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1、 自信，沉着，毅力，创新 论 文 写写 作题 目目：机电一体体化技术的的应用与发发展前景 教 学 院院： 化学学与材料工工程学院 专 业： 07生生物工程 学 号： 200774082201255 学生姓名： 杨齐峰峰 指导教师： 2010 年 122月 122 日机电一体化化技术的应应用与发展展前景摘要：机电电一体化是是一种复合合技术，是机械技技术与微电电子技术、信息技术术互相渗透透的产物，是机电工工业发展的的必然趋势势。文章简述述了机电一一体化技术术的基本结结构组成和和主要应用用领域，并指出其其发展趋势势。关键词：机机械工业 机电一体体化 数控 模块化现代科学技技术的发展展极大地推推动了不
2、同同学科的交交叉与渗透透，引起了工工程领域的的技术改造造与革命。在机械工程程领域，由于微电电子技术和和计算机技技术的迅速速发展及其其向机械工工业的渗透透所形成的的机电一体体化，使机械工工业的技术术结构、产产品机构、功功能与构成成、生产方方式及管理理体系发生生了巨大变变化，使工业生生产由“机械电气气化”迈入了“机电一体体化”为特征的的发展阶段段。一、机电一一体化的核核心技术机电一体化化包括软件件和硬件两两方面技术术。硬件是是由机械本本体、传感感器、信息息处理单元元和驱动单单元等部分分组成。因因此，为加速推推进机电一一体化的发发展，必须从以以下几方面面着手。（一）机械械本体技术术机械本体必必须从改
3、善善性能、减减轻质量和和提高精度度等几方面面考虑。现现代机械产产品一般都都是以钢铁铁材料为主主，为了减轻轻质量除了了在结构上上加以改进进，还应考虑虑利用非金金属复合材材料。只有有机械本体体减轻了重重量，才有可能能实现驱动动系统的小小型化，进而在控控制方面改改善快速响响应特性，减少能量量消耗，提高效率率。（二）传感感技术传感器的问问题集中在在提高可靠靠性、灵敏敏度和精确确度方面，提高可靠靠性与防干干扰有着直直接的关系系。为了避避免电干扰扰，目前有采采用光纤电电缆传感器器的趋势。对对外部信息息传感器来来说，目前主要要发展非接接触型检测测技术。（三）信息息处理技术术机电一体化化与微电子子学的显著著进
4、步、信信息处理设设备(特别别是微型计计算机)的的普及应用用紧密相连连。为进一一步发展机机电一体化化，必须提高高信息处理理设备的可可靠性，包括模/数转换设设备的可靠靠性和分时时处理的输输入输出的的可靠性，进而提高高处理速度度，并解决抗抗干扰及标标准化问题题。（四）驱动动技术电机作为驱驱动机构已已被广泛采采用，但在快速速响应和效效率等方面面还存在一一些问题。目目前，正在积极极发展内部部装有编码码器的电机机以及控制制专用组件件-传感器器-电机三三位一体的的伺服驱动动单元。（五）接口口技术为了与计算算机进行通通信，必须使数数据传递的的格式标准准化、规格格化。接口口采用同一一标准规格格不仅有利利于信息传
5、传递和维修修，而且可以以简化设计计。目前，技术人员员正致力于于开发低成成本、高速速串行的接接口，来解决信信号电缆非非接触化、光光导纤维以以及光藕器器的大容量量化、小型型化、标准准化等问题题。（六）软件件技术软件与硬件件必须协调调一致地发发展。为了了减少软件件的研制成成本，提高生产产维修的效效率，要逐步推推行软件标标准化，包括程序序标准化、程程序模块化化、软件程程序的固化化、推行软软件工程等等。二、机电一一体化技术术的主要应应用领域（一）数控控机床数控机床及及相应的数数控技术经经过40年年的发展，在结构、功功能、操作作和控制精精度上都有有迅速提高高，具体表现现在:1、总线式式、模块化化、紧凑型型
6、的结构，即采用多多CPU、多多主总线的的体系结构构。2、开放性性设计，即硬件体体系结构和和功能模块块具有层次次性、兼容容性、符合合接口标准准，能最大限限度地提高高用户的使使用效益。3、WOPP技术和智智能化。系系统能提供供面向车间间的编程技技术和实现现二、三维维加工过程程的动态仿仿真，并引入在在线诊断、模模糊控制等等智能机制制。4、大容量量存储器的的应用和软软件的模块块化设计，不仅丰富富了数控功功能，同时也加加强了CNNC系统的的控制功能能。5、能实现现多过程、多多通道控制制，即具有一一台机床同同时完成多多个独立加加工任务或或控制多台台和多种机机床的能力力，并将刀具具破损检测测、物料搬搬运、机
7、械械手等控制制都集成到到系统中去去。6、系统的的多级网络络功能，加强了系系统组合及及构成复杂杂加工系统统的能力。7、以单板板、单片机机作为控制制机，加上专用用芯片及模模板组成结结构紧凑的的数控装置置。（二）计算算机集成制制造系统(CIMSS)CIMS的的实现不是是现有各分分散系统的的简单组合合，而是全局局动态最优优综合。它它打破原有有部门之间间的界线，以制造为为基干来控控制“物流流”和“信信息流”，实现从经经营决策、产产品开发、生生产准备、生生产实验到到生产经营营管理的有有机结合。企企业集成度度的提高可可以使各种种生产要素素之间的配配置得到更更好的优化化，各种生产产要素的潜潜力可以得得到更大的
8、的发挥。（三）柔性性制造系统统(FMSS)柔性制造系系统是计算算机化的制制造系统，主要由计计算机、数数控机床、机机器人、料料盘、自动动搬运小车车和自动化化仓库等组组成。它可可以随机地地、实时地地、按量地地按照装配配部门的要要求，生产其能能力范围内内的任何工工件，特别适于于多品种、中中小批量、设设计更改频频繁的离散散零件的批批量生产。（四）工业业机器人第1代机器器人亦称示示教再现机机器人，它们只能能根据示教教进行重复复运动，对工作环环境和作业业对象的变变化缺乏适适应性和灵灵活性;第第2代机器器人带有各各种先进的的传感元件件，能获取作作业环境和和操作对象象的简单信信息，通过计算算机处理、分分析，做
9、出一定定的判断，对动作进进行反馈控控制，表现出低低级智能，已开始走走向实用化化;第3代代机器人即即智能机器器人，具有多种种感知功能能，可进行复复杂的逻辑辑思维、判判断和决策策，在作业环环境中独立立行动，与第5代代计算机关关系密切。三、机电一一体化技术术的发展前前景纵观国内外外机电一体体化的发展展现状和高高新技术的的发展动向向，机电一体体化将朝着着以下几个个方向发展展。（一）智能能化智能化是机机电一体化化与传统机机械自动化化的主要区区别之一，也是211世纪机电电一体化的的发展方向向。近几年年，处理器速速度的提高高和微机的的高能化、传传感器系统统的集成化化与智能化化为嵌入智智能控制算算法创造了了条
10、件，有力地推推动着机电电一体化产产品向智能能化方向发发展。智能能机电一体体化产品可可以模拟人人类智能，具有某种种程度的判判断推理、逻逻辑思维和和自主决策策能力，从而取代代制造工程程中人的部部分脑力劳劳动。（二）系统统化系统化的表表现特征之之一就是系系统体系结结构进一步步采用开放放式和模式式化的总线线结构。系系统可以灵灵活组态，进行任意意的剪裁和和组合，同时寻求求实现多子子系统协调调控制和综综合管理。表表现特征之之二是通信信功能大大大加强，一般除RSS232等等常用通信信方式外，实现远程程及多系统统通信联网网需要的局局部网络正正逐渐被采采用。未来来的机电一一体化更加加注重产品品与人的关关系，如何
11、赋予予机电一体体化产品以以人的智能能、情感、人人性显得越越来越重要要。机电一一体化产品品还可根据据一些生物物体优良的的构造研究究某种新型型机体，使其向着着生物系统统化方向发发展。（三）微型型化微型机电一一体化系统统高度融合合了微机械械技术、微微电子技术术和软件技技术，是机电一一体化的一一个新的发发展方向。国国外称微电电子机械系系统的几何何尺寸一般般不超过11Cm，并正向微微米、纳米米级方向发展展。由于微微机电一体体化系统具具有体积小小、耗能小小、运动灵灵活等特点点，可进入一一般机械无无法进入的的空间并易易于进行精精细操作，故在生物物医学、航航空航天、信信息技术、工工农业乃至至国防等领领域，都有
12、广阔阔的应用前前景。目前前，利用半导导体器件制制造过程中中的蚀刻技技术，在实验室室中已制造造出亚微米米级的机械械元件。（四）模块块化模块化也是是机电一体体化产品的的一个发展展趋势，是一项重重要而艰巨巨的工程。由由于机电一一体化产品品种类和生生产厂家繁繁多，研制和开开发具有标标准机械接接口、电气气接口、动动力接口、信信息接口的的机电一体体化产品单单元是一项项复杂而重重要的事，它需要制制订一系列列标准，以便各部部件、单元元的匹配和和接口。机机电一体化化产品生产产企业可利利用标准单单元迅速开开发新产品品，同时也可可以不断扩扩大生产规规模。（五）网络络化网络技术的的飞速发展展对机电一一体化有重重大影响
13、，使其朝着着网络化方方向发展。机机电一体化化产品的种种类很多，面向网络络的方式也也不同。由由于网络的的普及，基于网络络的各种远远程控制和和监视技术术方兴未艾艾，而远程控控制的终端端设备本身身就是机电电一体化产产品。（六）绿色色化工业的发达达使人们物物质丰富、生生活舒适的的同时也使使资源减少少，生态环境境受到严重重污染，于是绿色色产品应运运而生。绿绿色化是时时代的趋势势，其目标是是使产品从从设计、制制造、包装装、运输、使使用到报废废处理的整整个生命周周期中，对生态环环境无危害害或危害极极小，资源利用用率极高。机机电一体化化产品的绿绿色化主要要是指使用用时不污染染生态环境境，报废时能能回收利用用。
14、绿色制制造业是现现代制造业业的可持续续发展模式式。综上所述，机电一体体化是众多多科学技术术发展的结结晶，是社会生生产力发展展到一定阶阶段的必然然要求。它它促使机械械工业发生生战略性的的变革，使传统的的机械设计计方法和设设计概念发发生着革命命性的变化化。大力发发展新一代代机电一体体化产品，不仅是改改造传统机机械设备的的要求，而且是推推动机械产产品更新换换代和开辟辟新领域、发发展与振兴兴机械工业业的必由之之路。参考文献：1、李运华华.机电控控制M.北京航航空航天大大学出版社社，20033。2、芮延年年.机电一一体化系统统设计MM.北京京机械工业业出版社，20044。3、王中杰杰，余章雄，柴天佑.智能控制制综述JJ.基础础自动化，20066(6)。4、章浩，张西良，周士冲.机电一体体化技术的的发展与应应用J.农机化化研究，20066(7)。5、梁俊彦彦，李玉翔.机电一体体化技术的的发展及应应用J.科技资资讯，20077(9)。第 6 页 共 6 页