机电一体化系统的内涵和其结构组成.pdfVIP

机械设计与研究 MachineDesignnadResearch 2002年增刊 机电一体化系统的内涵及其结构组成 李瑞琴 邹葱君胡松 张阁 (上海交通大学机械与动力工程学院，上海市200030) 摘要:本文从现代机构学的研究角度出发，讨论了机电一体化系统的内涵.明确提出机电一体化足一种现 代机械，其本质特征是实现可拉的运动执行功能.讨论了机电一体化系统设计理论与方法的发展.将机电 一体化系统划分为广义执行机构子系统、传感检测子系统、信息处理及控制于系统，是机电一体化系统棍 念设计理论与方法的研究基础，有利于机电一体化新产品的创新设计. 关健词:机电一休化系统，结构，广义执行机构 中图分类号:TB2!文献赢码 A X 1971年}!本学者首次提出了机电一体化(Mechatronics) ml可以得到几十种机电一体化的定义，大量的文献刊登有 达 概念。与时主要指机械与电子的简单结合，其机电一体 与机电一体化方方面面有关的研究成果.多数是从控制理论 化户品也较简单，如自动售货机、自动相机等.涉及的技术 的角度进行研究的成果.本文从现代机构学的角度出发，针 主要是高性能的伺服技术。此后，机电一体化系统经过了三 对实现运动功能为主功能的一大类机电一体化产品，如各种 !多年的发展，其内涵已大大不同于最初的概念。特别是人 自动化纺织机械、自动装配机器人、电脑型多功能缝纫机等， 类进入21世纪以来，市场竞争的日趋激烈，消费者观念的 认为机电一体化系统设计的最终目的是实现要求的可控运 不断史新。使得对可控的机电一体化产品的柔性、高性能性 动行为。从这个角度看，机电一体化系统的最本质的特征是 k刃IWrt等方面提出l越来越高的要求.涉及的相关技术 一个机械系统，但又不同于一般的机械，它是在机构的主功 人为增加，生要有:机械制造技术、AI技术、计算机技术、 能、动力功能、信息与控制功能上引进了电子技术，并与软 网络技术、信息处理技术、传感器技术、自动控制技术、接 件结合而成的一种特殊的机械系统.从功能上讲，是用于完 日技术、和1服驱动技术等多学科技术。这些相关技术的突破 成包括机械力、运动和能t流等多动力学任务的机械和(或) 性进展，为机电一体化系统的发展开辟了广阔天地。目前， 机电部件相互联系的系统.机电一体化系统是一个完整的系 机电一休化正向着智能化、网络化、棋块化、柔性化、微型 统，强调各种技术的协调和集成，各部分之间是有机结合而 化，自动化等新阶段迈进。 不是简单拼凑和堆积。机电一体化系统综合运用了机械工 机电一体化技术已成为一门新兴的交叉学科技术，机电 程、控制系统、电子技术、计算机技术和电工技术等多种技 体化产品种类史加繁多，祖盖面更加广泛。随之而来的是 术。机电一体化系统的执行机构扩展到了广义执行机构，即 对机电 体化产品的设计也提出了更高的要求，而此时机电 包括可控驱动元件和执行机构的集成体.机电一体化系统具 一体化己不只是机械装置与电子装置的简单组合，而是机 有跨学科性、集成性、融合性、复杂性.我们可将机电一休 械、电子、控制、光学、信息技术和计算机的相互交叉和融 化系统定义如下:“机电一体化系统是将计算机技术融合于 介、故设计问题比传统的机械设计问题更加突出。因此，在 机械的信息处理和控制功能，实现机械运动、动力传递和变 现有的科技发展水平的条件下，研究机电一体化系统的内涵 换。完成设定的机械功能的心爱年代机械系统气 及结构组成，对机电一休化系统的整个设计理论与方法的研 机电一体化系统的发展，使人们对机械工业有了新的认 究足1!一常tI要的。 识.认为机电一体化产品和传统的机械产品有几点明显区 别:由于增加了信息处理和控制的计算机，机电集成和触合 1 机电一体化系统的内涵