第一篇：農(nóng)業(yè)機電一體化自動灌溉系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)機電一體化自動灌溉系統(tǒng)

前言：

目前，水資源已在全球范圍內(nèi)發(fā)生危機，到了嚴重威脅人類生存的境地，節(jié)水問題已引起世界各國的重視。我國也是一個水資源非常緊缺的國家。中國水資源總量約占全球總量的7％，人均水資源是世界平均水平的30％左右，被聯(lián)合國列為13個貧水國之一，中國要用世界上7%的水維持22%人口的生產(chǎn)和生活。其中農(nóng)業(yè)灌溉用水約占全國用水總量的 80％以上，在灌溉水的有效利用率只有約40％，即有60％左右的水不能被作物利用。因此，推廣節(jié)水灌溉技術，既是當務之急，也是灌區(qū)生存發(fā)展的必由之路。摘要：

利用機電一體化自動灌溉系統(tǒng)對農(nóng)作物進行對自動化灌溉既可以完成農(nóng)田完全無人化灌溉，又可以達到高效節(jié)水的目的，可謂一舉兩得。關鍵詞：

機電一體化 自動灌溉 高效 節(jié)水

一，傳統(tǒng)灌溉方式

1)畦灌 畦灌是用田埂將灌溉土地分割成一系列長方形小畦。灌水時，將水引入畦田后，在畦田上形成很薄的水層，沿畦長方向移動，在流動過程中主要借重力作用逐漸濕潤土壤。

2)溝灌 溝灌是在作物行間開挖灌水溝，水從輸水溝進入灌水溝后，在流動的過程中，主要借毛細管作用濕潤土壤。和畦灌比較，其明顯的優(yōu)點是不會破壞作物根部附近的土壤結構，不導致田面板結，能減少土壤蒸發(fā)損失，適用于寬行距的中耕作物。

3)淹灌（有稱格田灌溉）淹灌是用田埂將灌溉土地劃分成許多格田，灌水時格田內(nèi)保持一定深度的水層，借重力作用濕潤土壤，主要適用于水稻灌溉。

4)漫灌 漫灌是在田間不做任何溝埂，灌水時任其在地面漫流，借重力滲入土壤，是一種比較粗放的灌水方法。灌水均勻性差，水量浪費較大。

傳統(tǒng)的地面灌溉有著明顯的不足，尤其是水資源的有效利用率很低，形成不了良好的田間小氣候，對復雜地形的適應性較差，浪費有限的耕地，勞動力消耗大等。二，現(xiàn)代灌溉系統(tǒng) 1.噴灌技術

噴灌是把由水泵加壓或自然落差形成的有壓水通過壓力管道送到田間，再經(jīng)噴頭噴射到空中，形成細小水滴，均勻地灑落在農(nóng)田．選到灌溉的目的。按照設備的可移動程度，噴灌分為平移式噴灌機、中心支軸式噴灌機、絞盤式噴灌機、滾移式噴灌機、輕小型移動式噴灌機等多種機型。噴灌幾乎適甩于除水稻作物外的所有大田作物，以及蔬菜、果樹等。它對地形、土壤等條件要求不嚴。但在多風的情況下，噴灑不均勻，蒸發(fā)損失增大。2.搬灌和滴灌技術

微灌是通過管道系統(tǒng)與安裝在未級管道上的灌水器如滴頭或微噴頭等，將有壓水按作物實際耗水量適時、適量、準確地補充到作物根部附近土壤進行灌溉，它把灌溉水的深層滲漏和地表蒸發(fā)減少到最低限度，使千百年來的。澆地 變成為“澆作物”。由于它只向作物根區(qū)土壤供水，故也有人稱其為局部灌溉。微灌可分為微噴灌、滴灌等。微灌是用水效率最高的節(jié)水技術之它的另一特點是可以把作物所需養(yǎng)分摻混在灌溉水中，在灌水的同時進行施肥，既減少用工又提高肥效，促使作物增產(chǎn)。3.渠道防滲技術

我國各類灌區(qū)渠道總長度達數(shù)百萬公里．大多數(shù)為土渠．水的滲漏損失很大。為了減少輸水過程中的這部分損失，采用建立不易透水的防護層，如混凝土護面、漿砌石襯砌、塑料薄膜防滲等多種方法，進行防滲處理，既減少了水的滲漏損失，又加快了輸水速度．提高澆地效率，深受群眾歡迎，成為我國目前最廣泛的節(jié)水技術之一。4.低壓管道輸水技術

用塑料或混凝土等管道輸水代替土渠輸水，可大大減步輸水過程中的滲漏、蒸發(fā)損失，水的有效利用率可達95。它的另一些優(yōu)點是減少渠道占地．提高輸水速度，加快澆地進度。由于縮短了輪灌周期，有利于控制灌水量，因而也有一定增產(chǎn)效果。管道輸水系統(tǒng)通常由地下管道、地面移動管道組成。如果不考慮將來發(fā)展噴灌的要求，通常都采用低壓輸水。井灌區(qū)利用井泵余壓可以解決輸水壓力供應問題，在我國北方井灌區(qū)低壓管道輸水技術推廣較快。大型自流灌區(qū)如何以管道代替土渠輸水，尚有若干技術問題待研究解決。5.膜上灌水技術

膜上灌水，俗稱膜上灌，是在地膜覆蓋栽培的基礎上，把過去的地膜旁側灌水改為膜上流水，水沿放苗孔和地膜旁側滲水或通過膜上的滲水孔，對作物進行灌水。通過調(diào)整膜畦首尾的滲水孔數(shù)及孔的大小，來調(diào)整溝畦首尾的灌水量，可得到較常規(guī)地面灌水方法相對高的灌水均勻度。膜上灌投資少，操作簡便，便于控制灌水量，加快輸水速度，可減少土壤的深層滲漏和蒸發(fā)損失，因此可以顯著提高水的有效利用率。6.抗旱點澆技術 在我國東北松嫩平原，播種期的春季十年九旱，常因出苗率低而減產(chǎn)。苗期以后進入雨季，一般年份基本可以滿足作物生長對水分需要。為解決播種期土壤墑情不足同題，群眾在實踐中創(chuàng)造了抗旱點澆—— “坐水種”的方法，即在播下種子的土坑內(nèi)澆少量水，覆上土。過去靠人力作業(yè)，近年來已由機械將開溝、注水播種、施肥、覆土等多道工序一次完成。

與傳統(tǒng)的灌溉技術相比現(xiàn)代灌溉技術具有節(jié)約用水、節(jié)約勞力、節(jié)約耕地、提高產(chǎn)量、對土地的適應性強、有利保持水土等諸多優(yōu)勢。但是現(xiàn)代灌溉技術存在占地面積大，灌溉效率低，自動化程度低等缺點。

三，機電一體化自動灌溉系統(tǒng)

機電一體化自動灌溉系統(tǒng)是利用機電一體化自動控制系統(tǒng)利用土壤濕度傳感器時刻對土壤濕度進行檢測，根據(jù)不同農(nóng)作物對水分的要求通過計算機控制機械灌溉統(tǒng)進行合理灌溉。1.機械系統(tǒng)設計

機械系統(tǒng)由輸水管道和灌溉裝置組成。輸水管道采用低壓管道，灌溉裝置可以采用噴灌技術，將低壓管送來的水經(jīng)過水泵加壓后或直接通過噴頭噴射到空中，形成細小水滴，均勻地灑落在農(nóng)田．達到灌溉的目。

低壓管深埋在地下，均勻布置在田間，盡量不與農(nóng)作物根系接觸，以免影響農(nóng)作物生長。

灌溉裝置由兩部分組成。一部分深埋在地下與低壓管連接，利用控制電機帶動水泵和噴管伸縮裝置，外殼需要用防水防腐蝕材料包裹。另一部分由一定長度的噴管和噴頭連接而成，兩部分噴管采用活接頭連接。安裝時埋在地下的噴管伸出地面一定高度與另一部分噴管相連接。當對農(nóng)田進行耕作或收獲農(nóng)作物時可以人工將露在外面的噴管卸下，再控制控制電機將地下噴管縮回，便于大型農(nóng)業(yè)機械進行機械化生產(chǎn)。

2.動力系統(tǒng)設計

動力系統(tǒng)可以采用伺服電機或普通交直流電機提供動力，如果要求精確灌溉必須使用伺服電機或步進電機。3.傳感檢測系統(tǒng)設計

傳感檢測系統(tǒng)主要負責對土壤濕度的檢測，需用土壤濕度傳感器，可以根據(jù)不同精度的需要選擇不同參數(shù)的傳感器。傳感器使用鋰電池供電，并安裝有無線電發(fā)射裝置，將土壤濕度信息時刻傳遞給控制系統(tǒng)進行處理，避免鋪設大量的電纜。傳感器埋土壤之中，注意掩埋的深度，要求既不影響農(nóng)作物的生長又不影響無線電訊號的發(fā)射。最好在埋有傳感器的地方做標記，便于更換電池。還有，傳感器的布置密度和方式可以根據(jù)不同的精度要求合理布置。4.信息處理系統(tǒng)

整套設備的核心就是信息處理系統(tǒng)，它控制著整個系統(tǒng)的運轉，使用單片機或單板機最為合適。將土壤濕度傳感器傳送來土壤濕度信息和各種不同農(nóng)作物對土壤濕度要求的參數(shù)進行處理并控制灌溉裝置進行精確灌溉。5.執(zhí)行元件系統(tǒng)

土壤灌溉時是由執(zhí)行元件將水直接將水噴射到空中形成細小水滴對農(nóng)田進行灌溉，因此執(zhí)行元件的選擇至關重要。通常使用旋轉噴頭或霧化噴頭。噴頭需要使用防銹防腐蝕的材料制成。

農(nóng)業(yè)機電一體化自動灌溉系統(tǒng)不需要人直接參與。通過預先編制好的控制程序和根據(jù)反映作物需水的某些參量可以長時間地自動啟閉水泵和自動按一定的輪灌順序進行灌溉。人的作用只是調(diào)整控制程序和檢修控制設備。自動化程度高，大大減輕了勞動力，使人從繁重的勞動中解脫出來，是未來實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的方式。四，結束語

農(nóng)業(yè)機電一體化自動灌溉系統(tǒng)雖然制造成本高，但是其使用壽命與成本成正比。一旦農(nóng)田完成自動化灌溉改造受益上百年，而且可以實現(xiàn)大農(nóng)場只由很少人管理的大農(nóng)場主式管理。參考文獻：

張建民主編 機電一體化設計第三版

李守國 07農(nóng)機 B0705017

第二篇：機電一體化

只要你學會了機電一體化的所有課程已經(jīng)很不錯了，機電一體化課程畫法幾何與機械制圖、工程力學、電工電子技術、機械設計基礎、液壓傳動、金屬材料與金屬工藝學、微機原理與接口技術、C語言程序設計、自動控制原理、機床電氣控制、機電一體化系統(tǒng)設計、數(shù)控系統(tǒng)及應用、可編程器原理及應用、計算機輔助設計與制造等，你是學習上面這些內(nèi)容嗎？如果是的話，就可以找機電廠，電廠，電氣控制設備廠，或普通工廠的機電維修等工作，在工作中，就學點電氣自動化的知識，這樣深化你的機電一體化的知識。只要你認真領會了機電一體化化的實踐知識，去到那里都會很容易找到工作的。因為現(xiàn)在的社會都是機電自動化的社會了。現(xiàn)在中型的小工廠都會用得上 機電一體化，只要有控制機械的工廠都可以去實踐學習。剛開始就是不求工資的高低，只要在實踐中深化自己，有了第一次的就業(yè)經(jīng)驗，第二次就也就會很容易了，因為招聘的人一般都會問你第一次在那里工作。工作的情況，經(jīng)驗的，你就要好好展示你的才華了。

管理員也可以呀，專門搞畫法幾何與機械制圖、工程力學，C語言程序設計等工作，專門專業(yè)是很不錯的，將來社會所有工廠都會陸續(xù)進行改造為機電一體化控制。前景無限呀。

至今機電一體化發(fā)展已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不但發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。對機電一體化技術的基本與成長進行了簡要介紹,并闡述了機電一體化的發(fā)展進程及未來的發(fā)展趨勢。機電一體化是現(xiàn)代技術的必然結果,機電一體化技術是現(xiàn)代科技發(fā)展的核心技術,機電一體化專業(yè)人才也是現(xiàn)代社會不可或缺的核心人才。現(xiàn)從機電一體化技術的發(fā)展、現(xiàn)狀、前景等方面談機電一體化技術以及培養(yǎng)適應現(xiàn)代社會工業(yè)發(fā)展需要機電一體化專業(yè)高職人才的必要性。機電一體化是我國制造業(yè)發(fā)展的重要基礎專業(yè)之一.但我國目前這個專業(yè)高層次人才奇缺,高精尖方向大部分都被國外控制.因此,如果想在這個方面發(fā)展,如果有碩士研究生學歷,并有實踐經(jīng)驗,甚至是博士研究生,那么前途無量的.機電一體化的未來發(fā)展趨勢探析

【論文關鍵詞】：光機電一體化；技術特征；發(fā)展

【論文摘要】：介紹了光機電一體化技術特征，研究了國內(nèi)外技術現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，指出了未來發(fā)展前景和一些重要技術熱點。

近些年來，光機電一體化技術得到迅猛發(fā)展，在民用工業(yè)和軍事領域得到廣泛地應用。因此，光機電一體化技術成為當今機械工業(yè)技術發(fā)展的一個主要趨勢。

1.光機電一體化技術特征

光機電一體化系統(tǒng)主要由動力、機構、執(zhí)行器、計算機和傳感器五個部分組成，相互構成一個功能完善的柔性自動化系統(tǒng)。其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品比較，光機電一體化產(chǎn)品具有以下技術特征。

1.1 體積小，重量輕，適應性強，操作更方便

光機電一體化技術使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進行單調(diào)重復操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序，任何一臺光機電一體化裝置的動作，可由預設的程序一步一步控制實現(xiàn)，甚至實現(xiàn)操作全自動化和智能化。

1.2 功能增加，精度大幅提高

光機電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術集成開發(fā)的自動化、智能化機構設備、儀器儀表和元器件。電子技術的采用使得包饋控制 水平提高，運算速度加快，通過電子自動控制系統(tǒng)可精確按預設動作，其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差，達到靠單純機械方式所不能實現(xiàn)的工作精度。同時，由于機械傳動部件減少，機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。

1.3 部分硬件實現(xiàn)軟件化，智能化程度提高

傳統(tǒng)機械設備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結果。通過改變程序，指令等軟件內(nèi)容而無需改動硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能，使機械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢向“軟件化”和“智能化”。

1.4 產(chǎn)品可靠性得到提高，使用壽命增長

傳統(tǒng)的機械裝置的運動部分，一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差，導致可動摩擦、撞擊、振動等加重，嚴格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機電一體化技術的應用，使裝置的可動部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開關甚至無可動部件、無機械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。

1.5 融合了多種學科新技術，衍生出許多功能更強、性能更好的新產(chǎn)品

光機電一體化產(chǎn)品的研究開發(fā)涉及到許多學科和專業(yè)知識，包括數(shù)學、物理學、化學、聲學、機械工程學、電力電子學、電工學、系統(tǒng)工程學、光學、控制論、信息論和計算機科學等。例如人們很熟悉的靜電復印機、彩色印像機等，就是一種由機、電、光、磁、化學等多種學科和技術復合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。光機電一體化技術將光電子技術、傳感器技術、控制技術與機械技術各自的優(yōu)勢結合起來，衍生出許多功能更強、性能更好的新一代技術裝備。

1.6 產(chǎn)品系統(tǒng)性增強，各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高

光機電一體化是一門學科的邊緣科學技術，多種技術的綜合及多個部分的組合，使得光機電一體化技術及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴格的要求，這就要求各種技術揚長避短，提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。

2.研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

2.1研究現(xiàn)狀

自從我國實行改革開放以來，科技領域急起直追，我國的光機電一體化技術已取得明顯的成效，數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高，尤其是經(jīng)濟型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快，是我國特有的經(jīng)濟實用產(chǎn)品，不但適用國內(nèi)市場的需要，部分產(chǎn)品還隨主機配套出口。國內(nèi)的機械產(chǎn)品采用可編程控制器（PC）和微電子技術控制設備也越來越多，覆蓋面也日益擴大，從紡織機械、軸承加工設備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業(yè)機械都是如此，我國自行研制和生產(chǎn)的光機電設備，在質量上也有重大突破，為今后的推廣應用打下了良好的基礎。

2.2 發(fā)展趨勢

光機電一體化技術已經(jīng)滲透到各個學科、領域，成為一種新興的學科，并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè)，而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟增長點越來越受到高度重視。

從世界科學技術的發(fā)展情況來看，光機電一體化技術的未來技術熱點主要包括：

（1）激光技術

1）高單色性，利用激光高單色性作精密測量時，可極大地提高測量精度和量程。

2）高方向性，因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導航以及遙控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點附近可產(chǎn)生幾千到幾萬度的高溫，可使照射點物體熔化或汽化，對各種各樣材料和產(chǎn)品進行特種加工。

4）相干性，由于激光速頻率單

一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學計算機的研制，而在實際運用中也會通過一些激光技術改變激光輻射的特性，應用范圍更廣。

（2）傳感檢測技術

1）激光準直，能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準測量。

2）激光測距，其探測距離遠，測距精度高，抗干擾性強，體積小，重量輕，但受天然影響大。

3）光纖探測器，在目標很小，間隔受限或危險的環(huán)境中，最常選用的是光纖探測器。

其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學沉積等加工技術。

（3）激光快速成型技術

激光快速成型是利用計算機將復雜的三維物體轉化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結，由點、線構造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術可使新產(chǎn)品及早投放市場，極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對市場的適應能力和產(chǎn)品的競爭能力。

（4）光能驅動技術

利用光致變形材料可制作光致動器和光機器人?，F(xiàn)已研制成功一種光致動器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實現(xiàn)所要求的動作。實驗驗證，該致動器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標處于初級階段，如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動態(tài)物質，則可使光能驅動技術廣泛應用。

3.結語

技術上的改革和與之相配套的技術支持是創(chuàng)新技術的基礎。開發(fā)光機電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術中恰當?shù)匾腚娮蛹夹g，產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實現(xiàn)光機電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來巨大的社會經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 劉志，朱文堅.光機電一體化技術，現(xiàn)代制造工程，2001（12）

梁進秋.微光機電系統(tǒng)國內(nèi)外研究進展.光機電信息，2000（8）

宋云奪編譯.光機電一體化業(yè)的未來.光機電信息，2003（12）

左鐵釧、施定源、陳鎧.激光加工技術的優(yōu)勢及在工業(yè)生產(chǎn)中的應用.激光雜志，1999（4）

王家淳.激光焊接技術的發(fā)展與展望.激光技術，2001（2）

第三篇：機電一體化

機電一體化

機電一體化又稱機械電子學，英語稱為Mechatronics，它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成。機電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志《機械設計》的副刊上，隨著機電一體化技術的快速發(fā)展，機電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應用。隨著計算機技術的迅猛發(fā)展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發(fā)展?，F(xiàn)在的機電一體化技術，是機械和微電子技術緊密集合的一門技術，他的發(fā)展使冷冰冰的機器有了人性化，智能化。

具體內(nèi)容

（1）機械技術

（2）計算機與信息技術

（3）系統(tǒng)技術

（4）自動控制技術

（5）傳感檢測技術

（6）伺服傳動技術

階段

1、模型階段

2、測試階段

3、原型階段

組成要素與四大原則

1.五大組成要素

2.四大原則 選型與設計

課程簡介

就業(yè)前景

發(fā)展方向

光機電一體化技術

具體內(nèi)容

（1）機械技術

（2）計算機與信息技術

（3）系統(tǒng)技術

（4）自動控制技術

（5）傳感檢測技術

（6）伺服傳動技術 階段

模型階段

測試階段

原型階段

組成要素與四大原則

1.五大組成要素 2.四大原則 選型與設計 課程簡介 就業(yè)前景 發(fā)展方向

光機電一體化技術 展開

定義：機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息

機電一體化

技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術。是現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設備幾乎可以說都是機電一體化的設備。

中國機電設計邁入PLM全新階段，正挑戰(zhàn)著了前所未有的，不可預測的難題，一個個久戰(zhàn)沙場經(jīng)久不衰精兵良將正褪去了昨日英雄的光環(huán)，唯有CAMEL VIEW 能夠勝任軍統(tǒng)三國，光復舊業(yè)的重任，此時數(shù)系科技與德國iXtronics GmbH公司攜手共同開拓機電設計領域的新篇章，CAMEL VIEW 作為機電一體化設計系統(tǒng)，從產(chǎn)品的概念設計到產(chǎn)品性能的測試、驗證、通過都是一體化的，流程化的、規(guī)范化的，在滿足用戶設計的前提下，數(shù)值實驗的仿真與結果的驗證無不精確化，支持復雜環(huán)境下，多工況，多耦合場設計。

編輯本段介紹

研究將電子器件的信息處理和控制功能附加或融合在機械 裝置中的一種復合化技術。俗稱機電一體化。機械電子學(mechatronics)是由機械學(mechanics)和電子學(electronics)兩個詞結合而成的新詞。其全稱為機械電子工程學，英語為mechanical and electronical engineering。機

機電一體化

械電子學主要研究目的是把機械技術與微電子技術和信息技術有機地結合為一體，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的最優(yōu)化。機械電子學可以充分發(fā)揮機械技術、微電子技術和信息技術的各自的長處和特點，促進機械產(chǎn)品的更新?lián)Q代。機械電子學系統(tǒng)主要由機械主體、傳感器、信息處理和執(zhí)行機構等部分組成。較高級的系統(tǒng)不但有硬件，而且還有相應的軟件,利用軟件技術可以實現(xiàn)硬件難以實現(xiàn)的功能,使機械系統(tǒng)增加柔性。典型的機械電子系統(tǒng)有數(shù)控機床、加工中心、工業(yè)機器人等。機械電子學技術除用于單個機器、設備或一般的生產(chǎn)系統(tǒng)的技術改造之外，還用于柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)、工廠自動化、辦公自動化、家庭自動化等方面。

編輯本段內(nèi)容 具體內(nèi)容

（1）機械技術

機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技

機電一體化

術相適應，利用其它高、新技術來更新概念，實現(xiàn)結構上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機械制造技術。

（2）計算機與信息技術

其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統(tǒng)技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術均屬于計算機信息處理技術。

（3）系統(tǒng)技術

系統(tǒng)技術即以整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統(tǒng)目標出發(fā)，將總體分解成相互關聯(lián)的若干功能單元，接口技術是系統(tǒng)技術中一個重要方面，它是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。

（4）自動控制技術

其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統(tǒng)設計，設計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。

機電一體化

（5）傳感檢測技術

傳感檢測技術是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關鍵環(huán)節(jié)。其功能越強，系統(tǒng)的自動化程序就越高?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴酷環(huán)境的考驗，它是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。

（6）伺服傳動技術

包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質量和功能有決定性的影響。

編輯本段階段 模型階段

模型階段，所有的系統(tǒng)組件都能夠被最優(yōu)化；

在仿真計算的幫助下，可以測試和分析這些組件的適用性；監(jiān)測響應頻率；

對模型進行分析。此外，還能夠生成一個物理/拓撲系統(tǒng)模型，包括機械、液壓和控制導向組件。有必要有一個模型工具，這個工具支持機電一體化系統(tǒng)的物理模型，即當有實物和節(jié)點時，這些模型能夠以1：1來測試，并且原型設計研究階段可以在嚴酷的實時條件下進行。

測試階段

在系統(tǒng)運行完模型階段之后，所產(chǎn)生的具體的性能數(shù)據(jù)可以通過試驗臺驗證。這

機電一體化

樣就可以測試和檢驗該系統(tǒng)有關參數(shù)波動的魯棒性，功率儲備及連續(xù)運行的特征。這樣做的話，用戶可以進行測試或者使用CAMeL-View TestRig進行硬件在回路（的測試）。要進行硬件在回路測試，相關裝置的物理特性需要詳細確認，這些裝置必須是建立在測試平臺的基礎之上。識別經(jīng)過測試平臺上測試過的組件，容許這些組件在模型中被識別，并確保整個以系統(tǒng)為基礎的仿真分析布局。

原型階段

成功的測試之后，就會建立一個原型。這里要特別關注的是模型特性，這些特性特指通過特別費力的仿真所決定的特性，比如組件損耗（性能）。這些數(shù)據(jù)結果，為模型基礎性分析提供服務，同時為進一步研發(fā)提供知識基礎。

編輯本段組成要素與四大原則 1.五大組成要素

一個機電一體化系統(tǒng)中一般由結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、職能組成要素五大組成要素有機結合而成。機械本體（結構組成要素）是系統(tǒng)的所有功能要素的機械支持結構，一般包括有機身、框架、支撐、聯(lián)接等。動力驅動部分（動力組成要素）依據(jù)系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動力以使系統(tǒng)正常運行。測試傳感部分（感知組成要素）對系統(tǒng)的運行

機電一體化

所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進行檢測，并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經(jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應的控制信息?？刂萍靶畔⑻幚聿糠郑毮芙M成要素）將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應的指令，控制整個系統(tǒng)有目的的運行。執(zhí)行機構（運動組成要素）
根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令，完成規(guī)定的動作和功能。

機電一體化系統(tǒng)一般由機械本體、檢測傳感部分、電子控制單元、執(zhí)行器和動力源5個組成部分構成。

2.四大原則

構成機電一體化系統(tǒng)的五大組成要素其內(nèi)部及相互之間都必須遵循結構耦合、運動傳遞、信息控制與能量轉換四大原則。接口耦合：兩個需要進行信息交換和傳遞的環(huán)節(jié)之間，由于信息模式不同（數(shù)字量與模擬量，串行碼與并行碼，連續(xù)脈沖與序列脈沖等）無法直接傳遞和交換，必須通過接口耦合來實現(xiàn)。而兩個信號強弱相差懸殊的環(huán)節(jié)之間，也必須通過接口耦合后，才能匹配。變換放大后的信號要在兩個環(huán)節(jié)之間可靠、快速、準確的交換、傳遞，必須遵循一致的時序、信號格式和邏輯規(guī)范才行，因此接口耦合時就必須具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定的模式進行交換與傳遞。

能量轉換：

兩個需要進行傳輸和交換的環(huán)節(jié)之間，由于模式不同而無法直接進行能量的轉換和交流，必須進行能量的轉換，能量的轉換包括執(zhí)行器，驅動器和他們的不同類型能量的最優(yōu)轉換方法及原理。

信息控制：在系統(tǒng)中，所謂智能組成要素的系統(tǒng)控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲存、分析、運算、判斷、決策，以達到信息控制的目的。對于智能化程度高

機電一體化 的信息控制系統(tǒng)還包含了知識獲得、推理機制以及自學習功能等知識驅動功能。

運動傳遞：運動傳遞使構成機電一體化系統(tǒng)各組成要素之間，不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優(yōu)化。

三、自動化技術：

所謂自動化技術，是指人類利用各種技術手段和方法來代替人去完成各種測試、分析、判斷和控制工作，以現(xiàn)實預期的目標、功能。一個自動化系統(tǒng)通常由多個環(huán)節(jié)要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉換、信息的處理及信息的執(zhí)行等功能，最后實現(xiàn)自動運行目標。

編輯本段選型與設計

控制系統(tǒng)各功能元件的選型與設計：

1．單片機選用INTEL公司生產(chǎn)的8031單片機

單片機，它主要通過并行8255口擔負控制系統(tǒng)的信號處理：接收系統(tǒng)對轉矩、閥門開

機電一體化

啟、關閉及閥門開度等設定信號，并提供三相PWM波發(fā)生器所需要的控制信號；處理IPM發(fā)出的故障信號和報警信號；處理通過模擬輸入口接收的電流、電壓、位置等檢測信號；提供顯示電動執(zhí)行機構的工作狀態(tài)信號；執(zhí)行控制系統(tǒng)來的控制信號，向控制系統(tǒng)反饋信號；

2．三相PWM波發(fā)生器 PWM波的產(chǎn)生通常有模擬和數(shù)字兩種方法。模擬法電路復雜，有溫漂現(xiàn)象，精度低，限制了系統(tǒng)的性能；數(shù)字法是按照不同的數(shù)字模型用計算機算出各切換點，并存入內(nèi)存，然后通過查表及必要的計算產(chǎn)生PWM波，這種方法占用的內(nèi)存較大，不能保證系統(tǒng)的精度。為了滿足智能功率模塊所需要的PWM波控制信號，保證微處理器有足夠的時間進行整個系統(tǒng)的檢測、保護、控制等功能，文中選用MITEL公司生產(chǎn)的SA8282作為三相PWM發(fā)生器。SA8282是專用大規(guī)模集成電路，具有獨立的標準微處理器接口，芯片內(nèi)部包含了波形、頻率、幅值等控制信息。

3．智能逆變模塊IPM 為了滿足執(zhí)行機構體積小，可靠性高的要求，電機電源采用智能功率模塊IPM。該執(zhí)行機構主要適用功率小于5．5kW的三相異步電機，其額定電壓為380V，功率因數(shù)為0．75。經(jīng)計算可知，選用日本產(chǎn)的智能功率模塊PM50RSA120可以滿足系統(tǒng)要求。該功率模塊集功率開關和驅動電路、制動電路于一體，并內(nèi)置過電流、短路、欠電壓和過熱保護以及報警輸出，是一種高性能的功率開關器件。

4．位置檢測電路 位置檢測電路是執(zhí)行機構的重要組成部分，它的功能是提供準確的機電一體化

位置信號。關鍵問題是位置傳感器的選型。在傳統(tǒng)的電動執(zhí)行機構中多采用繞線電位器、差動變壓器、導電塑料電位器等。繞線電位器壽命短被淘汰。差動變壓器由于線性區(qū)太短和溫度特性不理想而受到限制。導電塑料電位器目前較為流行，但它是有觸點的，壽命也不可能很長，精度也不高。筆者采用的位置傳感器為脈沖數(shù)字式傳感器，這種傳感器是無觸點的，且具有精度高、無線性區(qū)限制、穩(wěn)定性高、無溫度限制等特點。

5、電壓、電流及檢測 檢測電壓、電流主要是為了計算電機的力矩，以及變頻器輸出回路短路、斷相保護和逆變模塊故障診斷。由于變頻器輸出的電流和電壓的頻率范圍為0～50Hz，采用常規(guī)的電流、電壓互感器無法滿足要求。為了快速反映出電流的大小，采用霍爾型電流互感器檢測IPM輸出的三相電流，對于IPM輸出電壓的檢測采用分壓電路。

6)、通訊接口為了實現(xiàn)計算機聯(lián)網(wǎng)和遠程控制，選用MAX232作為系統(tǒng)的串行通訊接口，MAX232內(nèi)部有兩個完全相同的電平轉換電路，可以把8031串行口輸出的TTL電平轉換為RS－232標準電平，把其它微機送來的RS－232標準電平轉換成TTL電平給8031，實現(xiàn)單片機與其它微機間的通訊。

7．時鐘電路時鐘電路主要用來提供采樣與控

制周期、速度計算時所需要的時間以及日歷。文中選用時鐘電路DS128

機電一體化

87。DS12887內(nèi)部有114字節(jié)的用戶非易失性RAM，可用來存入需長期保存的數(shù)據(jù)。

8．液晶顯示單元 為了實現(xiàn)人機對話功能，選用MGLS12832液晶顯示模塊組成顯示電路。采用組態(tài)顯示方式。通過菜單選擇，可分別對閥門、力矩、限位、電機、通訊和參數(shù)等信號進行設置或調(diào)試。并采用文字和圖形相結合的方式，顯示直觀、清晰。

9．程序出格自恢復電路為了保證在強干擾下程序出格時系統(tǒng)能夠自動地恢復正常，選用MAX705組成程序出格自恢復電路，監(jiān)視程序運行。如圖2-3所示，該電路由MAX705、與非門及微分電路組成。工作原理為：一旦程序出格，WDO由高變低，由于微分電路的作用，由“與非”門輸入引腳2變?yōu)楦唠娖?，引腳2電平的這種變化使“與非”門輸出一個正脈沖，使單片機產(chǎn)生一次復位，復位結束后，又由程序通過P1．0口向MAX705的WDI引腳發(fā)正脈沖，使WDO引腳回到高電平，程序出格自恢復電路繼續(xù)監(jiān)視程序運行。

編輯本段課程簡介

核心課程

機械制圖、電氣CAD工程實踐、電工技術基礎、工程力學、機械設計基礎、機械加工工藝、數(shù)控機床編程、單片機原理與應用、電子技術基礎、檢測與傳感技術、液壓與氣動技術、機床電氣控制(電機與電氣控制)、PLC、電力電子技術、數(shù)控加工工藝與編程、數(shù)控機床與維修、機電一體化技術（機電控制技術）、自動化控制原理（PC控制與組態(tài)）、供配電技術等。

實訓課程

電工技術基礎實訓、金工實習、電子技術基礎實訓、單片機原理與應用實訓、液壓傳動實訓、電力拖動控制線路實訓、PLC編程實訓、數(shù)控機床維修實訓、畢業(yè)實訓、職業(yè)生涯規(guī)劃、大學生涯規(guī)劃、職業(yè)環(huán)境認知、成功素養(yǎng)拓展、工作能力提升、激情自主創(chuàng)業(yè)、求職過程勝出、初涉職場轉型等。

專業(yè)軟件

設計制圖：AUTO CAD、UG、solidworks、3ds max等

編程仿真：PLC編程setp7（西門子PLC組態(tài)編程調(diào)試軟件）、；51單片機編程keil（AT89系列、8051內(nèi)核）仿真Proteus（很多單片機支持C++，包括凌陽十六位單片機）；數(shù)控編程仿真斯沃數(shù)控、宇龍數(shù)控仿真系統(tǒng)；維修仿真數(shù)控機床維修仿真軟件。

PC組態(tài)軟件：wincc(西門子)、組態(tài)王、昆侖組態(tài)等。

電子仿真：NI Multisim、Proteus 等

液壓與氣動仿真：AMEsim、MSC等

培養(yǎng)目標與就業(yè)方向

1、培養(yǎng)學生具有機、電、液一定的理論知識和較強的實踐技能。

2．具有機械加工設備的初步操作技能和數(shù)控加工、數(shù)控編程的能力。

3．具備從事機電技術必需的理論知識和綜合職業(yè)能力的機電設備、自動化設備和生產(chǎn)線的運行與維護人員，并具有設備改造能力的高等技術綜合性應用型人才。

4．能在機電設備制造企業(yè)、從事機電產(chǎn)品設計與開發(fā)、企業(yè)與車間生產(chǎn)技術管理等工作，以及機電一體化設備的安裝、調(diào)試、維修、銷售及管理；普通機床的數(shù)控化改裝等。

編輯本段就業(yè)前景

機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統(tǒng)的總稱.目前實操性人才缺乏,各企業(yè)高薪聘請機電一體化專業(yè)人才,在深圳地區(qū)例如:富士康、三星、華為、等一線企業(yè)擁有大量高薪職位就業(yè)前景十分廣闊.以下由工控行業(yè)網(wǎng)為您進行的機電一體專業(yè)就業(yè)前景的方向分析。

機電一體專業(yè)就業(yè)方向

1、從事機電一體化液體灌裝生產(chǎn)線及商品包裝自動化機械運行、維護、管理、技術改造等工作的機電一體化高等技術應用性專門人才.可在大型啤酒、飲料、食品及商品包裝生產(chǎn)企業(yè)從事現(xiàn)代化自動機與生產(chǎn)線的維護和管理工作,也可在相關的自動機與生產(chǎn)線的生產(chǎn)廠家或設計部門、營銷單位從事技術工作.2、機電一體化專業(yè)(計算機輔助設計與制造方向)

從事機電產(chǎn)品的計算機輔助設計(CAD)與計算機輔助制造(CAM),并熟練使用和維修數(shù)控加工設備的機電一體化高等技術應用性專門人才.可在模具設計也制造、機械加工、塑料、五金、電子產(chǎn)品、計算機生產(chǎn)等企業(yè)從事數(shù)控機床的加工工藝設計編程,數(shù)控機床的調(diào)試、維護及加工操作,從事生產(chǎn)和技術管理工作,也可以從事國內(nèi)外數(shù)控設備的營銷工作.3、機電一體化專業(yè)(模具CAD/CAM方向)

從事利用計算機技術和數(shù)控加工技術對模具進行設計和制造等工作的機電一體化高等技術應用性專門人才.可在模具、機械、五金、塑料、家電等生產(chǎn)企業(yè)從事模具計算機輔助設計與制造等方面的技術工作,也可在企事業(yè)單位從事與本專業(yè)有關的經(jīng)營、管理工作.4、機電一體化專業(yè)(機電CAD技術方向)

在機電一體化產(chǎn)品、設備的設計、制造、維修、管理、技術改造與服務過程中專門從事用電腦繪圖設計、信息處理和資料管理的高等技術應用性專門人才.可在機械設計、制造與裝備行業(yè)、模具制造業(yè),輕工、家用電器、電子制造業(yè)從事設計、制造、技術改造、產(chǎn)品營銷、設備管理與維護等工作.機電一體專業(yè)就業(yè)前景

有關研究報告顯示機電一體化“一詞最早是日本提出的,在上世紀80年代初,日本名古屋大學最早設置了機電一體化專業(yè).如今已改稱為”機械電子工程“專業(yè);在高職高專則仍延用機電一體化專業(yè)名稱.機電一體化專業(yè)是精密機械--電子技術(含電力電子)--計算機技術等多門學科交叉融合的產(chǎn)物,屬高新技術,也是當前發(fā)展最快的技術之一,它是先進制造技術的主要組成部分.它的發(fā)展推動了當前制造技術的迅速更新?lián)Q代,是產(chǎn)品向高、精、快迅速邁進,使勞動生產(chǎn)率迅速提高.由于我國逐漸成為世界制造業(yè)基地加上傳統(tǒng)企業(yè)面臨大規(guī)模的技術改造與設備更新,國內(nèi)急需大量先進制造技術專業(yè)人才.因此該專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)前景很好,而且待遇也高.畢業(yè)生主要在各行政、企業(yè)、事業(yè)單位從事機械、電氣工程、常用電器的維修、安裝與調(diào)試以及技術管理等工作.機電一體化專業(yè)就業(yè)前景到底怎樣呢?市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)機電一體化專業(yè)是一個寬口徑專業(yè),適應范圍很廣,學生在校期間除學習各種機械、電工電子、計算機技術、控制技術、檢測傳感等理論知識外,還將參加各種技能培訓和國家職業(yè)資格證書考試,充分體現(xiàn)重視技能培養(yǎng)的特點.學生畢業(yè)后主要面向珠江三角洲各企業(yè)、公司,從事加工制造業(yè),家電生產(chǎn)和售后服務,數(shù)控加工機床設備使用維護,物業(yè)自動化管理系統(tǒng),機電產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、改造、技術支持,以及機電設備的安裝、調(diào)試、維護、銷售、經(jīng)營管理等等。[1] 編輯本段發(fā)展方向

機電一體化向智能化方向邁進.20世紀90年代后期，各主要發(fā)達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，對機電一體化系統(tǒng)的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅實的基礎。

關注六個發(fā)展方向：

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關技術的發(fā)展和進步。未來機電一體化的主要發(fā)展方向有：

1．智能化。智能化是21世紀機電一體化技術發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究中日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而必要的。

2．模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標準，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

3．網(wǎng)絡化。20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網(wǎng)絡技術。網(wǎng)絡技術的興起和飛速發(fā)展給科學技術、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育及人們的日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術是家用電器網(wǎng)絡化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡(home net)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system，CIAS)，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。

4．微型化。微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。

5．綠色化。工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。

6．系統(tǒng)化。系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關系。機電一體化的人格化有兩層含義。一是機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電一體化產(chǎn)品。

編輯本段光機電一體化技術

光機電一體化技術是微電子技術、計算機技術、控制技術、光學技術與機械技術的相互交叉與融合，是諸多高新技術產(chǎn)業(yè)和高新技術裝備的基礎。它包括產(chǎn)品和技術兩方面：光機電一體化產(chǎn)品是集光學、機械、微電子、自動控制和通信技術于一體的高科技產(chǎn)品，具有很高功能和附加值；光機電一體化技術是指其技術原理和使光機電一體化產(chǎn)品得以實現(xiàn)，使用和發(fā)展的技術。

光機電一體化技術是由光學，光電子學，電子信息和機械制造及其他相關技術交叉與融合構成的綜合性高新技術是諸多高新技術產(chǎn)業(yè)和高新技術裝備的基礎。它豐富和拓寬了光機電一體化技術的內(nèi)涵和外延。

第四篇：關于機電一體化

關于機電一體化

【摘要】討論了機電一體化技術對于改變整個機械制造業(yè)面貌所起的重要作用，并說明其在以后工業(yè)生產(chǎn)中的應用以及發(fā)展趨勢。

【關鍵詞】機電一體化技術應用

近些年，隨著科學技術的迅猛發(fā)展，特別是隨著一些新開發(fā)的半導體器件的產(chǎn)生，機電一體化技術有了深入提升，必然使工業(yè)生產(chǎn)發(fā)生巨大變化，因為科學研究一定服務于生產(chǎn)。促進經(jīng)濟騰飛。機電一體化技術的發(fā)展是發(fā)展經(jīng)濟的主要內(nèi)容。

機電一體化?它的來源是什么機電一體化在國外被稱為Mechatronics是日本人在20世紀7O年代初提出來的，它是用英文Mehnc的前半部分和c的后半部分結合在一起構成的一個新詞，意思是機械技術和電子技術的有機結合。

這一名稱已得到包括我國在內(nèi)的世界各國的承認，我國的工程技術人員習慣上把它譯為機電一體化技術。機電一體化技術又稱為機械電子技術，是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產(chǎn)物。

機電一體化技術基本概念機電一體化技術是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發(fā)展。向機械工業(yè)領域迅猛滲透，機械電子技術深度結合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統(tǒng)理論出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統(tǒng)有機結合與綜合集成，并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規(guī)則運動．在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現(xiàn)多種技術功能復合的最佳功能價值系統(tǒng)工程技術。

機電一體化技術五大組成要素：

一個機電一體化系統(tǒng)中一般由結構組成要素、動力組成要索、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機結合而成。(請參考機電之家機電一體化頻道機械本體(結構組成要素)；是系統(tǒng)的所有功能要素的機械支持結構，一般包括有機身、框架、支撐、聯(lián)接等。

動力驅動部分(動力組成要素)：依據(jù)系統(tǒng)控制要求．為系統(tǒng)提供能量和動力以使系統(tǒng)正常運行測試傳感部分(感知組成要素)：對系統(tǒng)的運行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進行檢測．并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經(jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應的控制信息。

控制及信息處理部分(職能組成要素)；將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應的指令，控制整個系統(tǒng)有目的的運行。

執(zhí)行機構(運動組成要素)：根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令，完成規(guī)定的動作和功能。自動化技術與一體化技術的不同：

所謂自動化技術，是指人類利用各種技術手段和方法來代替人去完成各種測試、分析、判斷和控制工作，以現(xiàn)實預期的目標、功能。一個自動化系統(tǒng)通常由多個環(huán)節(jié)要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉換、信息的處理及信息的執(zhí)行等功能，最后實現(xiàn)自動運行目標。

機電一體化技術發(fā)展機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其

發(fā)展和進步有賴于相關技術的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向是：

數(shù)字化說的數(shù)字化就是數(shù)字電子應用的越來越多，越來越廣。微控制器將是機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床或者機器人等-而計算機網(wǎng)絡的迅速崛起也將為數(shù)字化鋪平道路。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復等各種功能。

模塊化換句話說更加標準，更加統(tǒng)一。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅動單元。具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設計時，更利于新產(chǎn)品的開發(fā)。

智能化即要求機電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設置智／O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、灰色理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發(fā)展，這將是機電產(chǎn)品研究的重要方向。機電一體化技術發(fā)展廣闊空間。

人性化機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

微型化是精細加工技術發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)，簡稱MEMs)是指可批量制作的，微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫(yī)用微探針，年美國加州大學Berkeley分校研制出第.個微電機以來，國內(nèi)外在工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發(fā)出各種器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器(壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器)，各種微構件..(微膜、、微探針、微連桿、、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等)。

帶源化不局限于是用電能。機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。

集成化集成化既包含各種技術的相互滲透、和各種產(chǎn)品不同結構的優(yōu)化，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。

綠色化綠色環(huán)保在當今世界各行業(yè)已成為主話題科學技術的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化被人類所重視。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結束時產(chǎn)品可分解、再利用。

第五篇：機電一體化

機電一體化技術的主要應用領域和發(fā)展前景

摘要:機電一體化是一種復合技術,是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產(chǎn)物,是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。文章簡述了機電一體化技術的基本結構組成和主要應用領域,并指出其發(fā)展趨勢。

關鍵詞:機械工業(yè);機電一體化;數(shù)控;模塊化

現(xiàn)代科學技術的發(fā)展極大地推動了不同學科的交叉與滲透,引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化,使機械工業(yè)的技術結構、產(chǎn)品機構、功能與構成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電 一體化”為特征的發(fā)展階

段。

一、機電一體化的核心技術

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處 理單元和驅動單元等部分組成。因此,為加速推進機電一體化的發(fā)展,必須從

以下 幾方面著手。

(一)機械本體技術

機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮?，F(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主,為了減輕質量除了在結構上加以改進,還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量,才有可能實現(xiàn)驅動系統(tǒng)的小型化,進而在控制方面改善快速響應特性,減少能量消耗,提高效率。

(二)傳感技術

傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面,提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾,目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外

部信息傳感器來說,目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術。

(三)信息處理技術

機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備(特別是微型計算機)的普及應用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化,必須提高信息處理設備的可靠性,包括模/數(shù)轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的性而提高處理速 度,并解

決抗干擾及標準化問題。

(四)驅動技術

電機作為驅動機構已被廣泛采用,但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前,正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機

三位一體的伺服驅動單元。

(五)接口技術

為了與計算機進行通信,必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修,而且可以簡化設計。目前,技術人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口,來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及

光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

(六)軟件技術

軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本,提高生產(chǎn)維修 1的效率,要逐步推行軟件標準化,包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機電一體化技術的主要應用領域

(一)數(shù)控機床

數(shù)控機床及相應的數(shù)控技術經(jīng)過40年的發(fā)展,在結構、功能、操作和控制精

度

上都有迅速提高,具體表現(xiàn)在:

1、總線式、模塊化、緊湊型的結構,即采用多C PU、多主總線的體系結構。

2、開放性設計,即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準,能最大限度地提高用戶的使用效益。

3、W O P技術和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術和實現(xiàn)二、三維加工

過程的動態(tài)仿真,并引線診斷、模糊控制等智能機制。

4、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計,不僅豐富了數(shù)控功能,同時也加強

了C N C系統(tǒng)的控制功能。

5、能實現(xiàn)多過程、多通道控制,即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控

制多臺和多種機床的能力,并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。

6、系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡功能,加強了系統(tǒng)組合及構成復雜加工系統(tǒng)的能力。

7、以單板、單片機作為控制機,加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數(shù)控裝置。

(二)計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)

C IM S的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合,而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線,以制造為基干來控制“物流”和“信息流”,實現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化,各種生產(chǎn)要素的潛力可以得 到更大的發(fā)揮。

(三)柔性制造系統(tǒng)(FMS)

柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng),主要由計算機、數(shù)控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求,生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件,特別適品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。

(四)工業(yè)機器人

第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人,它們只能根據(jù)示教進行重復運動,對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應性和靈活性;第2代機器人帶有各種先進的傳感元件,能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息,通過計算機處理、分析,做出一定的判斷,對動作進行反饋控制,表現(xiàn)出低級智 能,已開始走向實用化;第3代機器人即智能機器人,具有多種感知功能,可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策,在作業(yè)環(huán)境中獨立行動,與第5代計算機關系密切。

三、機電一體化技術的發(fā)展前景

縱觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術的發(fā)展動向,機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展。

(一)智能化

智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一,也是21世紀機電一體化的發(fā)展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件,有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能,具有某種程度的判理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。

(二)系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進行任意的剪裁和組合,同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強,一般除R S232等常用通信方式外,實現(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關系,如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構造研究某種新型機體,使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。

(三)微型化

微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術,是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm 3,并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點,可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作,故在生物醫(yī)航空航天、信息技術、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領域,都有廣闊的應用前景。目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術,在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。

(四)模塊化

模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢,是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項復雜而重要的事,它需要制訂一系列標準,以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品,同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。

(五)網(wǎng)絡化

網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響,使其朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品的種類很多,面向網(wǎng)絡的方式也不同。由于網(wǎng)絡的普及,基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品。

(六)綠色化

工業(yè)的發(fā)達使人們物質豐富、生活舒適的同時也使資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染,于是綠色產(chǎn)品應生。綠色化是時代的趨勢,其目標是使產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中,對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小,資源利用率極高。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。

綜上所述,機電一體化是眾多科學技術發(fā)展的結晶,是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革,使傳統(tǒng)的機械設計方法和設計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品,不僅是改造傳統(tǒng)機械設備的要求,而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。

由此可見，機電一體化技術應用領域極其廣闊，發(fā)展前景更是一片光明。機電一體化技術必將是推動我國工業(yè)發(fā)展的主動力，必將把我國推向更加美好的明天！

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