汉哥机电一体化技术及发展趋势毕业论文.doc

编编 号号 日照职业技术学院日照职业技术学院 毕业设计 论文 毕业设计 论文 题题 目 目 机电一体化技术及发展趋势 院院 部 部 机电工程学院 专专 业 业 机电一体化技术 学学 号 号 200916010406 学生姓名 学生姓名 刘乐汉 指导教师 指导教师 边明杰 职职 称 称 助教 二二 O 一二年一二年 六月六月 1 日日 摘要 I 摘摘 要要 现代科学技术的发展引起了工程领域的技术改造与革命 在机械工程领 域 由于微电子技术和计算机技术的迅速发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 及管理体系发生了巨大变化 使工业生产由 机械电气化 迈入了 机电一体化 为特征的发展阶段 它是机械 电子 光学 控制 计算机 信息等多学科 的交叉融合 它的发展和进步依赖于也促进相关技术的发展和进步 国内外机 电一体化的发展现状 机电一体化技术对于改变整个机械制造业面貌所起的 重要作用文章主要简述 关键词 关键词 机电一体化 机械电气化 发展现状 发展趋势 Abstract II ABSTRACT The development of modern science and technology caused the engineering field and the technological transformation of the revolution In engineering electronic and computer technology because of the rapid development and to the penetration of mechanical industry by the formation of the electromechanical integration the mechanical industry technical structure mechanical products function and composition production methods and management system changed that industrial production by mechanical electrification entered the mechanical and electrical integration feature stage of development It is the mechanical electronic optical control computer information science crossover fusion its development and progress depends on also promote the development of related technologies and progress This paper introduces the current situation of the development of the electromechanical integration at home and abroad and analyzes the development trend of mechanical and electrical integration Keywords Mechanical and electrical integration Mechanical electrification Development present situation Development trend 目录 I 目目 录录 摘 要 I ABSTRACT II 目 录 I 第 1 章 绪论 1 1 1 机电一体化技术发展的重要意义 1 1 2 机电一体化技术的定义 1 1 3 机电一体化技术的国内外发展趋势 1 1 4 机电一体化技术的新发展 2 1 5 我国机电一体化技术的现状及展望 2 第 2 章 机电一体化技术的结构组成 3 2 1 1 机电一体化技术的概述 3 2 1 2 机电一体化技术的核心 3 第 3 章 机电一体化技术的主要应用领域 4 3 1 1 数控机床及相应的数控技术 4 3 1 2 计算机集成制造系统 CIMS 5 3 1 3 柔性制造系统 FMS 5 3 1 4 自动机和自动生产线 6 3 1 5 工业机器人 6 第 4 章 机电一体化技术的发展趋势 6 4 1 1 国外机电一体化技术的发展 8 4 1 2 国内机电一体化技术的发展 8 4 1 3 机电一体化技术的发展方向 9 第 5 章 结论与展望 11 5 1 结论 11 5 2 不足之处及未来展望 12 参考文献 12 致 谢 13 机电一体化技术及发展趋势 1 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 机电一体化技术发展的重要意义机电一体化技术发展的重要意义 机电一体化是一个新兴的边缘学科 正处于发展阶段 代表着机械工业 技术革命的发展方向 1 一般认为 机电一体化技术是一门跨学科的综合性 高技术 是由微电子技术 计算机技术 信息技术 机械技术及其他技术相 融合而构成的一门独立的交叉学科 机电一体化技术是众多科学技术发展的 结晶 是社会生产力发展到一定阶段的必然要求 它促使机械工业发生战略 性的变革 使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化 大力发 展新一代机电一体化产品 不仅是改造传统机械设备的要求 而且是推动机 械产品更新换代和开辟新领域 发展与振兴机械工业的必由之路 1 2 机电一体化技术的定义机电一体化技术的定义 美国IEEE ASME曾于1996年给出了一个较为全面的定义 2 我们对机电 一体化初步定义为 在工业产品和过程的设计和制造中 机械工程和电子与智 能计算机控制的协同集成 包括以下11个方面 1 成型和设计 2 系统集成 3 执行器和传感器 4 智能控制 5 机器人 6 制 造 7 运动控制 8 振动和噪声控制 9 微器件和光电子系统 10 汽车系统 11 其他应用 目前 国际上普遍采用日本机械振兴协 会的定义 机电一体化是在机械的主功能 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 的系统的总称 3 涉及机械制造技术 电子技术 信息处理技术 测试和 传感器技术 控制技术 接口技术 计算机技术 伺服驱动等多种技术 机 电一体化技术对现代工业的发展有巨大的推动力 因此世界各国都在大力推 广机电一体化技术 4 1 3 机电一体化技术的国内外发张趋势机电一体化技术的国内外发张趋势 机电一体化的发展大体可以分为三个阶段 第一阶段 又称初级阶段 是20世纪60年代以前 这一时期人们不自觉地利用电子技术并使之得到比较 广泛的承认 第二阶段 机电一体化技术和产品得到了极大发展 第三阶段 各国均开始极大关注和支持机电一体化技术和产品 我国从20世纪80年代初开始进行机电一体化的研究和应用 国务院成立 日照职业技术学院毕业设计 论文 2 了机电一体化领导小组并将其列为 863计划 在制定 九五 规划和2010年发 展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来 的影响 许多大专院校 研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应 用做了大量的工作 虽然目前国内机电一体化技术与日本 欧美等先进国家 相比仍有一定差距 6 但随着新技术革命的迅猛发展 我国加大了机电一体 化技术的研究力度 并将其确定为国家高技术重点研究领域 给予优先支持 并取得了一定的成绩 比如在数控技术方面 工业机器人方面 计算机集成 制造系统方面等有了很大的发展 1 4 机电一体化技术的新发展机电一体化技术的新发展 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 叉综合 它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步 纵观国内外机 电一体化的发展现状和高新技术的发展动向 机电一体化将朝着以下几个方 向发展 1 绿色化2 智能化3 网络化4 微型化5 模块化 1 5 我国机电一体化技术的现状及展望我国机电一体化技术的现状及展望 当今世界工业国家数控机床的拥有量反映了这个国家的经济能力和国防 实力 目前我国是全世界机床拥有量最多的国家 近 300 万台 但我们的 机床数控化率仅达到 1 9 左右 这与西方工业国家一般能达到 20 的差 距太大 日本不到 80 万台的机床却有近 10 倍于我国的制造能力 数控化率 低 已有数控机床利用率 开动率低 这是发展我国 21 世纪制造业必须首 先解决的最主要问题 每年我们国产全功能数控机床 3000 4000 台 日本 1 年产 5 万多台数控机床 每年我们花十几亿美元进口 7000 9000 台数控机 床 即使这样我国制造业也很难把行业中数控化率大幅度提上去 因此 国 家计委 经贸委从 八五 九五 就提出数控化改造的方针 在 九五 期间 我协会也曾做过调研 当时提出数控化改造的设备可达 8 10 万台 需投入 80 100 亿资金 但得到的经济效益将是投入的 5 10 倍以上 因此 这两 年来承担数控化改造的企业公司大量涌现 甚至还有美国公司加入 十五 刚刚开始 国防科工委就明确提出了在军工企业中投入 6 8 亿元 用于对 1 2 1 8 万台机床的数控化改造 我国数控机床制造业在 80 年代曾有过 高速发展的阶段 许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型 但总的 来说 技术水平不高 质量不佳 所以在 90 年代初期面临国家经济由计划 性经济向市场经济转移调整 经历了几年最困难的萧条时期 那时生产能力 降到 50 库存超过 4 个月 从 1995 年 九五 以后国家从扩大内需启动机 床市场 加强限制进口数控设备的审批 投资重点支持关键数控系统 设备 技术攻关 对数控设备生产起到了很大的促进作用 尤其是在 1999 年以后 机电一体化技术及发展趋势 3 国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金 使数控设备制造市 场一派繁荣 从 2000 年 8 月份的上海数控机床展览会和 2001 年 4 月北京国 际机床展览会上 也可以看到多品种产品的繁荣景象 第第 2 章章 机电一体化技术的结构组成机电一体化技术的结构组成 2 1 1 机电一体化技术的概述 机电一体化技术的概述 机电一体化是指在机构的主功能 动力功能 信息处理功能和控制功能 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 机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科 随着科学技 术的不断发展 还将被赋予新的内容 但其基本特征可概括为 机电一体化是 从系统的观点出发 综合运用机械技术 微电子技术 自动控制技术 计算机 技术 信息技术 传感测控技术及电力电子技术 根据系统功能目标要求 合 理配置与布局各功能单元 在多功能 高质量 高可靠性 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 则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 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 微电子技术及其他新技术的简单组合 拼凑 这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别 机 械工程技术由纯技术发展到机械电气化 仍属传统机械 其主要功能依然是代 替和放大的体系 但是 发展到机电一体化后 其中的微电子装置除可取代某 些机械部件的原有功能外 还被赋予许多新的功能 如自动检测 自动处理信 息 自动显示记录 自动调节与控制 自动诊断与保护等 也就是说 机电一 体化产品不仅是人的手与肢体的延伸 还是人的感官与头脑的延伸 智能化特 征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别 机电一体化技术以微电 子技术 软件技术 计算机技术及通信技术为核心而引发的智能化 仿生物 系统化方向 网络化 集成化 带源化 绿色化 人性化 不仅深刻地影响 着全球的科技 经济 社会和军事的发展 而且也深刻影响着机电一体化的 发展趋势 2 1 2 机电一体化技术的核心 机电一体化技术的核心 机电一体化主要包括软件和硬件两方面 硬件是由机械本体 传感器 信息处理单元和驱动单元等部分组成 因此 为加速推进机电一体化的发展 必须从以下几方面着手 1 机械本体技术 机械本体必须从改善性能 减轻质量和提高精度等几方 日照职业技术学院毕业设计 论文 4 面考虑 现代机械产品一般都是以钢铁材料为主 为了减轻质量除了在结构 上加以改进 还应考虑利用非金属复合材料 只有机械本体减轻了重量 才 有可能实现驱动系统的小型化 进而在控制方面改善快速响应特性 减少能 量消耗 提高效率 2 驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用 但在快速响应和效率等方 面还存在一些问题 目前 正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专 用组件 传感器 电机三位一体的伺服驱动单元 3 信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步 信息处理设备 特 别是计算机的普及应用紧密相连 为进一步发展机电一体化 必须提高信息 处理设备的可靠性 包括模 数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可 靠性 进而提高处理速度 并解决抗干扰及标准化问题 4 传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性 灵敏度和精确度方面 提 高可靠性与防干扰有着直接的关系 为了避免电干扰 目前有采用光纤电缆 传感器的趋势 对外部信息传感器来说 目前主要发展非接触型检测技术 在机电一体化系统中 传感器处系统之首 其作用相当于系统感受器官 能 快速 精确地获取信息并能经受严酷环境考验 是机电一体化系统达到高水 平的保证 如缺少这些传感器对系统状态和对信息精确而可靠的自动检测 系统的信息处理 控制决策等功能就无法谈及和实现 5 接口技术 为了与计算机进行通信 必须使数据传递的格式标准化 规 格化 接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修 而且可以简化设 计 目前开发低成本 高速串行的接口 来解决信号电缆非接触化 光导纤 维以及光藕器的大容量化 小型化 标准化等问题 6 软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展 为了减少软件的研制成本 提高生产维修的效率 要逐步推行软件标准化 包括程序标准化 程序模块 化 推行软件工程等 第第 3 章章 机电一体化技术的主要应用领域机电一体化技术的主要应用领域 3 1 1 数控机床及相应的数控技术数控机床及相应的数控技术 数控机床 数控机床及相应的数控技术经过几十年的发展 在结构 功 能 操作和控制精度上都有迅速提高 具体表现在 总线式 模块化 紧 凑型的结构 即采用多 CPU 多主总线的体系结构 开放性设计 即硬件 机电一体化技术及发展趋势 5 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 高使用效益 WOP 技术和智能化 系统能提供面向车间的编程技术和实 现三维 机电一体化技术及发展趋势 6 加工过程的动态仿真 并引入在线诊断 模糊控制等智能机制 大容量存 储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 系统的控制功能 能实现多过程 多通道控制 即具有一台机床同时完成 多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力 并将刀具破损检测 物料 搬运 机械手等控制都集成到系统中去 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能力 以单板 单片机作为控制机 加上专 用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置 直接数控 DNC 是直接数控 Direct Numerical Control 的英文简称 它是用电子计算机对具有数控装置 的机床群直接进行联机控制和管理 英文缩写DNC 直接数控又称群控 控 制的机床由几台至几十台 直接数控是在数控 NC 和计算机数控 CNC 基础 上发展起来的 3 1 2 计算机集成制造系统 计算机集成制造系统 CIMS CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合 而是全局动态最优综合 它打破原有部门之间的界线 以制造为基干来控制 物流 和 信息流 实现 从经营决策 产品开发 生产准备 生产实验到生产经营管理的有机结合 CIMS体系结构是用来描述研究对象整个系统的各个部分和各个方面的相 互关系和层次结构 从大系统 理论角度研究 将整个研究对象分为几个子 系统 各个子系统相对独立自治 分布存在 并发运行和驱动等 我们可以 从功能结构和逻辑结构来认识CIMS体系结构 从功能层方面分析 CIMS大 致可以分为六层 生产 制造系统 硬事务处理系统 技术设计系统 软事务 处理系统 信息服务系统 决策管理系统 如下图 图表 3 1 计算机集成制造系统 CIMS 构成框图 3 1 3 柔性制造系统 柔性制造系统 FMS 柔性制造系统是计算机化的制造系统 主要由计算机 数控机床 机器 日照职业技术学院毕业设计 论文 7 人 料盘 自动搬运小车和自动化仓库等组成 它可以随机地 实时地 按 量地按照装配部门的要求 生产其能力范围内的任何工件 特别适于多品种 中小批量 设计更改频繁的离散零件的批量生产 3 1 4 自动机与自动生产线自动机与自动生产线 在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动机械 自动生产线及各种 自动化设备 是当前机电一体化技术应用的又一具体体现 如 2000 80000瓶 h的啤酒自动生产线 18000 120000瓶 h的易拉罐灌装生产 线 各种高速香烟生产线 各种印刷包装生产线 邮政信函自动分捡处理生 产线 易拉罐自动生产线 FEBOPP型三层共挤双向拉伸聚丙烯薄膜生产线 等等 这些自动机或生产线中广泛应用了现代电子技术与传感技术 如可编 程序控制器 变频调速器 人机界面控制装置与光电控制系统等 我国的自 动机与生产线产品的水平 比10多年前跃升了一大步 其技术水平已达到或 超过发达国家上一世纪80年代后期的水平 使用这些自动机和生产线的企业 越来越多 对维护和管理这些设备的相关人员的需求也越来越多 3 1 5 工业机器人工业机器人 目前 被广泛应用的为第3代机器人即智能机器人 具有多种感知功能 可进行复杂的逻辑思维 判断和决策 在作业环境中独立行动 与第5代计 算机关系密切 第第 4 章章 机电一体化技术的发展趋势机电一体化技术的发展趋势 4 1 1 国外机电一体化发展现状国外机电一体化发展现状 机电一体化的发展大体可以分为三个阶段 1 20世纪60年代以前为第一 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 特别是在第二次世界大战期间 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 后经济的恢复起到了积极的作用 那时 研制和开发从总体上看还处于自发状 态 由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平 机械技术与电子技术的结合 还不可能广泛和深入发展 已经开发的产品也无法大量推广 2 20世纪70 80年代为第二阶段 可称为蓬勃发展阶段 这一时期 计算机技术 控制技术 机电一体化技术及发展趋势 8 通信技术的发展 为机电一体化的发展奠定了技术基础 大规模 超大规模集 成电路和微型计算机的出现 为机电一体化的发展提供了充分的物质基础 这 个时期的特点是 mechatronics一词首先在日本被普遍接受 大约到20世纪80年 代末期在世界范围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 发展 各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持 3 20世 纪90年代后期 开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段 机电一体 化进入深入发展时期 一方面 光学 通信技术等进入机电一体化 微细加工 技术也在机电一体化中崭露头脚 出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 学科体系和发展趋势都进行了深入研究 同时 人工智能技术 神经网络技术 及光纤技术等领域取得的巨大进步 为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地 这些研究 使机电一体化进一步建立了坚实的基础 并且逐渐形成完整的学科 体 1989年在日本东京召开的第一届国际先进机电一体化学术会议 是机电 一体化向纵深发展的标志 各国政府也开始有计划地推动和发展机电一体化 技术和产品 5 目前 日本和美国在机电一体化产品开发和应用方面处于世 界领先地位 美国商务部曾发表过一份关于日本机电一体化的研究报告 对 日美两国机电一体化技术的基础研究 超前开发与形成产品等三方面进行了 比较 结论是除机器视觉与软件外 日本的基础研究与美国是可以比拟的 当前 他们都将智能传感器 计算机芯片制造技术 具有触觉和人机对话功 能的人工智能工业机器人 柔性制造系统等列为高技术领域的重大研究课题 并投入大量资金支持发展相关技术 20世纪90年代后期 机电一体化进入了深入发展时期 光学 通信技术 微 细加工技术等进入了机电一体化 出现了光机电一体化和微机电一体化的新 分支 同时对机电一体化系统的建模设计 分析和集成方法 以及学科体系 和发展趋势都进行了深入研究 人工智能技术 神经网络技术及光纤技术也 为机电一体化技术开辟了广阔的发展天地 因此 机电一体化产品得以迅猛 发展 主要表现在以下4个方面 5 1 机电一体化产品几乎遍及所有制造业领域 在工业发达国家 数控机床 占机床总数的30 40 工业机器人正向智能化和智能系统的方向发展 数量在未来十年将以25 30 的速度增长 智能机器人将逐步进入办公 管理 娱乐 家庭等各个领域 2 机电一体化从单机向整个制造业的集成化过渡 计算机集成制造系统 日照职业技术学院毕业设计 论文 9 CIMS 是当今世界制造业发展的总趋势 它打破原有部门之间的界线以制造为 基干来控制 物流 和 信息流 实现从经营决策 产品开发 生产准备 生产 实验到生产经营管理的有机结合 CIMS的实现是全局动态的最优综合 3 激光技术进入机电一体化领域 光机电一体化是激光技术与机械 电子 技术相结合 不仅大大扩展了机电一体化的应用领域 而且使一些行业出现重 大变革 是当今信息业与制造业的最佳结合点 4 微细加工技术与设备发展迅猛 微电子技术及其产业的高速发展 带动了 大量高新技术的兴起 微细加工技术和装备不仅支持了电子产业的发展 而且 对微机械的诞生和发展也起了决定性的作用 4 1 2 国内机电一体化发展现状国内机电一体化发展现状 我国从20世纪80年代初开始进行机电一体化的研究和应用 国务院成立 了机电一体化领导小组并将其列为 863计划 在制定 九五 规划和2010年发 展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来 的影响 许多大专院校 研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应 用做了大量的工作 虽然目前国内机电一体化技术与日本 欧美等先进国家 相比仍有一定差距 6 但随着新技术革命的迅猛发展 我国加大了机电一体 化技术的研究力度 并将其确定为国家高技术重点研究领域 给予优先支持 并取得了一定的成绩 1 数控技术方面 我国数控技术起步于1958年 在 九五 末期 国产数控机 床的国内市场占有率达50 配国产数控系统 普及型 也达到了10 纵观我 国数控技术近50年的发展历程 特别是经过4个5年计划的攻关 总体来看取得 了很好成绩 目前 已具有年产数控系统3000多套 主轴与进给装置5000多套 的生产能力 近十年来 普通级数控机床的加工精度已由10 m提高到5 m 精 密级加工中心则从3 5 m 提高到1 1 5 m 并且超精密加工精度已开始进入 纳米级 0 01 m 7 2 工业机器人方面 我国1986年将机器人的研究开发列入国家科技计划 现 已掌握了机器人操作机的设计制造技术 控制系统和软件编程技术 运动学 和轨迹规划技术 生产了部分机器人的关键元器件 并进入实用化阶段 开发 出弧焊 点焊 喷漆 装配 搬运 注塑 冲压及能前后行走 爬墙 水下 作业的多种机器人 8 目前 国内相关科研机构和企业已掌握了工业机器人 操作机的优化制造技术 解决了工业机器人控制 驱动系统的设计技术 机 机电一体化技术及发展趋势 10 器人软件的设计和编程等关键技术 还掌握弧焊 点焊及大型机器人自动生 产线 工作站 与周边配套设备的开发和制备技术 现在 我国从事机器人 研发的单位有200多家 专门从事机器人产业开发的企业有50家以上 中国 市场上总共拥有近万台工业机器人 其中完全国产的工业机器人 行业内规 模比较大的前三家工业机器人企业 行业集中度占30 左右 3 计算机集成制造系统方面 我国经过多年的理论和技术准备 CIMS已经 有了较快发展 目前 已在清华大学建成国家CIMS工程研究中心 在著名高校 和研究单位建立了7个CIMS单元技术实验室和8个CIMS培训中心 9 2000年 全国已有20多个省市 10多个行业 200多家不同规模和类型的企业通过实 施CIMS应用示范工程 取得了巨大的经济效益 当前 CIMS的进一步试点推广 应用已经扩展到机械 电子 航空 航天 轻工 纺织 冶金 石油化工等 诸多领域 正得到各行各业越来越多的关注和投入 4 1 3 机电一体化的发展方向机电一体化的发展方向 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向 机电一体 化将朝着以下几个方向形成发展趋势 1 智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一 也是 21世纪机电一体化的发展方向 近几年 处理器速度的提高和微机的高性能 化 传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件 有力地 推动 着机电一体化产品向智能化方向发展 智能机电一体化产品可以模拟人类智 能 具有某种程度的判断推理 逻辑思维和自主决策能力 从而取代制造工 程中人的部分脑力劳动 2 仿生物系统化方向 今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大 并且 往往在结构上处于 静态 时不稳定 但在动态 工作 时却是稳定的 这有 点类似于活的生物 当控制系统 大脑 停止工作时 生物便 死亡 而当 控制系统 大脑 工作时 生物就很有活力 就目前情况看 机电一体化产 品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势 但还有一段很漫长的道路要走 3 网络化 20世纪90年代 计算机技术等的突出成就是网络技术 网络技术 的兴起和飞速发展给科学技术 工业生产 政治 军事 教育等日常生活都 带来了巨大的变革 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 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响 使其朝着网络化 日照职业技术学院毕业设计 论文 11 方向发展 机电一体化产品的种类很多 面向网络的方式也不同 由于网络 的普及 基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾 而远程控制的终端 设备本身就是机电一体化产品 机电一体化新产品一旦研制出来 只要其功能 独到 质量可靠 很快就会畅销全球 4 集成 微型 化 兴起于20世纪80年代末 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的机电一体化产品 并向微米 纳米级发展 微机电一体化产品 体积小 耗能少 运动灵活 在生物医疗 军事 信息等方面具有无可比拟的优 势 微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术 微机电一体化产品的加工采 用精细加工技术 即超精密技术 它包括光刻技术和蚀刻技术两类 它既包含 各种技术的相互渗透 相互融合和各种产品不同结构的优化与复合 又包含 在生产过程中同时处理加工 装配 检测 管理等多种工序 为了实现多品 种 小批量生产的自动化与高效率 应使系统具有更广泛的柔性 首先可将 系统分解为若干层次 使系统功能分散 并使各部分协调而又安全地运转 然后再通过软 硬件将各个层次有机地联系起来 使其性能最优 功能最强 5 带源化 是指机电一体化产品自身带有能源 如太阳能电池 燃料电池 和大容量电池 由于在许多场合无法使用电能 因而对于运动的机电一体化 产品 自带动力源具有独特的好处 带源化是机电一体化产品的发展方向之 一 6 环保化 科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化 在物质丰富的同 时也带来资源减少 生态环境恶化的后果 所以 人们呼唤保护环境 回归 自然 实现可持续发展 绿色产品概念在这种呼声中应运而生 绿色产品是 指低能耗 低材耗 低污染 舒适 协调而可再生利用的产品 在其设计 制造 使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求 机电一体化产品的绿色 化主要是指在其使用时不污染生态环境 产品寿命结束时 产品可分解和再 生利用 7 人性化 机电一体化产品的最终使用对象是人 如何给机电一体化产品 赋予人的智能 情感和人性显得愈来愈重要 机电一体化产品除了完善的性 能外 还要求在色彩 造型等方面与环境相协调 使用这些产品 对人来说 还是一种艺术享受 如家用机器人的最高境界就是人机一体 8 模块化 模块化是一项重要而艰巨的工程 由于机电一体化产品种类和 机电一体化技术及发展趋势 12 生产厂家繁多 研制和开发具有标准机械接口 电气接口 动力接口和环境接 口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情 如研制集 减速 智能调速 电机于一体的动力单元 具有视觉 图像处理 识别和测距 等功能的控制单元 以及各种能完成典型操作的机械装置等 有了这些标准单 元就可迅速开发出新产品 同时也可以扩大生产规模 为了达到以上目的 还 需要制定各项标准 以便于各部件 单元的匹配 由于利益冲突 近期很难制 定出国际或国内这方面的标准 但可以通过组建一些大企业逐渐形成 显然 从电气产品的标准化 系列化带来的好处可以肯定 无论是对生产标准机电一 体化单元的企业 还是对生产机电一体化产品的企业 模块化将给机电一体化 企业带来美好的前程 9 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和 模式化的总线结构 系统可以灵活组态 进行任意剪裁和组合 同时寻求实现 多子系统协调控制和综合管理 表现之二是通信功能的大大加强 一般除 RS232外 还有RS485等智能化通信接口 未来的机电一体化更加注重产品与 人的关系 机电一体化的人格化有两层含义 一层是如何赋予机电一体化产品 人的智能 情感 人性等等 显得越来越重要 特别是对家用机器人 其高层境 界就是人机一体化 另一层是模仿生物机理 研制出各种机电一体化产品 事 实上 许多机电一体化产品都是受动物的启发而研制出来的 综上所述 机电一体化的出现不是孤立的 它是许多科学技术发展的结晶 是社会生产力发展到一定阶段的必然要求和产物 当然 与机电一体化相关的 技术还有很多 并且随着科学技术的发展 各种技术相互融合的趋势将越来越 明显 机电一体化技术的发展前景也将越来越光明 这必然会给世界带来更大 的技术力量 第第 5 章章 结论与展望结论与展望 5 1 结论结论 技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础 开发机电一 体化技术产品有不同的层次和灵活的自由度 在机械技术中恰当地引入电子