3840.机电一体化技术的现状和发展趋势

《3840.机电一体化技术的现状和发展趋势》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3840.机电一体化技术的现状和发展趋势（6页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、劳动保障职业学院大作业（毕业）题目：机电一体化技术的现状和发展趋势专 业: 机电一体化技术班 级: 08机电业余姓 名: 学 号： 辅导教师: 2010年 11月 28日 内容简介 机电一体化是一个新兴的边缘学科，正处于发展阶段，代表着机械工业技术革命的发展方向。20世纪90年代后期，机电一体化进入了深入发展时期。光学、通信技术、微细加工技术等进入了机电一体化，出现了光机电一体化和微机电一体化的新分支。同时对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，以及学科体系和发展趋势都进行了深入研究。人工智能技术、神经网络技术及光纤技术也为机电一体化技术开辟了广阔的发展天地。 正文一 机电一体化概要 机电

2、一体化技术是一门跨学科的综合性高技术，是由微电子技术、计算机技术、信息技术、机械技术及其他技术相融合而构成的一门独立的交叉学科。美国IEEE/ASME曾于1996年给出了一个较为全面的定义:“我们对机电一体化初步定义为在工业产品和过程的设计和制造中，机械工程和电子与智能计算机控制的协同集成，包括以下11个方面：（1）成型和设计；（2）系统集成；（3）执行器和传感器；（4）智能控制；（5）机器人；（6）制造；（7）运动控制；（8）振动和噪声控制；（9）微器件和光电子系统；（10）汽车系统；（11）其他应用”。目前，国际上普遍采用日本机械振兴协会的定义：“机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息

3、功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成的系统的总称3”，涉及机械制造技术、电子技术、信息处理技术、测试和传感器技术、控制技术、接口技术、计算机技术、伺服驱动等多种技术。机电一体化技术对现代工业的发展有巨大的推动力，因此世界各国都在大力推广机电一体化技术。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

4、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。 因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是，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。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外

5、，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。 二机电一体化的发展状况 机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。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

6、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。 20世纪7080年代为第二阶段,机电一体化技术是综合应用机械技术、微电子技术、自动控制技术、信息技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术、信号变换技术以及软件编程技术等产生的一种系统工程技术，是多种技术交叉融合的产物，并不断地通过学科交叉、技术融合与创新持续发展。机电一体化技术经过近40年的发展已经取得了丰硕的成果，其产品由单一品种逐步发展到大中型品种乃至成套设备或大系统，电子技术在机械产品上的应用几乎达到了无孔不入的程度，其品种不断增多，水平也不断提高，不仅对世界经济的发展起到了巨大

7、的推动作用，而且给人们的生活带来了很大的方便和享受。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,可称为蓬勃发展阶段。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。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

8、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。机电一体化主要技术在我国应用的大致趋势如下：计算机技术20世纪70年代是纯电子技术；自80年代开始使用Z80CPU构成的单板机及个人电脑；从1987年开始STD总线成为工控机主流机型；从90年代开始使用MCS-51、MCS-96系列单片机与小型PLC；自90年代中期开始以台湾研华公司为代表的IPC工控机取代STD工控机，成为主流工控机；90年代中后期中型、大型PLC与DCS系统在我国开始大规模使用；2000年以后现场总线开始应用。传感器技术20世纪60年代是

9、力平衡式传感器；70年代开始使用参量型传感器（R、C、L参量，无源）和发电型传感器（磁电式、压电式、热电式，有源），大多采用分立型；80年代开始随着半导体集成技术的发展，将敏感元件与信号处理电路集成在一起，实现了检测及信号处理一体化；90年代后，传感器向集成化、微型化、智能化方向发展；2000年后，出现了基于现场总线的网络化智能传感器。执行机构由传动机构和执行元件组成。传动机构由蜗轮蜗杆、齿轮、链轮、带轮、凸轮、传动带等组成；执行元件分为液压式、气压式、电磁式等几种类型。机械加工技术20世纪50年代是通用机床，采取传统加工工艺；60年代开始使用硬件数控NC、特种加工与成组技术；70年代开始使用

10、计算机数控CNC与精密机械技术；80年代开始使用计算机集成制造系统CIMS、柔性制造系统FMS、计算机辅助工艺设计CAPP、计算机辅助设计/制造CAD/CAM；90年代开始使用现代制造技术与纳米加工技术。三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： 1仿生物系统化方向 机电一体化发展趋势预测今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，

11、而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。就目前情况看，机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势，但还有一段很漫长的道路要走。2智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，使机电一体化发展趋势向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。3带源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电

12、一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。4网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使机电一体化发展趋势朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。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 。5集成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。6人性化 机电一体化发展趋势：机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。7绿色化 科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，机电一体化发展趋势体现在绿色产品方面，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。我们只有了解机电一体化发展趋势才能更好的发展机电一体化行业。机电一体化是众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。是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的方向。