机电一体化共性关键技术 .pdfVIP

机电一体化共性关键技术

机电一体化是在传统技术的基础上由多种技术学科相互交叉、渗透

而形成的一门综合性边缘性技术学科，所涉及的技术领域特别广泛。

要深化进行机电一体化讨论及产品开发，就必需了解并把握这些技术。

概括起来，机电一体化共性关键技术主要有：机械技术、计算机与信

息处理技术、检测与传感技术、自动掌握技术、伺服驱动技术系统总

体技术。

一、机械技术

机械技术是机电一体化的基础。机电一体化产品中的主功能和构造功

能往往是以机械技术为主实现的。在机械与电子相互结合的实践中，

不断对机械技术提出更高的要求，使现代机械技术相对于传统机械技

术而发生了很大变化。新机构、新原理、新材料、新工艺等不断消失，

现代设计方法不断进展和完善，以满意机电一体化产品对减轻重量、

缩小体积、提高精度和刚度、改善性能等多方面的要求。

在制造过程的机电一体化系统中，经典的机械理论与工艺应借助于

计算机帮助技术，同时采纳人工智能与专家系统等，形成新一代的机

械制造技术。这里原有的机械技术以学问和技能的形式存在，是任何

其它技术代替不了的。如计算机帮助工艺规程编制(CAPP)是目前CAD

／CAM系统讨论的瓶颈，其关键问题在于如何将广泛存在于各行业、

企业、技术人员中的标准、习惯和阅历进行表达和陈述，从而实现计

算机的自动工艺设计与管理。

1

二、计算机与信息处理技术

信息处理技术包括信息的交换、存取、运算、推断和决策等，实现

信息处理的主要工具是计算机,因此计算机技术与信息处理技术是亲

密相关的。计算机技术包括计算机硬件技术和软件技术、网络与通信

技术、数据库技术等。在机电一体化产品中，计算机与信息处理装置

指挥整个产品的运行，信息处理是否正确、准时，直接影响到产品工

作的质量和效率。因此，计算机应用及信息处理技术已成为促进机电

一体化技术和产品进展的最活跃的因素。人工智能、专家系统、神经

网络技术等都属于计算机与信息处理技术。

三、检测与传感技术

检测与传感技术指与传感器及其信号检测装置相关的技术。在机电

一体化产品中，传感器就像人体的感觉器官一样，将各种内、外部信

息通过相应的信号检测装置感知并反馈给掌握及信息处理装置。将被

测量（包括各种物理量、化学量和生物量等）变换成系统可识别的，

与被测量有确定对应关系的有用电信号的一种装置。

因此检测与传感是实现自动掌握的关键环节。机电一体化要求传感

器能快速、精确地猎取信息并经受各种严酷环境的考验。但是由于目

前检测与传感技术还不能与机电一体化的进展相适应，使得不少机电

一体化产品不能达到满足的效果或无法实现设计。因此，大力开展检

测与传感技术的讨论对进展机电一体化具有非常重要的意义。

四、自动掌握技术

自动掌握技术范围很广，包括自动掌握理论、掌握系统设计、系统

2

仿真、现场调试、牢靠运行等从理论到实践的整个过程。由于被控对

象种类繁多，所以掌握技术的内容极其丰富，包括高精度定位掌握、

速度掌握、自适应掌握、自诊断、校正、补偿、示教再现、检索等掌

握技术，自动掌握技术的难点在于自动掌握理论的工程化与有用化，

这是由于现实世界中的被控对象往往与理论上的掌握模型之间存在

较大差距，使得从掌握设计到掌握实施往往要经过多次反复调试与修

改，才能获得比较满足的结果。由于微型机的广泛应用，自动掌握技

术越来越多地与计算机掌握技术联系在一起，成为机电一体化中非常

重要的关键技术。

五、伺服驱动技术

伺服驱动技术的主要讨论对象是执行元件及其驱动装置。执行元件

有电动、气动、液压等多种类型，机电一体化产品中多采纳电动式执

行元件，其驱动装置主要是指各种电动机的驱动电源电路，目前多采

纳电力电子器件及集成化的功能电路构成。执行元件一方面通过电气

接口向上与微型机相联，以接受微型机的掌握指令，另一方面又通过

机械接口向下与机械传动和执行机构相联，以实现规定的动作。因此

伺服驱动技术是直接执行操作的技术，对机电一体化产品的动态性能、

稳态精度、掌握质量等具有打算性的影响。常见的伺服驱动有电液马

达、脉冲液压缸、步进电动机、直流伺服电动机和沟通伺服电动机。

由于变频技术的进步，沟通伺服驱动技术取得突破性进展，为机电一

体化系统供应高质量的伺服驱动单元，极大地促进了机电一体化技术

的进展。

3

六、系统总体