機(jī)電一體化文獻(xiàn)綜述(共8頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計文獻(xiàn)綜述摘要：機(jī)電一體化是一種復(fù)合技術(shù),是機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)互相滲透的產(chǎn)物,是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。作為發(fā)展中國家，我國與發(fā)達(dá)國家相比工業(yè)技術(shù)水平存在一定差距，但有廣闊的機(jī)電一體化應(yīng)用空間?？v觀國內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向,機(jī)電一體化集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計算機(jī)和信息等多學(xué)科的交叉融合于一體，其發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。機(jī)電一體化技術(shù)是多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉，用以解決綜合性工程問題的技術(shù)，能設(shè)計出更好的機(jī)電一體化系統(tǒng)或設(shè)備。機(jī)電一體化產(chǎn)品具有高的功能水平和附加值，給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來社會經(jīng)濟(jì)效

2、益。關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 發(fā)展 技術(shù)一、機(jī)電一體化涵義1機(jī)電一體化是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)等相關(guān)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一種新形式，是微電子技術(shù)向機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域滲透的過程中逐漸形成的一個新概念?！皺C(jī)電一體化”含有“技術(shù)”與“產(chǎn)品”兩個方面內(nèi)容：首先是“機(jī)電一體化技術(shù)”，主要是指其技術(shù)原理，即使機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）得以實(shí)現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。其次是“機(jī)電一體化產(chǎn)品”，該“產(chǎn)品”主要是機(jī)械系統(tǒng)（或部件）與微電子系統(tǒng)（與部件）用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的新的“系統(tǒng)”，且賦予其新的功能和性能的新一代產(chǎn)品。二、機(jī)電一體化發(fā)展階段2機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展大體上可分為三個階段：20世紀(jì)60年代以前為第一階段，也可稱

3、為“萌芽階段”。在這一階段，由于電子技術(shù)的迅速發(fā)展，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。20世紀(jì)70至80年代為第二階段，可稱為“蓬勃發(fā)展階段”。在這一階段，人們自覺地、主動地利用新技術(shù)的巨大成果創(chuàng)造新的機(jī)電一體化產(chǎn)品。這一時期，計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)

4、展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、和微型計算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代后期，稱為“智能化階段”，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。人工智能技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展得到新天地。 中國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，已經(jīng)取得了一定成果，但與日本等先進(jìn)國家相比

5、仍有相當(dāng)差距。三、機(jī)電一體化發(fā)展趨勢3縱觀國內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向,機(jī)電一體化集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計算機(jī)和信息等多學(xué)科的交叉融合于一體，其發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此，機(jī)電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展： 1、智能化智能化是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)，是21世紀(jì)機(jī)電一體化發(fā)展的一個重要發(fā)展方向，。近幾年,處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能

6、控制算法創(chuàng)造了條件,有力地推動著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。2、模塊化模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢,是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的事,它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品,同時也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。3、網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對機(jī)電一體化有重大影響,使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多,面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的

7、終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。4、微型化微型機(jī)電一體化系統(tǒng)高度融合了微機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù),是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱微電子機(jī)械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm 3的集合電一體化產(chǎn)品,并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機(jī)電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運(yùn)動靈活等特點(diǎn),可進(jìn)入一般機(jī)械無法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作,故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域,都有廣闊的應(yīng)用前景。目前,利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù),在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級的機(jī)械元件。5、綠色化工業(yè)的發(fā)達(dá)使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時也使資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染,于是綠色

8、產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。綠色化是時代的趨勢,其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報廢處理的整個生命周期中,對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小,資源利用率極高。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報廢時能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。綜上所述,機(jī)電一體化是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革,使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計方法和設(shè)計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品,不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求,而且是推動機(jī)械產(chǎn)品更新代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。6、人格化機(jī)電一體化的人格化有兩層含義，一層是

9、機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要；另一層是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。7、自適應(yīng)化 機(jī)械在啟動后，不需要人的干預(yù)，就能夠自動地完成指定的各項(xiàng)任務(wù)，并且在整個過程中能夠自動適應(yīng)所處狀態(tài)和環(huán)境的變化。機(jī)械一邊適應(yīng)各項(xiàng)變化，一邊作出新的判斷，以決定下一步的大動作。四、機(jī)電一體化設(shè)計中的技術(shù)4機(jī)電一體化技術(shù)是多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉，用以解決綜合性工程問題的技術(shù)，能設(shè)計出更好的機(jī)電一體化系統(tǒng)或設(shè)備。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計中關(guān)鍵技術(shù)包含有以下幾種:1、 傳感器與檢測技術(shù)傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化的關(guān)鍵性技術(shù)。機(jī)電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品的柔性化、功能化和

10、智能化都與傳感器的品種多少，性能好壞，結(jié)構(gòu)尺寸密切相關(guān)。檢測技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)用十分廣泛，例如：信號的檢測顯示，信號的檢測控制，信號的檢測與控制等。實(shí)現(xiàn)實(shí)時檢測顯示與控制作用，可以提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。2、 信息處理技術(shù)信息處理技術(shù)包括信息輸入、識別、變換、運(yùn)算、存儲及輸出技術(shù)。信號的分析與處理是否準(zhǔn)確，可靠、穩(wěn)定、快速性，直接影響到機(jī)電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品的性能，因而也是機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)。以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的微機(jī)技術(shù)與信號分析處理軟件技術(shù)的迅速發(fā)展極大地豐富了信息處理技術(shù)，為機(jī)電一體化系統(tǒng)的數(shù)字化，提供了良好基礎(chǔ)。3、 自動控制技術(shù)自動控制是指在沒有人直接的情況下，通

11、過控制器使被控對象或過程自動地按照預(yù)定的工作規(guī)律運(yùn)行。自動控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在機(jī)電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品中起著極為重要的作用。在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計中，諸如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷、校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、實(shí)時控制等自動控制技術(shù)是重要的關(guān)鍵技術(shù)。4、 伺服驅(qū)動技術(shù)伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號到機(jī)械動作的控制轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，對機(jī)電一體化系統(tǒng)的動態(tài)性能，控制質(zhì)量和功能具有決定性的影響。交流伺服傳動技術(shù)為機(jī)電一體化系統(tǒng)高精度的驅(qū)動單位。5、 接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械、電子和信息等性能不同的技術(shù)有機(jī)地結(jié)合一體的集合系統(tǒng)，其構(gòu)成單元或子系統(tǒng)之間的接口極其重要。從系統(tǒng)整體看，機(jī)電一體化系統(tǒng)是通過許多接口將各

12、組成單元的輸入/輸出聯(lián)系為一體的系統(tǒng)。接口技術(shù)包括：電路單元匹配、信息傳輸和計算機(jī)輸入及軟硬件最佳組合、計算機(jī)輸出信號轉(zhuǎn)換等。因此，系統(tǒng)組成各個單元及各個系統(tǒng)之間的接口性能就成為系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。多數(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計其實(shí)就是接口技術(shù)設(shè)計。6、 機(jī)械技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計中，各種機(jī)電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計，都需要利用機(jī)械設(shè)計技術(shù)。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中不但要充分利用傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)，而且要開發(fā)新的機(jī)械單元，解決機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計與制造的關(guān)鍵機(jī)械技術(shù)。7、 機(jī)電系統(tǒng)總體技術(shù)機(jī)電系統(tǒng)總體技術(shù)是以整體目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法，把機(jī)械與電子的功能在結(jié)構(gòu)上用機(jī)電一體化的技術(shù)結(jié)合。五、機(jī)電一體化的優(yōu)點(diǎn)和

13、效益5隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化產(chǎn)品有逐步取代傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品的趨勢，這完全取決于機(jī)電一體化技術(shù)所存在的優(yōu)越性和潛在的應(yīng)用性能。機(jī)電一體化產(chǎn)品具有高的功能水平和附加值，給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來社會經(jīng)濟(jì)效益。1、 生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高機(jī)電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計的要求完成預(yù)定的動作，使之不受機(jī)械操作者的主觀因素影響，實(shí)現(xiàn)最佳操作，保證最佳工作質(zhì)量和較高的產(chǎn)品合格率。同時，由于機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作的自動化，使得生產(chǎn)力大大提高。2、 使用安全性和可靠性提高機(jī)電一

14、體化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護(hù)等功能，由于采用電子元器件，減少了機(jī)械產(chǎn)品中的可動構(gòu)構(gòu)件和磨損部件，從而使其具有較高的靈敏度和可靠性，產(chǎn)品的故障率低，壽命得到了延長。3、 調(diào)整和維護(hù)方便，使用性能改善機(jī)電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時，可通過改變控制程序來實(shí)現(xiàn)工作方式的改變，以適應(yīng)不同用戶對象的需要以及現(xiàn)場參數(shù)變化的需要。機(jī)電一體化產(chǎn)品的自動化檢驗(yàn)和自動監(jiān)視功能可對工作過程中出現(xiàn)的故障自動采取措施，使工作恢復(fù)正常。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量減少，使得操作大大簡化并且方便。4、 具有復(fù)合功能，適用面廣基地那一體化產(chǎn)品跳出了機(jī)電產(chǎn)品的單技術(shù)和單功能

15、限制，具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能，使產(chǎn)品的功能水平和自動化程度大大提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般具有自動化控制、自動補(bǔ)償、自動校正、自動調(diào)節(jié)、自動保護(hù)和智能化等多種功能，能應(yīng)用于不同的場合和不同的領(lǐng)域，滿足用戶需求的應(yīng)變能力較強(qiáng)。5、 改善勞動條件，有利于自動化生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品自動化程度高，是知識密集型和技術(shù)密集型產(chǎn)品，是將人們從繁重體力勞動中解放出來的重要途徑，可以加速工廠自動化、辦公自動化、農(nóng)業(yè)自動化、交通自動化甚至是家庭自動化，從而可促進(jìn)我國四個現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)。6、 節(jié)約能源，減少耗材機(jī)電一體化產(chǎn)品通過采用低能耗驅(qū)動機(jī)構(gòu)，最佳的調(diào)節(jié)控制，以提高設(shè)備的能源利用率，可達(dá)到明顯的節(jié)能效果。同時，由于多種

16、學(xué)科的交叉融合，機(jī)電一體化系統(tǒng)的許多功能一方面從機(jī)械系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到了微電子、計算機(jī)等系統(tǒng)，另一方面從硬件轉(zhuǎn)移到了軟件系統(tǒng)，從而使得機(jī)電一體化系統(tǒng)朝著較小型方向發(fā)展，減少了材料消耗。六、結(jié)語回顧過去的20世紀(jì)，人類的經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展成果超過了過去所有世紀(jì)的總和。傳統(tǒng)的學(xué)科正在脫胎換骨，新的學(xué)科不斷問世，技術(shù)的融合程度比任何一次技術(shù)革命都高。機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)生于這一背景之下，自然符合科技發(fā)展的規(guī)律，也是機(jī)械學(xué)科發(fā)展的必然結(jié)果。它使古老的機(jī)械工業(yè)煥發(fā)青春，也對社會的發(fā)展產(chǎn)生著極為深刻的影響。我國從20世紀(jì)80年代初開始進(jìn)行機(jī)電一體化的研究和應(yīng)用，國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將其列為“863計劃”。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響，許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作。21世紀(jì)仍將是信息革命的時代信息技術(shù)是一門十分重要的科學(xué)技術(shù)，在世界新技術(shù)革命中處于核心和先導(dǎo)地位；它不僅作為一項(xiàng)獨(dú)立的技術(shù)而存在，還廣泛滲透于其它各個高科技領(lǐng)域，成為它們發(fā)展的基本依據(jù)和重要