機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù) 機(jī)電一體化是在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上由多種技術(shù)學(xué)科相互交叉、滲透而形成的一門綜合性邊緣性技術(shù)學(xué)科，所涉及的技術(shù)領(lǐng)域特別廣泛。要深化進(jìn)行機(jī)電一體化討論及產(chǎn)品開發(fā)，就必需了解并把握這些技術(shù)。概括起來，機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)主要有：機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、檢測與傳感技術(shù)、自動(dòng)掌握技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)總體技術(shù)。 一、機(jī)械技術(shù) 機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)。機(jī)電一體化產(chǎn)品中的主功能和構(gòu)造功能往往是以機(jī)械技術(shù)為主實(shí)現(xiàn)的。在機(jī)械與電子相互結(jié)合的實(shí)踐中，不斷對(duì)機(jī)械技術(shù)提出更高的要求，使現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)而發(fā)生了很大變化。新機(jī)構(gòu)、新原理、

2、新材料、新工藝等不斷消失，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法不斷進(jìn)展和完善，以滿意機(jī)電一體化產(chǎn)品對(duì)減輕重量、縮小體積、提高精度和剛度、改善性能等多方面的要求。 在制造過程的機(jī)電一體化系統(tǒng)中，經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)幫助技術(shù)，同時(shí)采納人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。這里原有的機(jī)械技術(shù)以學(xué)問和技能的形式存在，是任何其它技術(shù)代替不了的。如計(jì)算機(jī)幫助工藝規(guī)程編制(CAPP)是目前CADCAM系統(tǒng)討論的瓶頸，其關(guān)鍵問題在于如何將廣泛存在于各行業(yè)、企業(yè)、技術(shù)人員中的標(biāo)準(zhǔn)、習(xí)慣和閱歷進(jìn)行表達(dá)和陳述，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的自動(dòng)工藝設(shè)計(jì)與管理。 二、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù) 信息處理技術(shù)包括信息的交換、存取、運(yùn)算、推

3、斷和決策等，實(shí)現(xiàn)信息處理的主要工具是計(jì)算機(jī),因此計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息處理技術(shù)是親密相關(guān)的。計(jì)算機(jī)技術(shù)包括計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)和軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，計(jì)算機(jī)與信息處理裝置指揮整個(gè)產(chǎn)品的運(yùn)行，信息處理是否正確、準(zhǔn)時(shí)，直接影響到產(chǎn)品工作的質(zhì)量和效率。因此，計(jì)算機(jī)應(yīng)用及信息處理技術(shù)已成為促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)展的最活躍的因素。人工智能、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都屬于計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)。 三、檢測與傳感技術(shù) 檢測與傳感技術(shù)指與傳感器及其信號(hào)檢測裝置相關(guān)的技術(shù)。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，傳感器就像人體的感覺器官一樣，將各種內(nèi)、外部信息通過相應(yīng)的信號(hào)檢測裝置感知并反饋給掌握及信息

4、處理裝置。將被測量（包括各種物理量、化學(xué)量和生物量等）變換成系統(tǒng)可識(shí)別的，與被測量有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的有用電信號(hào)的一種裝置。 因此檢測與傳感是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掌握的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。機(jī)電一體化要求傳感器能快速、精確地獵取信息并經(jīng)受各種嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn)。但是由于目前檢測與傳感技術(shù)還不能與機(jī)電一體化的進(jìn)展相適應(yīng)，使得不少機(jī)電一體化產(chǎn)品不能達(dá)到滿足的效果或無法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。因此，大力開展檢測與傳感技術(shù)的討論對(duì)進(jìn)展機(jī)電一體化具有非常重要的意義。 四、自動(dòng)掌握技術(shù) 自動(dòng)掌握技術(shù)范圍很廣，包括自動(dòng)掌握理論、掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真、現(xiàn)場調(diào)試、牢靠運(yùn)行等從理論到實(shí)踐的整個(gè)過程。由于被控對(duì)象種類繁多，所以掌握技術(shù)的內(nèi)容極其豐富，包括高精

5、度定位掌握、速度掌握、自適應(yīng)掌握、自診斷、校正、補(bǔ)償、示教再現(xiàn)、檢索等掌握技術(shù)，自動(dòng)掌握技術(shù)的難點(diǎn)在于自動(dòng)掌握理論的工程化與有用化，這是由于現(xiàn)實(shí)世界中的被控對(duì)象往往與理論上的掌握模型之間存在較大差距，使得從掌握設(shè)計(jì)到掌握實(shí)施往往要經(jīng)過多次反復(fù)調(diào)試與修改，才能獲得比較滿足的結(jié)果。由于微型機(jī)的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)掌握技術(shù)越來越多地與計(jì)算機(jī)掌握技術(shù)聯(lián)系在一起，成為機(jī)電一體化中非常重要的關(guān)鍵技術(shù)。 五、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的主要討論對(duì)象是執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)裝置。執(zhí)行元件有電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等多種類型，機(jī)電一體化產(chǎn)品中多采納電動(dòng)式執(zhí)行元件，其驅(qū)動(dòng)裝置主要是指各種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源電路，目前多采納電力電子器件及

6、集成化的功能電路構(gòu)成。執(zhí)行元件一方面通過電氣接口向上與微型機(jī)相聯(lián)，以接受微型機(jī)的掌握指令，另一方面又通過機(jī)械接口向下與機(jī)械傳動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)相聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。因此伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)是直接執(zhí)行操作的技術(shù)，對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)精度、掌握質(zhì)量等具有打算性的影響。常見的伺服驅(qū)動(dòng)有電液馬達(dá)、脈沖液壓缸、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和溝通伺服電動(dòng)機(jī)。由于變頻技術(shù)的進(jìn)步，溝通伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)取得突破性進(jìn)展，為機(jī)電一體化系統(tǒng)供應(yīng)高質(zhì)量的伺服驅(qū)動(dòng)單元，極大地促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)展。 六、系統(tǒng)總體技術(shù) 系統(tǒng)總體技術(shù)是一種從整體目標(biāo)動(dòng)身，用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)和方法，將系統(tǒng)總體分解成相互有機(jī)聯(lián)系的若干功能單元，并以

7、功能單元為子系統(tǒng)連續(xù)分解，直至找到可實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，然后再把功能和技術(shù)方案組合成方案組進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和優(yōu)選的綜合應(yīng)用技術(shù)。系統(tǒng)總體技術(shù)所包含的內(nèi)容許多，接口技術(shù)是其重要內(nèi)容之一，機(jī)電一體化產(chǎn)品的各功能單元通過接口聯(lián)接成一個(gè)有機(jī)的整體。接口包括電氣接口、機(jī)械接口、人機(jī)接口。電氣接口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間電信號(hào)連接；機(jī)械接口則完成機(jī)械與機(jī)械部分、機(jī)械與電氣裝置部分的連接；人機(jī)接口供應(yīng)了人與系統(tǒng)間的交互界面。系統(tǒng)總體技術(shù)是最能體現(xiàn)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)特點(diǎn)的技術(shù)，其原理和方法還在不斷地進(jìn)展和完善之中。 為了正確理解和恰當(dāng)運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)，我們必需熟悉機(jī)電一體化技術(shù)與其他技術(shù)之間的區(qū)分。 機(jī)電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的

8、區(qū)分： 傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的操作掌握主要以電磁學(xué)原理的各種電器來實(shí)現(xiàn)，如繼電器、接觸器等，在設(shè)計(jì)中不考慮或很少考慮彼此間的內(nèi)在聯(lián)系。機(jī)械本體和電氣驅(qū)動(dòng)界限分明，整個(gè)裝置是剛性的，不涉及軟件和計(jì)算機(jī)掌握。機(jī)電一體化技術(shù)以計(jì)算機(jī)為掌握中心，在設(shè)計(jì)過程中強(qiáng)調(diào)機(jī)械部件和電器部件間的相互作用和影響，整個(gè)裝置在計(jì)算機(jī)掌握下具有肯定的智能性。 1） 機(jī)電一體化技術(shù)與并行技術(shù)的區(qū)分 機(jī)電一體化技術(shù)將機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、掌握技術(shù)和檢測技術(shù)在設(shè)計(jì)和制造階段就有機(jī)結(jié)合在一起，非常留意機(jī)械和其他部件之間的相互作用。而并行工程是將上述各種技術(shù) 盡量在各自范圍內(nèi)齊頭并進(jìn)，只在不同技術(shù)內(nèi)部進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，最終通過簡潔疊加完成整體裝置。 2） 機(jī)電一體化技術(shù)與自動(dòng)掌握技術(shù)的區(qū)分 自動(dòng)掌握技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)是爭論掌握原理、掌握規(guī)律、分析方法和自動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造等。機(jī)電一體化技術(shù)是將自動(dòng)掌握原理及方法作為重要支撐技術(shù)，將自控部件作為重要掌握部件。它應(yīng)用自控原理和方法，對(duì)機(jī)電一體扮裝置進(jìn)行系統(tǒng)分析和性能測算。 3） 機(jī)電一體化技術(shù)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的區(qū)分 機(jī)電一體化技術(shù)只是將計(jì)算機(jī)作為核心部件應(yīng)用，目的是提高和改善系統(tǒng)性能。計(jì)算機(jī)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用僅僅是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)中一部分，它還可以作