概述机电体化概论.ppt

机电一体化的发展状况 机电一体化系统经历了三个阶段： 　战后20世纪60年代：初级阶段，自觉或不自觉利用电子技术成果完善机械产品。 　20世纪70～80年代：蓬勃发展阶段，由于计算机、控制技术、通信技术、电子技术（尤其是大规模集成电路和微机）的迅猛发展，为机电一体化技术发展提供了充分条件。 　20世纪90年代：向智能化方向迈进新阶段，光学、通信、微细加工等技术在机电一体化系统的中崭露头角，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支技术。 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融合，它的发展依赖并促进相关技术的发展。 　　①?智能化： 　　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、心理学等新思想、新方法模拟人类智慧，使它具有判断推理、逻辑思维能力。 　②?模块化： 　　　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、环境接口极其有意义。 　③ 网络化： 　　　基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，远程控制的终端就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势。 　④?微型化： 　　　几何尺寸小于1CM2的产品称为微电子机械系统或微机电一体化系统，正在向微米、纳米级发展，在生物医学、军事、信息等领域具有独特优势。 　⑤?绿色化： 　　　环保型机电一体化系统，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。 　　⑥?人性化： 　　如何赋予机电一体化产品人的智慧、情感、人性显得越来越重要。 机电一体化系统设计 教材 课件，笔记 黄筱调. 机电一体化技术基础与应用. 机械工业出版社，2011 秦曾煌. 电工学（下册，电子技术）. 高等教育出版社, 2004 Paul Horowitz. 电子学. 电子工业出版社,2005 第1章　概论 1.1 机电一体化的基本概念 1.2 机电一体化系统的作用与特点 1.3 机电一体化系统的基本构成 1.4 机电一体化系统的理论基础与关键技术 1.5 机电一体化的发展 1.1 机电一体化的基本概念 机电一体化（mechatronics)技术是微电子技术向传统机械工业渗透过程中逐渐形成的一门新的技术学科。 机电一体化技术就是利用电子、信息（包括传感器、控制、计算机等）技术使机械柔性化和智能化的技术。或者说：机电一体化是机械的主功能、动力功能、信息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系统的总称。 从机电一体化的概念可见，它是机械技术、微电子技术、信息技术等多学科技术为一体的交叉学科，它具有自己的技术基础、设计理论和研究方法（非每门学科的简单组合）。 焊接机器人 数控机床 火星探测机器人 矿井救援机器人 步行机器人 日本本田公司研制的仿人机器人ASIMO，是目前最先进的仿人行走机器人。ASIMO身高1.3米，体重48公斤。它的行走速度是0-9km/h。早期的机器人如果直线行走时突然转向，必须先停下来，看起来比较笨拙。而ASIMO就灵活得多，它可以实时预测下一个动作并提前改变重心，因此可以行走自如，进行诸如“8”字形行走、下台阶、弯腰等各项“复杂”动作。此外，ASIMO还可以握手、挥手，甚至可以随着音乐翩翩起舞 机电一体化产品 发条式钟表 数字式钟表 瓦特速度调节器 电子式调速器 机电一体化产品 机电一体化产品 机电一体化系统的作用与特点 作用: 采样机电一体化技术可以使产品达到以下效果 使产品具有原来所不具备的功能（功能多元化）。 产品的柔性增强（flexibility）. 操作性得到改善。 使产品的体积小，重量轻。 可靠性增强。节能性更好。 成本降低。 1.2 机电一体化系统的作用与特点 机电一体化的特点 柔性化：机电一体化产品既能够像动物一样灵活动作，又能够像人类一样思考判断。 智能化：利用传感器检测机械运动，将检测信息输入计算机，经过计算得到能够实现预期运动的控制信息，由此来控制执行装置，而计算依据就是利用自动控制理论来研究开发计算机软件，而不是用螺栓和螺母来重新组装机械，只是通过控制理论修改程序就可灵活地改变机械运动，实现新的功能。 1.3 机电一体化系统的基本构成 ①?机械装置：能够实现某种运动的机构（相当于人的骨骼） ②?执行装置：驱动机械装置运动的部分（人的肌肉） ③?能源：为执行装置提供能量的部分（人的内脏） ④?传感器：检测机械运动（五官） ⑤?计算机：运动控制的计算和判断（神经和大脑） 1.4 机电一体化理论基础与关键技术 系统论、信息论、控制论是机