導(dǎo)言：作為寫(xiě)作愛(ài)好者，不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇機(jī)電一體論文，它們將為您的寫(xiě)作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

2區(qū)域模塊化

區(qū)域模塊化也是機(jī)電一體化發(fā)展的重要趨勢(shì)之一，針對(duì)使機(jī)電一體化產(chǎn)品的各個(gè)單元實(shí)現(xiàn)區(qū)域模塊化管理是一項(xiàng)比較復(fù)雜、涉及面廣的工程，例如，在進(jìn)行智能減速、智能變速等相關(guān)功能研制的過(guò)程中，要充分的實(shí)現(xiàn)集圖形、圖像識(shí)別、視覺(jué)效果等其他附屬的功能的控制單元等模塊化，這樣可以更加標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)確的衡量相應(yīng)的控制單元以及動(dòng)力單元，進(jìn)一步的提高各個(gè)單元的性能，也可以使機(jī)電一體化產(chǎn)品相應(yīng)的功能之間的聯(lián)系更加緊密，使一個(gè)區(qū)域模塊更加有效的運(yùn)行，只有這樣才能方便人們對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的應(yīng)用，提高機(jī)電一體化產(chǎn)品的利用程度、可裝配性、可維修性等，經(jīng)過(guò)研究和推理，可以得出機(jī)電一體化模塊是未來(lái)機(jī)電一體化產(chǎn)品的主要方向，隨著未來(lái)技術(shù)發(fā)展的不斷深入，機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)模塊化的步伐也在不斷的加深。

3環(huán)保綠色化

機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展給人們的生產(chǎn)和生活中帶來(lái)了巨大的變化，豐富了人們的的物質(zhì)生活，同時(shí)也給人們的生活環(huán)境帶來(lái)了負(fù)面影響，資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)利用，加重了生態(tài)環(huán)境的負(fù)擔(dān)，近些年來(lái)，越來(lái)越多的國(guó)家和組織逐漸重視到環(huán)境保護(hù)的重要性，人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，要求機(jī)電一體化產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造、使用和銷(xiāo)毀的過(guò)程中要減少對(duì)環(huán)境的污染，因此機(jī)電產(chǎn)品的環(huán)保綠色化是未來(lái)發(fā)展的一大亮點(diǎn)，人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，造成了一些對(duì)環(huán)境有危害且危害較大的產(chǎn)品失去市場(chǎng)價(jià)值，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)綠色環(huán)保的機(jī)電一體化產(chǎn)品具有很廣闊的發(fā)展前景，也成為未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵所在。

4網(wǎng)絡(luò)化

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)近些年來(lái)的發(fā)展勢(shì)頭更加迅猛，這也促進(jìn)了機(jī)電一體化系統(tǒng)的進(jìn)一步的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起及發(fā)展，給人們的生產(chǎn)、生活帶來(lái)了巨大的變革，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也受到了計(jì)算機(jī)技術(shù)的影響，機(jī)電一體化設(shè)備通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用可以有效的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和改革開(kāi)放的不斷深入，使國(guó)際上先進(jìn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品不斷涌入我國(guó)，這也為我國(guó)進(jìn)行深入的研究提供了便利條件，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電技術(shù)發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展相輔相成，因此計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步也有利于存進(jìn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，目前，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品更加快捷的推向市場(chǎng)，和生產(chǎn)商之間的技術(shù)交流，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)勢(shì)必會(huì)推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，也會(huì)繼續(xù)為人們提供更多、更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

5微型精密化

機(jī)電一體化技術(shù)向微型精密化的方向發(fā)展的主要是納米技術(shù)的不斷深入發(fā)展，機(jī)電一體化的微型精密化產(chǎn)品體積小、攜帶方便、耗能低等，這些優(yōu)點(diǎn)使得機(jī)電一體化產(chǎn)品的微型精密化技術(shù)不斷進(jìn)步，應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大，因此，機(jī)電一體化微型精密化技術(shù)具有比較廣闊的發(fā)展前景和強(qiáng)大動(dòng)力，但是想要實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化微型精密化需要精密的加工工藝以及先進(jìn)的設(shè)備作為強(qiáng)大的后盾，因此需要相關(guān)的研究人員不斷努力，不斷提高我國(guó)先進(jìn)的技術(shù)發(fā)展。

篇2

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)

機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分組成。因此，為加速推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：

（一）機(jī)械本體技術(shù)

機(jī)械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，還應(yīng)考慮利用非金屬?gòu)?fù)合材料。只有機(jī)械本體減輕了重量，才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化，進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。

（二）傳感技術(shù)

傳感器的問(wèn)題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢(shì)。對(duì)外部信息傳感器來(lái)說(shuō)，目前主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。

（三）信息處理技術(shù)

機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備（特別是微型計(jì)算機(jī)）的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。

（四）驅(qū)動(dòng)技術(shù)

電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問(wèn)題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專(zhuān)用組件-傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。

（五）接口技術(shù)

為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。目前，技術(shù)人員正致力于開(kāi)發(fā)低成本、高速串行的接口，來(lái)解決信號(hào)電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問(wèn)題。

（六）軟件技術(shù)

軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

（一）數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過(guò)40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：

1、總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。

2、開(kāi)放性設(shè)計(jì)，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶(hù)的使用效益。

3、WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車(chē)間的編程技術(shù)和實(shí)現(xiàn)二、三維加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。

4、大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計(jì)，不僅豐富了數(shù)控功能，同時(shí)也加強(qiáng)了CNC系統(tǒng)的控制功能。

5、能實(shí)現(xiàn)多過(guò)程、多通道控制，即具有一臺(tái)機(jī)床同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立加工任務(wù)或控制多臺(tái)和多種機(jī)床的能力，并將刀具破損檢測(cè)、物料搬運(yùn)、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。

6、系統(tǒng)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能，加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。

7、以單板、單片機(jī)作為控制機(jī)，加上專(zhuān)用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。

（二）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）

CIMS的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡(jiǎn)單組合，而是全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門(mén)之間的界線，以制造為基干來(lái)控制“物流”和“信息流”，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的有機(jī)結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。

（三）柔性制造系統(tǒng)（FMS）

柔性制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)，主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤(pán)、自動(dòng)搬運(yùn)小車(chē)和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等組成。它可以隨機(jī)地、實(shí)時(shí)地、按量地按照裝配部門(mén)的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設(shè)計(jì)更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。

（四）工業(yè)機(jī)器人

第1代機(jī)器人亦稱(chēng)示教再現(xiàn)機(jī)器人，它們只能根據(jù)示教進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)工作環(huán)境和作業(yè)對(duì)象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性；第2代機(jī)器人帶有各種先進(jìn)的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對(duì)象的簡(jiǎn)單信息，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理、分析，做出一定的判斷，對(duì)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制，表現(xiàn)出低級(jí)智能，已開(kāi)始走向?qū)嵱没坏?代機(jī)器人即智能機(jī)器人，具有多種感知功能，可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立行動(dòng)，與第5代計(jì)算機(jī)關(guān)系密切。

三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景

縱觀國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，機(jī)電一體化將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：

（一）智能化

智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一，也是21世紀(jì)機(jī)電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類(lèi)智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動(dòng)。

（二）系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開(kāi)放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意的剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強(qiáng)，一般除RS232等常用通信方式外，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要。機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機(jī)體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。

（三）微型化

微型機(jī)電一體化系統(tǒng)高度融合了微機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機(jī)電一體化的一個(gè)新的發(fā)展方向。國(guó)外稱(chēng)微電子機(jī)械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過(guò)1cm3，并正向微米、納米級(jí)方向發(fā)展。由于微機(jī)電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，可進(jìn)入一般機(jī)械無(wú)法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作，故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國(guó)防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。

（四）模塊化

模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類(lèi)和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

（五）網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類(lèi)很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。

（六）綠色化

工業(yè)的發(fā)達(dá)使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時(shí)也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)危害或危害極小，資源利用率極高。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢時(shí)能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求，而且是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開(kāi)辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。

【參考文獻(xiàn)】：

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2、芮延年.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

篇3

一、機(jī)電一體化的基本概念

機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主的多門(mén)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過(guò)程中逐漸形成和發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興邊緣技術(shù)學(xué)科，而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)同時(shí)也是工程領(lǐng)域不同種類(lèi)技術(shù)的綜合及集合，它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相比，機(jī)電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性。

（一）使用安全性和可靠性提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)等功能。在工作過(guò)程中，遇到過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流、短路等電力故障時(shí)，能自動(dòng)采取保護(hù)措施，避免和減少人身和設(shè)備事故，顯著提高設(shè)備的使用安全性。

（二）生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能，其控制和檢測(cè)的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作，使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響，從而實(shí)現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時(shí)，由于機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作的自動(dòng)化，使得生產(chǎn)能力大大提高。例如，數(shù)控機(jī)床對(duì)工件的加工穩(wěn)定性大大提高，生產(chǎn)效率比普通機(jī)床提高5～6倍。

（三）使用性能改善。機(jī)電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少，使得操作大大簡(jiǎn)化并且方便、簡(jiǎn)單。機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作過(guò)程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作。高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過(guò)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳工作程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)最優(yōu)化操作。

（四）具有復(fù)合功能并且適用面廣。機(jī)電一體化產(chǎn)品跳出了機(jī)電產(chǎn)品的單技術(shù)和單功能限制，具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能，使產(chǎn)品的功能水平和自動(dòng)化程度大大提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般具有自動(dòng)化控制、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)保護(hù)和智能化等多種功能，能應(yīng)用于不同的場(chǎng)合和不同領(lǐng)域，滿(mǎn)足用戶(hù)需求的應(yīng)變能力較強(qiáng)。例如，電子式空氣斷路器具有保護(hù)特性可調(diào)、選擇性脫扣、正常通過(guò)電流與脫扣時(shí)電流的測(cè)量、顯示和故障自動(dòng)診斷等功能，使其應(yīng)用范圍大為擴(kuò)大。

（五）調(diào)整和維護(hù)方便。機(jī)電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時(shí)，可通過(guò)改變控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)工作方式的改變，以適應(yīng)不同用戶(hù)對(duì)象的需要以及現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過(guò)多種手段輸入到機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中，而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件或零件。對(duì)于具有存儲(chǔ)功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品，可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序，然后根據(jù)不同的工作對(duì)象，只需給定一個(gè)代碼信號(hào)輸入，即可按指定的預(yù)定程序進(jìn)行自動(dòng)工作。機(jī)電一體化產(chǎn)品的自動(dòng)化檢驗(yàn)和自動(dòng)監(jiān)視功能可對(duì)工作過(guò)程中出現(xiàn)的故障自動(dòng)采取措施，使工作恢復(fù)正常。

機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用范圍非常廣泛，涉及到工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的所有領(lǐng)域，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類(lèi)很多，而且還在不斷地增加。按照機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能，可以將其分成下述幾類(lèi)。

①數(shù)控機(jī)械類(lèi)。主要產(chǎn)品包括數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)以及全自動(dòng)洗衣機(jī)等。這類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為機(jī)械裝置。

②電子設(shè)備類(lèi)。主要產(chǎn)品包括電火花加工機(jī)床、線切割機(jī)、超聲波加工機(jī)以及激光測(cè)量?jī)x等。這類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置。

③機(jī)電結(jié)合類(lèi)。主要產(chǎn)品包括自動(dòng)探傷機(jī)、形狀自動(dòng)識(shí)別裝置、CT掃描診斷機(jī)以及自動(dòng)售貨機(jī)等。這類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置和機(jī)械裝置的有機(jī)結(jié)合。④電液伺服類(lèi)。主要產(chǎn)品為機(jī)電液一體化的伺服裝置，如電子伺服萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)。這類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械裝置，控制機(jī)構(gòu)是接受電信號(hào)的液壓伺服閥。

⑤信息控制類(lèi)。主要產(chǎn)品包括傳真機(jī)、磁盤(pán)存儲(chǔ)器、磁帶錄像機(jī)、錄音機(jī)、復(fù)印機(jī)等。這類(lèi)產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作由所接收的信息類(lèi)信號(hào)來(lái)控制。除此之外，機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)機(jī)電技術(shù)的結(jié)合程度分為功能附加型、功能替代型和機(jī)電融合型三類(lèi)。

二、機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點(diǎn)

機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能是通過(guò)其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來(lái)共同實(shí)現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來(lái)看，機(jī)電一體化產(chǎn)品具有自動(dòng)化、智能化和多功能的特性，而實(shí)現(xiàn)這種多功能一般需要機(jī)電一體化產(chǎn)品具備五種內(nèi)部功能，即主功能、動(dòng)力功能、檢測(cè)功能、控制功能和執(zhí)行功能，而實(shí)現(xiàn)這些功能的各個(gè)組成部分及其技術(shù)就構(gòu)成了機(jī)電一體化產(chǎn)品的總體或系統(tǒng)。

（一）機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品的機(jī)械系統(tǒng)包括機(jī)身、框架、機(jī)械傳動(dòng)和聯(lián)接等機(jī)械部分。這部分是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎(chǔ)，因此對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，需在結(jié)構(gòu)、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿(mǎn)足機(jī)電一體化產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節(jié)能和小型輕量等要求。

（二）動(dòng)力系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供能量和動(dòng)力功能，去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作以完成預(yù)定的主功能。動(dòng)力系統(tǒng)包括電、液、氣等動(dòng)力源。機(jī)電一體化產(chǎn)品以電能利用為主，包括電源、電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路等。

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機(jī)電接口主要就是機(jī)電一體化產(chǎn)品中機(jī)械裝置與控制微機(jī)之間的接口，其是基于機(jī)電一體化而產(chǎn)生的。機(jī)電接口根據(jù)信息傳輸方向的不同，可以分為信息采集接口、輸出接口[1]。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，傳感器是一種較為常用的設(shè)備，在輸出信號(hào)的時(shí)候，一般采用模擬量方式進(jìn)行檢測(cè)，時(shí)刻掌握發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，并且檢測(cè)差動(dòng)變壓器位置。然而，在輸出控制量的時(shí)候，存在一個(gè)比較特殊的形式，就是數(shù)字系統(tǒng)。機(jī)電接口技術(shù)主要就是研究機(jī)電系統(tǒng)各項(xiàng)組成技術(shù)與子系統(tǒng)連接問(wèn)題的綜合技術(shù)，其主要包括電子技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等，共同構(gòu)成了一個(gè)綜合系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)了信息的交互與融合，在機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。機(jī)電接口主要是由硬件與軟件共同構(gòu)成，在機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行中，與環(huán)境及操作者之間成立一種有效連接，在物理通道中展開(kāi)信息與能量的輸入、轉(zhuǎn)換及傳輸。在信息轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，需要進(jìn)行有效的交互與調(diào)整，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)的協(xié)調(diào)與綜合，保證各系統(tǒng)的有效運(yùn)行，充分發(fā)揮系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的工作目標(biāo)。

（二）分類(lèi)

目前，機(jī)電接口主要包括以下幾種：智能接口、動(dòng)力接口、機(jī)電接口、人機(jī)接口[2]。智能接口應(yīng)用較為復(fù)雜，不同技術(shù)形式產(chǎn)生的信息形式也不同，并且在使用過(guò)程中，可以根據(jù)不同要求展開(kāi)相應(yīng)的改變。在各種信息轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)倪^(guò)程中，智能接口可以確保不同技術(shù)與子系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)完整系統(tǒng)。動(dòng)力接口可以有效連接動(dòng)力源與機(jī)電系統(tǒng)，之后給予機(jī)電系統(tǒng)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。在機(jī)電系統(tǒng)中，動(dòng)力類(lèi)型有很多種，主要包括直流電、交流電、液壓等，在系統(tǒng)中運(yùn)用不同動(dòng)力類(lèi)型的時(shí)候，需要選用不同的接口形式，確保系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。機(jī)電接口的作用就是實(shí)現(xiàn)各種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的有效連接，并且將驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)變成執(zhí)行信號(hào)，在轉(zhuǎn)變的過(guò)程中滿(mǎn)足傳感器運(yùn)行要求。人機(jī)接口是機(jī)電系統(tǒng)與操作者之間存在的接口，通過(guò)這一接口，可以在操作者眼前呈現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并且有效監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)人性化操作目標(biāo)。

二、機(jī)電一體化發(fā)展及其發(fā)展趨勢(shì)

（一）機(jī)電接口技術(shù)對(duì)機(jī)電一體化發(fā)展的影響

近些年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，對(duì)一些事物的要求也在明顯提高。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展離不開(kāi)科學(xué)技術(shù)水平的提高，傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的技術(shù)需求，需要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)與完善。從而在此形勢(shì)下，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其主要包括電子技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等，充分滿(mǎn)足了現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的技術(shù)要求。在機(jī)電一體化技術(shù)初始發(fā)展中，只是將電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)進(jìn)行融合，接口十分簡(jiǎn)單、便捷[3]。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)水平也在不斷提升。目前，機(jī)電一體化技術(shù)不再是簡(jiǎn)單的機(jī)電一體化產(chǎn)品，逐漸形成了一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其系統(tǒng)內(nèi)部接口也日益復(fù)雜。現(xiàn)階段，機(jī)電一體化技術(shù)研究越來(lái)越深入、成熟，然而，簡(jiǎn)單的技術(shù)研究已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)的運(yùn)行需求，需要充分重視其復(fù)雜性研究。針對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)而言，其復(fù)雜性較強(qiáng)，如果只是單純研究系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其集成理論，根本無(wú)法充分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的作用，為此，需要加深對(duì)機(jī)電接口技術(shù)的研究，在設(shè)計(jì)方面，加強(qiáng)對(duì)有關(guān)理論的融合，確保機(jī)電一體化系統(tǒng)的全面實(shí)施。在機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，越來(lái)越向智能化、系統(tǒng)化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，其系統(tǒng)內(nèi)部接口要求越來(lái)越高，不僅要確保接口技術(shù)與系統(tǒng)技術(shù)的有效融合，還要確保信息傳輸?shù)捻槙场?/p>

（二）機(jī)電一體化發(fā)展歷程及趨勢(shì)

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1.2機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)在這部分機(jī)構(gòu)中，裝有較多的磁性傳感器用作多個(gè)不同的位置檢測(cè)，它需要在前點(diǎn)和后點(diǎn)各裝一個(gè)，以便檢測(cè)氣缸伸出和縮回的位置是否到位。例如，提升氣缸、手臂伸縮氣缸以及分揀機(jī)構(gòu)的三個(gè)手指伸縮氣缸就分別各裝有5對(duì)磁性傳感器。在運(yùn)行中，當(dāng)磁性開(kāi)關(guān)檢測(cè)到氣缸準(zhǔn)確到位后，則發(fā)出信號(hào)到PLC，PLC內(nèi)部程序指揮相應(yīng)部件執(zhí)行下一步動(dòng)作。值得注意的是，在機(jī)械手手爪處單獨(dú)安裝有一個(gè)磁性傳感器，若手爪為夾緊狀態(tài)，則有信號(hào)輸出，指示燈亮；反之，手爪松開(kāi)則無(wú)信號(hào)輸出。

1.3物料傳送和分揀機(jī)構(gòu)在這部分機(jī)構(gòu)中，落料口附近與出料口一樣，需要安裝一個(gè)物料檢測(cè)傳感器，檢測(cè)是否有物料在傳送帶的起始端。在運(yùn)行中，如果它檢測(cè)到物料，則發(fā)出信號(hào)到PLC，PLC內(nèi)部程序啟動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳送帶；若檢測(cè)為無(wú)料并保持若干秒鐘后，停止傳送帶。當(dāng)物料在傳動(dòng)帶前進(jìn)時(shí)，有三個(gè)傳感器逐一檢測(cè)物料的材料性質(zhì)，先是通過(guò)一個(gè)電感式傳感器，它可以檢測(cè)到金屬材料，發(fā)出信號(hào)至PLC，啟動(dòng)推料一執(zhí)行推料動(dòng)作。為保證檢測(cè)的靈敏度，檢測(cè)距離需調(diào)節(jié)為3～5mm。若物料不是金屬，將繼續(xù)前行至后面的兩個(gè)光纖傳感器處，它們主要用于檢測(cè)塑料，并區(qū)分黑、白兩種不同顏色。對(duì)于不同顏色的塑料，光纖傳感器的靈敏度是不同的，可以通過(guò)調(diào)節(jié)光纖放大器來(lái)區(qū)分塑料的不同顏色。

2傳感器應(yīng)用說(shuō)明與注意事項(xiàng)

2.1常用傳感器光電傳感器由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成，具有使用簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、抗干擾強(qiáng)的特點(diǎn)，常采用光電器件作為檢測(cè)元件，如光敏三極管。使用時(shí)應(yīng)注意將光電傳感器的前端面與被檢測(cè)的工件或物體表面保持平行，且距離應(yīng)保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。電感式接近傳感器由即振蕩電路、開(kāi)關(guān)電路和放大輸出電路這三部分組成。當(dāng)接通電源時(shí)，震蕩器在傳感器感應(yīng)面產(chǎn)生一個(gè)交變的磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物料接近傳感器感應(yīng)面時(shí)，金屬中產(chǎn)生的渦流會(huì)改變磁場(chǎng)，根據(jù)磁場(chǎng)的變化來(lái)判斷是否有金屬物體接近。

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1.1種類(lèi)比較少

現(xiàn)在市場(chǎng)上常見(jiàn)的有各種修剪機(jī)、灑水機(jī)等，這些比較單一，還有許多機(jī)電一體化機(jī)械并不常見(jiàn)，如移植機(jī)等。在許多發(fā)達(dá)國(guó)家，其園林設(shè)計(jì)機(jī)電一體化設(shè)備更加多樣化，在美國(guó)、歐洲等國(guó)家，其園林設(shè)計(jì)設(shè)備種類(lèi)就更多，用途也更廣泛。國(guó)內(nèi)也有許多知名品牌的銷(xiāo)售，如綠友、東方園林等，在國(guó)內(nèi)還有許多生產(chǎn)園林機(jī)械的著名廠家，在淮安、揚(yáng)州等地就有許多知名廠家。

1.2普及率低

與數(shù)十年前相比，園林設(shè)計(jì)中采用機(jī)電一體化機(jī)械的頻率雖然有所升高，但就目前來(lái)講，機(jī)械的使用率還是偏低，還不夠普及。與發(fā)達(dá)地區(qū)相比，我國(guó)大部分地方還在用半自動(dòng)化機(jī)械工作，距離全自動(dòng)機(jī)械工作還有一定距離。

1.3利用率較低

部分園林機(jī)電設(shè)備會(huì)投入使用，但機(jī)電設(shè)備的使用效率不高，其原因有二，一是存在人為操作的問(wèn)題，錯(cuò)誤的操作規(guī)程對(duì)機(jī)電設(shè)備造成很?chē)?yán)重的破壞，導(dǎo)致維修費(fèi)用升高，使成本不降反增；二是沒(méi)有將機(jī)電設(shè)備的利用效率最大化，導(dǎo)致資源浪費(fèi)，增加了管理與維護(hù)的成本，阻礙了機(jī)電設(shè)備在園林設(shè)計(jì)方面的投入和使用。

1.4保管和維護(hù)不到位

機(jī)械是易損耗的，使用過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)故障，但有些企業(yè)由于缺乏技術(shù)人員維修不到位，有的根本不進(jìn)行定期維修，故障的機(jī)器多數(shù)被棄置倉(cāng)庫(kù)，卻利用人力完成作業(yè)，這成為園林設(shè)計(jì)中機(jī)電一體化的缺點(diǎn)。不懂得機(jī)械結(jié)構(gòu)和原理，不熟悉機(jī)械的操作，不知道如何保養(yǎng)機(jī)械，導(dǎo)致機(jī)械使用壽命降低。對(duì)上述問(wèn)題，企業(yè)必須制定相關(guān)的操作規(guī)程，讓員工認(rèn)真學(xué)習(xí)操作規(guī)范以及正確的使用方法。另外，在大規(guī)模使用園林機(jī)電一體化機(jī)械時(shí)引起的噪音、環(huán)境污染等問(wèn)題也有待解決。機(jī)電一體化的知識(shí)總量已擴(kuò)大到遠(yuǎn)非個(gè)人所能全部掌握，專(zhuān)業(yè)化是必不可少的。由于各類(lèi)科技學(xué)科發(fā)展及相互滲透，促使了機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品在各行業(yè)、部門(mén)的飛速發(fā)展。其中機(jī)電一體化在園林設(shè)計(jì)中也得到了應(yīng)用。

2機(jī)電一體化在園林設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)也逐漸滲透進(jìn)了園林設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)兩千多年的發(fā)展，中國(guó)古典傳統(tǒng)園林所講究的意境已經(jīng)到了爐火純青的地步，雖然可能會(huì)有更好的園林出現(xiàn)，但是機(jī)電化已經(jīng)成了一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)，這是大勢(shì)所趨。園林設(shè)計(jì)中會(huì)融入更多的機(jī)電一體化等元素。沿著這個(gè)思路走，創(chuàng)造園林的科技文明和傳統(tǒng)意境對(duì)園林現(xiàn)代化的普遍需求相結(jié)合，是成就上流園林的必要條件之一。

篇8

機(jī)電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門(mén)有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)及電力電子技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制、自動(dòng)診斷與保護(hù)等。也就是說(shuō)，機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，智能化特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

2機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段：（1）20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱(chēng)為初級(jí)階段。在這一時(shí)期，人們自覺(jué)不自覺(jué)地利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時(shí)，研制和開(kāi)發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。（2）20世紀(jì)70—80年代為第二階段，可稱(chēng)為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；各國(guó)均開(kāi)始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。（3）20世紀(jì)90年代后期，開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并且逐漸形成完整的學(xué)科體系。

我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始進(jìn)行這方面的研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組，并將該技術(shù)列入“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的影響。許多大專(zhuān)院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，取得了一定成果。但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比，仍有相當(dāng)差距。

3機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴(lài)并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個(gè)方面：

3．1智能化

智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠(chéng)然，使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。

3．2模塊化

模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類(lèi)和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。為了達(dá)到以上目的，還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便于各部件、單元的匹配。由于利益沖突，近期很難制定出國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過(guò)組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來(lái)的好處可以肯定，無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)，還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，模塊化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。

3．3網(wǎng)絡(luò)化

20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等日常生活都帶來(lái)了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)到、質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷(xiāo)全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)(homenet)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computerintegratedappliancesystem，CIAS)，能使人們呆在家里就可分享各種高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂(lè)。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3．4微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱(chēng)其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過(guò)1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小，耗能少，運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類(lèi)。

3．5環(huán)保化

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷(xiāo)毀的生命過(guò)程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類(lèi)健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。

3．6系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開(kāi)放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)。一般除RS232外，還有RS485等智能化通信接口。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電一體化的人格化有兩層含義：一層是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等，顯得越來(lái)越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化；另一層是模仿生物機(jī)理，研制出各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。事實(shí)上，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)而研制出來(lái)的。

綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求和產(chǎn)物。當(dāng)然，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來(lái)越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來(lái)越光明。

參考文獻(xiàn)：

［1］李建勇．機(jī)電一體化技術(shù)［M］．北京：科學(xué)出版社，2004.

篇9

在沒(méi)有引進(jìn)機(jī)電一體化生產(chǎn)時(shí)媒礦工人需要深入幽暗潮濕的礦井進(jìn)行日常作業(yè)并下所有的工作都需要人工完成,人工作強(qiáng)度大幾乎是超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。長(zhǎng)此以往不僅會(huì)對(duì)礦工的健康造成影響復(fù)雜多變的井下環(huán)境與突如其來(lái)的透水事故、瓦斯爆炸事故還會(huì)威脅到廣大礦工的人身安全。

1.2有效提高煤炭生產(chǎn)的效率

在煤炭開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)用一體化的機(jī)電技術(shù)從根本上改變了煤炭企業(yè)的生產(chǎn)方式用機(jī)械取代人工將人力從繁重的機(jī)械勞動(dòng)中解放出來(lái)實(shí)現(xiàn)人力資源的合理優(yōu)化配置。不僅如此人力不同于機(jī)器人會(huì)有疲累感超時(shí)的高負(fù)荷工作會(huì)降低工人的生產(chǎn)效率不利于煤炭產(chǎn)量的提升。用機(jī)械取代人工后,只要定期對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修機(jī)械就能長(zhǎng)時(shí)間保持高強(qiáng)度勞動(dòng)降低了不確定因素對(duì)生產(chǎn)造成的影響肩效提高了煤炭生產(chǎn)效率。

1.3有效提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益

在煤礦生產(chǎn)中運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù),能夠有效節(jié)省人力開(kāi)支8降低了生產(chǎn)成本還提高了煤炭產(chǎn)量,為企業(yè)創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值使煤炭開(kāi)采企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到大幅提升。企業(yè)盈利增長(zhǎng)員工的福利待遇自然水漲船高這在一定程度上改善了煤礦井下作業(yè)人員的生活質(zhì)量起到了“雙贏”的效果。

2煤礦機(jī)電技術(shù)一體化應(yīng)用的具體體現(xiàn)

2.1帶式輸送機(jī)

帶式輸送機(jī)是煤炭企業(yè)機(jī)電一體化的重要組成部分,能幫助井下作業(yè)人員將已開(kāi)采的煤炭運(yùn)往地面,是煤炭生產(chǎn)不可或缺的幫手。在煤礦機(jī)電一體化的摸索過(guò)程中我國(guó)自行生產(chǎn)了多代帶式輸送機(jī)但大多都存在運(yùn)輸容量小、運(yùn)程距離短、運(yùn)行效率低、易出現(xiàn)機(jī)械故障、穩(wěn)定性得不到保障等問(wèn)題對(duì)進(jìn)一步提升采煤效率造成了阻礙。為了解決這一系列的問(wèn)題我國(guó)科研機(jī)構(gòu)充分考慮到礦井井下復(fù)雜多變的環(huán)境運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)將我國(guó)多年研究帶式運(yùn)輸機(jī)的豐富經(jīng)驗(yàn)與煤礦運(yùn)輸?shù)膶?shí)際需求結(jié)合起來(lái)研發(fā)了多種軟啟動(dòng)、制動(dòng)裝置肩效克服了傳統(tǒng)帶式運(yùn)輸機(jī)的不足之處迎合了時(shí)展的需求。新型運(yùn)輸機(jī)加大了運(yùn)輸容量、增加了運(yùn)程距離、提高了運(yùn)行效率、降低了機(jī)械故障的發(fā)生幾率為確保煤礦開(kāi)采工作順利進(jìn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2采煤機(jī)

將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用于采煤機(jī)中莊要是通過(guò)改變采煤機(jī)牽引方式的方法達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、增加安全性的目的。機(jī)電一體化技術(shù)能促使采煤機(jī)由老舊的液壓牽引方式向新型的電牽引式方向發(fā)展充分發(fā)揮其實(shí)際優(yōu)勢(shì)提升采煤效率提高煤炭開(kāi)采量。使用電牽引的新型采煤機(jī)能將運(yùn)輸過(guò)程產(chǎn)生的阻力降到最低涅合制動(dòng)發(fā)電裝置共同運(yùn)作河以提高資源的合理利用效率盡量避免不必要的資源浪費(fèi)。不僅如此機(jī)電一體化技術(shù)還能克服煤層坡度大且陡的不便通過(guò)在采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)加裝防滑裝置的方法崖面提升采煤機(jī)傳動(dòng)軸的荷載能力。零件損耗是制約煤炭開(kāi)采效率的重要原因液壓牽引方式會(huì)加快采煤機(jī)內(nèi)各組成零件的損耗速度施工人員要通過(guò)不斷更換零部件或直接更換采煤機(jī)的方式確保煤炭開(kāi)采效率無(wú)形中增加了開(kāi)采成本不利于企業(yè)獲得經(jīng)濟(jì)效益最大化。在采用機(jī)電一體化技術(shù)后,電動(dòng)牽引方式完美解決了零件磨損的問(wèn)題通過(guò)調(diào)節(jié)電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)靈活簡(jiǎn)便的操作不僅有效延長(zhǎng)了采煤機(jī)的實(shí)際使用壽命節(jié)省了成本開(kāi)支還提升了采煤安全系數(shù)保障了采礦人員的人身安全。除此之外,電動(dòng)牽引式的采煤機(jī)還具有適用領(lǐng)域廣、小巧輕便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)能夠最大程度上將電能轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力為煤炭企業(yè)提高產(chǎn)量打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3提升機(jī)

礦井提升機(jī)是當(dāng)前煤炭生產(chǎn)過(guò)程中涉及到的所有機(jī)械設(shè)備中自動(dòng)化水平最高的一個(gè),已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化,內(nèi)裝式提升機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)的典型代表,將驅(qū)動(dòng)裝置與滾筒裝置整合在一起后,機(jī)械結(jié)構(gòu)得到了極大簡(jiǎn)化。在提升機(jī)中運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)后提升機(jī)能自主查詢(xún)機(jī)體故障來(lái)源定期進(jìn)行“體檢”并自動(dòng)記錄檢測(cè)結(jié)果為機(jī)械的維修、養(yǎng)護(hù)工作提供了必要的依據(jù),同時(shí)也節(jié)省了人力成本。在其檢測(cè)到系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)通過(guò)聲音提示的方式通知相關(guān)工作人員對(duì)其進(jìn)行及時(shí)修護(hù),以此確保提升機(jī)的正常運(yùn)行。不僅如此全數(shù)字化的礦井提升機(jī)相對(duì)于傳統(tǒng)型號(hào)的提升機(jī)而言具有更簡(jiǎn)單的硬件配置兼容性強(qiáng)皮全系數(shù)高所需的易損零部件較少,能瞬間提升加速度更靈活易控實(shí)際操作性更強(qiáng)。全數(shù)字化提升機(jī)具備良好的使用性能充分發(fā)揮出了計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì),能進(jìn)一步完善系統(tǒng)檢測(cè)、自保工作,已經(jīng)成為多地煤礦施工提升機(jī)的首選類(lèi)型。

2.4電控液壓支架

由于我國(guó)電控液壓支架發(fā)展歷史較短肖前推行的國(guó)產(chǎn)電控液壓支架所用的控制系統(tǒng)較簡(jiǎn)單應(yīng)用范圍局限性過(guò)強(qiáng)遠(yuǎn)不如其他國(guó)家研發(fā)的電控液壓支架性能優(yōu)越。將液壓控制與計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起,能將支架與頂板之間的距離控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)肩效避免因反復(fù)摩擦造成的零部件磨損,以此達(dá)到延長(zhǎng)電控液壓支架使用壽命的目的。

篇10

1.2工作站群獨(dú)有的功能虛擬特性的樣機(jī)、建構(gòu)好的評(píng)估站群，經(jīng)由PDM的路徑，獲取機(jī)械協(xié)同下的控制算法。依循給定流程，建構(gòu)一體化這樣的樣機(jī)。與此同時(shí)，還要?jiǎng)?chuàng)設(shè)電控特有的仿真模式。采納某規(guī)格下的CAE，優(yōu)化給定參數(shù)。其他關(guān)涉的工作站群，可以經(jīng)由虛擬樣機(jī)，獲取明晰的反饋結(jié)果。把反饋得來(lái)的數(shù)值，當(dāng)成后續(xù)時(shí)段的設(shè)計(jì)指引。根據(jù)反饋方向，審慎修補(bǔ)缺陷。各時(shí)段的文檔歸整、工作站群特有的修護(hù)，涵蓋多層級(jí)的技術(shù)。制備明晰的產(chǎn)品說(shuō)明，審慎處理多重圖片。項(xiàng)目關(guān)涉的專(zhuān)利申報(bào)，也被涵蓋在這一范疇。帶有管理特性的工作站，可被設(shè)定成單獨(dú)架構(gòu)下的站點(diǎn)，也可融匯至預(yù)設(shè)的站點(diǎn)之內(nèi)。設(shè)計(jì)管理特性的這類(lèi)站點(diǎn)，能夠查驗(yàn)設(shè)計(jì)之中的可行性，有序管控進(jìn)度，并調(diào)和主體沖突。

2多時(shí)段的平臺(tái)運(yùn)作

一體化特有的設(shè)計(jì)平臺(tái)，建構(gòu)在Web的根基之上，擬定了多重的工作站群。在開(kāi)發(fā)之后，應(yīng)考量的側(cè)重點(diǎn)，是后續(xù)時(shí)段的真正運(yùn)作。細(xì)分出來(lái)的運(yùn)作時(shí)段，整合了初始時(shí)段的概念設(shè)定、接續(xù)的細(xì)化設(shè)定、平臺(tái)建構(gòu)及評(píng)估、制備樣機(jī)及評(píng)估。首先應(yīng)考量的，是擬定可行特性的落實(shí)方案。采納多學(xué)科特有的互通語(yǔ)言，以便描畫(huà)完備的設(shè)定流程。現(xiàn)有的最優(yōu)語(yǔ)言，被看成UML。它采納了配套特性的成熟技術(shù)，帶有可視化的傾向。它適宜篩選出來(lái)的多重領(lǐng)域，獲取廣泛認(rèn)同。在這種語(yǔ)言下，各科目特有的設(shè)計(jì)者，能夠妥善互通，擬定任務(wù)書(shū)。把制備好的產(chǎn)品，看成帶有概念特性的總設(shè)計(jì)。

后續(xù)時(shí)段的細(xì)化設(shè)計(jì)，應(yīng)圍繞預(yù)設(shè)的樣機(jī)線索，在彼此協(xié)同之中，明辨彼此職責(zé)。項(xiàng)目組這一層級(jí)的PDM，在后續(xù)的這個(gè)時(shí)段，凸顯了側(cè)重價(jià)值。它能隨時(shí)跟蹤，把處理得來(lái)的精準(zhǔn)數(shù)值，分享給擬定好的完整團(tuán)隊(duì)。若需要某一范疇的協(xié)同，即可經(jīng)由特有的Web，來(lái)訪問(wèn)界面以?xún)?nèi)的PDM，獲取期待中的數(shù)據(jù)。技術(shù)文檔特有的歸整及處理，包含說(shuō)明書(shū)。設(shè)計(jì)人員歸結(jié)得來(lái)完備的設(shè)計(jì)流程，把帶有典型特性的珍貴經(jīng)驗(yàn)，存留至知識(shí)庫(kù)。這就便利了接續(xù)的復(fù)用，提升設(shè)計(jì)實(shí)效。