機械自動化概論課件

機械自動化概述參考書劉永賢.機械工程概論.北京：機械工業(yè)出版社，2010于愛兵，馬廉潔等.機電一體化概論.北京：機械工業(yè)出版社，2013高森年.機電一體化.趙文珍譯.北京：科學出版社，2001李云江.機器人概論.北京：機械工業(yè)出版社，2011講授內容機械的發(fā)展與機械自動化機械自動化基礎知識機械自動化相關概念機械自動化系統的組成機械自動化的工作原理典型機械自動化系統舉例機器人數控機床機械自動化相關核心課程機械自動化領域的常用軟件工具思考題機械的發(fā)展與機械自動化洗衣機人力洗衣—工具時代機械洗衣—機械化時代自動洗衣—自動化時代未來洗衣—智能洗衣機機械的發(fā)展與機械自動化車輛人力畜力時代—工具時代機械動力時代—機械化時代無人駕駛汽車—自動化時代機械的發(fā)展與機械自動化機械加工人力畜力時代—工具時代機械動力時代—機械化時代數控機床—自動化時代機械自動化的基礎知識機械自動化相關概念機械自動化（mechanicalautomation)：指機器或者裝置在無人干預的情況下按照規(guī)定的程序或指令自動進行操作或運行。數控車床自動泊車全自動洗衣機機械自動化的基礎知識機械自動化相關概念機電一體化（Mechatronics）：在機械的主功能、動力功能、信息處理與控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成的系統?！毡荆?971年。智能化：是指在機器中引入人工智能（ArtificialIntelligence）技術。所謂人工智能是指使用計算機來模擬人的某些思維過程和智能行為（如感知、推理與決策、學習等）的學科。人工智能機器人機械自動化的基礎知識機械自動化系統的組成機器人足球VS機械自動化的基礎知識機械自動化系統的組成足球運動員的組成其它：內分泌、生殖系統、免疫系統運動系統手、足軀干肌肉神經系統感覺器官神經系統大腦能源系統消化系統呼吸系統循環(huán)系統泌尿系統運動、作業(yè)及支持控制及協調提供能源機械自動化的基礎知識機械自動化系統的組成機器人足球機電產品的組成能源系統：電源、燃料供給等（類似人的消化、呼吸、循環(huán)、泌尿系統）機械系統支撐單元（類似人的軀體）執(zhí)行單元（類似人的手足）傳動單元動力單元（類似人的肌肉）控制系統檢測單元（類似人的感官及感覺神經）控制單元（類似人的大腦）驅動單元（類似人控制肌肉運動的神經元）機械自動化的基礎知識機械自動化系統的工作原理控制系統的工作原理眼、耳、皮膚等感覺器官環(huán)境等外界信息大腦判斷決策肌肉動作手腳等執(zhí)行機構動作人對機器的操作過程軀體等支撐結構身體內部信息傳感檢測單元環(huán)境、工作狀況等信息控制單元驅動單元動力單元控制系統傳動單元執(zhí)行單元支撐單元機械系統能源系統機械自動化的基礎知識機械自動化系統的組成工作原理舉例：無人駕駛汽車典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的用途與定義一種模仿人或動物的自動化機器，用以代替人完成各種工作（日本，1967）。機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物類似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃決策能力、動作能力和協同交互能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器（我國科學家）。國際標準化組織(ISO)的定義具有類似于人或其它生物某種器官（肢體、感官等）的功能；具有通用性，工作種類多樣，動作程序靈活多變；具有不同程度的智能性，如記憶、感知、推理、決策、學習等；具有獨立性，在工作時可以不依賴于人類的干預。典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的功能動作功能：操作功能、行走功能感知、決策、控制功能人機交互功能典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：工業(yè)機器人面向工業(yè)領域的噴漆、焊接、噴丸、打磨、裝配、搬運等作業(yè)一般為多關節(jié)機械手。典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：工業(yè)機器人機器人車身焊接機器人車身噴漆典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：工業(yè)機器人機器人切割太陽能板機器人雕刻典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：工業(yè)機器人機器人裝配飛機部件機器人打包包裝典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：農業(yè)機器人各種插秧播種、收獲、噴藥、除草、動物飼養(yǎng)、屠宰分解機器人等由機械手、移動機構、傳感控制系統、動力源等組成。黃瓜收獲機器人日本研制的插秧機器人典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：服務機器人大樓清洗、病人護理、生活服務、汽車加油、刀削面、導游、醫(yī)用手術、娛樂機器人等具有更高的感覺與決策能力。機器人服務員拉車機器人典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：服務機器人家用清掃機器人導盲犬機器人墻壁清洗機器人娛樂機器人機器狗典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：服務機器人導游機器人理發(fā)機器人汽車加油機器人二師兄刀削面機器人典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：服務機器人機器人假肢微創(chuàng)手術機器人微型機器人醫(yī)用機器人典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：軍用機器人（特種機器人）地面軍用機器人：偵察、排爆、掃雷、消防、救援、保安、戰(zhàn)斗機器人；仿生螞蚱、仿生壁虎、仿生蛇等美軍偵察機器人美軍魔爪軍用機器人典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：地面軍用機器人（特種機器人）美軍大狗機器人軍用排爆機器人蛇形機器人德國機器人掃雷車典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：地面軍用機器人（特種機器人）機械蜈蚣仿生螞蟻機器壁虎典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：軍用機器人（特種機器人）水下軍用機器人（無人潛水艇、仿生魚、仿生水母、仿生龍蝦、仿生企鵝）自治水下機器人螺旋槳推進水下機器人典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：水下軍用機器人仿生金槍魚（MIT）仿生章魚仿生龍蝦仿生螃蟹仿生企鵝仿生水母典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：軍用機器人（特種機器人）空中軍用機器人（無人機）：固定翼無人偵察機、旋翼無人直升機、撲翼微型偵察機、仿生蒼蠅、仿生雨燕等美軍全球鷹無人機（機長13.4m，翼展35.5m，有效載荷900kg，巡航速度635km/h，航程26000km,續(xù)航時間42h）以色列蒼鷺無人機（翼展16.6m,速度225km/h，續(xù)航時間30小時）典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：空中軍用機器人（無人機）美軍幻影雷微型無人機（波音公司，翼展50英尺，速度614英里/小時）手拋發(fā)射的小型無人機典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：空中軍用機器人（無人機）瑞士小型無人機軍用微型無人機軍用微型無人機仿生蚊子（美國）機器人蒼蠅（哈佛大學，翼展3cm,重60mg)仿生蜻蜓(德國費斯托公司）典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的分類：軍用機器人（特種機器人）空間機器人：空間機器人（負責空間站與航天器的建造、維護、維修、空間實驗等）、星球探索機器人。美國勇氣號火星車美國好奇號火星車太空組裝雙臂機器人（加拿大）腿式機器人典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的機械系統組成典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的機械系統—手部斜楔杠桿式手部雙支點連桿式手部齒輪齒條杠桿式手部典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的機械系統—手部直線平移型手部四連桿平移式手部氣體吸附型手部典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的機械系統—手部電磁吸附型手部專用末端操作器1—鐵心2—隔磁環(huán)3—磁盤4—卡環(huán)5—蓋6—殼體7、8—擋圈9—螺母10—軸承11—線圈12——接線螺釘1—氣路接口2—定位銷3—電接頭4—電磁吸盤典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的機械系統—手部柔性手部多指靈巧手典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的機械系統—手腕手腕的運動1—手部驅動缸2—回轉液壓缸3—腕架4—通向手部的油管5—左進油孔6—通向擺動液壓缸的油管7—右進油管8—固定葉片9—缸體10—回轉軸11—回轉葉片12—手部典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的機械系統—手臂液壓驅動的手臂運動機構電機驅動的手臂運動機構典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的機械系統—行走機構自由運動的履帶式機器人具有良好適應能力的步行機器人輪腿機器人典型機械自動化系統舉例

—機器人人形機器人的控制要求行走控制身體的平衡控制行走步態(tài)的控制環(huán)境觀察與決策作業(yè)控制人機交互（聲音、表情等）典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的控制系統—感知：環(huán)境感知——視覺、接近覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺等傳感器；視覺傳感器動圈式聽覺傳感器研究前沿：機器視覺研究前沿：語音識別與理解接近傳感器：激光測距儀器嗅覺味覺傳感器（化學傳感器）研究前沿：人工鼻典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的控制系統—感知：環(huán)境感知——視覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺等傳感器；基于微動開關的觸覺傳感器基于壓電效應的壓覺傳感器基于壓阻效應的壓覺傳感器研究前沿：人工皮膚典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的控制系統—感知本體感知——關節(jié)位置、速度、加速度、受力平衡傳感器。光電型關節(jié)位置速度傳感器機器人手腕力覺傳感器機器人姿態(tài)傳感器（陀螺儀）身體加速度傳感器腳底力覺傳感器典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的控制系統控制計算機：包括控制計算機和軟件等嵌入式控制系統工業(yè)控制用計算機（IPC）可編程序控制器（PLC)典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人控制系統——驅動伺服電動機及驅動器液壓驅動器—擺動缸典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人控制系統—驅動液壓缸驅動的機器人關節(jié)氣動人工肌肉驅動的機器人關節(jié)典型機械自動化系統舉例

—機器人機器人的能源系統燃料化學能（活塞發(fā)動機、轉子發(fā)動機、噴氣發(fā)動機、燃料電池等）電能（有線電纜、電池）太陽能核能典型機械自動化系統舉例

—數控機床數控機床：由計算機控制機床運動及其加工過程，從而自動完成工件加工的機床。數控車削中心數控銑削中心數控3D打印典型機械自動化系統舉例

—數控機床數控機床工作原理加工程序：用數控機床能夠理解的語言對加工過程進行描述。數控裝置：專用計算機，對加工程序進行解釋和翻譯，對及其發(fā)出控制指令。伺服系統：接收數控裝置位置信息，轉換為機床的精確運動。電氣控制：實現對機床IO量的控制。機床本體：機械部分，主要包括支撐部件、主運動部件、進給運動部件等。典型機械自動化系統舉例

—數控機床數控機床組成—機床本體（機械結構）主軸滾珠絲杠副齒形帶直線導軌典型機械自動化系統舉例

—數控機床數控機床組成—傳感檢測系統安全紅外光欄圓光柵光電編碼器光柵尺典型機械自動化系統舉例

—數控機床數控機床組成—控制系統數控系統的主要工作：1、加工程序與參數的輸入2、譯碼3、刀具補償4、進給速度處理5、插補6、位置控制7、I/O處理8、顯示9、診斷數控系統外形圖典型機械自動化系統舉例

—數控機床數控機床組成—伺服與電氣控制系統開環(huán)伺服驅動系統閉環(huán)伺服驅動系統典型機械自動化系統舉例

—數控機床數控機床組成—伺服與電氣控制系統PLC控制系統電氣控制系統電磁閥機械自動化方面的核心課程基礎課程：《電工電子技術》、《微機原理》理論課程傳感與檢測技術：《工程測試技術》控制技術控制理論：《控制工程基礎》控制系統硬件設計：《微機控制技術》、《伺服驅動與電器控制》（電器部分）軟件系統設計：《計算機語言》驅動技術：《伺服驅動與電器控制》（伺服驅動部分）、《液壓傳動與控制>機械自動化中的總體與機械設計：《機電系統設計》環(huán)節(jié)實踐：《自動化基礎實驗》、《測試技術課程設計》、《機電系統設計課程設計》、畢業(yè)設計。機械自動化領域的常用軟件工具設計工具類軟件：AutoCAD：繪制二維機械圖Pro/Engineer,SolidWorks,