機(jī)電一體化技術(shù)作業(yè)題——答案

1、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院機(jī)電一體化技術(shù)作業(yè)題復(fù)習(xí)題一一、 名詞解釋：（40分）1 機(jī)械系統(tǒng)答：機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械系統(tǒng)與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比，除要求具有較高的定位精度外，還應(yīng)具備體積小、重量輕、剛度大、動態(tài)性能好等特點(diǎn)。概括地講，機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)包括傳動機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)三大部分。2 檢測系統(tǒng) 答：檢測系統(tǒng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)的一個(gè)基本要素，其功能是對系統(tǒng)運(yùn)行中所需的自身和外界環(huán)境參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測，將其變換成系統(tǒng)可識別的電信號，傳遞給信息處理單元。3 伺服系統(tǒng)答：伺服系統(tǒng)是指以機(jī)械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)，又稱隨動系統(tǒng)或伺服機(jī)構(gòu)。指在控制命令的指揮下，控制執(zhí)行元件工作，使機(jī)

2、械運(yùn)動部件按照控制命令的要求進(jìn)行運(yùn)動，并具有良好的動態(tài)性能。4 接口技術(shù)答：為構(gòu)成完整的并有一定控制和運(yùn)算功能的系統(tǒng)而將一個(gè)部件與另外的部件連接起來，這種連接就稱微處理器系統(tǒng)的接口。5 控制系統(tǒng)答：控制系統(tǒng)是機(jī)電一體化產(chǎn)品的中樞，用于實(shí)現(xiàn)信息處理、控制信號輸出、控制和協(xié)調(diào)機(jī)電一體化產(chǎn)品的其他內(nèi)部功能，通過控制系統(tǒng)的控制，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動，被控對象按照預(yù)定的規(guī)律或目的運(yùn)行，運(yùn)行效果通過傳感器反饋回控制系統(tǒng)，連同傳感器收集的其他有關(guān)信號供控制系統(tǒng)利用并不斷修正其控制指令。6 D/A轉(zhuǎn)換答：在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，很多被控對象要求用模擬量做控制信號，而計(jì)算機(jī)是數(shù)字系統(tǒng)，不能輸出模擬量，這就要求控制輸出接口

3、能完成將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，稱之為D / A轉(zhuǎn)換。7 傳動機(jī)構(gòu)答：機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳動機(jī)構(gòu)主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，因此，它實(shí)際上是一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換器。機(jī)電一體化系統(tǒng)中所用的傳動機(jī)構(gòu)主要有滑動絲杠副、滾珠絲杠副、齒輪傳動副、同步帶傳動副、間歇機(jī)構(gòu)、撓性傳動機(jī)構(gòu)等。8 機(jī)電一體化技術(shù)答：機(jī)電一體化技術(shù)是以電子技術(shù)特別是微電子技術(shù)為主導(dǎo)的多種新興技術(shù)與機(jī)械技術(shù)交叉、融合而成的綜合性高新技術(shù)，是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集成，是一個(gè)技術(shù)群的總稱，它包括機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)等。二、 簡答（60分）1、機(jī)電一體化產(chǎn)

4、品的組成和特點(diǎn)是什么？答：機(jī)電一體化產(chǎn)品是由機(jī)械系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及接口裝置等幾部分組成。機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來共同實(shí)現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來看，各組成部分通過輔助部件及相關(guān)的軟件有機(jī)的結(jié)合在一起，構(gòu)成一個(gè)內(nèi)部匹配合理、外部效能最佳的完整產(chǎn)品，品具有自動化、智能化和多功能的特性。2、機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的區(qū)別是什么？答：機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與常規(guī)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有著本質(zhì)上的區(qū)別。常規(guī)機(jī)械產(chǎn)品一般是先用單純機(jī)械設(shè)計(jì)的方法構(gòu)思和設(shè)計(jì)，再為這個(gè)純粹的機(jī)械設(shè)計(jì)選配適宜的電氣設(shè)備。這種方法實(shí)際上是面向設(shè)計(jì)者的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。相比之下機(jī)電一體化產(chǎn)

5、品的設(shè)計(jì)是面向產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，它要求設(shè)計(jì)者具有多種能力、視野開闊，具有綜合利用機(jī)械設(shè)計(jì)和電氣控制設(shè)計(jì)方面的知識和能力。3、機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)由哪幾部分組成？答：概括地講，機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)包括以下三大部分機(jī)構(gòu)。（1）傳動機(jī)構(gòu)。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳動機(jī)構(gòu)主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，因此，它實(shí)際上是一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換器。（2）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。其作用是支承和限制運(yùn)動部件按給定的運(yùn)動要求和規(guī)定的運(yùn)動方向運(yùn)動。該機(jī)構(gòu)應(yīng)能保證安全、準(zhǔn)確。（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)。用來完成操作任務(wù)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)操作指令的要求在動力源的帶動下，完成預(yù)定的操作。4、常用的傳動機(jī)構(gòu)有哪些，各有什么特點(diǎn)？答：機(jī)電一體化系統(tǒng)中所用的傳動機(jī)構(gòu)主要有滑動絲

6、杠副、滾珠絲杠副、齒輪傳動副、同步帶傳動副、間歇機(jī)構(gòu)、撓性傳動機(jī)構(gòu)等。滾珠絲杠副具有如下特點(diǎn)。傳動效率高。運(yùn)動具有可逆性。系統(tǒng)剛度好。傳動精度高。使用壽命長。不能自鎖。工藝復(fù)雜。同步帶傳動具有如下特點(diǎn)：能方便地實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)中心距的傳動，傳動比準(zhǔn)確，傳動效率高；工作平穩(wěn)，能吸收振動； 不需要潤滑，耐油、水、耐高溫，耐腐蝕，維護(hù)保養(yǎng)方便；強(qiáng)度高，厚度小，重量輕；中心距要求嚴(yán)格，安裝精度要求高；制造工藝復(fù)雜，成本高。5、諧波齒輪的特點(diǎn)是什么？答：諧波齒輪傳動具有以下優(yōu)點(diǎn)：傳動比大。承載能力大。傳動精度高?？梢韵蛎芊饪臻g傳遞運(yùn)動或動力。傳動平穩(wěn)。傳動效率高。結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。諧波齒輪傳動的缺點(diǎn)：柔

7、輪和波發(fā)生器制造復(fù)雜，需專門設(shè)備，成本較高。傳動比下限值較高。不能做成交叉軸和相交軸的結(jié)構(gòu)。6、鋼絲軟軸有幾種？主要應(yīng)用于那些場合？答：常用的鋼絲軟軸主要有功率型（G型）軟軸和控制型（K型）軟軸。主要用于兩個(gè)傳動機(jī)件的軸線不在同一直線上，或工作時(shí)彼此要求有相對運(yùn)動的傳動。它可以彎曲地繞過各種障礙物，遠(yuǎn)距離傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動。適合于受連續(xù)沖擊的場合，也適用于高速、小轉(zhuǎn)矩的場合，其轉(zhuǎn)速可達(dá)2萬r/min，傳遞功率不超過5.5kw，不適合低速大轉(zhuǎn)矩的傳動，因?yàn)檫@將使從動軸的轉(zhuǎn)速不均勻，扭轉(zhuǎn)剛度無法保證。7、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是什么？滾動導(dǎo)軌的特點(diǎn)有哪些？答：在機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中，導(dǎo)向支承部件的作用是支承和限

8、制運(yùn)動部件按給定的運(yùn)動要求和運(yùn)動方向運(yùn)動。，滾動導(dǎo)軌是在做相對直線運(yùn)動的兩導(dǎo)軌面之間加入滾動體，變滑動摩擦為滾動摩擦的一種直線運(yùn)動支承。滾動導(dǎo)軌作為滾動摩擦副的一類，具有很多優(yōu)點(diǎn)。摩擦系數(shù)?。?.0030.005），運(yùn)動靈活；動、靜摩擦系數(shù)基本相同，因而啟動阻力小，不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象；可以預(yù)緊，剛度高；壽命長；精度高；潤滑方便，可以采用脂潤滑。一次裝填，長期使用。8、滾動導(dǎo)軌分為哪幾類？答：滾動導(dǎo)軌按滾動體形狀不同，可以分為滾珠導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌、滾針導(dǎo)軌三種。滾珠導(dǎo)軌為點(diǎn)接觸，摩擦小、靈敏度高，但承載能力小、剛度低，適用于載荷不大，行程較小，而運(yùn)動靈敏度要求較高的場合。滾柱導(dǎo)軌為線接觸、承載能力和

9、剛度都比滾珠導(dǎo)軌大，適用于載荷較大的場合，但制造安裝要求高。滾柱結(jié)構(gòu)有實(shí)心和空心兩種?？招臐L柱在載荷作用下有微小變形，可減小導(dǎo)軌局部誤差和滾柱尺寸對運(yùn)動部件導(dǎo)向精度的影響。滾針導(dǎo)軌的尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、排列密集、承載能力大，但摩擦相應(yīng)增加，精度較低。適用于載荷大，導(dǎo)軌尺寸受限制的場合。9、同步帶傳動的特點(diǎn)并畫出草圖。答：同步帶傳動具有如下特點(diǎn)：圖 同步帶傳動能方便地實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)中心距的傳動，傳動比準(zhǔn)確，傳動效率高；工作平穩(wěn)，能吸收振動； 不需要潤滑，耐油、水、耐高溫，耐腐蝕，維護(hù)保養(yǎng)方便；強(qiáng)度高，厚度小，重量輕；中心距要求嚴(yán)格，安裝精度要求高；制造工藝復(fù)雜，成本高。10、檢測系統(tǒng)的基本特性有哪些？在

10、設(shè)計(jì)檢測系統(tǒng)時(shí)應(yīng)如何選擇靈敏度、精確度等指標(biāo)？答：在滿足檢測系統(tǒng)基本功能要求的前提下，應(yīng)以技術(shù)上合理可行，經(jīng)濟(jì)上節(jié)約為基本原則，對設(shè)計(jì)的檢測系統(tǒng)應(yīng)提出基本要求：（1）靈敏度及分辨率。（2）精確度。（3）系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性。（4）穩(wěn)定性。（5）線性特性。（6）檢測方式。原則上說，檢測系統(tǒng)的靈敏度應(yīng)盡可能高一些，高靈敏度意味著它能“感知”到被檢測對象的微小變化。但是，高靈敏度或高分辨率系統(tǒng)對信號中的噪音成分也同樣敏感，噪音也可能被系統(tǒng)的放大環(huán)節(jié)放大。如何達(dá)到即能檢測到微小的被檢測量的變化，又能使噪音被抑制到最小程度，是檢測系統(tǒng)主要技術(shù)目標(biāo)之一。根據(jù)誤差理論，一個(gè)檢測系統(tǒng)的精確度取決于組成系統(tǒng)的各環(huán)

11、節(jié)精確度的最小值。所以在選擇設(shè)計(jì)檢測系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該盡可能保持各環(huán)節(jié)具有相同或相近的精確度。如果某一環(huán)節(jié)精確度太低，會影響整個(gè)系統(tǒng)的精確度。若不能保證各環(huán)節(jié)具有相同的精確度，應(yīng)該按前面環(huán)節(jié)精確度高于后面環(huán)節(jié)的原則布置系統(tǒng)。選擇一個(gè)檢測系統(tǒng)的精確度，應(yīng)從檢測系統(tǒng)的最終目的及經(jīng)濟(jì)情況等幾方面綜合考慮。復(fù)習(xí)題二一、名詞解釋：（20分）1 機(jī)電一體化技術(shù)答：答：機(jī)電一體化技術(shù)是以電子技術(shù)特別是微電子技術(shù)為主導(dǎo)的多種新興技術(shù)與機(jī)械技術(shù)交叉、融合而成的綜合性高新技術(shù)，是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集成，是一個(gè)技術(shù)群的總稱，它包括機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動技

12、術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)等。2 檢測系統(tǒng) 答：檢測系統(tǒng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)的一個(gè)基本要素，其功能是對系統(tǒng)運(yùn)行中所需的自身和外界環(huán)境參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測，將其變換成系統(tǒng)可識別的電信號，傳遞給信息處理單元。3 伺服系統(tǒng)答：伺服系統(tǒng)是指以機(jī)械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)，又稱隨動系統(tǒng)或伺服機(jī)構(gòu)。指在控制命令的指揮下，控制執(zhí)行元件工作，使機(jī)械運(yùn)動部件按照控制命令的要求進(jìn)行運(yùn)動，并具有良好的動態(tài)性能。4 人機(jī)接口答：人機(jī)接口要完成二個(gè)方面的工作，一是操作者通過輸入設(shè)備向CPU發(fā)出指令，干預(yù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，二是在CPU的控制下，用顯示設(shè)備來顯示機(jī)器工作狀態(tài)的各種信息。人機(jī)接口分為輸入接口和輸出接口。人機(jī)接口具

13、有專用性和低速性。5 A/D轉(zhuǎn)換答：A / D轉(zhuǎn)換是從模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，它是信息采集系統(tǒng)中模擬放大電路和CPU的接口。二、簡答（60分）1、畫出一般模擬信號檢測系統(tǒng)的組成框圖，并說明對信號調(diào)制的作用。答：典型模擬信號檢測系統(tǒng)框圖如圖所示。傳感器基本測量電路調(diào)制器解調(diào)器放大器接口電路轉(zhuǎn)換電路濾波器將直流或頻率較低的緩變信號變成頻率比較高的交流信號過程稱為調(diào)制，調(diào)制過程是利用頻率較低的信號控制一個(gè)頻率較高的信號，使頻率較高信號的某些特征隨著低頻信號變化而變化。2、與模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn)是什么？答：數(shù)字濾波器與模擬濾波器相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：數(shù)字濾波器是計(jì)算機(jī)的運(yùn)算過程，不需要額外的硬件

14、設(shè)備，不存在阻抗匹配問題，可靠性高，穩(wěn)定性好；可以對頻率很低或很高的信號實(shí)現(xiàn)濾波；可根據(jù)信號的不同，采用不同的濾波方法或?yàn)V波參數(shù)，應(yīng)用靈活、方便、功能強(qiáng)。3、試畫出光電信號的采集及整形電路，并說明工作原理，畫波形。答：光電脈沖傳感器由發(fā)光二極管和光電三極管組成，發(fā)光二極管產(chǎn)生恒定的光線，通過光刪射入光電三極管。根據(jù)光電三極管的特性，可以利用簡單的共射極電路或共集電極電路將三極管的電流轉(zhuǎn)換成電壓輸出，圖（a）為一射極輸出的轉(zhuǎn)換電路。 (a)光電轉(zhuǎn)換、脈沖整形電路 (b)波形圖 圖光電脈沖信號拾取及整形原理由于光電檢測的光柵在條紋交替時(shí)，會出現(xiàn)一個(gè)過度狀態(tài)，使光電三極管的輸出產(chǎn)生抖動現(xiàn)象，如圖（b

15、）。為了消除這種抖動，需要對三極管的輸出進(jìn)行整形處理，這種處理通常利用斯密特觸發(fā)器進(jìn)行。4、直流伺服電動機(jī)電樞控制時(shí)，始動電壓指什么？答：從直流伺服電動機(jī)調(diào)節(jié)特性我們看到，一定時(shí)，控制電壓高時(shí)，轉(zhuǎn)速也高，兩者成正比關(guān)系。當(dāng)n=0時(shí)，不同轉(zhuǎn)矩需要的控制制電壓也不同。如時(shí)，說明當(dāng)控制電壓時(shí)，電動機(jī)才能轉(zhuǎn)起來，稱為始動電壓。不同，始動電壓不同，大的始動電壓也大。當(dāng)電動機(jī)理想空載時(shí)，只要有信號電壓，電動機(jī)自然轉(zhuǎn)動。5、在步進(jìn)電動機(jī)中，什么叫三相單三拍運(yùn)行？三相雙三拍運(yùn)行；它們各有何特點(diǎn)？答：步進(jìn)電機(jī)的工作方式是以轉(zhuǎn)動一個(gè)齒距所用的拍數(shù)來表示的。拍數(shù)實(shí)際上就是轉(zhuǎn)動一個(gè)齒距所需的電源電壓換相次數(shù)，電機(jī)采用

16、的三相單三拍方式，“單”指每拍只有一相繞組通電。除了單三拍外，還可以有雙三拍，即每拍有兩相繞組通電，通電順序?yàn)锳BBCCAAB，步距角與單三拍相同。但是，雙三拍時(shí)，轉(zhuǎn)子在每一步的平衡點(diǎn)受到兩個(gè)相反方面的轉(zhuǎn)矩而平衡，振蕩弱，穩(wěn)定性好。6、簡述步進(jìn)電動機(jī)的工作原理答：步進(jìn)電動機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的控制電動機(jī)。通俗地講，就是在這種電動機(jī)上外加一個(gè)脈沖信號，它就運(yùn)動一步。正因?yàn)樗倪\(yùn)動形式是步進(jìn)式的，故稱為步進(jìn)電動機(jī)。步進(jìn)電動機(jī)的輸入是脈沖信號，從主繞組內(nèi)的電流來看，既不是通常的正弦電流，也不是恒定的直流，而是脈沖的電流，所以步進(jìn)電動機(jī)有時(shí)也稱作脈沖馬達(dá)。7、畫圖說明PWM電

17、動機(jī)調(diào)速的工作原理？答：它的基本原理是：利用大功率晶體管的開關(guān)作用，將直流電源電壓轉(zhuǎn)換成一定頻率（例如2000HZ）的方波電壓，加在直流電動機(jī)的電樞上，通過對方波脈沖寬度的控制，改變電樞的平均電壓，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即“脈寬調(diào)制”的原理。8、LED顯示技術(shù)中的譯碼器有什么不同？答：顯示譯碼器是以LED的對應(yīng)段碼為輸出的，針對LED的共陽、共陰極之分應(yīng)選擇對應(yīng)的顯示譯碼器，根據(jù)顯示方式不同有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示之分。9、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)是什么？答：主要由中央處理單元、存儲器、I/O子系統(tǒng)、人機(jī)接口、系統(tǒng)支持功能等組成，以高可靠性、實(shí)時(shí)性、低功耗為其顯著特征。10、MCS51單片機(jī)有哪些

18、信號需要芯片引腳以第二功能的方式提供？答：P3的8條口線都定義有第二功能，并且應(yīng)用的最多。P3口線的第二功能見表。 表 P3口線的第二功能口線第二功能信號名稱P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2INT0外部中斷0申請P3.3INT1外部中斷1申請P3.4T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入P3.5T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入P3.6WR外部RAM寫選通P3.7RD外部RAM讀選通復(fù)習(xí)題三一、 名詞解釋：（40分）1、 A/D轉(zhuǎn)換答：A / D轉(zhuǎn)換是從模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，它是信息采集系統(tǒng)中模擬放大電路和CPU的接口。2、 續(xù)流二極管答：為了使晶閘管在電源電壓降到0時(shí)能及時(shí)關(guān)斷（

19、也為了負(fù)載上不出現(xiàn)負(fù)電壓），可以在感性負(fù)載二端并聯(lián)一個(gè)二極管，稱為續(xù)流二極管3、 保護(hù)地線答：為了保護(hù)人身和設(shè)備的安全，免遭雷擊、漏電、靜電等危害，這類地線稱為保護(hù)地線，應(yīng)與真正大地連接。4、 屏蔽地線答：為了屏蔽電磁干擾等而采用的屏蔽電纜的接地端，稱為屏蔽地線。5、 系統(tǒng)地線答：通常指機(jī)電一體化系統(tǒng)中弱電設(shè)備的接地和屏蔽地線的總稱。6、 數(shù)字地答：數(shù)字信號的零電位點(diǎn)。7、 模擬地答：模擬信號的零電位點(diǎn)。8、機(jī)電一體化技術(shù)答：機(jī)電一體化技術(shù)是以電子技術(shù)特別是微電子技術(shù)為主導(dǎo)的多種新興技術(shù)與機(jī)械技術(shù)交叉、融合而成的綜合性高新技術(shù)，是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集成，是一個(gè)技術(shù)群的總稱，它包括機(jī)械

20、技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)等。二、 簡答（60分）1、機(jī)器人有哪些主要機(jī)能？答：從機(jī)器人的研究發(fā)展情況來看，機(jī)器人應(yīng)具有運(yùn)動機(jī)能、思維控制機(jī)能和檢測機(jī)能三大機(jī)能，如圖所示。機(jī)器人操作抓取機(jī)能行走機(jī)能識別機(jī)能示教再現(xiàn)機(jī)能動作智能機(jī)能邏緝判斷機(jī)能自適應(yīng)機(jī)能學(xué)習(xí)機(jī)能檢測機(jī)能思維控制機(jī)能 運(yùn)動機(jī)能聲光味檢測機(jī)能位置檢測機(jī)能速度檢測機(jī)能力及力矩檢測機(jī)能圖 機(jī)器人機(jī)能2、機(jī)器人有哪些組成要素？答：機(jī)器人一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，檢測傳感系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)等組成： 機(jī)械系統(tǒng)。執(zhí)行系統(tǒng)是完成抓取工件（或工具）實(shí)現(xiàn)所需運(yùn)動的機(jī)械部件

21、，包括手部、腕部、臂部、機(jī)身以及行走機(jī)構(gòu)。 驅(qū)動系統(tǒng)。驅(qū)動系統(tǒng)的作用是向執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動力。 控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)是機(jī)器人的指揮中心，它控制機(jī)器人按規(guī)定的程序運(yùn)動。 檢測傳感系統(tǒng)。它主要檢測機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動位置、狀態(tài)，并隨時(shí)將機(jī)械系統(tǒng)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使機(jī)械系統(tǒng)以一定的精度達(dá)到設(shè)定的位置狀態(tài)。 人工智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要賦予機(jī)器人自動識別、判斷和適應(yīng)性操作。3、機(jī)電一體化產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)有哪些？如何根據(jù)使用要求來確定產(chǎn)品的性能指標(biāo)？答：產(chǎn)品的使用要求包括功能性要求、經(jīng)濟(jì)性要求和安全性要求等，產(chǎn)品的性能指標(biāo)應(yīng)根據(jù)這些要求及生產(chǎn)者的設(shè)計(jì)

22、和制造能力、市場需求等來確定。（1）功能性要求功能范圍。 精度指標(biāo)。 可靠性指標(biāo)。 維修性指標(biāo)。（2）經(jīng)濟(jì)性要求 購置費(fèi)用。 使用費(fèi)用。（3）安全性要求安全性要求包括對人身安全的要求和對產(chǎn)品安全的要求。4、什么是機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)？答：機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)是應(yīng)用系統(tǒng)總體技術(shù)，從整體目標(biāo)出發(fā)，綜合分析機(jī)電一體化產(chǎn)品的性能要求及各機(jī)、電組成單元的特性，選擇最合理的單元組合方案，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品整體優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程。5、機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有哪些？答：一般來說，機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)包括下述一些主要內(nèi)容。（1）詳盡搜集用戶對所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的需求 設(shè)計(jì)任何系統(tǒng)，首先要收集所有相關(guān)的信息，包括設(shè)計(jì)需求、背

23、景技術(shù)資料。 設(shè)計(jì)對象所具有的主要功能。 設(shè)計(jì)對象與其工作環(huán)境的界面。 設(shè)計(jì)對象對操作者技術(shù)水平的需求。 設(shè)計(jì)對象是否被制造過，假如與設(shè)計(jì)對象類似的產(chǎn)品已在生產(chǎn)，則應(yīng)參觀生產(chǎn)過程，并尋找有關(guān)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)文件。 了解用戶自身的一些規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)，例如廠標(biāo)，一般技術(shù)要求，對產(chǎn)品表面的要求（防蝕、色彩）等。（2）設(shè)計(jì)對象工作原理的設(shè)計(jì)（3）主要結(jié)構(gòu)方案的選擇（4）摩擦形式的選擇（5）系統(tǒng)簡圖的繪制（6）總體精度分配（7）總體設(shè)計(jì)報(bào)告6、可編程控制器控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)步驟分哪幾步？答：PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟如圖所示。（a）根據(jù)工藝分析控制要求（b） 確定所需的用戶輸入/輸出設(shè)備及I/O點(diǎn)數(shù)（c） 選

24、擇PLC（d） 分配PLC的I/O點(diǎn)編號（e） PLC程序設(shè)計(jì)圖5 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟7、可編程控制器常用編程語言有哪幾種？答：PLC不采用計(jì)算機(jī)編程語言，而常采用面向控制過程、面向?qū)ο蟮摹白匀徽Z言編程”。這些編程語言有梯形圖語言、指令表（助記符）語言、流程圖語言、布爾代數(shù)語言。8、可編程控制器常用編程語言的特點(diǎn)是什么？答：梯形圖語言梯形圖在形式上類似于繼電器控制電路，它是用各種圖形符號連接而成的，梯形圖直觀易懂，為電氣人員所熟悉，因此是應(yīng)用最多的一種編程語言。指令表（助記符）語言指令表語言類似微機(jī)匯編語言的形式，它是用指令的助記符來編程的。助記符語言也是應(yīng)用廣泛的一種編程語言。流程圖語言

25、流程圖類似于“與”、“或”、“非”等邏輯電路圖。流程圖也比較直觀易懂，有一定數(shù)字電路知識的工程人員很容易掌握。布爾代數(shù)語言是利用布爾代數(shù)所組成的邏輯表達(dá)式來表達(dá)系統(tǒng)的控制關(guān)系。9、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)是什么？答：主要由中央處理單元、存儲器、I/O子系統(tǒng)、人機(jī)接口、系統(tǒng)支持功能等組成，以高可靠性、實(shí)時(shí)性、低功耗為其顯著特征。10、MCS51單片機(jī)有哪些信號需要芯片引腳以第二功能的方式提供？答：P3的8條口線都定義有第二功能，并且應(yīng)用的最多。P3口線的第二功能見表。 表 P3口線的第二功能口線第二功能信號名稱P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2INT0外部中斷0申請P

26、3.3INT1外部中斷1申請P3.4T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入P3.5T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入P3.6WR外部RAM寫選通P3.7RD外部RAM讀選通復(fù)習(xí)題四一、名詞解釋：（40分）1、機(jī)械系統(tǒng)答：機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械系統(tǒng)與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比，除要求具有較高的定位精度外，還應(yīng)具備體積小、重量輕、剛度大、動態(tài)性能好等特點(diǎn)。概括地講，機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)包括傳動機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)三大部分。2、檢測系統(tǒng) 答：檢測系統(tǒng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)的一個(gè)基本要素，其功能是對系統(tǒng)運(yùn)行中所需的自身和外界環(huán)境參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測，將其變換成系統(tǒng)可識別的電信號，傳遞給信息處理單元。3、 伺服系統(tǒng)答：伺服系統(tǒng)是指

27、以機(jī)械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)，又稱隨動系統(tǒng)或伺服機(jī)構(gòu)。指在控制命令的指揮下，控制執(zhí)行元件工作，使機(jī)械運(yùn)動部件按照控制命令的要求進(jìn)行運(yùn)動，并具有良好的動態(tài)性能。4、 接口技術(shù)答：為構(gòu)成完整的并有一定控制和運(yùn)算功能的系統(tǒng)而將一個(gè)部件與另外的部件連接起來，這種連接就稱微處理器系統(tǒng)的接口。5、 控制系統(tǒng)答：控制系統(tǒng)是機(jī)電一體化產(chǎn)品的中樞，用于實(shí)現(xiàn)信息處理、控制信號輸出、控制和協(xié)調(diào)機(jī)電一體化產(chǎn)品的其他內(nèi)部功能，通過控制系統(tǒng)的控制，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動，被控對象按照預(yù)定的規(guī)律或目的運(yùn)行，運(yùn)行效果通過傳感器反饋回控制系統(tǒng)，連同傳感器收集的其他有關(guān)信號供控制系統(tǒng)利用并不斷修正其控制指令。6、 D/A轉(zhuǎn)

28、換答：在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，很多被控對象要求用模擬量做控制信號，而計(jì)算機(jī)是數(shù)字系統(tǒng)，不能輸出模擬量，這就要求控制輸出接口能完成將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，稱之為D / A轉(zhuǎn)換。7、 傳動機(jī)構(gòu)答：機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳動機(jī)構(gòu)主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，因此，它實(shí)際上是一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換器。機(jī)電一體化系統(tǒng)中所用的傳動機(jī)構(gòu)主要有滑動絲杠副、滾珠絲杠副、齒輪傳動副、同步帶傳動副、間歇機(jī)構(gòu)、撓性傳動機(jī)構(gòu)等。8、 機(jī)電一體化技術(shù)答：機(jī)電一體化技術(shù)是以電子技術(shù)特別是微電子技術(shù)為主導(dǎo)的多種新興技術(shù)與機(jī)械技術(shù)交叉、融合而成的綜合性高新技術(shù)，是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集成，是一個(gè)技術(shù)群的總稱，它包括機(jī)械技術(shù)、微電子技

29、術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)等。二、簡答（60分）1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)什么？答：主要由中央處理單元、存儲器、I/O子系統(tǒng)、人機(jī)接口、系統(tǒng)支持功能等組成，以高可靠性、實(shí)時(shí)性、低功耗為其顯著特征。2、機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)包括哪幾方面？答：機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)包括下述六個(gè)方面：（1） 精密機(jī)械技術(shù)。（2）檢測與傳感器技術(shù)。（3）信息處理技術(shù)。（4）自動控制技術(shù)。（5）伺服驅(qū)動技術(shù)。（6）系統(tǒng)總體技術(shù)。3、MCS-51單片機(jī)有哪些信號需要芯片引腳以第二功能的方式提供？答：答：P3的8條口線都定義有第二功能，并且應(yīng)用的最多。P3口線

30、的第二功能見表。 表 P3口線的第二功能口線第二功能信號名稱P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2INT0外部中斷0申請P3.3INT1外部中斷1申請P3.4T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入P3.5T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入P3.6WR外部RAM寫選通P3.7RD外部RAM讀選通4、與模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn)是什么？答：數(shù)字濾波器與模擬濾波器相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：數(shù)字濾波器是計(jì)算機(jī)的運(yùn)算過程，不需要額外的硬件設(shè)備，不存在阻抗匹配問題，可靠性高，穩(wěn)定性好；可以對頻率很低或很高的信號實(shí)現(xiàn)濾波；可根據(jù)信號的不同，采用不同的濾波方法或?yàn)V波參數(shù)，應(yīng)用靈活、方便、功能強(qiáng)。5、直流伺

31、服電動機(jī)電樞控制時(shí)，始動電壓指什么？與負(fù)載轉(zhuǎn)據(jù)大小有什么關(guān)系？答：從直流伺服電動機(jī)調(diào)節(jié)特性我們看到，一定時(shí)，控制電壓高時(shí)，轉(zhuǎn)速也高，兩者成正比關(guān)系。當(dāng)n=0時(shí)，不同轉(zhuǎn)矩需要的控制制電壓也不同。如時(shí)，說明當(dāng)控制電壓時(shí)，電動機(jī)才能轉(zhuǎn)起來，稱為始動電壓。不同，始動電壓不同，大的始動電壓也大。當(dāng)電動機(jī)理想空載時(shí)，只要有信號電壓，電動機(jī)自然轉(zhuǎn)動。6、可編程控制器控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)步驟分哪幾步？答：PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟如圖所示。（a）根據(jù)工藝分析控制要求（b） 確定所需的用戶輸入/輸出設(shè)備及I/O點(diǎn)數(shù)（c） 選擇PLC（d） 分配PLC的I/O點(diǎn)編號（e） PLC程序設(shè)計(jì)圖5 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步

32、驟7、什么是機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)?機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有哪些？答：機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)是應(yīng)用系統(tǒng)總體技術(shù)，從整體目標(biāo)出發(fā)，綜合分析機(jī)電一體化產(chǎn)品的性能要求及各機(jī)、電組成單元的特性，選擇最合理的單元組合方案，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品整體優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程。一般來說，機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)包括下述一些主要內(nèi)容。（1）詳盡搜集用戶對所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的需求 設(shè)計(jì)任何系統(tǒng)，首先要收集所有相關(guān)的信息，包括設(shè)計(jì)需求、背景技術(shù)資料。 設(shè)計(jì)對象所具有的主要功能。 設(shè)計(jì)對象與其工作環(huán)境的界面。 設(shè)計(jì)對象對操作者技術(shù)水平的需求。 設(shè)計(jì)對象是否被制造過，假如與設(shè)計(jì)對象類似的產(chǎn)品已在生產(chǎn)，則應(yīng)參觀生產(chǎn)過程，并尋找有關(guān)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)文件。

33、 了解用戶自身的一些規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)，例如廠標(biāo)，一般技術(shù)要求，對產(chǎn)品表面的要求（防蝕、色彩）等。（2）設(shè)計(jì)對象工作原理的設(shè)計(jì)（3）主要結(jié)構(gòu)方案的選擇（4）摩擦形式的選擇（5）系統(tǒng)簡圖的繪制（6）總體精度分配（7）總體設(shè)計(jì)報(bào)告8、機(jī)器人有哪些主要機(jī)能？答：從機(jī)器人的研究發(fā)展情況來看，機(jī)器人應(yīng)具有運(yùn)動機(jī)能、思維控制機(jī)能和檢測機(jī)能三大機(jī)能，如圖所示。機(jī)器人操作抓取機(jī)能行走機(jī)能識別機(jī)能示教再現(xiàn)機(jī)能動作智能機(jī)能邏緝判斷機(jī)能自適應(yīng)機(jī)能學(xué)習(xí)機(jī)能檢測機(jī)能思維控制機(jī)能 運(yùn)動機(jī)能聲光味檢測機(jī)能位置檢測機(jī)能速度檢測機(jī)能力及力矩檢測機(jī)能圖 機(jī)器人機(jī)能9數(shù)控機(jī)床的控制原理什么？答：數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，是將被加工零件的工藝過程

34、、工藝參數(shù)等用數(shù)控語言編制成加工程序，這些程序是數(shù)控機(jī)床的工作指令。將加工程序輸入到數(shù)控裝置，再由數(shù)控裝置控制機(jī)床主運(yùn)動的變速、起停，進(jìn)給運(yùn)動的方向、速度和位移量，以及其它輔助裝置嚴(yán)格地按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進(jìn)行工作，從而加工出符合要求的零件。為了提高加工精度，一般還裝有位置檢測反饋回路，這樣就構(gòu)成了閉環(huán)控制系統(tǒng)。10. CIMS的主要關(guān)鍵技術(shù)是哪些?答：歸納起來，大致有以下五個(gè)方面: CIMS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)。 支持集成制造系統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)及系統(tǒng)應(yīng)用支撐軟件。 工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)。 自動化制造技術(shù)與設(shè)備。 軟件開發(fā)環(huán)境。復(fù)習(xí)題五一、名詞解釋：（20分）1、機(jī)電一體化技術(shù)

35、答：答：機(jī)電一體化技術(shù)是以電子技術(shù)特別是微電子技術(shù)為主導(dǎo)的多種新興技術(shù)與機(jī)械技術(shù)交叉、融合而成的綜合性高新技術(shù)，是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集成，是一個(gè)技術(shù)群的總稱，它包括機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)等。2、 檢測系統(tǒng) 答：檢測系統(tǒng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)的一個(gè)基本要素，其功能是對系統(tǒng)運(yùn)行中所需的自身和外界環(huán)境參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測，將其變換成系統(tǒng)可識別的電信號，傳遞給信息處理單元。3、伺服系統(tǒng)答：伺服系統(tǒng)是指以機(jī)械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)，又稱隨動系統(tǒng)或伺服機(jī)構(gòu)。指在控制命令的指揮下，控制執(zhí)行元件工作，使機(jī)械運(yùn)動部件按

36、照控制命令的要求進(jìn)行運(yùn)動，并具有良好的動態(tài)性能。4、人機(jī)接口答：人機(jī)接口要完成二個(gè)方面的工作，一是操作者通過輸入設(shè)備向CPU發(fā)出指令，干預(yù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，二是在CPU的控制下，用顯示設(shè)備來顯示機(jī)器工作狀態(tài)的各種信息。人機(jī)接口分為輸入接口和輸出接口。人機(jī)接口具有專用性和低速性。5、A/D轉(zhuǎn)換答：A / D轉(zhuǎn)換是從模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，它是信息采集系統(tǒng)中模擬放大電路和CPU的接口。二、簡答（80分）1、機(jī)電一體化產(chǎn)品的特點(diǎn)？答：機(jī)電一體化產(chǎn)品是由機(jī)械系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及接口裝置等幾部分組成。機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來共同實(shí)現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來看，各組

37、成部分通過輔助部件及相關(guān)的軟件有機(jī)的結(jié)合在一起，構(gòu)成一個(gè)內(nèi)部匹配合理、外部效能最佳的完整產(chǎn)品，品具有自動化、智能化和多功能的特性。2、機(jī)電一體化系統(tǒng)由哪幾部分組成？答：概括地講，機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)包括以下三大部分機(jī)構(gòu)。（1）傳動機(jī)構(gòu)。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳動機(jī)構(gòu)主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，因此，它實(shí)際上是一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換器。（2）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。其作用是支承和限制運(yùn)動部件按給定的運(yùn)動要求和規(guī)定的運(yùn)動方向運(yùn)動。該機(jī)構(gòu)應(yīng)能保證安全、準(zhǔn)確。（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)。用來完成操作任務(wù)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)操作指令的要求在動力源的帶動下，完成預(yù)定的操作。3、鋼絲軟軸有幾種？主要應(yīng)用于哪些場合？答：常用的鋼絲軟軸主要有功率型（G型）軟軸和控制型（K型）軟軸。主要用于兩個(gè)傳動機(jī)件的軸線不在同一直線上，或工作時(shí)彼此要求有相對運(yùn)動的傳動。它可以彎曲地繞過各種障礙物，遠(yuǎn)距離傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動。適合于受連續(xù)沖擊的場合，也適用于高速、小轉(zhuǎn)矩的場合，其轉(zhuǎn)速可達(dá)2萬r/min，傳遞功率不超過5.5kw，不適合低速大轉(zhuǎn)矩的傳動，因?yàn)檫@將使從動軸的轉(zhuǎn)速不均勻，扭轉(zhuǎn)剛度無法保證。4、畫出一般模擬信號檢測系統(tǒng)