机电一体化论文5000字

机电一体化论文5000字机电一体化是机械技术与微电子技术相互融合的产物，是一个新兴的交叉学科。它打破了传统的学科划分，将机械技术、微电子技术、信息技术等多种技术融为一体。机电一体化的涵义在国内有各种不同的认识，但较为通用的解释是，它是机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，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。随着新技术的不断发展，以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术将成为机械工业发展的必然趋势。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。机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科。其基本特征是综合运用机械技术、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、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。机电一体化系统由若干具有特定功能的机械和电子要素组成的有机整体，具有满足人的使用要求的最佳功能。它主要是指机械系统与微电子系统相互置换和有机结合，从而赋予新功能的新一代产品，有良好的人际协作关系。机电一体化思想是系统设计原理和综合集成技巧的体现，其方法论包括系统工程、控制论和信息论。这种思想带来了许多技术及其产品，例如光电一体化、科工贸一体化和人机一体化等。机电一体化技术与机械电器化不同。机电一体化技术是一种综合技术，基于机械技术、微电子技术和其他新技术的有机融合，而不是简单的组合和拼凑。相比之下，机械电气化仍然属于传统机械，其主要功能是代替和放大体力。机电一体化则利用微电子装置赋予许多新的功能，例如自动检测、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。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，具有智能化的特征。近年来，机电一体化研究取得了很快的进展。计算机数控机床是机电一体化的典型产品，综合应用了计算机技术、自动控制、精密测量和机械设计等方面的最新成就。工业机器人能够模拟人的手、臂的部分动作，按照预定程序、轨迹及其他要求，实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置。先进制造系统则是一种集成了设计、生产、销售和服务等多个环节的现代化制造系统。这些产品将在实现柔性自动化生产、提高产品质量、代替人在恶劣环境条件下工作中发挥重要作用。目前，先进制造系统包括柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）和柔性生产线等几种形式。FMC由加工中心（MC）和自动交换工件的装置组成，同时数控系统还增加了自动检测和工况自动监控等功能。FMC可以作为柔性制造系统的基础，也可以作为独立的自动化加工设备。近年来，FMC以惊人的速度发展。FMS是由若干个柔性制造单元或3~20台CNC机床、物料输送装置或无人搬运小车、自动化储料仓库等组成的自动化生产系统。目前全世界拥有的柔性制造系统很多，并以很快的速度增长，具有良好的经济效益和社会效益，加工质量稳定，单机使用率从50%提高到70%~90%。1985年，我国研制成功了第一条FMS（JCS-FMS-1型系统），由北京机床研究所和精密机床厂联合研发。汽车的机电一体化的中心内容是以微机为中心的自动控制，改善汽车的性能，增加汽车的功能，实现汽车降低油耗，减少排气污染，提高汽车行驶的安全性、可靠性、操作方便和舒适性。汽车行驶控制的重点是发动机的正时点火、燃油喷射、空燃比和废气再循环，使燃烧充分，减少污染，节省能源；汽车行驶中的自动变速和排气净化控制，以使其行驶状态最佳化；汽车的防滑制动、防碰撞，以提高行驶的安全性；汽车的自动空调、自动高速车控制，以提高其舒适性。近几十年来，国际各大汽车公司都加大了对汽车一体化的研究，使汽车发展有了质的飞跃。智能控制是由人工智能与自动控制两部分组成，目标是使计算机去做那些只有人才能做具有智能的工作。由于科技发展，人工智能按照两条不同途径探索电脑对人脑智能的模拟：仿学脑模型，即从结构和功能模拟人脑；不考虑脑结构，直接通过启发式程序模拟人脑。智能控制系统有多级递阶智能控制系统、专家控制系统、仿人智能控制系统、自寻优模糊智能控制系统、自学习控制系统、学习控制系统、基于神经元网络的控制系统几种类型。近年来，智能控制技术在工程上的应用有了很大突破，各种机电设备和建设工程的智能化控制广泛普及。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。因此，作者认为现阶段我国机电一体化的主要发展方向为网络一体化。在知识经济时代，计算机技术和网络技术的发展是突出的特征。网络技术的兴起和迅速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济和生产联系在一起，企业间的竞争也将全球化。机电一体化产品一旦研制出来，只要其功能独到、质量可靠，很快就会畅销全球。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。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。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、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。例如，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。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。虽然近期很难制定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。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，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要方向。人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是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、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。虽然使机电一体化产品具有与人完全相同的智能是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。微型机电化是机电一体化技术的另一重要发展方向。它是微电子技术、微机械技术、传感器技术、材料技术和微制造技术的有机结合，是一种新型的微型化、智能化、集成化机电系统。微型机电化的发展将推动机电一体化技术的进一步发展和应用，将为人们带来更多的便利和创造更大的经济效益。微型化是指机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势，兴起于20世纪80年代末。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。微机电一体化产品具有体积小、耗能少、运动灵活等优势，在生物医疗、军事、信息等领域具有广泛的应用。然而，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，这也是微机电一体化发展的瓶颈所在。随着工业的发展，人们的生活发生了巨大的变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。为了保护环境资源，回归自然，绿色产品的概念应运而生，绿色化也成为时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命周期中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品具有远大的发展前景。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。未来的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“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。机电一体化产品虽然有向生物系统化发展的趋势，但还有一段漫长的道路要走。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。表现特征之二是通信功能的大大加强。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。一层是机电一体化产品的最终使用对象是人，如何