6 机电一体化技术
机电一体化简介
机电一体化简介1.1机电一体化技术机电一体化技术是在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展,向机械工业领域迅猛渗透,机械电子技术深度结合的现代工业的基础上,综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术,从系统理论出发,根据系统功能目标和优化组织结构目标,以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础,对各组成要素及其间的信息处理,接口耦合,运动传递,物质运动,能量变换进行研究,使得整个系统有机结合与综合集成,并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下,形成物质的和能量的有规则运动,在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。
1.2 机电一体化系统构成与特点机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合,并综合应用到实际中去的综合技术。
是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。
1.2.1 机电一体化系统构成机电一体化系统是多学科技术的综合应用,是技术密集型的系统工程。
其技术组成包括机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。
现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术的应用。
机械技术是机电一体化的基础。
随着高新技术引入机械行业。
机械技术面临着挑战和变革。
在机电一体化产品中,传感器机械技术不再是单一地完成系统间的连接,而是要优化设计系统的结构、重量、体积、刚性和寿命等参数对机电一体化系统的综合影响。
机械技术的着眼点在于如何与机电一体化的技术相适应,利用其它更新技术来更新概念,实现结构上、材料上、性能以及功能上的变更,以满足减少重量、缩小体积、提高精度、提高刚度、改善性能和增加功能的要求。
在制造过程肋机电一体化系统中,经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术,同时采用人工智能与专家系统等.形成新代的机械制造技术。
机电一体化技术六PPT课件
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图6-19交流电动机等效电路及简化等效电路 (a)等效电路 (b)电流矢量 (c)简化等效电路 (d)简化电路电流矢量
20世纪50年代,无刷电机和直流电机实现了 产品化,并在计算机外围设备和机械设备上 获得了广泛的应用。20世纪70年代则是直流 伺服电机的应用最为广泛的时代。
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6.3.1直流伺服电机的分类与特性
直流伺服电机的基本结构与工作原理与一般直流电 动机相类似。
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思考练习
1、步进电机的结构及工作原理是什么?驱动 方式有哪些?各有何特点?
2、直流伺服的特点是什么?驱动方式有哪些? 3、交流伺服的特点是什么?驱动方式有哪些? 4、各种伺服电机的区别和特点? 5、液压执行机构的特点是什么?
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本章小结
对不同的机电一体化设备,伺服系统驱动部 件时所需功率的差异很大,在确定驱动方式 时一般从输出功率与响应频率两个方面综合 选择。液压驱动伺服系统输出功率大、响应 频率高。伺服电机驱动的伺服系统,对不同 的伺服电机具有不同的要求,因此具有所选 择的输出功率范围大、响应频率宽的特点。
(式6-13)
K一系统泄漏系数,一般取K=1.2;
机电一体化技术专业介绍
黄冈职业技术学院机电一体化技术专业介绍机电一体化技术专业人才被国家列为二十一世纪社会发展最急需的十大专业人才之一,它融机、电、液、自动控制、计算机等技术于一体,在工业上应用广泛,是就业领域最宽专业之一。
该专业是黄冈职业技术学院开办最早的专业之一,办学历史悠久,专业定位明确,紧贴社会需求。
2007年,机电一体化技术专业被确定为学校示范专业;2008年,机电一体化技术职业教育实训基地被湖北省教育厅确定为省级实训基地;2009年,机电一体化技术教学团队被确定为校级教学团队;2011年,机电一体化技术专业被确立为中央财政支持的“高等职业学校提升专业服务产业发展能力”的专业。
机电一体化技术专业毕业学生得到了社会的广泛认可,多年来一直供不应求,近6年的就业率达98%以上。
一、市场前景1. 机电一体化技术的发展需要大量的专业技术人员当今,世界高科技竞争和突破正在创造着新的生产方式和经济秩序,高新技术渗透到传统产业,引起传统产业的深刻变革。
机电一体化正是这场新技术革命中产生的新兴领域,机电一体化产品的功能,除了精度、动力、快速性外,更需要自动化、柔性化、信息化、智能化,逐步实现自适应、自控制、自组织、自管理,向智能化过渡。
从典型的机电一体化产品来看,如:数控机床、加工中心、机器人和机械手等,无一不是机械类、电子类、电脑类、电力电子类等集成融合成一体化,这必然需要机电一体化设备操作、维修、检测及管理的大量专业技术人员。
2.本省需要大量的机电一体化专业技术人员近几年,中部地区经济高速发展,湖北省已成为我国制造业基地,工业产值逐年攀升,各种成分的经济为了在日益激烈的市场竞争中占有一席之地,大量引进高新技术设备已成为必然,其中机电一体化产品更是占主导地位。
以数控机床加工中心为例:湖北省大中型企业中,近几年引进许多国内外先进设备,但真正能使其发挥潜能的机电一体化高级技术人员还非常有限。
目前,我省高等技术工人紧缺,且年龄偏大,制造业中具有高等技术资格的人员很少。
机电一体化的技术及其前景趋势
机电一体化的技术及其前景趋势机电一体化是指将机械、电子、控制等技术整合在一起,形成一个统一的系统。
它是工业自动化发展的重要方向,也是现代制造业转型升级的关键技术之一。
目前,机电一体化的技术及其前景趋势如下:一、技术1. 传感技术:传感器是机电一体化系统的重要组成部分,能够将机械运动转化为电信号,并实现各种参数的测量和监测。
目前,各类传感器的技术不断发展,越来越小、精确、智能化,能够适应不同环境和工况的需求。
2. 控制技术:机电一体化系统的控制是实现自动化的关键,目前常用的控制技术包括PLC、SCADA、HMI等。
PLC(可编程逻辑控制器)是一种控制器,能够根据预先编写的程序实现对各个设备的控制,它具有编程方便、可靠性高等特点。
SCADA(监控与数据采集系统)用于对机电一体化系统的运行状态进行监控和数据采集,能够实时反馈数据和预测故障。
3. 电机技术:电机是机电一体化系统的核心,目前,电机技术发展迅速,尤其是无刷直流电机和步进电机的应用越来越广泛。
无刷直流电机由于结构简单、效率高、寿命长等优点,已经成为许多机电一体化系统的首选。
4. 通讯技术:机电一体化系统的各个组成部分需要进行信息的交换和共享,所以通讯技术是机电一体化不可或缺的一环。
目前,常用的通讯技术包括以太网、无线通信、CAN总线等。
以太网能够提供高速、稳定的数据传输,适用于数据量大、传输速度要求高的场合。
二、前景趋势1. 智能化:随着人工智能技术的发展,机电一体化系统将越来越智能化。
通过人工智能算法的应用,机电一体化系统能够自动学习和优化,实现真正的智能化控制。
智能化的机电一体化系统能够提高生产效率、降低能耗和故障率,为制造业转型升级提供有力支持。
2. 嵌入式技术:随着嵌入式技术的迅速发展,机电一体化系统将越来越小巧、灵活。
嵌入式系统能够将各种传感器和执行器集成在一起,通过智能算法进行控制,实现精确而高效的运动控制。
嵌入式技术的应用将使机电一体化系统更加集成化,提高系统的稳定性和可靠性。
机电一体化技术的技能
机电一体化技术的技能
1.机电一体化系统设计与控制技术:通过机械、电子、控制技术等多种技能的结合,实现全面、高效、智能的机电一体化系统设计和控制。
2.电机控制技术:掌握电机驱动技术、伺服控制技术、步进电机控制技术等,熟练运用各种电机控制器件,实现电机的精确定位、运动控制和速度控制。
3.机械设计与制造技术:掌握机械零件的设计、加工、装配、检验等技术,具备制造高精度、高可靠性机械零件的能力。
4.传感器技术:了解各种传感器的原理、特性、使用及维护,熟悉光电传感、电磁传感、压力传感、温度传感等技术,实现对机械运动特征的监测和控制。
5.自动控制技术:了解控制理论和方法的基础知识,掌握实时控制技术、模糊控制技术、神经网络控制技术等,实现对机电系统的实时控制和智能化控制。
6.可编程控制器技术:熟悉PLC、PC机控制等可编程控制器的硬件、软件设计和编程技术,能够完成机电一体化系统的控制程序设计和调试。
7.图像处理技术:掌握图像采集、传输、处理的基本技术,熟悉数字图像处理的相关算法,实现机电系统的视觉检测和控制。
8.机器人技术:了解机器人结构、控制、算法等基础知识,掌握机器人运动控制、路径规划等技术,应用于机电一体化系统的装配、加工、检测等方面。
9.微控制器技术:熟悉单片机的硬件原理和软件编程技术,掌握各种存储器和接口的应用和配置,实现机电系统的小型化和智能化。
10.网络通信技术:了解各种网络通信协议和技术,掌握数据传输、网络通信的基本原理和应用,实现机电系统的远程监控和控制。
机电一体化专业介绍
机电一体化专业介绍机电一体化专业就业方向机电一体化技术专业应用领域广泛,就业岗位群大,学生毕业后可在相应的企事业单位从事机电设备的运行、维修、安装、调试、机电一体化设备的设计、改造以及生产管理、技术管理等工作。
机电一体化技术专业主要从事机械制造工艺设计与实施、工装设计与实施、机电一体化设备的管理和维护、数控机床的编程和操作等工作。
机电一体化技术专业就业前景机电一体化专业是精密机械--电子技术(含电力电子)--计算机技术等多门学科交叉融合的产物,属高新技术,也是当前发展最快的技术之一,它是先进制造技术的主要组成部分。
它的发展推动了当前制造技术的迅速更新换代,是产品向高、精、快迅速迈进,使劳动生产率迅速提高。
由于我国逐渐成为世界制造业基地加上传统企业面临大规模的技术改造与设备更新,国内急需大量先进制造技术专业人才。
因此机电一体化技术专业毕业生就业前景很好,而且待遇也高。
毕业生主要在各行政、企业、事业单位从事机械、电气工程、常用电器的维修、安装与调试以及技术管理等工作。
机电一体化专业是一个宽口径专业,适应范围很广,学生在校期间除学习各种机械、电工电子、计算机技术、控制技术、检测传感等理论知识外,还将参加各种技能培训和国家职业资格证书考试,充分体现重视技能培养的特点。
学生毕业后主要面向珠江三角洲各企业、公司,从事加工制造业,家电生产和售后服务,数控加工机床设备使用维护,物业自动化管理系统,机电产品设计、生产、改造、技术支持,以及机电设备的安装、调试、维护、销售、经营管理等等。
机电一体化专业介绍⑴培养目标本专业培养具有机械、电子、液(气)压一体化技术基本理论,掌握机电一体化设备的操作、维护、调试和维修,掌握应用机电一体化设备加工的工艺设计和加工工艺的基本方法和基本技能的中级工程技术人才。
⑵主干课程电工技术、电子技术、机械设计基础、机械加工机床、数控加工工艺、互换性与测量技术、液压与气动技术、检测技术、数控技术、数控编程、电气控制技术、机电传动控制、单片机原理与应用、电器控制及PLC、计算机绘图(cad)、工程力学等。
机电一体化技术关键技术
机电一体化技术关键技术机电一体化技术是指将机械和电子技术有机地结合在一起的技术。
它可以增强机械设备的功能,提高生产效率和自动化程度,并减少人力劳动的参与。
以下是机电一体化技术的关键技术:1. 传感器技术:传感器是机电一体化系统中获取外部信息的重要组成部分。
通过传感器技术,可以实时感知设备的运行状态、环境条件和用户需求,并将这些信息传递给控制系统。
2. 控制系统技术:控制系统是机电一体化系统的核心,负责对设备进行控制和调节。
控制系统技术需要具备实时响应、高精度控制和可靠性等特点,常用的控制技术包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
3. 电机技术:电机是机电一体化系统中实现动力传递和工作执行的关键部件。
电机技术需要具备高效能、高可靠性和高精度的特点,常用的电机技术包括直流电机、交流电机和步进电机等。
4. 电子技术:电子技术是实现机电一体化系统的关键技术支撑。
通过应用电子技术,可以实现数字化控制、信号处理、通信和数据传输等功能,提高系统的智能化和自动化水平。
5. 智能算法:智能算法是指应用于机电一体化系统中的优化算法和人工智能技术。
通过智能算法,可以对系统进行优化设计、自适应控制和故障诊断等,进一步提高系统的性能和可靠性。
6. 人机交互技术:人机交互技术是机电一体化系统与人员之间进行信息交流和控制的桥梁。
通过人机交互技术,可以实现图形化界面、声音提示和触摸屏控制等,提高用户的使用便捷性和操作体验。
7. 网络通信技术:网络通信技术是实现设备之间和设备与云端之间相互连接和数据交换的关键技术。
通过网络通信技术,可以实现分布式控制、远程监控和云端数据分析等,进一步提高系统的集成度和智能化程度。
这些关键技术的综合应用,能够有效实现机电一体化系统的高效、智能和可靠运行。
机电一体化技术专业描述
机电一体化技术专业描述
机电一体化技术是一门综合了机械工程、电子技术和自动化控制技术的学科,旨在培养掌握机械与电气领域知识的高级技术人才。
机电一体化技术专业的学生将学习掌握机电系统设计、制造和维护方面的知识和技能。
在机电一体化技术专业中,学生将学习机电系统的构成和工作原理,包括机械结构设计、电机原理和控制、传感器技术、自动化控制系统等内容。
学生还将学习机械制造和装配技术,了解机械零部件的加工和装配过程,以及质量控制和检测方法。
此外,机电一体化技术专业还将让学生学习电子技术和自动化控制技术,包括电子电路设计、嵌入式系统开发、传感器与执行器技术等内容。
学生将学习如何使用电子技术和自动化控制技术来实现机械系统的自动化和智能化。
机电一体化技术专业注重实践能力的培养,学生将进行实验和实践课程,通过设计和制作机电系统的实验装置和项目,提高自己的实际操作能力和创新能力。
学生还将学习使用计算机辅助设计和仿真软件,进行机械和电气系统的设计和模拟。
毕业后,机电一体化技术专业的学生可以在机械制造、电力系统、汽车制造、航空航天等领域从事机电系统的设计、制造和维护工作。
他们也可以在自动化控制、电子仪器与设备制造、科研院所等行业从事相关技术研发和应用工作。
《机电一体化技术》课件
伺服系统
总结词
伺服系统是机电一体化系统中实现精确控制的重要部 分。
详细描述
伺服系统是机电一体化系统中实现精确控制的关键部 分之一,它能够根据控制信号调整执行机构的运动轨 迹和位置,实现高精度的位置控制和速度控制。伺服 系统通常由伺服电机、伺服驱动器和控制器等组成, 具有快速响应、高精度和高稳定性的特点。在机电一 体化系统中,伺服系统广泛应用于各种需要精确控制 的场合,如数控机床、机器人、自动化生产线等。
01
机电一体化技术的 未来展望
人工智能与机电一体化的结合
01
人工智能技术为机电一体化系统提供智能化决策和 控制能力,提高系统的自主性和适应性。
02
人工智能技术可以用于优化机电一体化系统的设计 和生产过程,提高生产效率和产品质量。
03
人工智能技术还可以用于故障诊断和预测,提高机 电一体化系统的可靠性和安全性。
位、稳定运行以及节能降耗等目标。
系统总体技术
总结词
系统总体技术是实现机电一体化系统整体协 调和优化的关键,涉及系统总体设计、集成 与优化等方面的技术。
详细描述
在机电一体化系统中,系统总体技术主要用 于对系统的各个组成部分进行整体协调和优 化,以达到最佳的性能和效果。它涉及到系 统总体设计、模块化设计、可维护性设计、 可靠性设计等方面。通过系统总体技术,可 以实现系统的整体优化和协调,提高系统的
机电一体化技术的应用领域
总结词:机电一体化技术在许多领域都有广泛的应用 ,如数控机床、自动化生产线、机器人、智能家居等 。
详细描述:在制造业中,数控机床是机电一体化技术的 典型应用,通过引入计算机数控系统,实现了高精度、 高效率的加工。在自动化生产线中,机电一体化技术用 于实现生产流程的自动化和智能化,提高了生产效率和 产品质量。此外,机器人技术也是机电一体化技术的应 用之一,可用于工业生产中的搬运、装配、检测等环节 ,提高了生产效率和降低了人工成本。在智能家居领域 ,机电一体化技术可以实现家居设备的智能化控制和管 理,提高生活品质和便利性。
机电一体化
一、名词解释1、机电一体化:机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术,实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
2、柔性制造系统:柔性制造系统(Flexible Manufacturing System)是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成,并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。
3、传感器:传感器是机电一体化系统中不可缺少的组成部分,能把各种不同的非电量转换成电量,对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测,将其变成系统可识别的电信号,传递给控制单元。
4、伺服电动机:伺服电动机又称控制电机,其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。
输入的电压信号又称控制信号或控制电压,改变控制信号可以改变电动机的转速及转向,驱动工作机构完成所要求的各种动作。
5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件,有直线和圆盘式两种,分别用作检测直线位移和转角。
6、人机接口:人机接口(HMI)是操作者与机电系统(主要是控制微机)之间进行信息交换的接口,主要完成输入和输出两方面的工作。
7、PLC:可编程控制器(Programmable Logical Controller)简称PLC.是一种在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来,并逐渐发展成为以微处理器为核心,把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置,广泛应用在各种生产机械和生产过程的自动控制中。
8、变频器:变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置,能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素以及过流/过压/过载保护等功能。
9、通信协议:通信协议是指通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程,包括逻辑电平的定义、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地址的确定、数据传输方式等。
机电一体化介绍
1、机电一体化:是在机械的主功能,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集合而构成的总称。
2、机电一体化技术的突出特点:它在机械产品中注入了过去所没有的新技术,把电子器件的信息处理和自控等功能“柔和”到机械装置中去,从而获得了过去单靠某一种技术而无法实现的功能和效果。
3机电一体化技术的重要实质:应用系统工程的观点和方法来分析和研究机电一体化产品的系统(以下系统称机电一体化产品),综合运用各种现代高新技术进行产品的设计与开发,通过各种技术的有机结合,实现产品内部各组成部分的合理匹配和外部的整体效果最佳。
4工业三大要素:物质、能量、信息5机电一体化产品五种内部功能:主功能,动力功能、计划功能、控制功能、构造功能6机电一体化基本结构要素:机械本体、动力源、检测与传感装置、控制与信息处理装置、执行机构、接口7机电一体化产品分类:功能附加型、功能替代型、机电融合型8机电一体化共性关键技术:机械技术、计算机与信息处理技术、检测与传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术,系统总体技术9机电一体化对机械系统的基本要求:高精度、快速响应、良好的稳定性10机械系统的组成及各部分作用:传动机构,转速和转矩的变换器;导向机构,支撑和导向;执行机构,用以完成操作任务的11传动机构性能的要求:转动惯量小,刚度大,阻尼合适,摩擦小,间隙小滚珠丝杆副:12传动机构工作原理和特点:丝杠和螺母的螺纹滚道间置有滚珠,当丝杆或螺母转动时,滚珠沿螺纹滚道滚动,则丝杠与螺母之间相对运动产生滚动摩擦,为防止滚珠从滚道中滚出,在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置。
如反向器和特殊器,他们与螺纹滚道形成循环回路,使滚珠在螺母滚道内循环。
特点:传动效率高、运动具有可逆性、系统刚度好、传动精度高、使用寿命长、不能自锁、制造工艺复杂13轴向间隙:是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和14、施加预紧力的方法:双螺母预紧的方法15、双螺母预紧的方法应注意:预紧力大小必须合适,应不超过最大轴向负载的三分之一;应特别注意减小丝杠安装部分的间隙,这些间隙预紧的方法是无法消除的,而它对传动精度有直接影响16、常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式有三种:垫片调隙式、螺纹调隙式、齿差调隙17、主要尺寸:(由高到低)C D E F G H18、安装:1、支撑方式的选择(按其限制丝杠轴的轴向窜动情况分三种①一端固定、一端自由F—O②一端固定、一端游动F—S③两端固定F—F 2、制动装置:由于滚珠丝杠副的传动效率高,又无自锁能力,故需要安装制动装置的满足其传动要求,特别是其处于崔志传动时19、同步齿形带传动机构:利用齿形带的齿形和带轮的轮齿依次相啮合传递运动和动力,它兼有带传动、齿轮传动及链传动的优点导向机构设计:1、导轨的作用和分类:支撑和导向;滑动导轨和滚动导轨2、导轨的基本要求:承载能力大,刚性强‘寿命长、传动平稳可靠,具有结构自调整能力接口技术1、接口:一个机电一体化产品由机械分系统和微电子分系统(控制微机)两大部分组成,二者分别由若干要素构成。
《机电一体化技术》课程教学大纲
辽宁机电职业技术学院《机电一体化技术》课程教学大纲教育层次:专科层次、学制三年课程代码:课程教学时数:72学分数:5制订或修订执笔人:完成日期:2006年7月1日审核日期:2006年9月1日一、课程性质和任务1、课程性质本课程是机电一体化技术专业的一门重要的专业课程。
2.课程任务本课程主要讲授机电一体化系统的相关技术,包括传感器技术、驱动执行机构、精密机械技术、计算机接口技术、和常见的控制技术。
二、课程基本要求通过本课程的教学,使学生掌握机电一体化系统的基本知识和相关技术,初步具备分析机电一体化系统的能力,为从事机电一体化技术的相关工作奠定一定的知识和技能基础。
三、教学目标1.知识目标(1)了解机电一体化系统的相关概念,掌握机电一体化系统的基本知识。
(2)熟悉机电一体化系统组成部分。
(3)掌握机电一体化相关技术的基本原理和应用方法。
2、能力目标(1)具备的基本能力:熟悉机电一体化系统组成部分,能够分析机电一体化相关技术的基本原理。
(2)具备的初步能力:对机电一体化系统综合分析能力,对机电一体化相关技术的运用能力。
创新意识和灵活解决实际问题的能力。
四、教学内容单元一自动控制系统的基本概念重点:系统方框图的绘制方法。
难点:自动控制系统的工作原理。
教学建议:列举一个具体的自动控制系统讲解;采用MATLAB软件在课堂上展示一套小型的自动控制系统。
单元二自动控制系统的数学模型重点:传递函数。
难点:自动控制系统的数学模型。
教学建议:采用MATLAB软件在课堂上展示。
单元三自动控制系统的时域分析法重点:动态性能指标,稳定性分析。
难点:动态性能指标的计算方法及分析。
教学建议:采用MATLAB软件在课堂上展示。
单元四自动控制系统的频率分析法重点:动态性能频率指标,稳定性频率分析。
难点:系统开环频率特性图的绘制。
教学建议:采用MATLAB软件在课堂上展示。
单元五自动控制系统的校正重点:PID校正。
难点:频域校正。
教学建议:采用MATLAB软件在课堂上展示。
机电一体化有关知识点总结
机电一体化有关知识点总结机电一体化技术的发展历程机电一体化技术起源于工业革命时期。
随着蒸汽机、内燃机和电动机的发明,机械和电子技术开始逐渐结合起来。
20世纪初期,随着电子技术的发展,机电一体化技术开始在工业领域得到应用,比如自动化加工设备、数控机床等。
20世纪50年代,计算机技术的发展为机电一体化技术的进一步发展提供了有力支持。
随着计算机技术的不断发展和应用,机电一体化技术得到了迅速发展,出现了多种自动化设备和系统。
机电一体化技术的主要应用领域1.工业制造机电一体化技术在工业制造领域得到了广泛应用。
比如自动化生产线、数控机床、自动化装配系统等,这些设备和系统都是机电一体化技术的典型应用。
机电一体化技术可以提高生产效率、减少人力成本,同时也可以提高产品质量,实现高精度加工和装配。
2.交通运输机电一体化技术在交通运输领域也得到了广泛应用。
比如高铁、地铁、城市轨道交通等,这些交通工具都是利用机电一体化技术实现自动化控制和运行。
机电一体化技术可以提高交通运输的安全性、舒适性和运行效率,减少能源消耗和环境污染。
3.航空航天机电一体化技术在航空航天领域也得到了广泛应用。
比如飞机、卫星、航天飞机等,这些航空航天器都是利用机电一体化技术实现自动控制和运行。
机电一体化技术可以提高航空航天器的飞行性能、安全性和可靠性,满足复杂的飞行任务需求。
4.医疗保健机电一体化技术在医疗保健领域也得到了广泛应用。
比如医用机器人、医疗影像设备、医疗器械等,这些设备和系统都是利用机电一体化技术实现自动化诊断和治疗。
机电一体化技术可以提高医疗保健的效率、精度和安全性,满足不同患者的诊疗需求。
机电一体化技术的关键技术和发展趋势1.传感器技术传感器是机电一体化技术的关键组成部分,它可以将物理量转换为电信号,实现对环境信息的感知和采集。
随着传感器技术的不断发展,传感器的性能不断提高,应用范围不断扩大,如微型化、智能化、多功能化等。
传感器技术的发展将推动机电一体化技术的应用领域不断扩大和深化。
机电一体化专业技术总结
机电一体化专业技术总结机电一体化技术基础机电一体化技术是将机械技术、电子技术、信息技术等多种技术融合于一体的综合性技术。
其核心在于将机械设备与电子设备进行有机结合,实现设备的高效、精准、自动化控制。
这一技术的应用有助于提高生产效率、降低能耗、减少人力成本等。
应用领域机电一体化技术在多个领域都有广泛应用。
例如,在制造业中,机电一体化技术被用于自动化生产线、工业机器人等领域;在能源领域,机电一体化技术被用于风力发电机组、太阳能逆变器等领域;在交通运输领域,机电一体化技术被用于智能交通系统、自动驾驶车辆等领域。
设计与实施机电一体化系统的设计与实施需要综合考虑机械、电子、控制等多个方面的因素。
首先,需要对系统的功能、性能、成本等进行分析和设计。
其次,需要选择合适的机械部件、电子元件和控制算法等。
最后,需要进行系统的集成和测试,确保系统的稳定性和可靠性。
案例分析以智能制造为例,智能制造是机电一体化技术的重要应用领域之一。
通过将智能传感器、工业机器人、自动化控制系统等有机结合起来,可以实现生产过程的自动化和智能化。
例如,智能化的焊接机器人可以在高强度、高效率的情况下完成复杂的焊接工作。
这不仅提高了生产效率,还有助于提高产品的质量和安全性。
发展前景随着科技的不断进步和工业转型升级的推进,机电一体化技术的前景非常广阔。
未来,机电一体化技术将进一步向智能化、模块化、网络化方向发展。
同时,随着5G、物联网等新技术的普及和应用,机电一体化技术在智能制造、智能家居、智慧城市等领域的应用将更加广泛。
问题与挑战虽然机电一体化技术具有很多优势,但也存在一些问题和挑战。
例如,如何实现系统的可靠性和稳定性、如何降低成本和提高性价比、如何提高系统的智能化水平等。
这些问题需要不断探索和解决,以推动机电一体化技术的进一步发展。
规范与标准为了规范机电一体化技术的发展和应用,制定相应的规范和标准是非常必要的。
这些规范和标准应该包括系统的设计、制造、测试、安全等方面的内容。
《机电一体化技术专业介绍》
《机电一体化技术专业介绍》
机电一体化技术专业是一个以电气工程、机械工程和计算机科学为技术基础的综合性技术学科,专业课程主要包括模拟电子技术,数字电子技术,电力电子技术,智能控制,机械控制,机械制造,运动控制,机器视觉,以及计算机软件技术等。
机电一体化技术专业的主要研究内容是建立机电一体化系统的理论体系,并研究它的理论特性,以便综合利用电气技术、机械技术、计算机技术和控制技术,实现系统机电一体化,使之成为一个中心的控制和管理机制,提供良好的机电一体化技术应用。
机电一体化技术专业的研究主要是针对实际生产应用,探索和实现系统从计划到实现,从设计到实施的过程,以及优化、分析和控制这些系统的方法。
机电一体化技术专业也注重培养学生的正确思维,思考能力和实践能力,以提高学生未来的综合能力,实现系统的最佳绩效。
机电一体化技术专业通过教授机电一体化设计理论、机电一体化系统结构、机电一体化系统控制结构、机电一体化系统建模、仪器仪表技术等课程,结合实践实验,培养学生掌握机电一体化最新技术,并能够掌握其中复杂现实问题的解决方法。
机电一体化
1、机电一体化技术:从系统的观点出发,将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机的加以综合,以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。
2、开发性技术:是没有参照样品的设计,仅仅是根据抽象的设计原理和要求,设计出在质量和性能方面满足要求的产品或系统。
3、变参数设计(变异性设计):在设计方案和功能机构不变的情况下,仅改变现有产品的规格尺寸使之适应量方面有所变更的要求。
4、组合法设计:组合法设计就是选用各种标准功能模块像搭积木一样组合设计成各种机电一体化系统。
5、灵敏度:在静态标准条件下,输出的变化量对输入变化量的比值,称为灵敏度。
6、传感器:传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号。
重复性:按同一方向做全量程连续多次重复测量时,所得输出—输入曲线不一致程度。
7、线性度:所谓传感器的线性度就是其输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度,又称非线性误差。
8、脉冲当量:步进电机驱动机床工作台时,步进电机每接受脉冲,工作台走过的位移。
9、全闭环控制系统:在控制中,系统直接测被控量并反馈回到输入端而组成的闭环控制系统称为全闭环控制系统。
10、半闭环控制系统:在控制中,系统间接测被控量并反馈回到输入端而组成的控制系统称为半闭环控制系统。
11、PWM技术:通过调节直流电压脉冲的占空比(导通率)改变发在电压平均值的脉宽调制调压技术。
12、SPWM技术:利用冲量相等的原理,通过一序列等幅不等量的脉冲去等效相应频率正弦波的脉宽调制技术。
1、机电一体化系统设计开发的类型,通常有:适应性设计、开发性设计、变参数设计三种。
2、机电一体化系统设计的方法通常有:取代法(机电互补法)、整体设计法(融合法)、组合法。
3、机电一体化系统有五大组成部分,分别为:机械本体、动力驱动部分、传感器测试部分、执行机构、控制与信息处理部分。
机电一体化系统有五大组成要素,分别为:结构组成要素、动力组成要素、感知组成要素、运动组成要素、智能组成要素。
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概述 机电一体化系统 机电一体化产品分类 机电一体化学科与技术
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机电一体化=机械工程学+电子工程学
微电子技术
机电一体化发展趋势 典型的机电一体化应用
机械技术 (机械学/机构学)
机电一体化 技术领域
(半导体技术 计算机技术)
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生产用
数控机床、机器人、自动生产设备 柔性生产单元、自动组合生产单元设备 FMS、无人化工厂、CIMS 微机控制汽车、机车等交通运输机具
运输、包装及工程用
数控包装机械及系统
储存销售用
数控运输机械及工程机械设备 自动仓库 自动空调及制冷系统及设备 自动称量、分选、销售及现金处理系统 自动化办公机械 动力、医疗、环保及公共服务自动化设备 文教、体育、娱乐用机电一体化产品
固定程序控制机器人 示教再现机器人 可编程控制机器人
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第六章 机电一体化技术
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6.1 概述
以机械工程学和电子工程学为支柱,综合控制工程学、信息工 程学、材料学、光学等形成的多学科综合技术,就是机电一体 化技术。 Mechatronics = Mechanical + Electronics
Research Center for Microsystem Technology, Dalian University of Technology
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主 要 内 容
机械工程及学科总论 机械工程中的力学 机械设计 机械制造基础 先进制造技术 机电一体化技术 新材料及其工程应用
机械工程导论
罗 怡 机械学院东楼219-1室 大连理工大学微系统研究中心
构成系统的基本要素. 机械本体 动力部分 计算机系统 传感器 人的骨骼 内脏 大脑 感知和检测 五官和皮肤 完成各种动作 四肢 提供能量 发号施令
机电一体化系统的与人体的功能和要素对照
执行器
以数控车床为例,机电一体化产品组成部分的作用
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(1) 连杆机构 工业机器人包括一系列的由关节相连的刚性连杆机构。
功能用途
堆垛机器人 焊接机器人 装配机器人 喷漆机器人 磨削机器人 黏胶机器人
典型的关节是旋转关节和移动关节。
气压传动机器人 液压传动机器人 电动传动机器人 复合传动机器人
驱动方式 控制方式
最后一个连杆通常叫做末端执行器(The End Effector),因为 它通常和工具相连。
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机电一体化技术特点: 6.1 概述 ¾体积小、重量轻、性价比高; ¾速度快、精度高; ¾可靠性高,柔性好。 机电一体化技术经历的三个发展阶段 “萌芽阶段”—20世纪70-80年代为第二阶段 “智能化阶段” ——20世纪90年代后期开始为第三阶段
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¾1921:捷克作家Karel Capek的剧本《罗萨姆的万能机器人》,出现 Robota, 本意为苦力。 ¾1942:Issac的机器人三定律。 ¾1946:G. Devol基于可编程关节型搬运装置的专利。 ¾1948:美国橡树岭国家实验室搬运核原料的遥控操作手。 ¾1960: G. Devol组建了Unimation公司,Unimate工业机器人问世。 ¾1962-63:传感器的应用提高了机器人的可操作性。 ¾1968:第一台智能机器人shakey在斯坦福问世。 ¾1969:日本加藤一朗研制双脚步行机器人。 ¾1973:机器人编程语言Wave出现。 ¾1978:PUMA机器人问世,标志工业机器人技术已经成熟。 ¾1979:SCARA机器人问世。
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6.6 典型的机电一体化应用
Â数控机床 Â工业机器人 Â数码相机 Â全自动洗衣机 Â新型的微机电(MEMS )系统
Robots a 60-y e a r j o u r n e y
(2) 驱动和转换机构 驱动机构用来驱动机器人关节,分为线性驱动器和旋转驱动器。 可以是电机驱动,也可以是气压或液压驱动。 电机驱动的优点在于速度较快,但是负载较低; 液压驱动与电机驱动正好相反; 气压驱动类似于液压驱动,但是负载不如液压。可用于防爆、 洁净等特殊领域。 转换机构是驱动机构和关节之间的连接元件,当驱动机构的输 出不适合于直接驱动连杆,或者驱动器的输出和关节运动轨迹 不符合需要转换机构。 驱动器通常较笨重,安装在基座部位,由齿轮链等将功率传递 到关节。
机电一体化的关键技术 1. 2. 3. 4. 5. 6. 机械设计与制造技术 计算机与信息处理技术 自动控制技术 传感与检测技术 伺服传动技术 系统技术
6.5 机电一体化发展趋势
Â智能化 Â模块化 Â网络化 Â微型化 Â绿色化 Â人性化
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Why robot?!
¾ ¾ ¾ ¾ ¾ 制造业 空间探险 危险环境 极限环境 简单的重复劳动
工业机器人发展趋势
智能
数控
示教再现
固定程序
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(3)传感器 机器人需要感知其各关节所在的位置,需要位置传感器、 速度传感器和加速度传感器。 末端执行器需要感知力和力矩,需要力和力矩传感器。 气压和液压驱动机器人需要压力传感器。 触觉传感器 视觉传感器
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Issac的机器人三定律: (1)机器人不可伤害人; (2)机器人必须服从人给它的但是和(1)不矛盾的指令; (3)在和(1)(2)不矛盾的情况下,机器人也可以维护 自身不受伤害。 (1) 国际标准化组织(ISO) 工业机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多 功能机械手,这种机械手具有几个轴,能够借助可编程操作 来处理各种材料、零件、工具和专用装置,以执行各种任务。
点焊生 产线
多关节协调工作:处理重物的搬 运等特殊任务
工件箱
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6.3 机电一体化产品分类
按产品的功能划分: 按产品应用领域分类 1. 数控机械类; 2. 电子设备类; 3. 机电结合类; 4. 电液伺服类; 5. 信息控制类。
¾1981:CMU发明直接驱动机器人 ¾1984:英格博格推出HELPMATE机器人为病人服务 ¾1990:美国拥有40,000台机器人,日本拥有 274,000台机器人 ¾1994:CMU Dante II移动机器人采集了火山灰和气体 ¾1997:NASA Sojourner在火星着陆 ¾1999: SONY的AIBO机器狗问世,娱乐机器人迈入家庭 ¾2000:Honda拟人机器人Asimo ¾2002:丹麦irobot推出吸尘器机器人roomba, 成为世界上最商 业化的家用机器人 ¾2006:微软推出microsoft robotics studio,机器人模块化平台化 趋势明显,盖茨预言:家用机器人很快要席卷全球。
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