2022年机电一体化技术发展及应用.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 新乡职业技术学院毕业设计（论文）题 目 机电一体化技术的应用及其进展教 学系工程技术系同学姓名 * 学 号 * 专业名称 机电一体化技术指导老师 * 年 * 月 * 日名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机电一体化技术的应用及其进展摘要：机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术相互渗透的产物,是机电工业进展的必定趋势；本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其进展趋势；现代科学技术的不断进展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,导致

2、了工程领域的技术革命与改造；在机械工程领域,由于微电子技术和运算机技术的快速进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、生产方式及治理体系发生了庞大变化,使工业生产由“ 机械电气化” 迈入了“ 机电一体化” 为特点的进展阶段关键词：机械工业、机电一体化、数控、模块化一、机电一体化概要机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和掌握功能上引进 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；机电一体化进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 不但进展,仍将被给予新的内容；但其基本特点可概括为：机电一体化是从

3、系统的 观点动身,综合运用机械技术、微电子技术、自动掌握技术、运算机技术、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,依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、高牢靠性、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,就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洁组合、拼凑；这是机电一体化与机械加电

4、气所形成的机械电 气化在概念上的根本区分；机械工程技术有纯技术进展到机械电气化,仍属传统机 械,其主要功能依旧是代替和放大的体力；但是进展到机电一体化后,其中的微电名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 子装置除可取代某些机械部件的原有功能外,仍能给予很多新的功能,如自动检 测、自动处理信息、自动显示记录、自动调剂与掌握自动诊断与爱护等；即机电一 体化产品不仅是人的手与肢体的延长,仍是人的感官与头脑的眼神,具有智能化的 特点是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区分；二、机电一体化技术的主要应用领域（一）数控机床数控机床

5、及相应的数控技术经过 上都有快速提高,详细表现在：40 年的进展,在结构、功能、操作和掌握精度1、总线式、模块化、紧凑型的结构,即采纳多 CPU、多主总线的体系结构；2、开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标 准,能最大限度地提高用户的使用效益；3、WOP技术和智能化；系统能供应面对车间的编程技术和实现二、三维加工过 程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊掌握等智能机制；4、大容量储备器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加 强了 CNC系统的掌握功能；5、能实现多过程、多通道掌握,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或 掌握多台和多种机床的才能,并将

6、刀具破旧检测、物料搬运、机械手等掌握都集成到系统中去；6、系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的才能；7、以单板、单片机作为掌握机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装 置；（二）运算机集成制造系统（CIMS）CIMS 的实现不是现有各分散系统的简洁组合,而是全局动态最优综合；它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来掌握“ 物 流” 和“ 信息流” ,实现从经营决策、产品开发、生产预备、生产试验到生产经营 治理的有机结合；企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥；（三）柔性制造系统（FMS）柔性制造系统是运算机化的制造系

7、统,主要由运算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成；它可以随机地、实名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 时地、按量地依据装配部门的要求,生产其才能范畴内的任何工件,特殊适于多品种 、 中 小 批 量 、 设 计 更 改 频 繁 的 离 散 零 件 的 批 量 生 产 ；（四）工业机器人第 1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能依据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和敏捷性；第2代机器人带有各种先进的传感元件,能猎取作业环境和操作对象的简洁信息,通过运算机处理、分析,做 出肯定

8、的判定,对动作进行反馈掌握,表现出低级智能,已开头走向有用化；第 3代 机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的规律思维、判定和决策,在作业环境中独立行动,与第 5代运算机关系亲密；三、机电一体化的进展状况机电一体化的进展大体可以分为3 个阶段； 20 世纪 60 岁月以前为第一阶段,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；特殊是在其次次世界大战期间,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,对战后经济的复原起了积 极的作用；那时研制和开发从总体上看仍处于自发状态；由于当时电子技术的进展 尚未达

9、到肯定水平,机械技术与电子技术的结合仍不行能广泛和深化进展,已经开 发的产品也无法大量推广；20 世纪 7080 岁月为其次阶段,可称为蓬勃进展阶段；这一时期,运算机技 术、掌握技术、通信技术的进展,为机电一体化的进展奠定了技术基础；大规模、超大规模集成电路和微型运算机的迅猛进展,为机电一体化的进展供应了充分的物质基础；这个时期的特点是：mechatronics 一词第一在日本被普遍接受,大约到20 世纪 80 岁月末期在世界范畴内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得 到了极大进展；各国均开头对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持；20 世纪 90 岁月后期,开头了机电一体化技术向智

10、能化方向迈进的新阶段,机电 一体化进入深化进展时期；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,显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 体系和进展趋势都进行了深化讨论；同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 纤技术等领域取得的庞大进步,为机电一体化技术开创了进展的宽阔天地；这些研 究,将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐步形成完整的科学体系；我国是从 20 世纪 80

11、 岁月初才开头在这方面讨论和应用；国务院成立了机电一 体化领导小组并将该技术列为“863 方案” 中；在制定“ 九五” 规划和 2022 年进展 纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的进展动向 . 四、机电一体化的进展趋势机电一体化是集机械、电子、光学、掌握、运算机、信息等多学科的交叉综 合,它的进展和进步依靠并促进相关技术的进展和进步；因此,机电一体化的主要 进展方向如下：（一）智能化 智能化是 21 世纪机电一体化技术进展的一个重要进展方向；人工智能在机电一 体化建设者的讨论日益得到重视,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,是在掌握理论的

12、基础上,吸取人工智能、运筹学、运算机科学、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,使它具有判定推理、规律思维、自主决策等才能,以求得到更 高的掌握目标；诚然,使机电一体化产品具有与人完全相同的智能,是不行能的,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,就是完全可能而又必要的；（二）模块化 模块化是一项重要而艰难的工程；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、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品 单元是一项特别复杂但又是特别重要的事；如研制集减速、智能调速、电机于一体 的动力单元,具有视

13、觉、图像处理、识别和测距等功能的掌握单元,以及各种能完 成典型操作的机械装置；这样,可利用标准单元快速开发出新产品,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,但可以通过组建一些大企业逐步形 成；明显,从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以确定,无论是对生产标准名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机电一体化单元的企业仍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；（三）网络化 20 世纪 90 岁月,运算机

14、技术等的突出成就是网络技术；网络技术的兴起和飞 速进展给科学技术、工业生产、政治、军事、训练义举人么日常生活都带来了庞大 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,质量牢靠,很快就会畅销全球；由于 网络的普及,基于网络的各种远程掌握和监视技术方兴未艾,而远程掌握的终端设 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运算机为中心的运算机集成家电系统computer integrated appliance system, CIAS,使人们在家里

15、共享各种高技术带来的便利与欢乐；因此,机电一体化产品无疑朝着网络化方向进展；（四）微型化 微型化兴起于 20 世纪 80 岁月末,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 M、纳 M级进展；微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵 一体化产品,并向微 活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不行比拟的优势；微机电一体化进展的瓶 颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采纳精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类；（五）绿色化 工业的发达给人们生活带来了庞大变化；一方面,物质丰富,生活舒服；另一 方面,资

16、源削减,生态环境受到严峻污染；于是,人们呼吁爱护环境资源,回来自 然；绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势；绿色产品在其设 计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境爱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,具有远 大的进展前途；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；（六）系统化 系统化的表现特点之一就是系统体系结构进一步采纳开放式和模式化的总线结 构；系统可以敏捷组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统和谐掌握和名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 10 页精选

17、学习资料 - - - - - - - - - 综合治理；表现之二是通信功能的大大加强,一般除RS232外,仍有 RS485、DCS人格化；将来的机电一体化更加留意产品与人的关系,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,如何给予机电一体化产品人的 智能、情感、人性显得越来越重要,特殊是对家用机器人,其高层境域就是人机一 体化；另一层是仿照生物机理,研制各种机电一体花产品；事实上,很多机电一体 化产品都是受动物的启示研制出来的；五、典型的机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

18、仪器外表、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 掌握器、模糊掌握器、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、进展趋势、市场前景分析从略；六、我国进展“ 机电一体化” 的计策 一 加强统筹支配,和谐进展方案 目前,我国从事“ 机电一体化” 讨论开发及生产的单位很多；各自都有一套自 己的进展策略；各单位的方案由于受各独立足点、着眼点的限制,难免只考虑局部 利益,各主管部门的有关方案和规划,也有统一考虑不足,统筹支配不够的问题,同时缺少综观全局的有权威性的进展方案和战略规划；因此,建议各主管部门责成

19、有关单位在进行深化调查讨论、科学分析的基础上,制定出统管全局的“ 机电一体 化” 讨论、开发、生产方案和规划,防止开发上重复,生产上撞车 . 二 强化行业治理,发挥“ 协会” 作用 目前,我国“ 机电一体化” 较热,而按目前的行业划分方法和治理体制,“ 政 出多门” 是难哆的；因此,我国有必要明确一个“ 机电一体化” 行业的统管机构,依据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神,以及机电一体化行业特点,我名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 们建议,尽快加强北京机电一体化协会的建设,给予其行业治理职能；“ 协会” 要

20、进一步扩大领导机构理事会的代表层面和复盖面,要加强办公室、秘书处的建 设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体,组织“ 行业” 进展方案、战略规划 的拟制；指导行业布点布局的调整,进行进展突破口的挑选,抓好重点工程的试点 和有关工程的发标、招标工作 三 优化进展环境、增大支持力度 优化进展环境指通过宣扬群众,造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“ 机电一体化” 进展的氛围,如尽快为外商到我国投资进展“ 机电一体化” 产业提 供便利；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为 开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等；增大支持力度,在技术政策上,要严格限制耗电、耗水、耗材

21、高的传统产品的 进展,对未采纳机电一体化技术落后产品限制强制剔除；大力提倡用机电一体化技 术对传统产业进行改造,对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造,对有关技术 开发、应用工程优先立项、优先支持,对在技术开发、应用中做出奉献的单位领 导、科技人员进行表彰嘉奖等； 四 突出进展重点,兼顾“ 两个层次”机电一体化产业复盖面特别广,而我们的财力、人力和物力是有限的,因此我 们在抓机电一体化产业进展时不能面面俱到、平铺直叙,而应分清主次,大胆取 舍,有所为,有所不为；要留意抓两个层次上的工作；第一个层次是“ 面上” 的工 作,即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

22、 运算机 装置,使“ 机械” 和“ 电子” 技术在浅层次上结合；其次个层次是“ 提高” 工作,即在新产品设计之初,就把“ 机械” 与“ 电子” 统一起来进行考 虑,使“ 机械” 与“ 电子” 密不行分,深度结合,生产出来的新产品起码正做到机 电一体化；结论：综上所述,机电一体化的显现不是孤立的,它是许多科学技术进展的结晶,是社会生产力进展到肯定阶段的必定要求；当然,与机电一体化相关的技术仍有很多,并且随着科学技术的进展,各种技术相互融合的趋势将越来越名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 【参考文献】名师归纳总结 1、李运华 . 机电掌握 M. 北京航空航天高校出版社,2003. 第 9 页,共 10 页2、芮延年 . 机电一体化系统设计 M. 北京机械工业出版社 ,2004. 3、王中杰 , 余章雄 , 柴天佑 . 智能掌握综述 J.基础自动化 ,20066. 4、章浩, 张西良 , 周士冲 . 机电一体化技术的进展与应用J. 农机化讨论 ,20067. 5、梁俊彦 , 李玉翔 . 机电一体化技术的进展及应用J.科技资讯 ,20079. - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 10 页