智能機(jī)械的現(xiàn)狀,不足與發(fā)展

1、.智能機(jī)械及微機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r 學(xué)院：機(jī)械與動(dòng)力工程 班級(jí):機(jī)制11-02 姓名:龍飛企 學(xué)號(hào)：311104001014智能機(jī)械及微機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r 智能機(jī)械是機(jī)械發(fā)展的前沿領(lǐng)域，它的出現(xiàn)是機(jī)械發(fā)展歷史的一座里程碑。智能機(jī)械與傳統(tǒng)機(jī)械的區(qū)別非常顯著，有許多傳統(tǒng)機(jī)械不具有的特性。機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)、噪聲、疲勞、損傷、斷裂、破壞以及環(huán)境的自適應(yīng)性，都影響機(jī)械及運(yùn)載器的安全、可靠、舒適、節(jié)能及省料，這是機(jī)械設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題。自有機(jī)械以來(lái)，機(jī)械都是按照力學(xué)原理設(shè)計(jì)的，沒(méi)有生命、沒(méi)有智能，因此環(huán)境變化與人為因素會(huì)使機(jī)械的運(yùn)行難以預(yù)測(cè)，可能導(dǎo)致機(jī)械損壞，使人民生命財(cái)產(chǎn)受到嚴(yán)重威脅。為了盡可能保證機(jī)械的運(yùn)行安全，設(shè)計(jì)

2、者往往采用保守設(shè)計(jì)，比如增大尺寸與重量，從而增加了能耗，減小了機(jī)械的有效載荷因此，為了減少上述不利影響，即減小尺寸與重量來(lái)降低能耗，增加機(jī)械的有效載荷，必須對(duì)機(jī)械的構(gòu)造做出重大改進(jìn)，或者是附加一些設(shè)備（可以不是機(jī)械或機(jī)構(gòu)）。由此智能機(jī)械應(yīng)運(yùn)而生。智能機(jī)械是相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械定義的，目前還沒(méi)有智能機(jī)械的嚴(yán)格統(tǒng)一的定義，但各類說(shuō)法大體相同。下面列出三種對(duì)智能機(jī)械所具有的基本結(jié)構(gòu)的解讀：）智能結(jié)構(gòu)，就是在基體中嵌人或粘貼傳感器和致動(dòng)器，并具有對(duì)致動(dòng)器有控制作用的控制裝置，從而能感知外界環(huán)境的變化及自身的實(shí)際狀態(tài)，并能通過(guò)自身的感知，做出判斷，發(fā)出指令，執(zhí)行和完成動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)或在線狀態(tài)下的自檢測(cè)、自診斷

3、、自監(jiān)控、自修復(fù)及自適應(yīng)等多種功能。）智能機(jī)械和結(jié)構(gòu)主要由驅(qū)動(dòng)元件、傳感元件、信息處理方法和控制系統(tǒng)等組成，系統(tǒng)等組成，目前的應(yīng)用主要是在智能控制、智能診斷和智能修復(fù)等方面，尤其是在減振降噪，智能機(jī)械結(jié)構(gòu)，智能表層結(jié)構(gòu)特性控制，智能自適應(yīng)機(jī)械等方面的研究很活躍。）傳感器、致動(dòng)器和控制器是智能機(jī)械結(jié)構(gòu)重要的三個(gè)組成部分。傳感器要求具有高度感受結(jié)構(gòu)力學(xué)狀態(tài)的能力，能夠?qū)?yīng)變或位移直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，它擔(dān)負(fù)著感知外界環(huán)境變化，收集外界信息的任務(wù)。用作傳感器有光纖傳感器、電阻應(yīng)變片傳感器、壓電材料傳感器等。致動(dòng)器的功能是執(zhí)行信息處理單元發(fā)出的控制指令，并按照規(guī)定的方式對(duì)外界或內(nèi)部狀態(tài)與特性變化做出合

4、理的反應(yīng)，能直接將控制器輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)的應(yīng)變或位移，具有改變智能結(jié)構(gòu)形狀、剛度、位置、固有頻率、阻尼及其它機(jī)械特性的能力。致動(dòng)器有壓電材料致動(dòng)器、電致伸縮材料致動(dòng)器、磁致伸縮材料致動(dòng)器、形狀記憶合金致動(dòng)器、電流變體致動(dòng)器等?？刂破魇侵悄芙Y(jié)構(gòu)的神經(jīng)中樞，智能結(jié)構(gòu)的控制器集成于結(jié)構(gòu)之中，其控制對(duì)象是結(jié)構(gòu)本身。控制器應(yīng)具有很強(qiáng)的魯棒性、實(shí)時(shí)性和在線性?？梢钥闯?，智能機(jī)械與傳統(tǒng)機(jī)械的區(qū)別非常顯著，有許多傳統(tǒng)機(jī)械不具有的某些特性。而恰恰是這些特性使智能機(jī)械在高科技領(lǐng)域中占有一席之地，成為眾人矚目的焦點(diǎn)。智能機(jī)械是機(jī)械發(fā)展的前沿領(lǐng)域，可以說(shuō)它的出現(xiàn)使機(jī)械發(fā)展的歷史跨越了一座里程碑。目前智能機(jī)械的例

5、子有智能機(jī)械腳；農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化；計(jì)算智能，它包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊系統(tǒng)、進(jìn)化計(jì)算和專家系統(tǒng)等；用于深潛救生艇水下對(duì)接的智能機(jī)械手等。但是它的發(fā)展也面臨著瓶頸首先，成本高昂。其次，較易損壞。再次，維修困難。針對(duì)上述不足，應(yīng)采取有效措施以減小或消除不利的因素，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)因素。智能機(jī)械是時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，不以個(gè)人意志為轉(zhuǎn)移，其強(qiáng)大的生命力決定了它不可能因?yàn)橐恍┎蛔愣Ｖ拱l(fā)展，其改進(jìn)與普及是大勢(shì)所趨。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)80年代中后期興起了對(duì)微型機(jī)械(或稱微型機(jī)電系統(tǒng))的研制，以適應(yīng)生物，環(huán)境控制，醫(yī)學(xué)，航空航天，數(shù)字通信，傳感技術(shù)，靈巧武器等領(lǐng)域在微小型化方面提出的日益增長(zhǎng)的要求。微型機(jī)械不是將傳統(tǒng)機(jī)械直接微型化，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)機(jī)械的概念和范疇，微型機(jī)械在尺度，構(gòu)造，材料，制造方法和工作原理等方面都與傳統(tǒng)機(jī)械截然不同。微型機(jī)械具有體積小，重量輕，能耗低，集成度高和智能化程度高等特點(diǎn)，它與微電子學(xué)，現(xiàn)代光學(xué)，氣動(dòng)力學(xué)，液體力學(xué)，熱力學(xué)，聲學(xué)，磁學(xué)，自動(dòng)控制，仿生學(xué)，材料科學(xué)以及表面物理與化學(xué)等領(lǐng)域緊密結(jié)合。因此，微型機(jī)械式設(shè)計(jì)多學(xué)科的綜合技術(shù)的應(yīng)用。目前已經(jīng)研制出210m100m的滑塊，直徑為60m的靜電電機(jī)，供情報(bào)收集用的“蚊子機(jī)器人”等等?？梢韵嘈?，微型人造衛(wèi)星，在人體血管內(nèi)爬行的微型步行機(jī)器人以及進(jìn)行眼科手術(shù)的微型機(jī)械手等等一定會(huì)在不遠(yuǎn)的