機(jī)電一體化概述

機(jī)電一體化概述儀征技師學(xué)院2021.5.13精選ppt學(xué)習(xí)目的：目的：

建立概念－什么是機(jī)電一體化；開(kāi)闊眼界－機(jī)電一體化技術(shù)是怎樣應(yīng)用的；掌握思想方法－機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)該怎樣應(yīng)用。精選ppt第一節(jié)機(jī)電一體化的概念

機(jī)電一體化是一門(mén)跨學(xué)科的新興邊緣學(xué)科。在二十世紀(jì)七十年代，日本人首先提出機(jī)電一體化的概念。日本人通過(guò)他們所創(chuàng)造的一個(gè)英語(yǔ)詞匯

Mechatronics

來(lái)表達(dá)這一概念。Mechanics〔機(jī)械學(xué)〕Electronics〔電子學(xué)〕從這個(gè)組合詞的構(gòu)成來(lái)說(shuō)，表達(dá)了“機(jī)械電子學(xué)〞的意義。需要強(qiáng)調(diào)的是，Mechatronics表達(dá)的是“機(jī)械技術(shù)與〔微〕電子技術(shù)相結(jié)合〞的概念，而不是機(jī)械與電氣〔控制〕技術(shù)的結(jié)合。注意：★電氣控制包括了強(qiáng)電和弱電〔微電子〕兩種控制?！镌诙兰o(jì)七十年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)附屬于電子技術(shù)，實(shí)際上Mechatronics包括機(jī)械、電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)。精選ppt機(jī)電一體化定義：機(jī)電一體化·是微電子技術(shù)向傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)滲透過(guò)程中逐漸形成的一個(gè)新的概念，是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)相互融合的產(chǎn)物。

——多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)。

——新型的機(jī)械電子器件(稱為機(jī)電一體化產(chǎn)品)

機(jī)電一體化技術(shù)是一門(mén)新興的綜合性技術(shù)，它在技術(shù)上并沒(méi)有什么新創(chuàng)造或新發(fā)現(xiàn)，而主要地是把機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)等有關(guān)技術(shù)綜合應(yīng)用。因此，機(jī)電一體化是一門(mén)跨學(xué)科的邊緣學(xué)科，是在系統(tǒng)論、控制論和信息論根底上建立起來(lái)的應(yīng)用學(xué)科。精選ppt

關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)可以從以下幾個(gè)方面去理解：

1．機(jī)電一體化技術(shù)從硬件上是由機(jī)械裝置、電子裝置、計(jì)算機(jī)等組合而成。2．為獲得最正確的技術(shù)效果，應(yīng)從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，把機(jī)械局部和電子、計(jì)算機(jī)局部融合在一起，通盤(pán)考慮。3．通過(guò)采用電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備或系統(tǒng)的控制和管理。4．信息是實(shí)現(xiàn)控制和管理的根底。因此，信息在機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中具有非常重要的地位。精選ppt

機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)象目前，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，應(yīng)用形式多種多樣。歸納起來(lái)，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)象主要為機(jī)電一體化產(chǎn)品和機(jī)電一體化〔制造〕系統(tǒng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品機(jī)電一體化產(chǎn)品是指采用機(jī)械裝置、電子裝置或計(jì)算機(jī)等組合而成的產(chǎn)品，其主要目的是提高產(chǎn)品性能、增加產(chǎn)品的功能、減小產(chǎn)品的外形尺寸。典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品有數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、電子化的照相機(jī)、電子手表、電子化的洗衣機(jī)、變頻式空調(diào)、微電腦控制的電冰箱、攝像機(jī)、錄像機(jī)、按鍵式機(jī)、機(jī)、復(fù)印機(jī)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、打印機(jī)、繪圖機(jī)等。由以上列舉的機(jī)電一體化產(chǎn)品可以看出，許多家用電器和辦公設(shè)備都屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品。精選ppt機(jī)電一體化產(chǎn)品概況

機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類繁多，為了便于對(duì)其開(kāi)展研究，可以按所需要的方式進(jìn)行分類。

一、根據(jù)產(chǎn)品的用途分類

根據(jù)用途的不同，機(jī)電一體化產(chǎn)品可以分為以下幾大類:

1．家用電器類

這類機(jī)電一體化產(chǎn)品有電子化的洗衣機(jī)、變頻式空調(diào)、錄相機(jī)、攝像機(jī)、電子化的照相機(jī)、電子化的鐘表等。

2．辦公類

這類機(jī)電一體化產(chǎn)品有復(fù)印機(jī)等。

3．計(jì)算機(jī)外部設(shè)備類

這類機(jī)電一體化產(chǎn)品有磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、掃描儀、繪圖儀、打印機(jī)等。

精選ppt4．通訊類這類機(jī)電一體化產(chǎn)品有按鍵式機(jī)、機(jī)等。

5．衡器類

這類機(jī)電一體化產(chǎn)品有電子計(jì)價(jià)秤、電子汽車衡、電子軌道衡、電子皮帶秤等。

6．商業(yè)類

這類機(jī)電一體化產(chǎn)品有電子式自動(dòng)售貨機(jī)等。

7．金融類

這類機(jī)電一體化產(chǎn)品有銀行自動(dòng)取款機(jī)、自動(dòng)驗(yàn)鈔機(jī)等。

8．交通類

這類機(jī)電一體化產(chǎn)品有汽車、電動(dòng)汽車等。

9．工業(yè)設(shè)備類

這類機(jī)電一體化產(chǎn)品有數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。精選ppt

二、按機(jī)電結(jié)合的程度分類

根據(jù)在產(chǎn)品中機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合程度的不同，機(jī)電一體化產(chǎn)品可以分成以下幾大類：

1．使傳統(tǒng)的高性能機(jī)械產(chǎn)品采用電子技術(shù)，以進(jìn)一步提高性能，增強(qiáng)功能例如：數(shù)控機(jī)床、指針式石英電子手表2．用電子技術(shù)代替原來(lái)由機(jī)械組成的控制局部例如：電子化的照相機(jī)

3．機(jī)電并重的有機(jī)結(jié)合

例如：機(jī)器人、電子式自動(dòng)售貨機(jī)、銀行的自動(dòng)取款機(jī)4．機(jī)械局部比較簡(jiǎn)單，以電子技術(shù)為主例如：洗衣機(jī)、電子汽車衡、機(jī)、復(fù)印機(jī)、錄像機(jī)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器5．以電子技術(shù)幾乎全部取代機(jī)械機(jī)構(gòu)例如：數(shù)字式石英電子鐘表、按鍵式機(jī)、全電子式交換機(jī)精選ppt第二節(jié)機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成

機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成如圖3－1所示。精選ppt機(jī)電一體化產(chǎn)品主要由五局部組成：一、信息處理及控制局部信息處理及控制局部在機(jī)電一體化產(chǎn)品中至關(guān)重要，它的作用相當(dāng)于人體的大腦，主要用來(lái)進(jìn)行信息處理，并根據(jù)信息處理的結(jié)果發(fā)出控制指令。絕大局部機(jī)電一體化產(chǎn)品的信息處理及控制局部是計(jì)算機(jī)，也有少數(shù)機(jī)電一體化產(chǎn)品的信息處理及控制局部為具備信息處理和控制功能的電子元器件。二、動(dòng)力局部動(dòng)力局部的作用是為機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)作和運(yùn)轉(zhuǎn)提供能源和動(dòng)力。通常機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)力源是電能，為信息處理及控制局部、信息源提供能源，并通過(guò)為動(dòng)力裝置〔電動(dòng)機(jī)〕提供能源，為執(zhí)行局部提供動(dòng)力。有些機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)力源是原動(dòng)機(jī)〔例如汽車的動(dòng)力源為內(nèi)燃機(jī)〕，其提供能源和動(dòng)力的方式與動(dòng)力源為電能的情況有所不同。精選ppt精選ppt精選ppt三、信息源信息源的作用是向信息處理及控制局部提供各種信息。通常信息源由各種傳感器組成，檢測(cè)機(jī)電一體化產(chǎn)品其它局部的運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)情況，將這些反映運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)的物理量轉(zhuǎn)換為信息處理及控制局部能夠接收的電信號(hào)。有些機(jī)電一體化產(chǎn)品的信息源是一個(gè)獨(dú)立的信號(hào)發(fā)生器，直接為信息處理及控制局部提供電信號(hào)。有些機(jī)電一體化產(chǎn)品那么是直接接收外部的控制信息。四、機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)的作用是承受機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作載荷，以滿足產(chǎn)品的強(qiáng)度和剛度要求，并通過(guò)某些機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)或傳遞動(dòng)力。機(jī)械結(jié)構(gòu)是機(jī)電一體化產(chǎn)品的根底局部。五、執(zhí)行局部執(zhí)行局部是帶動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置或驅(qū)動(dòng)裝置，一般為機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓裝置或氣動(dòng)裝置。精選ppt第三節(jié)電子化的洗衣機(jī)

本節(jié)僅以桶式洗衣機(jī)為例，介紹機(jī)電一體化技術(shù)在洗衣機(jī)方面的應(yīng)用。

一、機(jī)電式洗衣機(jī)

1．普通單缸式和雙缸式洗衣機(jī)

普通的單缸和雙缸洗衣機(jī)的功能較少，一般都是采用機(jī)械式定時(shí)器來(lái)控制洗衣機(jī)波輪的轉(zhuǎn)動(dòng)和換向，以及甩干桶的轉(zhuǎn)動(dòng)。

這類洗衣機(jī)不屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品！精選ppt2．機(jī)械控制式全自動(dòng)洗衣機(jī)早期的全自動(dòng)洗衣機(jī)大都采用機(jī)械式的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)多種洗滌方式的程序〔順序〕控制。這類洗衣機(jī)通過(guò)人工設(shè)定控制器的洗滌方式，能夠自動(dòng)地完成指定的洗滌全過(guò)程。

但這類洗衣機(jī)也不屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品！

二、機(jī)電一體化洗衣機(jī)

1．采用微機(jī)控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)機(jī)電一體化洗衣機(jī)采用微機(jī)〔單片機(jī)〕控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能比機(jī)械控制式全自動(dòng)洗衣機(jī)更多，同時(shí)控制方面更為靈活。精選ppt以國(guó)產(chǎn)小天鵝洗衣機(jī)〔XQB33—82型〕為例，除了設(shè)有“牛仔、羊毛、標(biāo)準(zhǔn)、輕柔、快速〞五種設(shè)定的洗滌方式程序以外，還備有千余種自編程序供使用者選擇。這種洗衣機(jī)具有四種水流方式和兩種波輪〔電機(jī)〕轉(zhuǎn)速，可以顯示洗滌剩余時(shí)間、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)偏置調(diào)整。

這種洗衣機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是給予使用者足夠的自由操作的空間，使用者可以根據(jù)自己的習(xí)慣和要求來(lái)自編洗衣程序。但是，如果使用者對(duì)自編洗衣程序的方法不熟悉，那么這種自編洗衣程序的功能那么形同虛設(shè)。問(wèn)題：能否研制一種類似于傻瓜照相機(jī)式的洗衣機(jī)？

2．模糊控制洗衣機(jī)

這類洗衣機(jī)采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)模糊控制。理論上,模糊控制洗衣機(jī)上只需設(shè)一個(gè)控制鍵。使用者只需按下這個(gè)控制鍵，洗衣機(jī)就可自動(dòng)完成洗滌過(guò)程。精選ppt〔1〕模糊控制洗衣機(jī)的根本控制原理模糊控制洗衣機(jī)的根本控制原理為：1〕根據(jù)傳感器檢測(cè)到的布質(zhì)、布量和衣物的臟污程度，通過(guò)模糊推理確定洗滌劑的投放量、水位、水流、脫水時(shí)間。2〕根據(jù)洗滌過(guò)程中桶內(nèi)水的混濁度的變化，實(shí)時(shí)模糊控制洗滌時(shí)間。3〕根據(jù)漂洗后桶內(nèi)水的混濁度確定是否結(jié)束漂洗。精選ppt〔2〕檢測(cè)傳感器1〕混濁度傳感器

混濁度傳感器一般采用紅外光電傳感器?；鞚岫葌鞲衅鹘菰谙匆峦暗娜芤簝?nèi)，主要由一個(gè)紅外發(fā)射管和一個(gè)紅外接收管組成。紅外發(fā)射管發(fā)出一定強(qiáng)度的紅外光，紅外接收管在溶液的另一側(cè)接收紅外光。根據(jù)紅外接收管接收到的紅外光的強(qiáng)度，就可以確定溶液的混濁程度。

可以通過(guò)溶液的混濁度確定漂洗過(guò)程是否應(yīng)該結(jié)束，通過(guò)溶液混濁度的變化率判斷洗衣過(guò)程是否應(yīng)該結(jié)束。精選ppt2〕布質(zhì)布量傳感器

布質(zhì)布量的檢測(cè)一般在洗滌之前進(jìn)行。在一定水位的前提下，布質(zhì)布量不同，產(chǎn)生的布阻抗不同。測(cè)量布質(zhì)布量時(shí)，先向洗衣桶內(nèi)參加一定量的水，起動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)波輪轉(zhuǎn)動(dòng)，然后突然切斷電源。電機(jī)靠慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，但此時(shí)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生一定的感應(yīng)電勢(shì)。

由于不同的布質(zhì)布量會(huì)形成不同的布阻抗，而不同的布阻抗對(duì)電機(jī)產(chǎn)生不同的制動(dòng)效果。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)，歸納出模糊推理規(guī)那么，就能根據(jù)感應(yīng)電勢(shì)的大小和持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短，推斷出布質(zhì)布量。

為了減少推斷誤差，需反復(fù)檢測(cè)幾次，再進(jìn)行數(shù)學(xué)處理。精選ppt3〕水位傳感器水位測(cè)量采用LC水位傳感器。傳感器內(nèi)的電感電容與外電路構(gòu)成LC振蕩器，水位的上下影響電感值的大小，因而影響傳感器的振蕩頻率。由其振蕩頻率就可測(cè)得水位?！?〕模糊控制洗衣機(jī)的工作過(guò)程模糊控制洗衣機(jī)的工作過(guò)程如右圖所示。注意：目前模糊控制洗衣機(jī)并非一鍵控制，并且洗滌劑由人工放入。

三、小結(jié)

1.機(jī)電式的控制裝置也能夠?qū)崿F(xiàn)順序控制度功能，但這類控制裝置已很少應(yīng)用。2.機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中要貫徹“把方便送給用戶，將麻煩留給自己〞的原那么。精選ppt精選ppt精選ppt機(jī)電一體化產(chǎn)品主要特征機(jī)電一體化產(chǎn)品具有許多有益的特征。其中最主要的是：1、整體結(jié)構(gòu)最正確化在傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品中，為了增加一種功能，或?qū)崿F(xiàn)某一種控制規(guī)律，往往靠增加機(jī)構(gòu)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。比方：我們很多機(jī)械設(shè)備為了實(shí)現(xiàn)變速的目的，出現(xiàn)了一系列齒輪組成的變速箱。精選ppt2、系統(tǒng)控制智能化這是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化最主要的區(qū)別之一。電子技術(shù)的引入，顯著地改變了傳統(tǒng)機(jī)械那種單純靠操作人員，按照規(guī)定的工藝順序或節(jié)拍，頻繁、緊張單調(diào)、重復(fù)的工作狀況。正常情況下，整個(gè)系統(tǒng)按照任的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制。一旦出現(xiàn)故障，就會(huì)自動(dòng)采取應(yīng)急措施。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)。在這樣的情況下精選ppt精選ppt機(jī)電一體化技術(shù)五大組成要素一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)中一般由結(jié)構(gòu)組成要素、動(dòng)力組成要素、運(yùn)動(dòng)組成要素、感知組成要素、職能組成要素五大組成要素有機(jī)結(jié)合而成。機(jī)械本體〔結(jié)構(gòu)組成要素〕是系統(tǒng)的所有功能要素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)，一般包括有機(jī)身、框架、支撐、聯(lián)接等。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)局部〔動(dòng)力組成要素〕依據(jù)系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力以使系統(tǒng)正常運(yùn)行。測(cè)試傳感局部〔感知組成要素〕對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并變成可識(shí)別的信號(hào)，傳輸給信息處理單元，經(jīng)過(guò)分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息?？刂萍靶畔⑻幚砭植俊猜毮芙M成要素〕將來(lái)之測(cè)試傳感局部的信息及外部直接輸入的指令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析、加工處理后，按照信息處理結(jié)果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的的運(yùn)行。執(zhí)行機(jī)構(gòu)〔運(yùn)動(dòng)組成要素〕根據(jù)控制及信息處理局部發(fā)出的指令，完成規(guī)定的動(dòng)作和功能精選ppt機(jī)電一體化技術(shù)四大原那么構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)的五大組成要素其內(nèi)部及相互之間都必須遵循結(jié)構(gòu)耦合、運(yùn)動(dòng)傳遞、信息控制與能量轉(zhuǎn)換四大原那么。1、接口耦合：兩個(gè)需要進(jìn)行