机电一体化毕业论文5篇
时间:2022-10-22 18:40:08 浏览次数:次
篇一:机电一体化毕业论文
机电一体化专业实习周记(10 周)
机电一体化专业实习周记篇一 在几天的寻找单位终于在单位落实了下来。在徐工工程 机械司建机械分公司(简称徐工建机)。被分配到机电加工车 间从事一名学徒。
这次实习的意义十分重大。因为这个厂里面有很多设备 涉及到机械方面的即是和我们专业相关的。在这个星期中我 们是怀着兴奋和紧张的心情度过的。这个星期我们感触也很 大,感觉到学校与社会的区别。理论知识和社会实际需求的 区别以及各种复杂的社会人际关系;不在像学校那种所谓的 单纯机械知识观念,而是理论和实践的结合。它考验着我们 所学知识的应用程度。
在这个星期中我们只能从普通的基层做起——弯线。弯 线是一个苦差事,那些铁线可不是开玩笑的。不是有很多那 种油就是全是铁锈,虽然我们戴着手套但是我们的双手还是 很脏;整天浑身都是脏兮兮的。尽管是这样,我都毅然决定 在这里实习下去,因为我相信在这里可以学到很多在学校无 法学到的东西。天降大任于斯人也,必先苦其心志。这个弯 铁线只是个开始,因为我知道我们自身空间是可以大大提升 的。
另外我还理解了钢材长度尺寸是各种钢材的最基本尺 寸,是指钢材的长、宽、高、直径、半径、内径、外径以及 壁厚等长度。钢材长度的法定计量单位是米(m)、厘米(cm)、 毫米(mm)。在现行习惯中,也有用英寸(″)表示的,但它不
是法定计量单位。
在这短短的这个星期中,除了见识到了现代化机械还让
我感受到人与人之间的相处。让我认识到学校让我们出来实 习除了让我学习到新型专业化知识之外亦是让我们学习怎 么样进行人与人之间相处。这仅仅是我们步入社会的起点也 是我人生一个新的起点。
机电一体化专业实习周记篇二 这周只要是干点小手工活,就是帮师傅把铣出来的零件 加工下,上上螺丝,打打毛刺,再组装起来。最不如意的是 打毛刺的时候把手指弄破了,痛,师傅说没事这是在所难免 的,以后小心点就行啦。
铣床师傅给介绍了铣床的一些概论。铣床系指主要用铣 刀在工件上加工各种表面的机床。通常铣刀旋转运动为主运 动,工件(和)铣刀的移动为进给运动。它可以加工平面、 沟槽,也可以加工各种曲 面齿等。铣床的种类很多,按其结构分主要有:
(1)台式铣床:(我家的铣床)小型的用于铣削仪器、 仪表等小 型零件的铣床。
(2)悬臂式铣床:铣头装在悬臂上的铣床,床身水平 布臵,悬臂通常可沿床身一侧立柱导轨作垂直移动,铣头沿 悬臂导轨移动。
(4)龙门式铣床:床身水平布臵,其两侧的立柱和连 接梁构成门架的铣床。铣头装在横梁和立柱上,可沿其导轨
移动。通常横梁可沿立柱导轨垂向移动,工作台可沿床身导 轨纵向移动。用于大件加工。
(5)平面铣床:用于铣削平面和成型面的铣床,床身 水平布臵,通常工作台沿床身导轨纵向移动,主轴可轴向移 动。它结构简单,生产效率高。(第三点去哪了?)还有摇 臂铣床、床身式铣、床专用铣床等。
铣床组成部分 1、辅助装臵如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、 防护等装臵。
2、主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统,用于装夹刀 具并带动刀具旋转,主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接 的影响。
3、控制系统铣床运动控制的中心,执行加工程序控制 机床进行加工。
4、机床基础件通常是指底座、立柱、横梁等,它是整 个机床的基础和框架。
5、进给伺服系统由进给电机和进给执行机构组成,按 照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动,包 括直线进给运动和旋转运动。
感觉师傅好像有点啰嗦,其实我不想知道那么多型号的 铣床的,可师傅都说了,我就不经意记下来一点,以后可能 用的着吧。值得注意的就是安全,安全永远都是最主要的, 大家都这么说,没错。
机电一体化专业实习周记篇三
这周终于可以接触铣床了,下班的时候跑网吧去了解了 一下我工作的铣床的产品特点是:米汉纳铸铁之铸件,钢性 强。强力炮塔型立铣头,加工效率高。肋骨式机身,稳定并 具抗震性。尺寸内藏式水箱,容量充足且不占空间。P4 级精 密轴承之主轴,加工精度佳。镀硬铬之精密齿管,进给顺畅 稳固。产品的优势是:可调间隙双螺帽臵之螺杆,精度耐久。
严格精密检测,确保机器精度。:
工作台尺寸(长 x 宽)1270X254mm(50”x10”) 工作台负载 e300kg 左右行程(X)760mm(30”) 前后行程(Y)(15”) 上下行程(Z)(15”) 主轴至工作台距离 60-440mm(2”×17”) 伸出臂行程 380mm(15”) 主轴升降行程 127mm(5”) 主轴自动进给速度 0.04/0.08/0.15mm/rev 主轴速度 16steps80-5440/Variable60-4200rpm 主轴 锥度 rR8(NT30) 主轴马力 3HP 铣头倾斜角度前后/左右 45° 机床尺寸(长 x 宽 x 高):
1550x1750x2150mm(61”x69”x85”) 机械重量 1300kg 这个星期我就在这台家伙上使劲地干活了,有不少开关
之类的东西不知道是啥玩样,可有师傅在旁边指点着不怕, 猛搞。虽然这个星期只是简单的开料,就是裁剪材料的尺寸 (一般是长、宽、高三个数据)。但是还犯了不少错误,不是 长了几个 UM,就是短了。还有就是师傅叫我以后不要再用毫 米来做单位了,人家一听就知道你是外行。这周的收获就是 懂得铣床的上下左右前后调节。懂得裁剪材料的长宽高。
这是个新接触的起点。感觉还好,师傅也还对我基本满 意。相信自己,才能获得别人的相信。还有就是做是的时候 畏首畏尾,怕这怕那,极大妨碍了工作进程。
机电一体化专业实习周记篇四 这个星期对铣床进一步了解,进一步操作。还要看图纸。
更重要的是要把图纸的要求给现实的材料进行实质性的裁 剪。其实图纸就是我们大一学过的 CAD 图纸,不过我目前接 触的图纸要比在学校那发动机图纸简单太多。
可图纸是简单,当我在铣床上拿材料照图纸操作的时候 才发现那东西太容易出错啦。最容易错的还是在材料的尺寸 上,还有就是图纸在实际要求中的差异。这些都是自己不知 道的错误可以在以后的实践中慢慢改正。
还有就是(1)挤压力过大,超过材料的屈服强度。(2) 材料的强度和硬度偏低。(3)毛坯材料的硬度过高。(4)坯料 体积过大,多余材料无法排除。(5)材料选择不当。为了防 止材料弯曲和变形,应采用热硬性较好、抗压强度较高的高 速工具钢制造材料,淬火回火后硬度在 61HRC 以上。提高坯 料精度,使坯料两端面平行,并将坯料硬度控制在 110HB 以
上。此外,还应提高模具的导向精度和安装精度,以保证挤 压时凸凹模同轴。3 材料折断、断裂、裂纹破坏及其预防措 施。断裂是直接影响材料寿命和危害的一种破损形式。材料 的断裂常常从一个极微小的切痕或划痕开始,逐渐扩大形成 环状裂纹,严重时出现开裂和突然折断。引起裂纹的主要原 因是由于反复交变应力作用和周期性温度变化的结果。在挤 压过程中,短时间产生大量的热量,使模具温度升高,每挤 一次就是一个热冷循环。在这种热冷交替的作用下,模具表 面的应力符号也交替变化,因而导致热疲劳裂纹的产生。这 些是师傅告诉我的专业知识,一时半会我还没理解,以后再 慢慢消化。
在经过一个星期的操作后,师傅开始叫我自己试着慢慢 动手操作,不懂得地方去问他。以前我操作的东西都是师傅 调好的,零件固定好,坐标调定。我其实就像个马达,动手 就行啦。没意思。真是有点期待下个星期……
这个星期给我的体会最深刻的就是学过的知识不记得, 记忆力差,还是学得不够精。以后在工作中要注意积累知识, 特别是老工人的工作经验和一些小技巧……
机电一体化专业实习周记篇五 在这星期里我在铣床上学会了简单的打孔,和图纸上的 M5 或Φ5 的区别。M5 是用Φ4.3 的转头打,而Φ5 是用Φ5 的转头打的。第一次我不懂得时候打错了不少材料,师傅没 怎么说我,我很不好意思。
再重新对镗铣床用途及性能有了认识:铣床是用途较为
广泛的重型机床。该机床有足够的功率和刚性,能满足强力 铣削的要求:具有 X、Y、Z、三个进给,X、Y 方向进给均有 数字显示及夹紧装臵,是一种性能优良,工艺范围广泛,精 度及生产效率高的先进设备,铣床没有可移动的工作台,工 件固定在落地平台上,适宜于加工尺寸和重量较大的工件。
规格较大的落地镗铣床还设有供钻削用的高速主轴。机床配 有平台、回转工作台、后立柱、平旋盘、立铣头和万能铣头 等附件。
机床具有刚性好、精度高、可靠性强、操作方便、造型 美观等特点,特别是在方滑枕端面上还可以安装各种附件 (万能铣头、垂直铣头、伸长铣头等根据特殊订货供应)或与 回转工作台配合使用,能进一步的扩大机床应用范围。
铣床的镗轴直径都在 125 毫米以上,已达 300 毫米。镗 轴为 260 毫米的落地镗铣床的主轴箱垂直行程可达 8 电梯毫 米,立柱横向行程可达 21 电梯毫米,主电动机功率为 120 千 瓦,机床重量约为 350 吨。
铣床主轴箱不带滑枕,不宜于强力铣削。工作的时候我 就犯了错,幸亏师傅在旁边及时纠正拉,才没给机器带来损 伤。这是由于我没有这方面的知识,再加上我的莽劲才弄错 的,可正因为错了才知道了这样的常识,那就叫做犯错了不 要紧,知错能改就好,下次我不会再这样了,不会在一个地 方摔倒两次。
机电一体化专业实习周记篇六 这个星期里才弄懂了铣床的加工工艺范围,由于我所在
的车间只要是加工波峰焊和回流焊的零件,所以在工作的时 候会了解到铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一, 它主要包括平面铣削和轮廓铣削,也可以对零件进行钻、扩、 铰、镗、锪加工及螺纹加工等。铣削主要适合于下列几类零 件的加工。
1.平面类零件:(这个星期我只要就是采取这种加工方 法。这也是最简单的加工方法)平面类零件是指加工面平行 或垂直于水平
面,以及加工面与水平面的夹角为一定值的零件,这类 加工面可展开为平面。
2.直纹曲面类零件:直纹曲面类零件是指由直线依某种 规律移动产生的曲面类零件。直纹曲面类零件的加工面不能 展开为平面。
3.立体曲面类零件:加工面为空间曲面的零件称为立体 曲面类零件。这类零件的加工面不能展成平面,一般使用球 头铣刀切削,加工面与铣刀始终为点接触,若采用其它刀具 加工,易于产生干涉而铣伤邻近表面。加工立体曲面类零件 一般使用三坐标铣床,采用以下两种加工方法。
(1)行切加工法 采用三坐标铣床进行二轴半坐标控制加工,即行切加工 法。球头铣刀沿平面的曲线进行直线插补加工,当一段曲线 加工完后,再加工相邻的另一曲线,如此依次用平面曲线来 逼近整个曲面。相邻两曲线间的距离应根据表面粗糙的要求 及球头铣刀的半径选取。球头铣刀的球半径应尽可能选得大
一些,以啬刀具刚度,提高散热性,降低表面粗糙度值。加 工凹圆弧时的铣刀球头半径必须小于被加工曲面的最小曲 率半径。
(2)三坐标联动加工(这将会在以后的几个星期接触先 简单介绍下)
采用三坐标铣床三轴联动加工,即进行空间直线插补。
如半球形,可用行切加工法加工,也可用三坐标联动的方法 加工。这时,铣床用 X、Y、Z 三坐标联动的空间直线插补, 实现球面加工。
不知道为什么,这个周末来得特快,感觉还没什么,可 能就是过的太充实了,让人没有一丝的感悟,如果有就是要 没天都过得充实,不要浪费时间……
机电一体化专业实习周记篇七 忙碌的一个星期,在这星期里,我都快不记得自己到底 做过了什么,不过可以肯定的就是我做了一大堆杂活,老板 说这是应该的,工作嘛,哪那需要就去哪干。值得一提的就 是还把铝零件的脚架给铣出来了,这活没多难,就是烦。
铣铝材料的优点和需要注意的就是:
1.零件加工的适应性强、灵活性好,能加工轮廓形状特 别复杂或难以控制尺寸的零件,如模具类零件、壳体类零件 等。
2.能加工普通机床无法加工或很难加工的零件,如用数 学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。
3.能加工一次装夹定位后,需进行多道工序加工的零
件。
4.加工精度高、加工质量稳定可靠。
5.生产自动化程序高,可以减轻操作者的劳动强度。有
利于生产管理自动化。
6.生产效率高。
7.从切削原理上讲,无论是端铣或是周铣都属于断续切
削方式,而不像车削那样连续切削,因此对刀具的要求较高, 具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干性切削状况下, 还要求有良好的硬性。
另外还涉及到两个特点是:
1.子程序调用功能,有些零件需要在不同的位臵上重复 加工同样的轮廓形状,将这一轮廓形状的加工程序作为子程 序,在需要的位臵上重复调用,就可以完成对该零件的加工。
2.宏程序功能,该功能可用一个总指令代表实现某一功 能的一系列指令,并能对变量进行运算,使程序更具灵活性 和方便性 真的有点烦了,感觉到铣床就是那么一回事,也没什么 特别的,技术含量要求也不高,有一种想法,就是当初来这 行业是不是走错了路子,因为以前以为这应该是个很好的行 业,最起码是个有科技含量高的行业,可是现在师傅的要求 也不是很高,更何况什么国标之类的根本就没提到。感觉不 好,这星期心情糟糕透拉,没意思…… 机电一体化专业实习周记篇八 恩,过了一个星期后,才知道自己是多么的幼稚,也许
有很多事情是经历过后才知道自己的错误的。这周,只要是 由于自己犯下了太多的错误,操作太多的失误。其实铣床也 不是我想的那么简单。只是我以前的眼光还没看到它的庐山 真面目。
特别是在选刀的时候犯下了不可修改的错误,就是在刀 劈手零件圆孔的时候,不小心选错了刀,而且我做了 20 个, 错完了,这不是小问题价格贵得很。因为材料的大小已经裁 好,而刀过打,导致材料的空间不够,加工出来的零件不符 合要求,而且是我自己自作主张选的刀,所以师傅问我的时 候,没理由了,自己的错。可我承担不起错误的代价。然后 就认真的认识了一次选刀的知识。
被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据:
1.加工曲面类零件时,为了保证刀具切削刃与加工轮廓 在切削点相切,而避免刀刃与工件轮廓发生干涉,一般采用 球头刀,粗加工用两用刃铣刀,半精加工和精加工用四刃铣 刀。由于刀片切向安装,在切削力方向的硬质合金截面较大, 因而可进行大切深、大走刀量切削,这种铣刀适用于重型和 中量型的铣削加工。
2.铣较大平面时,为了提高生产效率和提高加工表面粗 糙度,一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀。
3.铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀。
4.铣键槽时,为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽 铣刀。
5.孔加工时,可采用钻头、镗头等孔加工类刀具。
当师傅帮我重新弄好刀后,我重新开始做,可总感觉没 仨意思。错的太离谱了,也许人总要面对错误的吧,我不希 望是无时无刻的面对错误,错误一次就够了。所以我在后面 的几天,我就是什么事都问下师傅,不管自己懂不懂。问过 了,错也不在我。
机电一体化专业实习周记篇九 由于上个星期的错误对我的影响太大,所以我决定在这 个星期里,我要彻底的把铣刀这玩样给弄明白。
铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。刀 片排列方式可分为平装和立装结构两大类。
1.平装结构(刀片径向排列) 平装结构铣刀的刀体结构工艺性好,容易加工,并可采 用无孔刀片(刀片价格较低,可重磨)。由于需要夹紧元件, 刀片的一部分被覆盖,容屑空间较小,且在切削方向上的硬 质合金截面较小,故平装结构的铣刀一般用于轻型和中量型 的铣削加工。选择平面铣刀直径时主要需考虑刀具所需功率 应在机床功率范围之内,也可将机床轴直径作为选取的依 据。平面铣刀直径可按 D=1.5d(d 为主轴直径)选取。在批量 生产时,也可按工件切削宽度的 1.6 倍选择刀具直径。
2.立装结构(刀片切向排列) 立装结构铣刀的刀片只用一个螺钉固定在刀上,结构简 单,转位方便。虽然刀具零件较少,但刀体的加工难度较大, 一般需用五坐标加工中心进行加工。由于刀片采用切削力夹 紧,夹紧力随切削力的增大而增大,因此可省去夹紧元件,
增大了容屑空间。立铣刀直径的选择主要应考虑工件加工尺 寸的要求,并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。
如系小直径立铣刀,则应主要考虑机床的转数能否达到刀具 的最低切削速度(60m/min).
好拉,知识是弄得明白了,而且在这星期中我还把材料 的所有要刀的零件都刀好了,能用刀的就尽量用刀,虽然师 傅说有些东西,有些地方用转头会比较好比较快,可我还是 用铣刀来解决。师傅也没什么话说了。当我去问他这问他那 的时候,他也会告诉我一些小技巧。恩,做错了一件事,能 亲手把它克服是件很美妙的事,这种情况以后如果遇到的 话,我一定还会这样把它克服的……
机电一体化专业实习周记篇十 日子一天天的过,我会慢慢长大。师傅开始叫我放手去 做一些我认为自己能做的事了,老板就是有点担心我还会不 会再弄个大错出来,到时他的口袋就惨咯,我说不会了,有 师傅在怕什么(幌子)。
这周只要是铣那个叫 SMT 的导轨,这是铝材料,要求要 点高,而且还有几个倒角要切,不过应该问题不大,事实证 明也是,弄出来的零件要求非常符合图纸和实际要求。恩, 在铣刀的齿数(齿距)选择的时候可是下了一点功夫。铣刀齿 数多,可提高生产效率,但受容屑空间、刀齿强度、机床功 率及刚性等的限制,不同直径的铣刀的齿数均有相应规定。
为满足不同用户的需要,同一直径的铣刀一般有粗齿、中齿、 密齿三种类型。
1.粗齿铣刀。适用于普通机床的大余量粗加工和软材料 或切削宽度较大的铣削加工;当机床功率较小时,为使切削 稳定,也常选用粗齿铣刀。
2.中齿铣刀。系通用系列,使用范围广泛,具有较高的 金属切除率和切削稳定性。
3.密齿铣刀。主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进 给速度切削加工。在专业化生产(如流水线加工)中,为充分 利用设备功率和满足生产节奏要求,也常选用密齿铣刀(此 时多为专用非标铣刀,这对我来说简单点)。
为防止工艺系统出现共振,使切削平稳,还有一种不等 分齿距铣刀。如 WALTER 公司的 NOVEX 系列铣刀均采用了不 等分齿距技术。我不知道具体是什么,可师傅说能铣出及格 的零件就得拉。这是很成功的一周,感觉很好,不犯错,做 出了效益,老板没表扬我,师傅也没有,可我觉得我自己做 得很好,下个月坚决要求加工资咯。
机电一体化专业实习周记(10 周)
篇二:机电一体化毕业论文
前言 机电一体化是微电子技术向传统机械工业渗透过程中逐渐形成的一个新概念,是机械技 术与
微电子技术相互融合的产物。机电一体化打破了传统的机械工程、电子工程、化学工程、 建筑 工程、信息工程、控制工程等旧模块的划分,形成了融机械技术、微电子技术、信息技 术等多 种技术为一体的一门新兴的交叉学科。
目前,国内对机电一体化的涵义有各种各样的认识及各自的出发点和着眼点不尽相同, 再加 上机电一体化本身的涵义还在随着生产和科学技术的发展不断被赋予新的内容。到目前 为 I 上,较为人们所接受的涵义是日本机械振兴协会经济研究所 1981 年 3 月提出的解释:机 电一体 化是机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术,并将机械装 置与电子 装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。随着微电子技术、传感器技术、精密 机械技术、 自动控制技术以及微型计算机技术、人工智能技术等新技术的发展。以机械为主 体的工业产品 和民用产品,不断采用诸学科的新技术,在机械化的基础上,正向自动化和 智能化方向发展, 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是机械工业 发展的必然趋势。
机电一体化的内容 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也已成为一门有着自身 体 系的新型学科,随着科学技术的不但发展,还将被赋予新的内容。但英基本特征可槪括为:
(1) 机电一体化技术是一种技术群的总称。机电一体化是从系统的观点岀发,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、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,在多功能、高质疑、高可靠性、低能耗的意义上实现特左功能价值,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。
(2) 机电一体化系统由若干具有特左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。机电一体化系统主要是指机械系统与微电子系统相互置换和有机结 合, 从而赋予新功能的戏能的新一代产品,有良好的人际协作关系。
(3) 机电一体化思想体现了 “系统设计原理”和“综合集成技巧”。系统工程、控制论和 信 息论是机电一 体化的方法论。从某种意义上讲,机电一体化思想相当于“一体化”思想。它带来了诸如光 电 一体化、科工贸一体化、人机一体化等技术及其产品。
(4) 机电一体化与机械电器化的区别。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、微电子技术以及英它新技术的简单组合、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体力。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,还能赋予许多新的功能,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。即机电一体化产 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。
机电一体化的现状 近年来机电一体化研究进展很快,成果累累,在以下几个方面取得了较快发 展。
1. 1 计算机数控机床 计算机数控机床(CNC)是一种由计算机或专用电子计算装置控制的髙效自动化机床。它综 合应 用了汁算机技术、自动控制、精密测量和机械设计等方面的最新成就,是典型的机电一 体化产 品,是机床发展的必然趋势数控机床发展至今,已经经历了从电子管数控、晶体管 数控、集成 电路数控、讣算机数控、微型计算机数控等五代演变 3 当前计算机数控机床 已经成为促进国民 经济发展的重要产品。近 10 多年来,随着微电子技术的飞跃发展,能自动 更换刀具的高度自动 化的计算机数控机床-机械加工中心(MC)发展更为迅速。
1. 2 工业机器人 工业机器人(IR) —般应由机械系统、驱动系统、控制系统、检测传感系统和人工智能系统 等 组成 4 是一种能模拟人的手、臂的部分动作,按照预世程序、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,是具有发展前途的机电一体化典型产品,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大作用。机器人 技术的发展, 要求提高机器人机构实用效果,扩大其应用范用,使虚拟轴机器有进一步发 展。
1. 3 先进制造系统 目前,先进制造系统有柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、柔性生产线等几种形 式。
柔性制造单元(FMC)是由加工中心(MC)与自动交换工件的装豊,同时,数控系统还 增加了自 动检测与工况自动监控等功能。柔性制造单元可以作为组成柔性制造系统的基础, 也可用作独立 的自动化加工设备。近来 FMC 以惊人的速度在发展。柔性制造系统是由若干个 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, 加工质量稳左,单机使用率从 50%提髙到 70$ ~ 90 虬 1985 年,我 国第一条 FMS( JCS- FMS- 1 型系统),由北京机床研究所与精密机床厂研制成功。
1. 4 汽车的机电一体化 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,提髙汽车行驶的安全性、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,肖省能源;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,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。
1. 5 智能控制系统 智能控制是由人工智能与自动控制两部分组成,目标就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。
篇三:机电一体化毕业论文
机电一体化专业毕业论 文
Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】
毕业论文
机械手控制 系部名称:机电工程系 班 级:机电一体化二班 学 号:0000 学生姓名:XX 指导教师:XX
2011 年 11 月
机械手控制
摘
要
生产技术和生产力的高速发展,要求现代化企业必须有更高的生产效率,更 高的自动化程度及其安全可靠性。机械手可以实现多工步的自动换装,使用可靠 安全,通过程序更换就可以实现功能升级。机械手在扩大生产范围,缩短新产品 的试制周期,加速产品的更新换代,降低成本和减轻工人劳动强度起到重要作 用。
由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高,对工作效率的提高迫在 眉睫。单纯的手工劳作以满足不了工业自动化的要求,因此,必须利用先进设备 生产自动化机械以取代人的劳动,满足工业自动化的需求。其中机械手是其发展 过程中的重要产物之一,它不仅提高了劳动生产的效率,还能代替人类完成高强 度、危险、重复枯燥的工作,减轻人类劳动强度,可以说是一举两得。在机械行 业中,机械手越来越广泛的得到应用,它可用于零部件的组装,加工工件的搬 运、装卸,特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前,机械手 已发展成为柔性制造系统 FMS 和柔性制造单元 FMC 中一个重要组成部分。把机床 设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元,可以节省庞大的工件 输送装置,结构紧凑,而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程 应用的水平和国外比还有一定的距离,应用规模和产业化水平低,机械手的研究 和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高,从经济上、技术上考虑 都是十分必要的。因此,进行机械手的研究设计具有重要意义。
关键词:
工业自动化; 机械化; FMS; FMC; 机械手研究开发
目录
机械手控制
一、 机械手发展经历及主要构成
机械手是能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作 工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人,也是最早出现的现代机器人。
(一)发展历史
机械手首先是从美国开始研制的。1954 年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念,并 申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节,利用人手对机器人进行动作 示教,机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不 多都采用这种控制方式。1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手铆接机器人。作为机 器人产品最早的实用机型(示教再现)是 1962 年美国 AMF 公司推出的“VERSTRAN”和 UNIMATION 公司推出的“UNIMATE”。这些工业机器人主要由类似人的手和臂组成它可代替人 的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛 应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
(二)构成部分
机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件(或 工具)的部件,根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式, 如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构,使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动 来实现规定的动作,改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运 动方式,称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体,需有 6 个自由 度。自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多,机械手的灵活性越大,通用性越 广,其结构也越复杂。一般专用机械手有 2~3 个自由度。控制系统是通过对机械手每个自 由度的电机的控制,来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息,形成稳定的闭环控制。
控制系统的核心通常是由单片机或 dsp 等微控制芯片构成,通过对其编程实现所要功能。
(三)机械手分类
机械手的种类,按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手;按适用范 围可分为专用机械手和通用机械手两种;按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控 制机械手等。
(四)多关节机械手的优势
多关节机械手的优点是:动作灵活、运动惯性小、通用性强、能抓取靠近机座的工件, 并能绕过机体和工作机械之间的障碍物进行工作.随着生产的需要,对多关节手臂的灵活 性,定位精度及作业空间等提出越来越高的要求。多关节手臂也突破了传统的概念,其关节 数量可以从三个到十几个甚至更多,其外形也不局限于像人的手臂,而根据不同的场合有所 变化,多关节手臂的优良性能是单关节机械手所不能比拟的。
(五)机械手发展大事记
1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手。(电磁铁工件抓放机构) 1962 年,美国联合控制公司试制成一台数控示教再现型机械手。
1978 年美国 Unimate 公司和斯坦福大学,麻省理工学院联合研制一种 Unimate-Vicarm 型工业机械手,装有小型电子计算机进行控制,用于装配作业,定位误差小于±1 毫米。
联邦德国 KnKa 公司还生产一种点焊机械手,采用关节式结构和程序控制。
二、西门子公司及 S7-200 主要参数功能介绍
西门子股份公司(SIEMENS AG FWB:SIE, NYSE:SI)是世界最大的机电类公司之 一,1847年由维尔纳·冯·西门子建立。如今,它的国际总部位于德国慕尼黑。西门子股份 公司是在法兰克福证券交易所和纽约证券交易所上市的公司。2005年,西门子全集团在190 个国家和地区雇用员工460,800人,全球收入为亿欧元(2004年为亿欧元),税后利润较 2004年的亿欧元降至亿欧元。
西门子是一家大型国际公司,其业务遍及全球 190 多个国家,在全世界拥有大约 600 家工厂、研发中心和销售办事处。公司的业务主要集中于 6 大领域:信息和通讯、自动 化和控制、电力、交通、医疗系统和照明。西门子的全球业务运营分别由 13 个业务集团负 责,其中包括西门子财务服务有限公司和西门子房地资产管理集团。此外,西门子还拥有两 家合资企业——博士-西门子家用电器集团和富士通计算机(控股)公司。
篇四:机电一体化毕业论文
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武汉工程职业技术学院毕业论文
毕业论文设计
课题名称:机电一体化发展前景
专业系 班级 学生姓名
完成日期
目录 摘要......................................................1 关键词....................................................1 正文......................................................1 一、机电一体化概要........................................1
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1、机电一体化技术发展.....................................1 (1) 数字化................................................1 (2) 智能化................................................1 (3) 模块化................................................1 (4) 网络化................................................2 (5) 人性化................................................2 (6) 微型化................................................2 (7) 集成化................................................2 (8) 带源化................................................2 (9) 绿色化................................................2 2、机电一体化产品.........................................2 二、机电一体化的现状和发展趋势 ...........................2 三、机电一体化的未来发展..................................4 四、我国发展“机电一体化”面临的形势和任务................5 1、我国“机电一体化”工作面临的形势.......................5 2、 我国“机电一体化”工作任务..........................6 五、发展机电一体化对策..................................6 1、加强统筹安排,协调发展计划.............................6 2、强化行业管理,发挥“协会”作用.........................6 3、优化发展环境、增大支持力度.............................6 4、突出发展重点,兼顾“两个层次”.........................6 结束语....................................................7 参考文献..................................................8
摘要
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
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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。
关键词:机电 一体化 发展 系统
前言
一、机电一体化概要
机电一体化是指在机构得主功能、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也已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科 学技术的不但发展,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、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,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。
1、机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微电子、控制、计算 机、信息处理等多学科的交叉融合,其发展和进步有赖于相关技术的
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进步与发展,其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、 人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。(1) 数字化 微控制 器及其发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和 机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路, 如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件 具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。
数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。(2) 智能化 即要求 机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主 决策等能力。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌 与分岔等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了 广阔天地。(3) 模块化 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、动力接口、环境接口的机电一体化产 品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调 速电机一体的动力驱动单元;具有视觉、图像处理、识别和测距等功 能的电机一体控制单元等。这样,在产品开发设计时,可以利用这些 标准模块化单元迅速开发出新的产品。(4) 网络化 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 网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中 心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术 带来的好处,因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。给人 们带来无穷的知识和方便。(5) 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,
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如家用机器人最高境界就是人机一体化。(6) 微型化 微型化是精 细加工技术发展必然,也是提高效率的需要。微机电系统 (Micro Electronic Mechanical Systems,简称 MEMS)是指可批量制作的,集 微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至 接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自 1986 年美国斯坦福 大学研制出第一个医用微探针,1988 年美国加州大学 Berkeley 分校研 制出第一个微电机以来,国内外在 MEMS 工艺、材料以及微观机理研究 方面取得了很大进展,开发出各种 MEMS 器件和系统,如各种微型传感 器(压力传感器、微加速度计、微触觉传感器),各种微构件(微膜、 微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器 人等)。(7) 集成化 集成化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。(8) 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。带源化是机电一体化产品的发展 方向之一。(9) 绿色化 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。2、机电 一体化产品 机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一
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体化系统有:数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、 电子排版印刷系统、CAD/CAM 系统等。典型的机电一体化元、部件有:
电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传 感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技 术现状、发展趋势、市场前景分析从略。
机电一体化的现状和发展趋势
机电一体化发展至今已经成为一门自成一体的新型学科, 随着科 学技术的不断发展, 必将被赋一予新的内容。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、、汁算机技术、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, 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 个系统最终达到最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统, 就 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。只是, 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 技术以及其它新技术的简单组合、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 大的体现。但一一机电一体化的发展状况机电一体化的发展大体可以 分为个阶段。
世纪年代以前为第一阶段, 这一阶段称为初级阶段, 在这一时期, 人们不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品
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的性能, 特别是在第二次世界大战期间, 战争极大地刺激了机械产品 与电子技术的结合, 这些机电相结合军用技术, 战后转为民用, 对战 后经济的恢复起到了积极的作用。
从当时研制和开发的总体上看 还处于自发状态。由于当时电子技术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 法大量推广使用。世纪一年代为第二阶段, 可称为蓬勃发展阶段, 这 一时期, 计算机技术、控制技术、通信技术的发展, 为机电一体化的 发展奠定了坚实的技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算 机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。
世纪 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 一体化进人深人发展时期。一方面, 光学、通信技术等进人了机电一 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, 由于人工智能技术、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, 将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体 系。使人们有更好的发展,给人类带来生活的方便。
机电一体化 的发展趋势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, 机电一体化的主要发展方向如下智能化智能化是世纪机 电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设 的研究日益获得重视, 机器人与数控机床智能化就是重要应用。这里 所说的“ 智能化” 是对机器行为描述, 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
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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。
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。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。由于利益冲突, 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。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, 规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
网络化世 纪年代, 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、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。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。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。因此, 机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。
微型 化微型化兴起于世纪年代末, 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, 泛指几何尺寸不超过的 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、信息等方面具有不可比拟的优 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
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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。
绿色化工业的发达给人们生活带来了巨大变化。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。于 是, 人们呼吁保护环境资源, 回归自然。绿色产品概念在这种呼声下 应运而生, 绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和 销毁的生命过程中, 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, 具有远大的发展前途。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。人们大量倡导绿化工业能够给人们 带来的美好的生活,良好的生活品质。
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, 一般除外, 还有、 人格化。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。
机电一体化的未来发展 1、 全息系统化全息系统化也即智能化,是对机器的行为描述,
即在控制理论的基础上,吸收计算机科学、模糊数学、运筹学、混沌 动力学、人工智能、心理学和生理学等新的学科方法、新的设计思想, 从而模拟人类的思维能力,使它如同人一样具有思维、意识等能力, 以便达到更高水平的控制目标。随着机电一体化技术的发展,机电一 体化产品智能特征也越来越明显,智能化水平也是日趋上升,新世纪 机电一体化技术中的智能化的快速发展,人工智能在机电一体化的研 究中也日益得到重视,其中机器人与数控机床的智能结合就是一项重 要应用。当然,要使机电一体化产品具有与人完全相同的智能永远是
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不可能的,也没有这个必要,但是,高性能、高速的微处理器使机电 一体化产品具有低级智能或者人的部分智能,则是完全可能而又必要 的。
2、微型机电化在实验室中,目前,通过半导体蚀刻技术,已 经制造出亚微米级的机械元件,如果这一成果应用于实际产品时,那 么就没有必要再区分什么是控制器、什么是机械部分了,这时就完全 的实现机械和电子的“融合”,这样 CPU、机体、传感器、执行机构就 可以集成在一起,而且体积小,同时组成一种自律元件。这种微型机 械学是机电一体化的一个重要的前进方向,更是机电一体化向微观领 域和微型机器的发展趋势,在国外,人们称其为微电子机械系统,也 指外观尺寸不超过 1cm3 的机电一体化产品,一并向微米级、纳米级发 展,正因为微机电一体化产品耗能少、体积小、运动灵活,在军事、 生物医疗、信息等方面占有很高的地位和很大的优势。
3、 光机 电一体化光机电一体化是机电产品发展的重要趋势,因为机电一体化 系统是由机械系统、能源系统、传感系统和信息处理系统等部件构成 的,因此,在机电一体化技术中引进光学技术,充分利用光学技术的 先天优点,有效地改进机电一体化系统的能源系统、传感系统和信息 处理系统。
4、 产品网络全球化计算机网络技术的兴起和飞速发 展带动了科学技术的巨大发展,同时给日常生活都带来了全新的面貌, 全球生产、经济被各种网络连成一片,企业间的竞争也将出现网络全 球化,一旦研制出机电一体化新产品,只要其质量有保证,功能可靠, 必然会畅销全球。因为有了网络的普及,那么只要是关于网络的各种 远程监视和控制技术也就方兴未艾,然而远程控制的终端设备就是机 电一体化产品,因此,机电一体化产品也必然会朝着网络全球化发展。
5、 产品绿色化随着工业的发达,人们的生活也发生了巨大的变化 物质需求丰富,生活舒适可用资源减少,生态环境受到严重破坏。因
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为这些现象的出现,人们开始呼吁保护环境资源,回归自然,那么此 时,绿色产品的概念也就应运而生,这是一个时代的绿色化趋势,在 这里,机电一体化产品的绿色化主要是指:使用时不破坏生态环境, 报废后还能回收利用。因此,机电一体化绿色产品在其设计、制造、 使用和销毁的过程中,应完全符合生存环境和人类健康的要求,对生 态环境尽可能的无害或危害极少,资源利用率要极高。由于这种客观 的存在性,设计绿色的机电一体化产品所需要的技术成本很高,但其 具有远大的发展空间。
6、机电一体化的人格化,其有两层含义:
①机电一体化产品的使用对象是人,怎样将人的智能、情感、人性赋 予机电一体化产品显得越来越重要,尤其是家用机器人,其最高境界 就是人机一体化;②模仿生物机理,研制出各种机电一体化产品。随着 科技的发展,机电一体化装置对信息的依赖性越来越大,很多时候类 似于活的生物:当大脑停止工作时,生物便死亡,而大脑工作时,生物 就充满活力,即信息决定系统的工作与否。目前,在仿生学研究领域 中已经发现的一些生物体优良的机构,可为机电一体化产品提供新型 的机体,但是如何使这些新型机体具有生命力还是研究中的一大难题, 这一研究领域被称之为“生物———软件”或者说“生物系统”,而生 物的特点正是“肌体(硬件)———大脑(软件)”一体,不可分割。机 电一体化产品向生物系统化发展是好,但是目前的技术与理论还是有 很大的差距,因此,还需要更加倍的努力。四、我国发展“机电一体 化”面临的形势和任务 机电一体化工作主要包括两个层次:一是用微电子技术改造传统产业, 其目的是节能、节材,提高工效,提高产品质量,把传统工业的技术 进步提高一步;二是开发自动化、数字化、智能化机电产品,促进产 品的更新换代。
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1、我国“机电一体化”工作面临的形势 (1)我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广,有难度 (2)我国用机电一体化技术加速产品更新换代,提高市场占有率的呼 声高,有压力。
(3)我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低,耗能、耗水、 耗材高,污染、扰民产品的责任重,有意义。在我国工业系统中,能 耗、耗水大户,对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我 国的工业结构、产品结构虽然几经调整,但由于多种原因,成效一直 不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题,有企业的“故 土难离”“死守故业”问题,但不可否认也有优化不出理想的产业,优 选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前,这 就是发展机电一体化,开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体 化产品功能强、性能好、质量高、成本低,且具有柔性,可根据市场 需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革,而无须 改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时, 可为传统的机械工业注入新鲜血液,带来新的活力,把机械生产从繁 重的体力劳动中解脱出来,实现文明生产。
另外,从市场需求的角度看,由于我国研制、开发机电一体化产品的 历史不长,差距较大,许多产品品种、数量、档次、质量都不能满足 需求,每年进口量都比较大,因此亟需发展。
2、 我国“机电一体化”工作任务 我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话:一句话是广泛深入 地用机电一体化技术改造传统产业;另一句话是大张旗鼓地开发机电 一体化产品,促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产 业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。
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总之,机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力, 又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。
五、发展机电一体化的对策 1、加强统筹安排,协调发展计划 目前,我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都 有一套自己的发展策略。建议各主管部门责成有关单位在进行深入调 查研究、科学分析的基础上,制定出统管全局的“机电一体化”研究、 开发、生产计划和规划,避免开发上重复,生产上撞车!以后会发展顺 利和正确的发展机电一体化。
2、强化行业管理,发挥“协会”作用 目前,我国“机电一体化”较热,而按目前的行业划分方法和管理体 制,“政出多门”是难哆的。因此,我国有必要明确一个“机电一体化” 行业的统管机构。国家政治体制改革和经济体制改革的精神,以及机 电一体化行业特点,我们建议,尽快加强北京机电一体化协会的建设, 赋予其行业管理职能。“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代 表层面和复盖面,要加强办公室、秘书处的建设;要通过其精明干练 的办事机构、经济实体,组织“行业”发展计划、战略规划的拟制;
指导行业布点布局的调整,进行发展突破口的选择,抓好重点工程的 试点和有关项目的发展。
3、优化发展环境、增大支持力度 增大支持力度,在技术政策上,要严格限制耗电、耗水、耗材高的传 统产品发展,对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰;大力 提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造,对有关机电一体化技术 对传统产业乾地改造,对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支 持,对在技术开发、应用中做出贡献单位领导、科技人员进行表彰奖
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励等。
在经济政策上,要多给机电一体化科研攻关课题、开发应 用项目利用科技专项基金和科技三项费用的机会;银行发设贷款要多 向机电一体化技术改进、生产合资和机电一体化产业规模化建设项目 上倾斜;成立“机电一体化”发展基金,支持机电一体化生产发展等。
优化发展环境指通过宣传群众,造成一种社会上下、企业内外都重视、 支持“机电一体化”发展的氛围,如尽快为外商到我国投资发展“机 电一体化”产业提供方便;尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品 的高新技术企业开绿灯;尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资 源要素等。搞好绿色化发展,,促使人们提供更好的发展。
4、突出发展重点,兼顾“两个层次” 机电一体化产业复盖面非常广,而我们的财力、人力和物力是有限的, 因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙,而应 分清主次,大胆取舍,有所为,有所不为。要注意抓两个层次上的工 作。第一个层次是“面上”的工作,即用电子信息技术对传统产业进 行改造,在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置,使 “机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工 作,即在新产品设计之初,就把“机械”与“电子”统一起来进行考 虑,使“机械”与“电子”密不可分,深度结合,生产出来的新产品 起码正做到机电一体化。
结束语
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。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,机电一体化技术的广阔发展前景也将越 来越光明。
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结束语
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。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,机电一体化技术的广阔发展前景也将越 来越光明。
参考文献
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1994(5) 2 唐立新.钢铁工业 CIMS 特点和体系结构的研究[J].冶金自动化, 1996(4) 3 唐怀斌. 工业控制进展与趋势 [J].自动化与仪器仪表,1996(4) 4 王俊普. 智能控制[M]. 合肥:中国科学技术大学出版社,1996 5 林行辛. 钢铁工业自动化进展与展望[J].河北冶金,1998(1)6 殷际英. 光机电一体化实用技术[M].北京:化学工业出版社,2003 7 芮延年. 机电一体化系统设计[M]. 北京:机械工业出版社,2004.
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武汉工程职业技术学院毕业论文
毕业论文设计
课题名称:机电一体化发展前景
专业系 班级
机电一体化 11 级机电专业
武汉工程职业技术学院机电一体化专业 2011 届毕业论文
学生姓名
张卜文
指导老师
李婷婷
完成日期
2014 年 3 月 25 日
目录
摘要..。。.。。。。。。.。..。.....。。。.。..。。.。。.。。.。..。......。。.。.。。1 关键词.。.。。。。....。。。.。。。.。.。。。..。。。..。.。。。..。。。..。.。。。。。。.1 正文....。。......。.。..。。。。。。...。。.。。.。.。。....。。。.。。...。..。。1 一、机电一体化概要...。.....。。..。...。。。。。。。。。。。。.。...。。。。.。1 1、机电一体化技术发展。.。。.。...。.。.。。。。。.。。。。。。。。..。。。。。。。。
1 (1) 数字化..。..。。.。.........。。。.。..。。。。....。.......。..。。。.1 (2) 智能化。.。...。。。..。。..。。。..。...。。。.。.。。。.。。。。..。。..。。.。
1 (3) 模块化....。。。.....。..。。.。。。。。。。..。。。.。。..。..。。。。。.。.。.1 (4) 网络化。.。。.。。.。。。....。.。。。..。。。..。。..。.。..。。。..。.。...。
2 (5) 人性化。。...。.....。。..。。。。...。...。。。..。.。。。.。.。。...。。。.2 (6) 微型化.。.。。.。。..。.。。.。..。。.。。。..。...。.。...。。。。.。...。.。2 (7) 集成化。....。...。...。。。..。....。.......。.。.。...。。。.。.。。。2 (8) 带源化...。.。。。。。..。..。..。。..。....。。..。.。。.。..。.。。.。。。.2 (9) 绿色化。。。.。。....。.。。。。....。。。。。....。。。。。.....。。..。...。2 2、机电一体化产品。.......。..。...。。...。。.。。...。。。..。.。。。.。.2 二、机电一体化的现状和发展趋势 ...。..。。。。..。。。.。。....。。。。.2 三、机电一体化的未来发展。。..。.。。.....。.。。。。。。.。。。.。。.。.。。。4
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四、我国发展“机电一体化"面临的形势和任务..。。.。..。。。。。..。5 1、我国“机电一体化”工作面临的形势。.....。.。..。。.。.。。.。..。5 2、 我国“机电一体化”工作的任务。.。。。...。....。。。.。。...。...6 五、发展机电一体化的对策....。。。..。。。。.。.。.。.。。..。。。。.。。.。.6 1、加强统筹安排,协调发展计划...。.。.。.。。.。..。.。.。。。.。..。.。6 2、强化行业管理,发挥“协会"作用.。..。。。。..。.。.。。..。..。.。.6 3、优化发展环境、增大支持力度。.。..。.。。.。。..。.。。。.。..。.....6 4、突出发展重点,兼顾“两个层次”。。........。。...。。。。......6 结束语..。。.。..。..。.。..。。。.。...。.。...。.。。.。。。。。。。..。.。....。7 参考文献。。。。..。.。。。。.。..。。..。。..。......。.。.。..。。。。。.。.。。.。8
摘要
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。
关键词:机电 一体化 发展 系统
前言
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一、机电一体化概要
机电一体化是指在机构得主功能、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也已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科 学技术的不但发展,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、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,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. 1、机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微电子、控制、计算 机、信息处理等多学科的交叉融合,其发展和进步有赖于相关技术的 进步与发展,其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人 性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。(1) 数字化 微控制器
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及其发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器 人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,如虚拟 设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高 可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字 化的实现将便于远程操作、诊断和修复。(2) 智能化 即要求机电产 品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等 能力.随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等 人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地. (3) 模块化 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、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元 模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机 一体的动力驱动单元;具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电 机一体控制单元等.这样,在产品开发设计时,可以利用这些标准模块化 单元迅速开发出新的产品。(4) 网络化 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成为可 能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集 成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处, 因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展.给人们带来无穷的知
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识和方便。(5) 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化(. 6) 微型化 微型化是精细加工技术发展的 必 然 , 也 是 提 高 效 率 的 需 要 。
微 机 电 系 统 ( Micro Electronic Mechanical Systems,简称 MEMS)是指可批量制作的,集微型机构、微 型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和 电源等于一体的微型器件或系统。自 1986 年美国斯坦福大学研制出第 一个医用微探针,1988 年美国加州大学 Berkeley 分校研制出第一个 微电机以来,国内外在 MEMS 工艺、材料以及微观机理研究方面取得了 很大进展,开发出各种 MEMS 器件和系统,如各种微型传感器(压力 传感器、微加速度计、微触觉传感器),各种微构件(微膜、微粱、微 探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等)。(7) 集成化 集成化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。(8) 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
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场合无法使用电能.带源化是机电一体化产品的发展方向之一。(9) 绿 色化 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。2、机电一体化产品 机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一 体化系统有:数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、 电子排版印刷系统、CAD/CAM 系统等。典型的机电一体化元、部件 有:电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、 传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的 技术现状、发展趋势、市场前景分析从略.
机电一体化的现状和发展趋势
机电一体化发展至今已经成为一门自成一体的新型学科, 随着科 学技术的不断发展, 必将被赋一予新的内容。但其基本特征可概括为
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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、、汁算机技术、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, 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 终达到最优化的系统工程技术.由此而产生的功能系统, 就成为一个机 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。只是, 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、微电子技术以及其它新 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现。但一一 机电一体化的发展状况机电一体化的发展大体可以分为个阶段。
世纪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, 战争极大地刺激了机械产品与电子技术的结 合, 这些机电相结合的军用技术, 战后转为民用, 对战后经济的恢复 起到了积极的作用。
从当时研制和开发的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
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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 使用。世纪一年代为第二阶段, 可称为蓬勃发展阶段, 这一时期, 计 算机技术、控制技术、通信技术的发展, 为机电一体化的发展奠定了坚 实的技术基础.大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展, 为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。
世纪年代后期, 开 始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段, 机电一体化进人深 人发展时期.一方面, 光学、通信技术等进人了机电一体化,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, 由于人 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, 将促使机电一体化进 一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。使人们有更好的发 展,给人类带来生活的方便。
机电一体化的发展趋势机电一体化 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, 机电一体化 的主要发展方向如下智能化智能化是世纪机电一体化技术发展的一个 重要发展方向.人工智能在机电一体化建设的研究日益获得重视, 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
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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。
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。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。由于利益冲突, 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。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, 规模化将给机电一 体化企业带来美好的前程。
网络化世纪年代, 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、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.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。由于网
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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。因此, 机电一体化产品无疑 朝着网络化方向发展。
微型化微型化兴起于世纪年代末, 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, 泛指几何尺寸不超过的机电一体化产品, 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、信息等方面具有不可比拟的优势。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。
绿色化工业的发达给人 们生活带来了巨大变化。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。于是, 人们呼吁保护环境资源, 回 归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生, 绿色化是时代的趋势。
绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中, 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, 具有远大的发展前途.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。
人们大量倡导绿化工业能够给人们带来的美好的生活,良好的生活品 质。
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
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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, 一般除外, 还有、人格化.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。
机电一体化的未来发展 1、 全息系统化全息系统化也即智能化,是对机器的行为描述,
即在控制理论的基础上,吸收计算机科学、模糊数学、运筹学、混沌 动力学、人工智能、心理学和生理学等新的学科方法、新的设计思想, 从而模拟人类的思维能力,使它如同人一样具有思维、意识等能力, 以便达到更高水平的控制目标。随着机电一体化技术的发展,机电一 体化产品智能特征也越来越明显,智能化水平也是日趋上升,新世纪 机电一体化技术中的智能化的快速发展,人工智能在机电一体化的研 究中也日益得到重视,其中机器人与数控机床的智能结合就是一项重要 应用。当然,要使机电一体化产品具有与人完全相同的智能永远是不 可能的,也没有这个必要,但是,高性能、高速的微处理器使机电一 体化产品具有低级智能或者人的部分智能,则是完全可能而又必要的. 2、微型机电化在实验室中,目前,通过半导体蚀刻技术,已经制造出亚 微米级的机械元件,如果这一成果应用于实际产品时,那么就没有必 要再区分什么是控制器、什么是机械部分了,这时就完全的实现机械和 电子的“融合”,这样 CPU、机体、传感器、执行机构就可以集成在一
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起,而且体积小,同时组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一 体化的一个重要的前进方向,更是机电一体化向微观领域和微型机器 的发展趋势,在国外,人们称其为微电子机械系统,也指外观尺寸不 超过 1cm3 的机电一体化产品,一并向微米级、纳米级发展,正因为微 机电一体化产品耗能少、体积小、运动灵活,在军事、生物医疗、信 息等方面占有很高的地位和很大的优势。
3、 光机电一体化光机 电一体化是机电产品发展的重要趋势,因为机电一体化系统是由机械 系统、能源系统、传感系统和信息处理系统等部件构成的,因此,在 机电一体化技术中引进光学技术,充分利用光学技术的先天优点,有效 地改进机电一体化系统的能源系统、传感系统和信息处理系统。
4、 产品网络全球化计算机网络技术的兴起和飞速发展带动了科学技术的 巨大发展,同时给日常生活都带来了全新的面貌,全球生产、经济被 各种网络连成一片,企业间的竞争也将出现网络全球化,一旦研制出 机电一体化新产品,只要其质量有保证,功能可靠,必然会畅销全球. 因为有了网络的普及,那么只要是关于网络的各种远程监视和控制技 术也就方兴未艾,然而远程控制的终端设备就是机电一体化产品,因 此,机电一体化产品也必然会朝着网络全球化发展。
5、 产品绿色 化随着工业的发达,人们的生活也发生了巨大的变化 物质需求丰富,生活舒适可用资源减少,生态环境受到严重破坏.因为
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这些现象的出现,人们开始呼吁保护环境资源,回归自然,那么此时, 绿色产品的概念也就应运而生,这是一个时代的绿色化趋势,在这里,机 电一体化产品的绿色化主要是指:使用时不破坏生态环境,报废后还能 回收利用。因此,机电一体化绿色产品在其设计、制造、使用和销毁 的过程中,应完全符合生存环境和人类健康的要求,对生态环境尽可 能的无害或危害极少,资源利用率要极高.由于这种客观的存在性,设计 绿色的机电一体化产品所需要的技术成本很高,但其具有远大的发展 空间。
6、机电一体化的人格化,其有两层含义:①机电一体化产品 的使用对象是人,怎样将人的智能、情感、人性赋予机电一体化产品显 得越来越重要,尤其是家用机器人,其最高境界就是人机一体化;② 模仿生物机理,研制出各种机电一体化产品。随着科技的发展,机电 一体化装置对信息的依赖性越来越大,很多时候类似于活的生物:当大 脑停止工作时,生物便死亡,而大脑工作时,生物就充满活力,即信 息决定系统的工作与否。目前,在仿生学研究领域中已经发现的一些 生物体优良的机构,可为机电一体化产品提供新型的机体,但是如何使 这些新型机体具有生命力还是研究中的一大难题,这一研究领域被称 之为“生物———软件”或者说“生物系统”,而生物的特点正是“肌 体(硬件)——-大脑(软件)”一体,不可分割。机电一体化产品向生 物系统化发展是好,但是目前的技术与理论还是有很大的差距,因此,
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还需要更加倍的努力.四、我国发展“机电一体化”面临的形势和任务 机电一体化工作主要包括两个层次:一是用微电子技术改造传统产业, 其目的是节能、节材,提高工效,提高产品质量,把传统工业的技术进步 提高一步;二是开发自动化、数字化、智能化机电产品,促进产品的更 新换代。
1、我国“机电一体化”工作面临的形势 (1)我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广,有难度 (2)我国用机电一体化技术加速产品更新换代,提高市场占有率的呼 声高,有压力. (3)我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低,耗能、耗水、 耗材高,污染、扰民产品的责任重,有意义。在我国工业系统中,能 耗、耗水大户,对环境污染严重的企业还占相当大的比重.近年来我国的 工业结构、产品结构虽然几经调整,但由于多种原因,成效一直不够 明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题,有企业的“故土 难离”“死守故业”问题,但不可否认也有优化不出理想的产业,优选 不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前,这就 是发展机电一体化,开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化 产品功能强、性能好、质量高、成本低,且具有柔性,可根据市场需 要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革,而无须改
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换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时, 可为传统的机械工业注入新鲜血液,带来新的活力,把机械生产从繁 重的体力劳动中解脱出来,实现文明生产。
另外,从市场需求的角度看,由于我国研制、开发机电一体化产品的历 史不长,差距较大,许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求, 每年进口量都比较大,因此亟需发展。
2、 我国“机电一体化"工作的任务 我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话:一句话是广泛深入 地用机电一体化技术改造传统产业;另一句话是大张旗鼓地开发机电 一体化产品,促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业 的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。
总之,机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力, 又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。
五、发展机电一体化的对策 1、加强统筹安排,协调发展计划 目前,我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都 有一套自己的发展策略。建议各主管部门责成有关单位在进行深入调 查研究、科学分析的基础上,制定出统管全局的“机电一体化”研究、 开发、生产计划和规划,避免开发上重复,生产上撞车!以后会发展顺利
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和正确的发展机电一体化。
2、强化行业管理,发挥“协会"作用 目前,我国“机电一体化"较热,而按目前的行业划分方法和管理体制, “政出多门”是难哆的。因此,我国有必要明确一个“机电一体化"行 业的统管机构.国家政治体制改革和经济体制改革的精神,以及机电一 体化行业特点,我们建议,尽快加强北京机电一体化协会的建设,赋 予其行业管理职能。“协会”要进一步扩大领导机构-—理事会的代表 层面和复盖面,要加强办公室、秘书处的建设;要通过其精明干练的 办事机构、经济实体,组织“行业"发展计划、战略规划的拟制;指导行 业布点布局的调整,进行发展突破口的选择,抓好重点工程的试点和 有关项目的发展。
3、优化发展环境、增大支持力度 增大支持力度,在技术政策上,要严格限制耗电、耗水、耗材高的传 统产品的发展,对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰;大 力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造,对有关机电一体化技 术对传统产业乾地改造,对有关技术开发、应用项目优先立项、优先 支持,对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表 彰奖励等。
在经济政策上,要多给机电一体化科研攻关课题、开发 应用项目利用科技专项基金和科技三项费用的机会;银行发设贷款要多
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向机电一体化技术改进、生产合资和机电一体化产业规模化建设项目 上倾斜;成立“机电一体化"发展基金,支持机电一体化生产发展等. 优化发展环境指通过宣传群众,造成一种社会上下、企业内外都重视、 支持“机电一体化”发展的氛围,如尽快为外商到我国投资发展“机电 一体化"产业提供方便;尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高 新技术企业开绿灯;尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素 等。搞好绿色化发展,,促使人们提供更好的发展. 4、突出发展重点,兼顾“两个层次" 机电一体化产业复盖面非常广,而我们的财力、人力和物力是有限的, 因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙,而应 分清主次,大胆取舍,有所为,有所不为。要注意抓两个层次上的工作。
第一个层次是“面上”的工作,即用电子信息技术对传统产业进行改 造,在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置,使“机械” 和“电子”技术在浅层次上结合.第二个层次是“提高"工作,即在新产 品设计之初,就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑,使“机械” 与“电子”密不可分,深度结合,生产出来的新产品起码正做到机电 一体化。
结束语
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
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的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。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,机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越 光明.
结束语
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。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,机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越 光明。
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参考文献
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