《机电一体化技术》课件-第一章 机电一体化技术概述

第一章机电一体化技术概述1.1

机电一体化概念及机电一体化产品概述智能制造工程

国家“十四五”规划中提出：深入实施智能制造工程，培育先进制造业集群，推动航空航天、机器人、高端数控机床等产业创新发展目

录机电一体化概念1机电一体化产品概念2机电一体化产品的优越性和功能3机电一体化概念在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科的基础上，相互渗透、相互结合的过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科。

机电一体化工业机器人机电一体化产品概念是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出的新一代产品。机电一体化产品半自动洗衣机（初级）初级机电一体化产品：利用微电子技术代替和完善机械产品中的一部分高级机电一体化产品：利用机电一体化技术使机械产品实现自动化、数字化和智能化工业机器人（高级）机电一体化产品的优越性和功能机电一体化产品的优越性（1）使用安全、可靠机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。机电一体化产品的优越性和功能机电一体化产品的优越性机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作。执行机构信息自动处理和自动控制（2）生产能力和工作质量得到显著提高机电一体化产品的优越性和功能机电一体化产品的优越性（3）使用性能得到改善机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作起来方便、简单。MoveAbsJ*/NoEOffs,V100,Z50,Tool0\[Wobj0]；MoveAbsJ:绝对位置运动指令*：目标点位置数据。

NoEOffs:外轴不带偏移数据V100：运动速度100mm/sZ50:运行转角数据。 (zonedata)Tool0:工具中心点(TCP)。 (tooldata)[\Wobj1]:工件坐标系。(wobjdata)工业机器人程序控制

数控车床程序控制机电一体化产品的优越性和功能机电一体化产品的优越性（4）具有复合功能并且适用面广机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能。工业机器人示教器数控机床数控装置机电一体化产品的优越性和功能机电一体化产品的优越性（5）调整和维护方便机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。机电一体化产品的优越性和功能机电一体化产品按功能分类1.

数控机械类机械装置

机电一体化产品的优越性和功能机电一体化产品按功能分类2.

电子设备类电子装置

机电一体化产品的优越性和功能机电一体化产品按功能分类3.

机电结合类电子装置和机械装置结合

机电一体化产品的优越性和功能机电一体化产品按功能分类4.

电液伺服类液压驱动机械装置

机电一体化产品的优越性和功能机电一体化产品按功能分类5.

信息控制类信息控制执行机构

机电一体化产品的优越性和功能机电一体化产品按功能分类机电一体化产品根据机电技术的结合程度第一章机电一体化技术概述1.2机电一体化技术概述及发展方向目

录机电一体化技术概念1机电一体化的关键技术3机电一体化技术发展方向2机电一体化技术概念机电一体化技术是在机械产品中的机构主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术和计算机技术，并将机械装置、电子设备及计算机软件等有机结合起来构成的系统总称。

加工中心电梯工业机器人机电一体化技术发展方向在机械系统技术中，新材料、新工艺、新原理及新结构等方面在不断地发展和完善，以满足机电一体化产品精度、刚度及性能方面的要求。（1）精密机械技术数控铣床滚珠丝杠加工中心刀具精准定位机电一体化技术发展方向计算机信息处理装置是机电一体化产品的核心，它控制和指挥整个机电一体化产品的运行，因此，计算机应用及其信息处理技术是机电一体化技术中最关键的技术。（2）信息处理技术计算机信息处理装置机电一体化技术发展方向机电一体化产品要求传感器能快速、准确地获取信息，同时检测装置能不失真地对信号进行放大、输送及转换。（3）检测与传感技术传感器编码器机电一体化技术发展方向由于自动控制技术与计算机控制技术联系越来越紧密，机电一体化产品在工作过程中能及时发现故障，并自动实施切换，减少停机时间，使设备的有效利用率提高。（4）自动控制技术机电一体化技术发展方向伺服驱动技术直接影响着机电一体化产品的功能执行和操作，对产品的动态性能、稳定性能、操作精度及控制质量等具有决定性的影响。（5）伺服驱动技术

执行元件

驱动装置机电一体化技术发展方向机电一体化系统是机械、电子、信息等性能各异的技术融为一体的综合系统，其构成要素和子系统之间的接口极其重要，主要有电气接口、机械接口、人机接口等。电气接口机械接口人机接口（6）接口技术机电一体化技术发展方向系统总体技术是从整体目标出发，用系统的观点和方法，将机电一体化产品的总体功能分解成若干功能单元，找出能够完成各个功能的可能技术方案，再将功能与技术方案组合成方案组进行分析、评价，综合优点后选出适宜的功能技术方案。总体功能分解（7）系统总体技术机电一体化技术的发展阶段发展阶段我国从20世纪80年代初，开始研究机电一体化技术，经过多年的发展，虽然取得了一定成绩，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。20世纪60年代以前为第一阶段：研制和开发从总体上处于自发状态。20世纪70～80年代为第二阶段：机电一体化技术和产品得到极大发展。20世纪90年代后期：机电一体化技术开始了向智能化方向迈进。机电一体化的主要发展方向智能化：具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力模块化：受利益冲突，难以制定国际或国内相关产品标准网络化：网络将全球经济、生产连成一片微型化：体积小、耗能少、运动灵活绿色化：使用时不污染生态环境，报废后能回收利用人性化：人机一体化，模仿生物机理第一章机电一体化技术概述从生活现象到技术使命CATALOGUE目录01.课程导入——从生活现象到技术使命技术溯源中的文化自信02.技术原理中的职业伦理03.项目实践中的价值观塑造04.技术前沿中的家国情怀05.课程导入——从生活现象到技术使命01高铁自动驾驶技术利用机电一体化实现精准控制，保证列车高速稳定运行，提升出行效率。中国高铁自动驾驶技术领先世界，为全球交通发展提供借鉴，彰显中国技术实力。高铁自动驾驶技术机电一体化技术广泛应用于家电、汽车等领域，提升生活品质和便利性。从传统机械到智能设备的转变，展现了技术进步对社会发展的推动作用。技术对生活的改变航天机械臂通过机电融合完成太空任务，如卫星抓取、空间站建设，助力航天探索。中国航天机械臂的成功应用，体现了国家在高端装备制造领域的强大能力。航天机械臂的应用技术在生活中的广泛应用制造业是国家经济的支柱，机电一体化技术是实现制造业升级的关键，助力强国战略。中国在智能制造领域持续投入，推动制造业向高端化、智能化、绿色化发展。制造强国战略众多科研人员投身机电一体化技术研发，以技术报国，为国家发展贡献力量。从高铁到航天，中国技术的突破体现了科研人员的爱国精神和使命担当。技术报国情怀中国机电一体化技术在国际上逐渐崭露头角，提升了国家的科技影响力。通过技术输出和国际合作，中国为全球制造业发展贡献智慧和方案。技术的国际影响力技术使命与国家发展技术溯源中的文化自信02张衡地动仪利用机械结构传递信息，是机电一体化的早期雏形，展现了古代智慧。现代传感器系统借鉴古代机械原理，实现更精准的信息采集与处理。汉代地动仪的启示中国古代的指南车、记里鼓车等机械装置，体现了高超的机械设计能力。这些古代机械成就为现代机电技术发展提供了宝贵的文化和思想基础。中国古代机械成就传承和弘扬古代机械智慧，增强文化自信，激发现代技术创新的灵感。从古代到现代，中国机械技术的发展历程展现了文化的传承与创新。文化自信与技术创新古代智慧与现代技术中国古代工程强调天人合一、顺应自然，这种思想对现代机电设计仍有启发。例如，仿生机械的设计借鉴了自然界的生物结构和运动方式。01中国古代工程思想中国传统工艺如木工榫卯结构，体现了精准的机械连接思想，对现代制造工艺有借鉴意义。现代制造技术在继承传统工艺的基础上，实现了更高精度和效率的生产。02传统工艺与现代制造通过学习古代工程成就，同学们要增强创新自信，在现代技术领域大胆创新。传统文化中的创新精神为现代机电一体化技术发展提供了强大的精神动力。03创新自信的培养传统文化中的工程思维技术原理中的职业伦理03传感器校准是智能生产线安全运行的关键，误差可能导致严重事故。2018年某工厂因传感器校准疏忽导致机械臂伤人事故，凸显了精准调试的重要性。传感器校准的重要性误差补偿机制能够有效减少传感器误差，保障生产安全和产品质量。精准的误差补偿不仅提高生产效率，还能降低安全风险。误差补偿机制工程师应具备高度的工程伦理意识，确保技术应用的安全性和可靠性。任何技术失误都可能对社会和公众造成影响，工程师需承担相应的责任。工程伦理意识智能生产线的安全控制项目实践中的价值观塑造042020年抗疫期间，高职师生48小时改造生产线，设计口罩机分拣装置，体现了技术的快速响应能力。该实践项目不仅解决了实际问题，还展现了机电工程师的社会责任感。口罩机分拣装置的设计机电工程师应具备社会责任感，将技术应用于解决社会问题，如医疗物资生产。技术的应用不仅要考虑技术可行性，还要兼顾成本控制和人文关怀。社会责任与技术应用通过实践项目引导，树立正确的职业价值观，将技术与社会需求紧密结合。同学们要在技术实践中思考如何为社会做出更大贡献。职业价值观的引导抗疫期间的机电实践行动指南的制定制定技术应用的行动指南，确保技术可行性、成本控制和人文关怀的平衡。同学们要在实践中探索如何实现技术与社会价值的统一。职业社会价值认知机电工程师应认识到自身职业的社会价值，将技术应用于改善人类生活。通过实践项目让学生理解技术对社会的积极影响，增强职业使命感。科技向善理念科技向善是机电工程师的重要理念，要求技术应用符合社会利益和伦理规范。例如，智能医疗设备的研发应以提高患者生活质量为目标。科技向善与职业使命技术前沿中的家国情怀05近五年专利增长曲线近五年中国工业机器人专利数量快速增长，体现了技术的快速发展和创新能力的提升。专利增长反映了中国在工业机器人领域的技术突破和市场潜力。自主创新意识自主创新是中国工业机器人技术发展的核心动力，推动技术从跟跑向领跑转变。同学们要培养自主创新意识，积极参与“卡脖子”技术攻坚。90后工程师的贡献90后工程师李晓东突破伺服电机精度瓶颈，展现了年轻一代的创新能力和家国情怀。他的事迹激励更多年轻人投身工业机器人技术研发，为国家发展贡献力量。中国工业机器