机电一体化技术模块二检测技术
机电一体化概述
单元一机电一体化概述1. 1. 1机电一体化的定义“机电一体化是在机械主功能、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。
”“机电一体化”是将机械技术、微电子技术、信息技术等多门技术学科在系统工程的基础上相互渗透、有机结合而形成和发展起来的一门新的边缘技术学科。
1. 1. 3机电一体化的内容机电一体化包含了技术和产品两方面的内容，首先是指机电一体化技术，其次是指机电一体化产品。
1. 1. 4机电一体化的特点机电一体化产品的显著特点是多功能、高效率、高智能、高可靠性，同时又具有轻、薄、细、小、巧的优点，其目的是不断满足人们生产生活的多样性和省时、省力、方便的需求。
1. 2机电一体化系统的基本组成1. 2. 1机电一体化系统的功能组成传统的机械产品主要是解决物质流和能量流的问题，而机电一体化产品除了解决物质流和能量流以外，还要解决信息流的问题。
机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质、能量与信息(即所谓工业三大要素)按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质、能量与信息。
机电一体化系统的主功能包括变换(加工、处理)、传递(移动、输送)、储存(保持、积蓄、记录)三个目的功能。
主功能也称为执行功能，是系统的主要特征部分，完成对物质、能量、信息的交换、传递和储存。
机电一体化系统还应具备动力功能、检测功能、控制功能、构造功能等其他功能。
加工机是以物料搬运、加工为主，输入物质(原料、毛坯等)、能量(电能、液能、气能等)和信息(操作及控制指令等)，经过加工处理，主要输出改变了位置和形态的物质的系统(或产品)。
动力机，其中输出机械能的为原动机，是以能量转换为主，输入能量(或物质)和信息，输出不同能量(或物质)的系统(或产品)。
信息机是以信息处理为主，输入信息和能量，主要输出某种信息(如数据、图像、文字、声音等)的系统(或产品)。
1. 2. 2机电一体化系统的构成要素机电一体化系统一般由机械本体、传感检测、执行机构、控制及信息处理、动力系统等五部分组成，各部分之间通过接口相联系。
机电一体化技术知识点总结
机电一体化技术知识点总结机电一体化技术是将机械技术、电子技术、信息技术、传感器技术和控制技术等多种技术有机结合，并综合应用于实际产品和系统中的一门交叉学科。
它旨在实现机械系统与电子系统的协同工作，提高产品的性能、质量和可靠性。
以下是对机电一体化技术相关知识点的总结。
一、机械技术机械技术是机电一体化的基础，包括机械设计、机械制造、机械传动等方面。
在机电一体化系统中，机械结构需要满足高精度、高刚性、轻量化等要求。
例如，采用新型材料和先进的制造工艺来减轻机械部件的重量，提高其强度和精度；优化机械传动系统，减少传动误差和能量损耗。
二、电子技术电子技术包括电子电路、数字电路、模拟电路、集成电路等。
在机电一体化系统中，电子技术用于实现信号的采集、处理、传输和控制。
例如，传感器将物理量转换为电信号，经过放大、滤波等处理后，由微控制器进行分析和决策，然后通过驱动电路控制执行机构的动作。
三、信息技术信息技术在机电一体化中起着至关重要的作用，主要包括计算机技术、通信技术和网络技术。
计算机技术用于系统的建模、仿真、优化和控制；通信技术实现系统内部各部分之间以及系统与外部环境之间的信息交换；网络技术则使多个机电一体化系统能够实现互联和协同工作。
四、传感器技术传感器是机电一体化系统获取外界信息的关键部件，能够将物理量、化学量等非电量转换为电量。
常见的传感器有位移传感器、速度传感器、压力传感器、温度传感器等。
传感器的精度、灵敏度、稳定性和可靠性直接影响到系统的性能。
五、控制技术控制技术是机电一体化系统的核心，包括经典控制理论和现代控制理论。
经典控制理论主要用于单输入单输出线性定常系统的分析和设计；现代控制理论则适用于多输入多输出、非线性、时变等复杂系统。
控制算法如 PID 控制、模糊控制、神经网络控制等在机电一体化系统中得到广泛应用。
六、执行机构执行机构是将控制信号转换为机械动作的部件，如电机、气缸、液压马达等。
电机是最常见的执行机构，包括直流电机、交流电机和步进电机等。
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。
机电一体化概论
机电一体化概论第一章机电一体化概述2•机电一体化的发展趋势:智能化，模块化，网络化，微型化,绿色化，系统化.3•机电一体化的基本含义:机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进徽电子技术，并将机核装置与电子设备以及相关软件有机结合而构成的系统总称。
5•机电一体化的相关技术：机械技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术。
6.机电一体化系统的基本要素及其功能：8•机电一体化一词最早于1971年出现在日本。
它是取机械学的前半部和电子学的后半部拼合而成，但是，机电一体化并非机械技术和电子技术的简单叠加，而是有着自身体系的新型学科。
第二章机电一体化的相关技术L机电一体化系统中的机械系统：传动部分、导向机构、执行机构、轴系、机座或机架。
2.机电一体化中机械系统的基本要求：高精度、小惯量、大刚度、快速响应性、良好的稳定性。
9•传感器的定义：传感器是一种能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用的输出信号的器件或装置。
13•常见的接近开关及其应用：电涡式接近开关（金属）、电容式接近开关（导体和非导体）、霍尔接近开关（磁性物件）、光电开关：透射型，反射型（统计产量，检测包装，精确定位等）。
16.在控制系统中根据系统信号相对于时间的连续性，通常分为连续时间系统和离散时间系统（连续系统和离散系统）。
18•计算机控制系统的类型及计算机担当的角色：操作指导控制系统（助手）、宜接数字控制系统（DDC,决策者，操作者）、监督计算机控制系统（SCC, 操作指导系统与DDC系统的综合与发展，决策人）、分级控制系统、集散控制系统（DCS）、工厂自动化（FA）系统。
25•接口的分类（1）根据接口的变换和调整功能特征：零接口、被动接口、主动接口、智能接口。
（2）根据接口的输入\输出功能的性质：信息接口、机械接口、物理接口、环境接口。
（3）按照所联系的子系统不同：人机接口、机电接口。
光机电一体化简介
基本概念
精度提高，功能增加
综合性与系统性
与传统的机械产品比较，光机 电一体化技术具有的优点。
多层次，覆盖面广 结构简单，方便操作 高可靠性，高稳定性
基本概念
• 光机电一体化产品是一种包含：
光学技术、机械技术、微电子技术、计算机技术、 信息技术、自动控制技术和通讯技术的高科技产 品。
• 光机电一体化技术：
指其技术原理和使光机电一体化产品得以实现、 使用和发展的技术。
光机电一体化的发展
机电一体化技术是随着生产的发展，在以机 械技术、电子技术、计算机技术为主的多门 学科相互渗透结合的过程中逐渐形成的一门 边缘学科。而激光技术、信息技术使机电一 体化技术整体上了一个新台阶，越来越多的 光学元件被应用到机电一体化系统中，导致 了机电一体化的一个重要分支——光机电一
光机电一体化
光机电一体化的基本概念
光机电一体化的发展 光机电一体化的应用及构成 总结
基本概念
• 光机电一体化技术是指将光学、机械 学、电子学、信息处理和控制及专用 软件等当代各种新技术进行综合集成 的一种群体技术。其系统主要由动力、 机构、执行器、计算机和传感器组成。 • 光机电一体化包括产品与技术两方面。
先进制造装备
计算机辅助设计 计算机辅助制造 管理信息系统计算机辅助工艺过程设备
光机电一体 化产业的 主要领域
仪器仪表装备
自动测试技术 信息处理技术 传感器技术 现场总线技术
先进印刷装备
数字印刷技术 制版技术
先进医疗装备
图像处理技术 影像显示技术 医用激光技术
光机电一体化的应用与构成
动力
传感器
计算机
精密激光切割机是利用激光技术和数控技术设计而成的一种切 割和打孔专用设备，具有激光功率稳定，光束模式好，峰值功 率高，高效率、低成本、安全、稳定、操作简便等特点。 整机由精密切割激光器、精密激光切割头、激光电源、冷却系 统、激光指示定位系统、导光系统、CNC控制系统、气体控 制系统、精密二维工作台、同轴监视系统等组成。适用于金属 或非金属板材、管材进行非接触切割打孔，特别适合不锈钢板， 铁板，硅片，陶瓷片，金刚石等材料的切割打孔。 广泛应用于机床、交通运输机械、冶金机械、电子、电器业、 电机制造业、汽车制造业、通讯、广播及信息业、航空、航天 工业、石油、化工工业、石材、塑料及橡胶制品等行业。
机电一体化系统设计试题及答案 2
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：传感器适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、组合设计：就是选用各种标准功能模块像搭积木一样组合成各种机电一体化系统（产品。
）6、灵敏度：灵敏度指示器的相对于被测量变化的位移率，灵敏度是衡量物理仪器的一个标志。
7、传感器：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。
敏感元件、转换元件、基本电路。
8、线性度：所谓传感器的线性度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。
9、全闭环控制系统：直接检测工作台的位移来控制系统。
10、PWM技术：控制技术就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值）。
11、SPWM技术：是指脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。
二、填空题1、工业控制计算机分为单片机、 PLC 和总线工控机2、滚珠丝杆中滚珠的循环方式有内循环、外循环两种。
3、机电一体化系统（产品）设计类型大致可分为开发性设计、适应性设计、变参数设计。
二、机电一体化技术的基本原理和特点
二、机电一体化技术的基本原理和特点
机电一体化技术是一个跨学科的领域，它将机械工程、电子工程、计算机科学等多个领域的知识融合在一起，以实现各种自动化和智能化的应用。
本文将重点介绍机电一体化技术的基本原理和特点。
一、基本原理
1.系统总体效应：机电一体化系统是由多个子系统组成的复杂系统，每个子
系统都有其特定的功能和作用。
系统总体效应是指通过合理地设计、优化和协调各个子系统，以实现整个系统的最优性能。
2.能量传递：机电一体化系统中的能量传递是指将其他形式的能量转化为机
械能或电能。
例如，电动机将电能转化为机械能，发电机将机械能转化为电能。
3.信息控制：信息控制是机电一体化系统的核心，它是指通过电子和计算机
技术实现信息的采集、处理、传输和显示等功能，以实现对机械系统的精确控制。
4.执行机构：执行机构是指将电能或其它形式的能量转化为机械能的装置，
例如电动机、液压缸等。
执行机构是实现机械系统运动和动作的关键部分。
二、特点
1.高度智能化：机电一体化技术通过引入人工智能、机器学习等技术，使得
系统能够自主决策、自主学习，具有高度智能化的特点。
2.高精度：机电一体化系统中的传感器、控制器等设备具有高精度、高稳定
性的特点，能够实现对机械系统的精确控制，提高产品的质量和生产效率。
3.快速响应：机电一体化系统中的伺服控制系统能够快速地响应输入信号，
调整执行机构的状态，实现快速的运动和动作。
4.可扩展性：机电一体化技术可以通过模块化设计，方便地扩展系统的功能
和规模，满足不同领域的需求。
机电一体化基础知识
按输出信 号性质分
模拟型
电阻型：电位器、电阻应变片等 电压、电流型：热电偶、光电电池、压电元件等
数字型
记数型：二值＋计数器 代码型：编码器、磁尺等
传感与检测技术发展现状：
➢ 目前检测与传感技术的发展落后于机电一体化其它相关技术 的发展，使得不少机电一体化产品不能达到满意的效果或无 法实现设计。
传感器发展方向：
➢ 传感与检测技术研究对象是传感器及其信号检测装置，将各种被测参 数转换为标准的电信号输入到信息处理系统中。
➢ 传感器是实现检测的核心，传感器一般由敏感元件、转换元件、基本 转换电路三部分组成。
被测量 敏感பைடு நூலகம்件
转换元件
基本转换电路
电量
➢ 敏感元件直接感受被测量，并以确定关系输出某一物理量。 ➢ 转换元件将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数量。 ➢ 基本转换电路将电路参数量转换成便于测量的电信号。
➢ 自动控制技术范围很广，包括自动控制理论、控制系统设 计、系统仿真、现场调试、可靠运行等从理论到实践的整 个过程。
➢ 以传递函数为基础，研究单输入、单输出线性自动控制系 统分析与设计问题的古典控制技术发展较早，已趋成熟。
➢ 现代控制技术主要以状态空间法为基础，研究多输入、多 输出、非线性、高精度、高效能控制系统的分析和设计。
➢ 采用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件。
➢ 缩短传动链，提高传动与支撑刚度。
➢ 选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率, 并尽可能提高 加速能力。
➢ 缩小反向死区误差，采取消除传动间隙、减少支撑变形 的措施。
➢ 改进支撑及架体的结构设计以提高刚性，减小振动，降 低噪声。
➢ 适应精密化、高速化、小型化及轻量化的发展趋势 。
GZ019 机电一体化技术赛题第5套-任务书B-2023年全国职业院校技能大赛赛项试题
*ChinaSkills2023年全国职业院校技能大赛机电一体化技术（高职组）任务书B场次：工位号：日期：选手须知：1.任务书共20页,附图纸册上套，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。
2.竞赛任务完成过程配有两台编程计算机，参考资料（竞赛平台相关的器件手册等）放置在“D：\参考资料”文件夹下。
3.参赛团队应在4小时内完成任务书规定内容；选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到“D：\技能竞赛\竞赛编号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。
4.选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。
5.由于错误接线、操作不当等原因引起PLC、触摸屏、变频器、工业机器人控制器及I/O组件、伺服放大器的损坏，将依据大赛规程进行处理。
6.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
2023年全国职业院校技能大赛一、项目名称：机电一体化技术二、任务情境：组装、编程、调试一条小型自动化生产线。
现有一条小型自动化生产线，需要按客户要求进行组装、编程、调试。
其中包括设计、安装、调试机械部件和电气系统，并能完成设备控制系统和人机界面编程，对自动化生产线进行维护、维修、系统集成与技术改进等工作。
三、项目任务及时间安排：机电一体化技术试题主要考核选手组装、编程、调试一条小型自动化生产线的能力，该生产线由颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、机器人搬运包装单元、智能仓储单元5个单元组成。
大赛为期2天，完成7个工作任务，并实现生产过程自动化，累计完成时间为8小时，由2位选手以团队方式进行完成。
机电一体化技术设备说明一、竞赛设备说明竞赛平台主要由颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、机器人搬运包装单元、智能仓储单元等组成，实现空瓶上料、颗粒物料上料、物料分拣、颗粒填装、加盖、拧盖、物料检测、瓶盖检测、成品分拣、机器人抓取入盒、盒盖包装、贴标、入库等智能生产全过程。
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。
机电的含义
编辑本段机电一体化的发展状况
机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉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，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从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。 20世纪70~80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。这个时期的特点是：①mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；②机电一体化技术和产品得到了极大发展；③各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。 20世纪90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，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，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。 我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，已经取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。
机电一体化技术 第2版 课后习题答案
机电一体化技术课后习题答案第一章绪论1-1 简述机电一体化的含义答：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结合而构成的系统的总称。
1-2 机电一体化产品的主要组成、作用及其特点是什么？答：1．机械本体2．动力源3．检测和传感装置4．控制与信息处理装置5．执行机构机械本体用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理的结合起来，形成有机的整体。
动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，驱动执行机构工作以完成预定的主功能。
传感与检测系统将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数及状态转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。
执行装置在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。
1-3 机电一体化产品的分类有哪些？答：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1-4 您在生活中还遇到哪些机电一体化产品？试分析其组成及功能。
答：工业机器人等。
工业机器人一般由机械系统、驱动系统、控制系统、检测传感系统和人工智能系统等组成。
各系统功能如下所述。
1）机械系统。
该系统主要是完成抓取工件（或工具）实现所需运动的机械部件，包括手部、腕部、臂部、机身以及行走机构。
2）驱动系统。
驱动系统的作用是向机械系统（即执行机构）提供动力。
随驱动目标的不同，驱动系统的传动方式有液动、气动、电动和机械式四种。
3）控制系统。
控制系统是机器人的指挥中心，它控制机器人按规定的程序运动。
控制系统可记忆各种指令信息（如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间等），同时按指令信息向各执行元件发出指令；必要时还可对机器人动作进行监视，当动作有误或发生故障时即发出警报信号。
4）检测传感系统。
它主要检测机器人机械系统的运动位置、状态，并随时将机械系统的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使机械系统以一定的精度达到设定的位置状态。
机电一体化
机电一体化1. 机电一体化的定义：在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。
2. 机电一体化一般包含：机电一体化产品(系统)和机电一体化技术两层含义。
3. 机电一体化产品的分类：按机电结合程度分类：✍机械电子化产品✍机械与电子融合的产品。
4. 机电一体化系统的构成：机械本体、检测传感部分、电子控制单元、执行器、动力源。
5. 执行元件：实现机电一体化系统主功能（三个目的功能）：变换、传递、储存。
6. 机械本体（构造功能）：机械本体包括机架、机械连接、机械传动等，它是机电一体化的基础，起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。
7. 动力源（动力功能）：是机电一体化产品的能量供应部分，其作用是按照系统控制要求，为系统提供能量和动力，使系统正常运行。
提供能量的方式包括电能、气能和液压能，以电能为主。
8. 传感检测单元（计测功能）：对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测。
9. 共性关键技术：机械技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术。
10. 广义的接口功能有两种：一种是输入/输出；另一种是变换、调整。
11. 机电一体化系统（产品）的常用设计方法（三种）的区别：✍取代法（机电互补法）：取代法就是用电气控制取代原系统中的机械控制机构。
✍整体设计法（融合法）：将各构成要素有机结合为一体构成专用或者通用的功能部件(子系统),要素间的机电参数匹配比较充分。
✍组合法：选用各种标准功能模块组合设计成机电一体化系统。
12. 开发性设计、变异性设计、适应性设计有何异同：✍开发性设计：没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出质量和性能方面满足目的要求的系统。
✍适应性设计(改进)：是在总的方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构，或为了微电子控制进行局部适应性设计，以提高产品的性能和质量。
机电一体化基本概念
机电一体化基本概念
课外作业:
1.什么是机电一体化？其组成要素是什 么？
课后体会：
1.机电一体化相关的技术有哪些？
2.你的未来准备怎么应用机电一体化 技术
撰责主电制稿任子编作编教：辑师…：………（以姓氏为序）
机电一体化基本概念
2 简化结构
SKXT-1200铣镗钻机床
传动系统图
变频调速电机
d=37
d=71 m=3 z=58
m=3 z=23 m=3 z=46 β＝１５°
m=3 z=55 β＝１５°
p=12 p=12
回转工作台 m=3 z=46
m=3 z=23 交流伺服电机
m=3 z=48 β＝8° m=3 z=25 β＝8°
机电一体化基本概念
二、总体方案设计
1．产品方案构思 产品方案构思完成后，以方案图的形式将设计方案表达出来。 方案图应尽可能简洁明了，反映机电一体化系统各组成部分 的相互关系，同时应便于后面的修改。
2．方案的评价对多种构思和多种方案进行筛选，选择较好 的可行方案进行分析组合和评价，从中再选几个方案按照机 电一体化系统设计评价原则和评价方法进行深入的综合分析
机电一体化基本概念
1、机械本体 机身、框架、机械联接等产品支持机
构，实现构造功能。
要求：可靠、小型、美观
2、能源 提供能量，转换成需要的形式，实现动力 功能。 要求：效率高、可靠性好
机电一体化基本概念
3、检测传感装置 检测产品内部状态和外部环境，实现计测 功能。 要求：体积小、精度高、抗干扰
4、电子控制单元 处理、运算、决策，实现控制功能。 要求：高可靠性、柔性、智能化
机电一体化基本概念
3.90年代后期开始为第三阶段，“智能化阶段” ① 光学、通信技术等进入了机电一体化，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； ② 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。 ③ 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。
机电一体化全解
2.1 精密机械技术
四、轴系
轴系设计的基本要求
（1）旋转精度 （2）刚度 （3）抗振性 （4）热变形 （5）轴上零件的布置 （6）轴系的驱动方法
轴系的分类、特点和结构形式
2.2 传感检测技术
传感器技术是现代检测和自动化技术的重要基础之 一，机电一体化系统的自动化程度越高，对传感器 的依赖性也就越大。 能将各种非电物理量转换成电量的传感器及其应用 技术便成为机电一体化技术系统中不可缺少的组成 部分。 传感器是整个设备的感觉器官，其性能好坏直接影 响到工作机械的运动性能、控制精度和智能水平。
滚珠丝杠副的典型结构类型
单圆弧型
①按螺纹滚道截面形状分 双圆弧型 内循环 ②按滚珠的循环方式 外循环 端盖式外循环 插管式外循环 双螺母螺纹调隙预紧式 双螺母垫片调隙预紧式 ③按消除轴向间隙的调整方法 双螺母齿差调隙预紧式 单螺母增大滚珠直径法 单螺母偏置导程法
2.1 精密机械技术
二、机械导向机构
机械部分是主体，这不仅由于机械本体是系统重要的 组成部分，而且系统的主要功能必须要由机械装置来完成， 否则就不能称其为机电一体化产品。 机电一体化的核心是电子技术，这电子技术包括微电 子技术和电力电子技术，但重点是微电子技术，特别是微 型计算机或微处理器。
② 机电一体化将工业产品和过程都作为一个完整的系统看待，因此强 调各种技术的协同和集成，不是将各个单元或部件简单拼凑到一起。
1.6 机电一体化的发展
机电一体化的主要发展方向如下： （1）智能化 （2）模块化 （3）网络化 （4）微型化 （5）绿色化 （6）人性化
总之，机电一体化的发展前景： 性能上 高精度、高效率、高性 能、智能化 功能上 层次上 系统化、集成复合化
小型化、轻型化、多功 能
机电一体化的认知
机电一体化的认知一、机电一体化基本概念机电一体化是指在机械、电子、计算机、自动控制、信息处理等多个领域的基础上，通过技术交叉融合，实现机械技术与电子技术的有机结合，形成的一种新型的综合技术。
它主要涵盖了机械技术、电子技术、信息技术等多个方面，是现代制造业发展的重要方向之一。
二、机电一体化核心技术1.机械技术：机械技术是机电一体化的基础，包括机械设计、机械制造、机械动力学等多个方面。
2.电子技术：电子技术是实现机电一体化的关键技术之一，包括电子线路设计、电子器件制造、电子测量与控制等多个方面。
3.信息技术：信息技术是实现机电一体化的重要技术之一，包括计算机硬件、计算机软件、数据处理等多个方面。
4.自动控制技术：自动控制技术是实现机电一体化的重要技术之一，包括控制系统设计、控制系统实现等多个方面。
5.传感技术：传感技术是实现机电一体化的重要技术之一，包括传感器设计、传感器制造等多个方面。
三、机电一体化在各领域的应用1.工业领域：机电一体化在工业领域的应用非常广泛，如机器人、自动化生产线、智能仓储等。
这些应用可以提高生产效率，降低生产成本，提高产品质量。
2.农业领域：机电一体化在农业领域的应用也日益广泛，如农业机械自动化、智能化农业等。
这些应用可以提高农业生产效率，减轻劳动强度，提高农产品质量。
3.服务业领域：机电一体化在服务业领域的应用也越来越多，如智能家居、智能交通等。
这些应用可以提高服务效率，提升服务质量，满足人们日益增长的生活需求。
四、机电一体化发展趋势与挑战1.发展趋势：随着科技的不断发展，机电一体化将会朝着更加智能化、数字化、模块化的方向发展。
例如，通过引入人工智能技术，可以实现机器自主决策和自我优化；通过数字化技术，可以实现机器的远程监控和管理；通过模块化技术，可以提高机器的可维护性和可扩展性。
2.挑战：机电一体化发展也面临着一些挑战，如技术更新换代速度快、跨学科交叉融合难度大、对安全性能要求高等。
机电一体化技术试题及其答案
《机电一体化技术》试卷（一）一、名词解释（每小题2分，共10分） 1.测量：是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。
2•灵敏度：指在稳态下，输出的变化量 △ 丫与输入的变化量△ X 的比值。
即为传感器灵敏度。
S=dy/dx= △ Y/ △ X 压电效应：某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两 个表面上将产生符号相反的电荷。
当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。
动态误差：动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。
传感器：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的， 便于应用的某种物理量 的测量装置。
、填空题（每小题2分，共20分） 3. 4. 5. 1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式： 内循环 2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括 3. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统， 顺序控制器通常用 4. 某光栅的条纹密度是 则莫尔条纹的宽度是 PLC ______ 外循环 ______ o 性能指标系统功能使用条件经济效益 50条/mm ，光栅条纹间的夹角 0 =0.001孤度, 20mm5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制 每一个轴的 _____________ 位置和速度6. 某4极交流感应电机，电源频率为7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数 8. 累计式定时器工作时有 __________________ 9. 复合控制器必定具有 10. 钻孔、点焊通常选用 三、 选择题（每小题2分，共10分） 一般说来，如果增大幅值穿越频率 产大 B.减小 加速度传感器的基本力学模型是 I阻尼一质量系统 B.弹簧一质量系统C 弹簧一阻尼系统齿轮传动的总等效惯量与传动级数 （C ） 有关 B.无关 C.在一定级数内有关 D.在一定级数内无关 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用 （C ） 单片机 B. 2051 C. PLC D, DSP 伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和（ 换向结构B 转换电路C 存储电路D 检测环节 四、 判断题（每小题2分，共10分） 伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出 V ） 电气式执行元件能将电能转化成机械力，并用机械力驱动执行机构运动。
机电一体化技术及其应用
机电一体化技术及其应用摘要：机电一体化技术是一门综合性、操作性强且涉及面广的系统技术，与多种技术相互交叉渗透，包括计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术伺服传动技术和机械几时等，应用范围日渐广泛。
本文对机电一体化技术及其应用进行探讨。
关键词：机电一体化；应用；智能化一、机电一体化关键技术机电一体化技术主要是各个类别技术的集成，重点体现在机械和电子信息的结合上。
关键有传感器技术、电子控制技术，传感器技术是现代机电一体化的基础，其目的是为了捕捉各类信息，例如常见的视觉信息、温度信息等，从而为控制和操作提供依据。
同时它也是机电结合的第一个环节，传感器感知机械等部件的信息然后传输至控制器，这就实现了机械和电子信息的有效结合。
除此之外，重点技术在于控制，当传感器的信息到达控制端后，电子设备根据信息做出一定的反应，然后促使执行机构进行具体操作，以实现对机械部件的把控。
而较为智能化的现代机电一体化技术融合了更多专业的技术功能，尤其是光学和计算机技术的交叉为其带来了新的变革方向，光学将会是新的具有无限可能的发展领域。
此外，以嵌入式处理器为代表的硬件设备也在发生新的变化，其代表是人工智能芯片。
人们已经开始在相关硬件中添加具备一定智能的部件以提高整个产品的性能，比如近几年出现的手机AI芯片即是如此。
总体来说，机电一体化的基础是以研究如何集成机械和电子为代表的技术，而其发展方向则是智能化，其技术特点主要体现在这几个方面：①数字化特点，机电一体化技术数字化特点较为显著，正是因其具有这一特点，使其产品性能较好，能够提升机械产品的精准度；②安全性，因为机电一体化是建立在电子控制之上的技术，因此易于完成监控、报警、维修等较为危险的工作，这显然会极大保护工人减少事故；最后即是其使用范围宽广的特点，因为机械和电子基本上是现代科技的基础，因此各行各业都不可避免地接触到机电一体化技术，它的可适应性强，可扩展性好，前景非常光明。
关于机电一体化的专业介绍
关于机电一体化的专业介绍.txt“我羡慕内些老人羡慕他们手牵手一直走到最后。
━交话费的时候，才发现自己的话那么值钱。
机电一体化介绍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。
中国机电设计迈入PLM全新阶段，正挑战着了前所未有的，不可预测的难题，一个个久战沙场经久不衰精兵良将正褪去了昨日英雄的光环，唯有CAMEL VIEW 能够胜任军统三国，光复旧业的重任，此时数系科技与德国iXtronics GmbH公司携手共同开拓机电设计领域的新篇章，CAMEL VIEW 作为机电一体化设计系统，从产品的概念设计到产品性能的测试、验证、通过都是一体化的，流程化的、规范化的，在满足用户设计的前提下，数值实验的仿真与结果的验证无不精确化，支持复杂环境下，多工况，多耦合场设计.编辑本段发展现状一、智能化智能化是21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者的研究日益得到重视，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。
诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。
但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。
二、模块化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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
•
水位测量电路如图2-2水位
传感器测量电路所示, 为便于与
微处理器接口，水位传感器采
用数字振荡电路, 电感与电容组
成的三点式振荡电路经C2 耦合
接入数字式谐振放大器A1, 随
着水位变化, 谐振频率作相应变
化, 经A2整形后输出, 便可将数
字量传送给微处理器。
鉴频式水位传感器的结构图（左） 鉴频式水位传感器的等效电路图（右） 图2-2 水位测量电路
模 块 2 检测技术
• 模块目标
•
1. 了解模糊洗衣机测控系统组成及控制原理；
•
2. 了解晶振外壳缺陷在线抽检系统组成及控制原理；
•
3. 了解汽车安全气囊的工作原理、基本结构、使用中的注意事项
及检修注意事项。
• 重点：
•
1. 掌握模糊洗衣机测控系统中衣物的多少、面料的软硬等相关信
息是如何获取的；
•
2. 掌握基于机器视觉的晶振外壳缺陷在线抽检系统组成；
•
1911年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机。电动洗衣机的问世，
标志着人类家务劳动自动化的开端。
• 知识点2： 模糊洗衣机的定义
模糊控制技术实际上是模拟人的智能—根据实际情况随机应变的一种技 术。人是通过感觉器官，如眼睛、手等得到关于衣物的信息，由大脑作出判 断和决定。模糊洗衣机则是利用各种传感器，如脏污程度传感器、衣物传感 器、水位传感器、温度传感器等代替人的眼睛和手，取得有关信息，然后传 递给中心控制微处理器（CPU）。微处理器通过对传感器送来信息进行处理， 筛选出洗衣参数，达到类似于人工选择的水平，从而实现洗衣机智能化控制。
体化系统中，检测系统所测试的物理量一般包括：温度、流量、功率、位移、
速度、加速度、力等。本模块将结合物理量测试的相关知识来介绍模糊洗衣机
测控系统、晶振外壳缺陷在线抽检系统、汽车安全气囊的检测，从而找出机电
结合的方法，关键在于检测技术的应用。
• 项目2-1 模糊洗衣机测控系统
知
识
分
模糊洗衣机
布
测控系统
化转换成电压变化，如图2-5所示。
图2-5 浑浊度传感器电路
• 4.水温检测
•Hale Waihona Puke 水温检测是由温度传感器完成的。适当的洗衣温度有利于污垢的活化，
•
1874年，“手洗时代”受到了前所未有的挑战，有人发明了木制手摇洗
衣机。发明者是美国人比尔—布莱克斯。布莱克斯的洗衣机构造极为简单，
是在木筒里装上6块叶片，用手柄和齿轮传动，使衣服在筒内翻转，从而达
到“净衣”的目的。
•
1880年，美国又出现了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。之后，水
力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。
• 知识点3： 模糊洗衣机控制系统结构及原理
图2-1 模糊洗衣机控制系统框图
• 图2-1是模糊洗衣机控制系 统框图。模糊洗衣机主要由微 处理器、检测电路、驱动电路、 控制面板和电源电路等组成。 微处理器实现对检测电路、驱 动电路、键盘及显示器阵列的 控制；检测电路是应用多种形 式的传感器,实现对各种信号的 检测；驱动电路由微处理器的 并行口输出经放大后的信号， 控制洗衣机电机的速度和方向、 水的温度以及进水阀、排水阀 的通断；控制面板上设置了键 盘、数码管、发光二极管，用 以反映洗衣过程的定时状态及 洗涤状态等；电源电路用来提 供各部分所需的电源。
成功能上的浪费，不能真正实现“全自动”的功能。那么，有没有控制简单而且功能完 善的洗衣机呢？随着模糊控制技术的日趋成熟，人类的这种愿望就有了实现的机会。
• 提出问题：
•
什么是模糊控制？
•
模糊洗衣机中有哪些传感器？
•
在模糊洗衣机中需要对哪几个方面进行模糊推理？
2.1.2 项目知识（学）
• 知识点1 ：洗衣机的发展历史
知识点4： 模糊洗衣机物理量检测方法
•
洗衣机在洗衣过程中起到决定作用的物理量有水位、布质布量、浑浊
度、水温四种。这些物理量都需要采用一定的方法检测出来，并且转换成
微处理器所能接收的信号，微处理器再进行处理和执行模糊推理。
1.水位检测
水位检测的精度直接影响洗净度、水流强度、洗涤时间等参数。对于 模糊控制的洗衣机，要求水位的检测必须是连续的, 故常采用谐振式水位传 感器。
• 2.1.1 项目思考（思）
•
•
传统的全自动洗衣机有两种：一种是机械控制式，一种是程序控制式。在严格意义
上这两种洗衣机不能称作全自动。因为它们都需要人进行衣质、衣量判断，并确定洗衣
时间。传统洗衣机由于功能的需要和技术的局限，控制键越来越多，而洗衣的人一般是
家庭妇女、老人、保姆等，这些人的文化程度相对来说比较低，很难掌握正确用法，造
•
3. 掌握汽车安全气囊中传感器采用形式及工作原理。
• 难点：
•
1. 模糊洗衣机测控系统中衣物的多少、面料的软硬等相关信息获
取；
•
2. 汽车安全气囊中采用什么形式的传感器，工作原理是什么。
• 模块导学
•
检测技术是机电一体化产品的一个重要组成部分，是用于检测相关外界环
境及产品自身状态，为控制环节提供判断和处理依据的信息反馈环节。机电一
图2-3 布质布量检测电路
• 3.浑浊度检测
•
浑浊度传感器安装于洗涤筒底部，靠近排水阀进水口的位置，如图2-4所
示。
图2-4 浑浊度检测原理及安装位置
•
浑浊度传感器是利用红外发光二极管和光敏三极管获取洗涤液对光的通
透程度来判定衣物脏污程度的。发光二极管发出的光透过洗涤液照射到光敏
三极管的基极，使光敏三极管基极电流、集电极电流发生变化，再将电流变
网
络
项目思考 项目知识
什么是模糊控制？
模糊洗衣机中有哪些传感器？ 在模糊洗衣机中需要对哪几个方面 进行模糊推理？
洗衣机的发展历史 模糊洗衣机的定义 模糊洗衣机控制系统结构及原理 模糊洗衣机物理量检测方法
项目实践 知识拓展
模糊洗衣机模糊推理 模糊洗衣机水位设定 模糊洗衣机水流强度控制 模糊洗衣机洗衣时间设定 模糊洗衣机实际洗涤时间的调整 模糊洗衣机软件设计 未来洗衣机发展趋势
2.布质和布量检测
布质与布量检测时， 首 先加入一定量的水, 然后起 动主电机, 接着断电让主电 机以惯性继续旋转； 此时主 电机处于发电机状态, 随着 布阻抗大小的不同，主电动 机处于发电机状态的时间长 短也不同，只要检测出主电 动机处于发电机状态的时间 长短,就可以反过来推理出布 阻抗的大小；当布阻抗得出 之后，就可通过模糊推理得 出相应的布质及布量。检测 电路如图2-3所示。