对于国外的概念基本强调机器人跟数控机床的概念。虽然,机器人和数控机床是机电一体化中具有一定代表性的产品,但绝非是机电一体化的全部内容,机械的内容很多:化工机械、轻工机械、重工机械、纺织机械等。机电一体化强调的是机械产品的自动化和智能化的问题。

2 机电一体化的基础知识

机电一体化涉及的知识还是比较广泛的。在机电一体化设计中常常会涉及到机械做功,液体压力做功等理论力学和材料力学的相关知识。对于机械零件还涉及到机械零件的加工方法一些工艺性问题。尤为重要的是数控加工技术。零件的加工精度、材料的选择都是需要学习的。一些机械零件例如:轴和轴承、齿轮、凸轮、链条、链轮等可以说是机电一体化设备中应用极广泛的一类机械零件。对于零件的学习使是我们应具备的基础。还有自动控制和人工控制的内容,电路电器的基本知识。

3 传感器

传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息按一定的规律变换成为电信号或其他所需的形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制的要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

传感器大致可分为物理传感器和化学传感器两大类。在机电一体化中起着至关重要的作用。常见的传感器有:压力传感器、位移传感器、位置传感器、温度传感器、湿度传感器、气敏传感器等等。

4 绦凶爸

所谓执行装,就是把从电源、液压、气压等动力源获得的能量变换成旋转运动或者直线运动的一种装置。执行装置主要由执行元件、传动原件等构成。主要的执行装置有如下几种:步进电机装置、伺服电机装置、普通电机装置、液压油缸装置、液压马达装置、气压装置、气动马达装置。这些机械装置是控制系统的控制对象,也叫控制系统的执行装置。普通电机装置也是控制系统的控制对象,如采用变频器可以控制转速,PLC也可以控制转速和角位移。普通电机采用控制器的控制精度和效率没有步进电机和伺服电机高,但是在一些控制要求不太高的机电一体化设备中,目前应用还是比较广泛的,毕竟普通电机价格比步进电机和伺服电机低得多。

5 计算机控

机械设备的控制系统从最初的的强电控制到现在的计算机控制,经历了如下过程:简单的开关控制――继电器控制――单片机控制――单板机控制――PLC控制――PC控制。事实上,到现在为止机械设备的控制系统无论从简单的开关控制,继电器控制到复杂的单片机控制、单板机控制、PLC控制、PC控制都有它们的使用价值。随着时间的发展,使用的比例肯定会按上述顺序,前面的越来越少,后面的越来越多。目前来看单片机控制、PLC控制系统在机电一体化应用领域的数量上应该是最多的。

数控技术是指用数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是为止、角度、速度、等机械量和开关量,以及温度、流量、压力等物理量。数控技术和计算机控制技术是相互关联的。数控技术的特点:精度高、速度快、可靠性高。

6 机电一体化的设计方法

机电一体化设计类型可分为:

根据受控对象的不同,进行机电一体化设计;

改进型机电一体化设计;

创造发明性机电一体化设计;

不同的机电一体化设计类型,也有不同的设计方法。所谓根据受控对象的不同进行机电一体化设计,也就是不同行业有不同的受控对象。比如数控机床、包装机械一类的受控对象基本上是机械动作;在化工机械中,处理机械动作外还有对温度、流量、压力、配比等物理量的控制;也有将化学量作为受控对象的,如土壤分析仪对土壤酸碱度、钙、镁、磷的分析等。当然受控对象最多的还是机械动作问题。

改进型机电一体化设计是应用非常广泛的一类设计。比如,我国数控机场普及度不高的现状的主要原因一方面是数控机床的售价太贵,对于许多企业来说很难承担这笔开支的。所以对现有机床进行数控化改造,提高现有机床的生产效率和质量、节约成本等起到很好的效果。

在机电一体化设计中,我们主要考虑3部分的设计:机械部分、控制部分、传感器部分。事实上,为了简化问题,机电一体化的设计思路完全可以从两部分来考虑。即机械部分和控制部分,因为传感器完全可以在控制部分中一起考虑。机电一体化设计发展到今天,机械部分的设计仍然是这三部分中最重要的部分。过去在机电一体化设计的学习和实际工作中存在一种错误的认识和看法:认为机械设计直观简单,技术含量没有控制部分高。这是一种本末倒置的认识。

参考文献

机电一体化概念范文3

关键词:机电一体化;核心技术;发展进程;发展趋势

引言: 现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,导致了工程领域的技术革命与改造。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。

1、机电一体化的基本概念

机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装Z与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化是在以技术和科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科,而机电一体化产品是在机械产品的基础上,采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合,它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。

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发展到机械电气化,仍属传统机械,其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后,其中的微电子装Z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、自动调节与控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。

2、机电一体化的核心技术

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。机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手:

2.1 机械本体技术

机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。

2.2 传感技术

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。

2.3 信息处理技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。

2.4 接口技术

为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光耦器的大容量化、小型化、标准化等问题。

2.5 软件技术

软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。

3、机电一体化技术未来发展趋势

3.1.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,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。

3.2.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。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。因此,机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

3.3.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。

3.4.绿色化

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。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。

3.5.系统化

其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。表现特征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。一是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。

3.6. 模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,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、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。

4、结束语: 综上所述,机电一体化技术是众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。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。大力发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、发展与振兴机械工业的必由之路。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:

机电一体化概念范文4

一、机电一体化的产生及概述

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。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。

机电一体化是一个综合的概念,包含了技术和产品两方面内容,它首先是指机电一体化技术,其次是指机电一体化产品。机电一体化技术是指包含技术基础、技术原理在内的,使机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术,机电一体化产品是指采用机电一体化技术,在机械产品基础上创造出来的新一代机电产品。

二、机电一体化发展现状

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段:第一阶段(又称初级阶段)是20世纪60年代以前,这一时期人们不自觉地利用电子技术并使之得到比较广泛的承认;第二阶段,机电一体化技术和产品得到了极大发展;第三阶段,各国均开始极大关注和支持机电一体化技术和产品。

我国从20世纪80年代初开始进行机电一体化的研究和应用,国务院成立了机电一体化领导小组并将其列为“863 计划”。在制定“九五”规划和2010 年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响,许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作。虽然目前国内机电一体化技术与日本、欧美等先进国家相比仍有一定差距,但随着新技术革命的迅猛发展,我国加大了对机电一体化技术的研究力度,并将其确定为国家高技术重点研究领域,给予优先支持,并取得了一定的成绩。

三、机电一体化发展趋势

1.智能化

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。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。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。

2.光机电一体化

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;产品具有体积小、重量轻、适应性强、使用寿命长、操作更方便的特点。

3.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已成大势,利用家庭网络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,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朝着网络化方向发展是为大势所趋。

4.微型化

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,泛指几何尺寸不超过1cm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,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。

5.绿色化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。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。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,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,设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。

6、柔性化

柔性化有两层含义,首先是产品具有自适应性如纺织业中,纺纱设备能方便的适应不同种类的纤维,织机能满足多种织物对织造工艺的要求,在变换品种时能做到方便快捷;其次,机械设备制造商要具备根据用户的要求而为用户定制的能力。实现柔性化的必要条件是产品设计必须贯彻模块化的设计理念。

机电一体化概念范文5

关键词:学科、渗透、结晶、发展趋势。

现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,导致了工程领域的技术革命与改造。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以机电一体化为特征的发展阶段。

1 机电一体化概要

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。随着微电子技术和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。智能化机电一体化是指在机构取得主功能、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。机电一体化发展至今也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。但其基本特征可概括为: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、自动控制技术、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,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,则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。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术,而不是机械技术、微电子技术和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。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化,仍属传统机械,其主要功能依然是代替劳动者的劳力。但是发展到机电一体化后,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、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手和肢体的延伸,还是人的感官和头脑的眼神。机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别是它具有智能化的特征。

2 机电一体化的发展概况

机电一体化的发展大体可以分为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,人们自觉或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发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。

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发展时期。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斩露头脚,出现了光机电一体化和微电等新的分支;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、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。这些研究,将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。

3 机电一体化的发展趋势

3.1 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目前是不可能的,但高性能、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,则是完全可能的。

3.2 环保化

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。绿色环保产品在其设计、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。设计绿色环保的机电一体化产品,具有远大的发展意义。机电一体化产品的环保化主要是指产品使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。

3.3 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。如研制集成减速、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 (下接63页)

(上接53页)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。

3.4 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、教育义举人么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。

3.5 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1cm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。

结束语

综上所述,机电一体化的出现不是孤立的,它是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。

参考文献

机电一体化概念范文6

关键词:机电一体化;技术;应用;发展

中图分类号:B819文献标识码: A

一、机电一体化要点概念

针对机电一体化当中有关的重要概念和根本的含义进行分析,是展开一系列后续作业的要害点地点。首要,机电一体化技能发展到今日,已经是逐渐的构成了一套带有本身特征和特征的科学技能系统。机电一体化系统从系统作业的视点和观念动身,综合性的运用到微电子技能、计算机技能、机械技能、主动操控技能以及接口技能等,对系统内部的信息进行改换;而且保证程序编制的完整性和高质量,根据系统运用和操作的根本性需求,对内部的规划进行合理化的装备;同时,在系统的功用、质量以及能耗等多个重要环节进行优化和改善,保证机电一体化运用的是最新的技能手段,终究构成一个全体化的系统商品。因而,在机电一体化当中首要包含的是技能和商品等两个重要环节。机电一体化并不是一个单纯性的技能手段,而是将多种技能进行从头的组合和交融,构成一个全新的技能系统。机电一体化的功用性较强,且当机电一体化技能发展到必定的期间以后,一些微电子的设备还可以对内部的许多零件和元件进行替代,具有愈加新颖的功用。多见的有:主动的信息数据处理、主动的操控调理、主动的记载显现、主动的功用性监测以及主动功用确诊维护等,以保证机电一体化可以时间处于最好的运转状况,而且提高系统作业之时的效率。

二、机电一体化技术的应用领域

(一) 数控机床领域

数控机床及相应的数控技术已经有 40 年的发展历程,技术难度有显著提高,无论在结构、功能、操作还是控制精度上。其中总线式、模块化、紧凑型的结构最具有代表性,这种结构应用多个CPU、多个主总线,结构复杂。此外还有开放性设计,这种设计使硬件体系和功能模块具有层次性和兼容性,可以大大提高用户的使用效益。

WOP技术和智能化。根据车间实际作业状况,可以通过系统完成编程。同时可以仿真加工过程,并实现在线诊断控制、模糊诊断等智能系统。随着一体化技术的成熟,如大容量存储器的出现和软件的模块化设置,使数控功能极大丰富,同时使得 +0+ 系统的控制功能也加强了。

全方位满足技术要求,比如只有一台机床的情况下,也可以顺利完成多个加工要求,并实现刀具使用检测、物料流通、机械手等的集成,统一到系统中。在系统中,分出多级网络,这样实现了构成复杂加工系统的作业能力。这种数控装置以单板、单片机作为控制中心,并由专用芯片及模板组成。

(二)计算机集成制造系统(CIMS)领域

CIMS 的组成并非分散的子系统组合,而是由全局的经过实践积累的最优系统综合。加强了原有的各部门沟通,围绕制造,控制“物流”和“信息流”,将经营策划、产品研发、制造准备、实验测试、经营管理进行更好的结合。当集成度越高,就越能够使各个生产要素间的配置更加合理,使得生产要素的潜力得到更大程度地体现。

(三) 柔性制造系统(FMS)领域

计算机化的制造系统被称作柔性制造系统,包括计算机、数控机床、机械手、料盘、搬运车辆和自动化仓库等。可以依照生产要求,及时、准确地进行生产,这种灵活的生产方式可应用于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

(五)钢铁领域

在钢铁企业中,机电一体化体系是以微处理机为中间,把微机、工控机、数据通讯、显示装置、外表等技能有机的结合起来,选用拼装合并方法,为完成工程大体系的归纳一体化创造有力条件,增强体系操控精度、质量和可靠性。

因为钢铁工业具有大型化、高速化和接连化的特色,传统的操控技能遇到了难以克服的艰难,因而十分有必要选用比如机电一体化的智能操控技能。机电一体化的智能操控技能首要包括专家体系、含糊操控和神经网络等,其广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、操控、设备与产品质量确诊等各个方面,如高炉操控体系,电炉和连铸车间,轧钢体系,炼钢―――连铸―――轧钢归纳调度体系,冷连轧等。目前,攀钢在智能化操控技能方面首要依托攀钢研究院和攀钢技能中间为根底,正在进行“三期”工程建造,并在热、冷轧薄板、板形在线测探和人工智能操控技能,保护、确诊(AI)体系,办理、操控体系等范畴获得可喜成绩

三、 机电一体化技术的前景展望

根据国内外高新技术分析,机电一体化技术的发展尤为迅速,一下几个方面将作为其未来的发展方向。

(一)智能化

机电一体化与传统的机械自动化的主要区别就在于智能化方面,智能更加代表机电一体化的未来方向。随着中央处理器运作速度的提高和计算机的高性能化,使得嵌入智能控制算法成为了可能,从此机电一体化技术产品向着智能化方向发展。这种智能机电一体化产品拥有模拟人类智能的功能,可以做出一些判断推理以及功能决策,以取代制造作业中部分人的脑力劳动为目的。

(二) 系统化

系统具有任何组态的功能,随时分解、组合是系统的特征,系统也正致力实现多子系统互相调和及整合管理。系统的具有较强的通信功能,除了通用的通信方式外,远程通讯及多系统通信联网正在兴起,以及其需要的局部网络正慢慢的被采用。未来,机电一体化产品会越来越考虑人的因素,令机电一体化产品模拟人的智能、甚至情感。或者也可以根据某种生物的良好结构,模拟出生物机体,生物系统化越来越成为其发展的方向之一。

(三)微型化

微型系统是机电一体化发展的一个新方向。其高度融入微机械技术、微电子技术和软件技术。有国外专家称,微型电子机械的物理体积一般要小于 1 立方厘米,但这并非最终尺寸,正向微米、纳米级方向进军。微机电一体化系统集合占地小、耗能少、运用灵活等特点于一身,更容易进入狭小空间,同时便于精细操作。由此,其在生物、医学、航空、工农业及国防领域,有着广阔的使用前景。据目前掌握的技术,可根据半导体器件生产过程中的蚀刻方法,在实验室中完成亚微米级机械零件的制造。

(四) 模块化

有人说机电一体化产品的模块化是一项紧迫而艰难的任务。市场上,机电一体化产品的生产厂家很多,统一开发具有标准机械、电气、动力、信息接口的机电一体化产品并非易事。制订统一的标准是前提,这样才能使各部件、单元匹配成功。机电一体化产品的生产商可以依照标准化产品进行创新,更新换代,为自己的不断扩大再生产奠定基础。

(五)网络化

像所有产业一样,网络的出现及发展对机电一体化技术有着十分重要的影响,使其越来越向着网络化方向发展。市场上出现很多种类的机电一体化产品,其面向网络的方式也不一样。随着网络技术的普及,远程控制和监视技术发展前景广阔,其实远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品的一种。

(六) 绿色化

随着社会的发展,人民生活水平的不断提高,“绿色”产品已成为各产业所追求的至高目标。这是社会发展的趋势,并要求产品的全生命周期,包括设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个过程都要绿色环保。机电一体化产品的绿色化要求产品的制造过程无污染、无浪费,结束产品生命时可回收利用。

四、 我国发展“机电一体化”所遇形势及任务

机电一体化的核心工作有两方面,其一是改变传统产业,应用微电子技术使其达到节能、低耗,高质、高效的目标,从而引领传统工业进一步大发展;另一方面是促进机电一体化产品的及时更新换代,未来的机电产品将集自动化、数字化、智能化为一身。

结语

综上所述,目前我国机电一体化已经形成了系统化的技术,其在不同领域的应用也相对比较广泛,因此,相关的建设单位要加强对于机电一体化技术的研究,将其发展成集网络化,智能化,微型化以及绿色化等集一身的技术。促进我国经济的发展。

参考文献

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