1、 机电一体化 论机电一体化的应用与发展方向站 点 ： 郑州电子信息职业技术学院 专 业 ： 机 电 一 体 化 考籍号 ： 205609368315 姓 名 ： A B C 指导老师： X X X 2010-5-20机电一体化 1目 录摘要 2Abstract 2绪论 31、机电一体化的概要 32、机电一体化的发展状况 42.1 发展第一阶段 42.2 发展第二阶段 42.3 发展第三阶段 43、典型的机电一体化产品 54、机电一体化的发展趋势 54.1 智能化 54.2 模块化 54.3 网络化 64.4 微型机电一体化 2化 64.5 绿色化 64.6 系统化 75、我国发展机电一体化面临
2、的形式和主要任务 75.1 我国机电一体化工作面临的形式 75.1.1 由传统工业到“ 机电一体化 ”的工作量大 75.1.2 亟待解决的问题就是提高市场占有率 75.1.3 产业结构的调整会受到不定因素的阻碍 75.2 我国当前实现“ 机电一体化 ”工作的主要任务 86、我国发展“ 机电一体化 ”的对策 8结束语 8谢辞 9 参考文献 10摘 要机电一体化是以机械技术和电子技术为主题，多门技术学科相互渗透、相互结合机电一体化 3的产物，是正在发展和完善的一门新兴的边缘学科。机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了
3、以 “机电一体化 ”为特征的发展阶段。近几十年来，鉴于电力电子技术、微电子技术及现代控制理论在中国的发展状况越来越趋于实践化，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。所以说，机电一体化是未来工农业生产的必经发展趋势。关键词： 机电一体化 发展状况 发展趋势AbstractMechanical Mechatronics is the theme of technology and electronic technology, multi-gate technology disciplines, the product combination is being deve
4、loped and perfected a new edge of the discipline. Mechatronics to mechanical industrial technology structure, product structure, function and composition, production and management system has undergone tremendous changes in industrial production by the “electric machinery“ into a “mechatronics,“ cha
5、racterized by the development stage. In recent decades, in view of power electronics technology, microelectronic technology and modern control theory development in China become more and more practice oriented, medium and small power motors in the industrial and agricultural production and peoples d
6、aily lives has a very broad application. So, mechanical and electrical integration is a necessary future development of industrial and agricultural production trends.Key Words: Mechanical Mechatronics Development Trends机电一体化的发展与运用绪 论机电一体化 4机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、
7、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。作为机电一体化专业的学生，将来工作学习都会以机械为主，所以必须掌握好各种机械的专业知识，我会本着认真的态度对待专业课的学习，提高自己的专业素养.为此我用自己学到的知识介绍一下我对机电一体化这个专业的认识。机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅
8、速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化” 迈入了 “机电一体化”为特征的发展阶段。本文主要针对机电一体化的发展现状、发展趋势、发展形势以及发展任务做出一些相关的对策。1机电一体化的概要机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电
9、子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力
10、。但是发展到机电一体化后，其中的机电一体化 5微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸。还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。2机电一体化的发展状况2.1 发展第一阶段20 世纪 60 年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的
11、恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。2.2 发展第二阶段20 世纪 70-80 年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。在这个时期首先 mechatronics 一词在日本被普遍接受，大约到 20 世纪 80 年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；其次机电一体化技术和产品得到了极大发展；最
12、后各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。2.3 发展第三阶段20世纪 90 年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。机电一体化 63典型的机
13、电一体化产品机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CADCAM 系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略4机电一体化的发展趋势机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下：4.1 智能化智能化是 21 世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方
14、向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。 4.2 模块化模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、
15、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但机电一体化 7可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。4.3 网络化20
16、世纪 90 年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(home net)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computer integrated appliance system, CIA
17、S)，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。4.4 微型化微型化兴起于 20 世纪 80 年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过 1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小 、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，是一种超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。4.5 绿色化工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另
18、一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品的概念在这种呼声下应运而生，人们对绿色化的倡导是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，机电一体化 8具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。4.6 系统化系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，一
19、般除 RS232 外，还有 RS485、DCS 人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义。一层是，机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理，研制各种机电一体花产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。5.一体化”面临的形势和任务5.1 “机电一体化 ”工作面临的形势5.1.1 到“机电一体化”的工作量大我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度。5.1.2 亟待解决的问题就是提高市场占有率我国用机电一体化技术加速产品
20、更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。5.1.3 产业结构的调整会受到不定因素的阻碍我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在我国工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离 ”、“ 死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量
21、高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。机电一体化 95.2 我国当前实现“机电一体化 ”工作的主要任务我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。推行一系列政策的目的就是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的
22、新鲜血液和源动力，又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。6我国发展“机电一体化 ”的对策关于机电一体化的发展对策，主要从以下几点入手：第一点，加强统筹安排，协调发展计划目前 。第二点，强化行业管理，发挥“协会” 作用第三点，优化发展环境、增大支持力度第四点，突出发展重点，兼顾两个层次：一是表面上的工作，用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合 ;二是纵深方面的工作，就是在新产品设计之初，就把“机械”与“电子 ”统一起来进行考虑，最终使它们密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。
23、结束语综上，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。机电一体化 10谢辞在本次毕业设计中，我首先要感谢我校指导老师和长沙理工的指导老师，在他们身上我学到了很多东西。他们严谨、认真、负责的工作态度给我留下了深
24、刻的印象。在我自考的学习生活中，我受益匪浅。他们无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高，即使在百忙中，抽出了很多时间对我的论文进行的批改和修正，使得我的论文不断完美。这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，衷心地感谢他们耐心的辅导！另外，我还要感谢在这几年来对我有所教导的老师，他们孜孜不倦的教诲不但让我学到了很多知识，而且让我掌握了学习的方法，更教会了我做人处事的道理，在此表示感谢。机电一体化 11参考文献1 张运波 刘淑荣 工厂电气控制技术 高等教育出版社 20062 许晓峰 电机及拖动 高等教育出版社 20073邓星钟 机电传动控制 华中理工大学出版社 20054张宏建 蒙建波.自动检测技术与装置 化学工业出版社 20065潘永雄. 电子线路 CAD 实用教程. 西安电子科技大学出版社 20086 唐怀斌 自动控制的进展与趋势 自动化与仪器仪表 20057 殷际英 光机电一体化实用技术 北京：化工业出版社 20038 王俊普 智能控制 合肥：中国科学技术大学出版社 20039 延 年 机电一体化系统设计 北京：机械工业出版社 2003
