机电一体化技术的发展.docx

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1、机电一体化技术的发展 机电一体化技术是现代科学技术发展的必定结果。由于大规模集成电路和超大规模集成电路的出现，特殊是微型电子计算机的空前发展，促进了机械技术和电子技术相互交叉和相互渗透，并使机械技术和电子技术在系统论、信息论和限制论的基础上有机地结合起来，形成今日的机电一体化技术。可以说电子技术在机电一体化的形成和发展过程中起到了关键性的作用。 1微电子器件的发展 集成电路是机电一体化的基础。单片集成已达14亿个元器件以上， DRAM。近年来，集成电路的集成度越来越高，目前能够用0.10.25nm工艺制成1000MB的在机电一体化产品中，大量采纳专用集成电路ASIC(application s

2、pecificintegrated circuit)，特殊是可编程逻辑器件(programmable logic device，PLD)用广泛。PLD是包含了与门阵列、或门阵列、输入、输出电路的组合电路，它可以依据用户的须要在各基本单元之间进行布线，以实现具有逻辑处理功能的集成电路。 1995年据国外报道，美国LSI逻辑公司采纳05gm工艺已完成1150万门阵列的设计。VI.S1技术公司声称可以用单元设计制成200万门阵列。日本东芝公司提出用035gm工艺可以制成500万门阵列，VLSI公司和日立公司则宣布已能设计出500万门阵列的好用芯片，引出脚可达1280个。 2微限制器 机电产品的机电一

3、体化的核心是微限制器的设计。近年来，以单片机应用系统为代表的微限制器发展特殊快速，应用也越来越广泛。 自从1974年12月美国仙童(Fairchild)公司第一个推出单片机F8以后，单片机的发展速度非常惊人，从4位机、8位机发展到16位机、32位机，集成度越来越高，功能越来越强，应用范围越来越广。目前，世界上单片机的年销售量已达数亿片以上。近年来，为了不断提高单片机的技术性能以满意不同用户的要求，各公司竞相推出能满意不同须要的产品： (1)采纳双CPU结构以提高处理实力。如Rockwell公司的单片机：R65002l和R6565C59采纳了双CPU结构，其中每一个(；PtJ都是增加型的6502

4、。 (2)增加数据总线的宽度。例如，NEC公司的协7800系列单片机将做成一个16位运算部件，内部采纳16位数据总线，使其处理实力明显优于一般的8位机。 (3)采纳串行总线结构。如飞利浦公司开发的IZ(：(IntelICBJS)总线和I)DB(digital # BUS)总线。它们都采纳三条数据线代替现行的8位数据总线，从而大大削减了单片机引线，降低了成本。 (4)采纳流水线结构。指令以队列形式出现在CPJ中，从而有很高的运算速度，如Shar。p公司的单片机SM一812。有的单片机甚至采纳了多流水线结构，因而具有极高的运算速度。这类单片机的运算速度要比标准的单片机高出10倍以上，特殊适合作数字

5、信号处理用。 (5)双单片机结构。如Intel公司的RLIPI一44系列单片机804487448344。它是一个双单片机结构。其中一个为805l8751，另一个用以构成SDI。cHDLC串行接口部件(sIu)。片内程序存储器中装有加电诊断、任务管理、数据传送和对用户透亮的并行、串行通信服务程序。 3先进制造技术 先进制造技术、(advanced manufacturing technology，AMT)是当代制造技术的最新发展阶段，是机电一体化技术的重要组成部分。它是传统制造技术与信息技术、综合自动化技术和现代企业管理技术有机结合而产生的高技术群。 先进制造技术的核心和前沿是制造系统集成技术，

6、制造系统集成技术正在由企业内部信息的集成(计算机集成制造系统，CIMS)逐步走向产品开发过程的集成(并行工程，CE)和企业间的集成(灵敏制造，AM)。 4并行工程 传统的产品开发过程均属串行方式，即依据用户的要求，依次进行需求分析、方案设计、具体设计、工艺设计、制造、装配、检验直至销售。由于设计时没有充分考虑工艺等方面的需求，往往在加工和装配时出现问题，不得不修改设计，既奢侈资金，又延长了开发周期。 并行工程(concurrent engineering，CE)即并行设计，这种方法要求产品开发人员在设计一起先就考虑到产品整个生命周期的各种因素，并行地、集成地进行产品设计，使产品设计一次胜利。这

7、种设计除产品本身的设计外，还应包括工艺设计、工装设计、装配设计，并强调各项设计是集成设计，一体化设计。 5计算机集成制造系统 计算机集成制造系统(computer integrated manufacturing system，CIMSj就是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上，通过计算机网络及数据库，将制造工厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成起来，完成从选购原材料到售出产品的一系列生产过程的高效益、高柔性的制造系统。在功能上，CIMS包含了一个工厂的全部生产经营活动，即从市场预料、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务的全部活动。 20世纪60年头末期，在集成化CADCA

8、M的基础上，lath有关专家提出了计算机集成制造系统的概念。在70年头，美国、日本、德国、英国、法国等一些发达国家对CIMS的关键技术进行了比较全面的探讨，从80年头起先逐步建成了一批采纳CIMS技术的自动化工厂。近年来我国的有关专家也对CIMS技术进行了深化的探讨，建立了成都飞机制造公司、沈阳鼓风机厂等一批CIMS工程的示范企业，为我国跟踪世界科技前沿做出了贡献。 6微机械加工与微机械 随着机电一体化产品向小型化和微型化发展，微机械加工与微机械已成为机电一体化的一个新的、重要的发展方向。 近年来，通过容积硅微加工、金属电镀、立体电沉积、电火花线切割、激光加工等微机械加工技术，已经能够加工包括

9、微型机器人在内的各种微型机械。如美国加州高校研制胜利j260mm的静电马达，日本精工EPSON公司研制出光诱导自行走机器人，有97个零件，外形尺寸小于lcm，移动速度1.411.3mms，爬坡实力30。，质量18g。东芝公司的TOSUMO-Kun2机器人外形尺寸10mm，质量2g，变频限制速度可达300mms，爬坡实力15。我国长春光机所也已研制出黟3mm的微电机，上海交通高校曾研制出jz2mm的微电机。微机械在微细外科手术以及工业领域具有广泛的应用前景。 7虚拟现实 虚拟现实(virtual reality，VR)是一种高级的人机交互系统，它采纳高性能的计算机和先进的电子技术产生逼真的视、听

10、、触、力环境，给人以身临其境的感受。 该系统采纳计算机图形仿真技术或立体摄像技术产生虚拟景物，用三维位置传感器跟踪人体的运动，用数据手套感知虚拟物体的几何、物理性质，并对它们进行操作，用立体声发声器产生虚拟的声音，用立体显示形成一种真三维的景象。 以数据手套为例，最初的数据手套只是一种手运动跟踪器。它们把手指的运动改变和手在3D中的位置传给计算机。为了提高手套的性能，实现触觉和力反馈，美国Advanced Robotics Research Itd和Airnuacle I。td设计了如图12所示的气动触觉反馈装置，在适当的位置上安装有可以充放气的气囊，小气囊用于产生触觉，大气囊用于产生力觉。它

11、将光纤、发光二极管、光传感器组合起来，光纤的光强就顺手指弯曲程度而改变，由此即可测出手的姿态。为了供应力位反馈，Burdea开发了一个可移动的主手”，如图卜3所示，它由4个干脆驱动的微型汽缸组成，安装在位于手套掌心上的I。形小平面上。每个汽缸有一锥形工作区间，总质量为4060g。数据手套可用于限制远处机器人进行灵活操作或在虚拟人体匕进行手术训练。 虚拟现实技术是机械电子技术中的又一新技术，在医学、科研、军事、航空航天和机器人等方面都有重要应用，被看作是综合国力的象征之一。 机电一体化技术的发展 机电一体化技术 机电一体化技术 机电一体化技术 机电一体化技术 机电一体化技术 机电一体化技术 机电一体化技术常识 机电一体化技术A卷 机电一体化技术基础 本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页