第一講認(rèn)識機(jī)電一體化技術(shù)與產(chǎn)品_總體認(rèn)知與機(jī)電一體化產(chǎn)品介紹

1、 新技術(shù)應(yīng)用園地機(jī)電一體化系統(tǒng)專題講座Mechatronics System -Do I t Y ourself第一講認(rèn)識機(jī)電一體化技術(shù)與產(chǎn)品總體認(rèn)知與機(jī)電一體化產(chǎn)品介紹Le sson Understanding the Mechatronics Technology and System任偲(北京元茂興控制設(shè)備技術(shù)有限責(zé)任公司隨著機(jī)電一體化技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展, 在世界范圍內(nèi)掀起的機(jī)電一體化熱潮, 使機(jī)電一體化越來越顯示出強(qiáng)大的威力, 機(jī)電一體化已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟(jì)社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。本“機(jī)電一體化系統(tǒng)DIY ”課程, 將揭開機(jī)電一體化技術(shù)的神秘面紗, 引導(dǎo)您從簡單到復(fù)雜、由淺入深地建立機(jī)電一體化

2、系統(tǒng), 同時(shí)還帶有實(shí)際應(yīng)用案例的具體分析。3機(jī)電一體化產(chǎn)品由于融合了多種技術(shù), 機(jī)電一體化產(chǎn)品就象一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一體。有一個(gè)形象的比喻說機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)如人體一樣, 從各種感覺器官(五官 得到, 圖1構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)的要素 動(dòng)作, 如圖1。現(xiàn)實(shí)生活中有很多機(jī)電一體化的產(chǎn)品。如能保證一年誤差小于1s 的電子手表、能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)機(jī)床無法想象的高精度加工的數(shù)控機(jī)床、用于計(jì)算機(jī)的具有高速度、高精度定位功能的磁盤裝置和打印機(jī)、代替人類進(jìn)行微妙的手工作業(yè)的機(jī)器人等。他們的出現(xiàn), 使我們的生活更加精彩。1機(jī)電一體化機(jī)電一體化(mechatronics 一詞(1972年 , 2ics ”結(jié)合而成的, , 在我

3、國則稱之為機(jī)電一體化在國際上廣泛使用, 已成為一門蓬勃發(fā)展的新興技術(shù)。機(jī)電一體化的意義在于, 將機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)結(jié)合在一起, 在功能上并非單純地實(shí)現(xiàn)1+1=2, 而是1+12, 使其具有新的意義和新的功能。4機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成 典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)主要有以下幾部分構(gòu)成。2機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)電一體化技術(shù)是多種技術(shù)融合的產(chǎn)物。它是在信息論、控制論和系統(tǒng)論的基礎(chǔ)上, 在計(jì)算機(jī)、傳感器和軟件技術(shù)三者的支撐下發(fā)展起來的。實(shí)際上, 機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)不僅僅局限于機(jī)械與電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合, 而是融合檢測傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)等多種技術(shù)于一

4、體的交叉學(xué)科與綜合技術(shù)。其中, 信息處理技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中必不可少的部分, 以微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為龍頭的信息處理技術(shù)是使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化的關(guān)鍵所在。圖2典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成圖(1 機(jī)械本體機(jī)電一體化產(chǎn)品中一定有運(yùn)動(dòng)機(jī)械, 包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)機(jī)械本體, 采用電子技術(shù)使運(yùn)動(dòng)機(jī)械實(shí)現(xiàn)柔性化和智能化, 實(shí)現(xiàn)在重載條件下的微小運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)是機(jī)電一體化追求的目標(biāo)。(2 驅(qū)動(dòng)部分驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)械動(dòng)作。有氣動(dòng)、電動(dòng)和液壓等不同驅(qū)動(dòng)方式。(3 檢測部分檢測運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)或其他需要監(jiān)測的物理量, 并將信息送回信息處理與控制部分, 作為發(fā)送402002年第7期 新技術(shù)應(yīng)用園地機(jī)電一體化

5、系統(tǒng)專題講座Mechatronics System -Do I t Y ourself第二講組合一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)組合與聯(lián)接Le sson Compounding A Mechatronics System任偲(北京元茂興控制設(shè)備技術(shù)有限責(zé)任公司構(gòu)建一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)工程, 我們將在上一講的基礎(chǔ)上, 組合一個(gè)簡單的機(jī)電一體化系統(tǒng)。系統(tǒng)要求:制作實(shí)現(xiàn)直角坐標(biāo)系機(jī)器人平面運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化系統(tǒng)。我們知道, 直角坐標(biāo)系機(jī)器人的基礎(chǔ)是可以實(shí)現(xiàn)XY 二維運(yùn)動(dòng)的XY 平臺。要使XY 平臺運(yùn)動(dòng)起來, 實(shí)現(xiàn)機(jī)器人XY 平面內(nèi)的定位, 必須要有動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu), 我們選擇最常用的電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng), 再

6、帶動(dòng)XY 平臺運(yùn)動(dòng)。這就構(gòu)成了普通的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(1 機(jī)器人XY 品, 需要用計(jì)算機(jī) , 控制平臺的運(yùn)動(dòng)MI NI -控制信息的依據(jù)。(4 信息處理與控制部分進(jìn)行信息處理與控制的核心, 猶如人的大腦。其中軟件和硬件的功能對系統(tǒng)的功能具有重要影響。因?yàn)樵跈C(jī)電一體化系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理與控制的目標(biāo)是運(yùn)動(dòng)機(jī)械, 所以, 國外也稱其為運(yùn)動(dòng)控制計(jì)算機(jī)。(5 能源部分為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力功能, 如電執(zhí)行機(jī)構(gòu)E M -300E M -350E M -4002相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)K H56JM2-802PMAC 來實(shí)現(xiàn)對平臺運(yùn)動(dòng)的控制。(2 機(jī)器人檢測XY 運(yùn)動(dòng)的可檢測(監(jiān)測 性和可感知性為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能化,

7、 需要能檢測運(yùn)動(dòng)的傳感器。根據(jù)需要監(jiān)測的運(yùn)動(dòng)量的不同選擇不同的檢測傳感器。在本例中, 我們需要XY 運(yùn)動(dòng)的位置。有兩種方法:一種是直接裝在運(yùn)動(dòng)平臺上的位置傳感器, , ; 另一種是通過編碼器檢測電, 為半閉環(huán), 我們先用后者建立系統(tǒng), 并逐?？紤]以上因素, 我們利用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的原理將模塊化的各個(gè)部件組合起來, 就構(gòu)成了一個(gè)簡單的機(jī)電一體化系統(tǒng)如圖1。源, 氣源和液力源等。另外, 還有實(shí)現(xiàn)各部分之間的順暢連接和通信的接口與連線。不同的機(jī)電一體化產(chǎn)品其組成部分的具體形式不同, 但絕大多數(shù)都包括以上幾個(gè)部分。如我們用于機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)用的EM 系列教學(xué)設(shè)備, 其各自配置如下?？刂撇糠旨砷_關(guān)電

8、源、控制核心是美國DE LT A T AU 公司生產(chǎn)的MINI -PM AC 、驅(qū)動(dòng)部分及轉(zhuǎn)接板面板配有日本UFO 手輪、按鈕及指示燈、RS232通信端口機(jī)械本體X/Y 兩軸平臺、南京工藝裝備廠滾珠絲杠:EM 系列配置表反饋元件無1000線/轉(zhuǎn)增量UPS200驅(qū)動(dòng)部分日本MY COM 公司步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器美國DE LT A T AU 公司4軸PW M 電流環(huán)放大器ACC8D -OP4A 日本松下200W 交流伺服驅(qū)動(dòng)器MS DA023A1A直流伺服電動(dòng)機(jī)V506-012E L8200W 交流伺服電動(dòng)機(jī)MS M A022A1G式碼盤2500線/轉(zhuǎn)增量FFD/604-3-P4直線導(dǎo)軌:GG B16BA2P2270-3式碼盤彈性聯(lián)軸器因此, 當(dāng)我們要?jiǎng)邮肿鲆粋€(gè)機(jī)電一體