机电一体化系统设计01 绪论课件
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机电一体化原理与应用PPT教程-第一章 绪论
Mechanics+Electronics
80年代，在日本首先被提出，
交叉学科，一门综合性学科
2、相关知识
机械技术
设计、 仿真
加工、制造、装配
微电子技术
电子技术
自动化技术 信息技术 传感器技术
计算机技术
硬件：微处理器技术 软件：汇编、C、C＋＋、VC
1.1.2 机电一体化系统的基本组成要素
FMS构成：加工系统、物料运输系统、 控制系统
5、CIMS 定义1：计算机集成制造系统 （Computer Integrated Manufacturing System）是研究从定货到设计、制造、 检查、搬运、市场分配、计划决策、销 售经营等整个企业自动化的一种技术， 也是一种适于多品种、中小批量生产的 高效益、高柔性的智能制造系统。
2）工业发达国家数控机床发展
1.2.3 机器人技术
1、机器人发展三个阶段： 第一代：固定程序型机器人、重复型机 器人、示教再现机器人 第二代：自适应机器人和服务性机器人 第三代：智能机器人
2、工业机器人的构成 操作部分、主机部分、控制部分、检测 部分
3、机器人在各国的发展： 机器人技术在美国、英国、法国、苏联、 日本、中国的发展
1.2 现代制造业中的机电一体 化技术
1.2.1 现代制造系统与新生产方式 1.2.2 机床产业数控化 1.2.3 机器人技术
1.2.1 现代制造系统与新生产方式
1、MRPII 制造资源计划（manufacturing resource planning 简称MRPII）是基于物料需求计 划（Material Requirement Planning）扩 展而成的，它把生产、库存、采购、销 售、财务、成本等系统都联系起来，发 展成为一个覆盖企业全部生长资源的管 理信息系统。
80年代，在日本首先被提出，
交叉学科，一门综合性学科
2、相关知识
机械技术
设计、 仿真
加工、制造、装配
微电子技术
电子技术
自动化技术 信息技术 传感器技术
计算机技术
硬件：微处理器技术 软件：汇编、C、C＋＋、VC
1.1.2 机电一体化系统的基本组成要素
FMS构成：加工系统、物料运输系统、 控制系统
5、CIMS 定义1：计算机集成制造系统 （Computer Integrated Manufacturing System）是研究从定货到设计、制造、 检查、搬运、市场分配、计划决策、销 售经营等整个企业自动化的一种技术， 也是一种适于多品种、中小批量生产的 高效益、高柔性的智能制造系统。
2）工业发达国家数控机床发展
1.2.3 机器人技术
1、机器人发展三个阶段： 第一代：固定程序型机器人、重复型机 器人、示教再现机器人 第二代：自适应机器人和服务性机器人 第三代：智能机器人
2、工业机器人的构成 操作部分、主机部分、控制部分、检测 部分
3、机器人在各国的发展： 机器人技术在美国、英国、法国、苏联、 日本、中国的发展
1.2 现代制造业中的机电一体 化技术
1.2.1 现代制造系统与新生产方式 1.2.2 机床产业数控化 1.2.3 机器人技术
1.2.1 现代制造系统与新生产方式
1、MRPII 制造资源计划（manufacturing resource planning 简称MRPII）是基于物料需求计 划（Material Requirement Planning）扩 展而成的，它把生产、库存、采购、销 售、财务、成本等系统都联系起来，发 展成为一个覆盖企业全部生长资源的管 理信息系统。
机电一体化系统设计(最终版)ppt课件
2020/4/11
电力拖动
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第三节 机电一体化的相关技术
机械技术（精密机械技术）
是机电一体化的基础。机电一体化的机械产 品与传统的机械产品的区别在于：机械结构 更简单、机械功能更强、性能更优越。
机械技术的出发点在于如何与机电一体化技 术相适应，利用其他高新技术来更新概念， 实现结构、材料、性能以及功能上的变更。
现代机械：以力学、电子学、计算机学、控制 论、信息论等为理论基础，以经验、机、电、 计算机、传感与测试等技术为实践基础。
机械：强度高、输出功率大、承载大载荷；实 现微小复杂运动难。
电子：可实现复杂的检测和控制；但无法实现 重载运动。
202的定义
机电一体化是在以机械、电子技术和计算 机科学为主的多门学科相互渗透、相互结 合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴 边缘技术学科。
2020/4/11
电力拖动
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第四节 机电一体化系统的 基本功能要素
接口
将各要素或子系统连接成为一个有机整体， 使各个功能环节有目的地协调一致运动， 从而形成机电一体化的系统工程。
其基本功能主要有三个：变换、放大、传 递
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电力拖动
40
第五节 本课程的目的和要求
本课程的目的和要求
第三节 机电一体化的相关技术
自动控制技术
自动控制技术的目的在于实现机电一体化 系统的目标最佳化。 机电一体化系统中的自动控制技术主要包 括位置控制、速度控制、最优控制、自适 应控制、模糊控制、神经网络控制等。
2020/4/11
电力拖动
26
第三节 机电一体化的相关技术
伺服驱动技术
伺服驱动技术就是在控制指令的指挥下， 控制驱动元件，使机械的运动部件按照指 令要求运动，并具有良好的动态性能。 常见的伺服驱动系统主要有电气伺服和液 压伺服。
机电一体化系统设计-概论ppt课件
精选PPT课件
30
机电一体化产品根据结构和电子技术与计 算机技术在系统中的作用可以分为三类：
• （1）原机械产品采用电子技术和计 算机控制技术;
• （2）用集成电路或计算机及其软件 代替原机械的部分结构;
• （3）利用机电一体化原理设计的全 新的机电一体化产品.
精选PPT课件
31
2 机械制造过程的机电一体化
6
二. 机电一体化技术的发展
• 由于大规模集成电路和超大规模集成电 路的出现，特别是微型电子计算机的空 前发展，促进了机械技术和电子技术相 互交叉和相互渗透，并使机械技术和电 子技术在系统论、信息论和控制论的基 础上有机地结合起来，形成今天的机电 一体化技术。
精选PPT课件
7
• 直到70年代初，日本人对机电一体化的 长期实践和最新应用成果加以系统的概 括和总结，才形成一个比较完整的机电 一体化概念。此后由于大规模集成电路 技术和微型计算机技术的迅速发展，使 得机电结合的形式更加灵活，内容更加 丰富，应用更加广泛，因而在以机械工 业为主的传统产业中引发了一场大规模 的机电一体化技术革命。
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24
5。执行机构
• 包括机械传动与操作机构，在 控制信息作用下完成要求的动作， 实现产品的主功能。执行机构因作 业对象不同而形式各异。
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25
四。机电一体化的意义
• 机电一体化技术可以用来设计新型 的机电一体化产品，改造旧的机电 产品，使机电产品的面貌大大改观， 达到功能增强、精度提高、结构简 化(体积减少、重量减轻)、可靠性提 高、改善操作、提高柔性、性能价 格比大大改善的目的。
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13
系统的目的功能
精选PPT课件
机电一体化系统设计课件
机械传动系统设计
选择合适的传动方式
根据工作需求和条件，选择合适的传 动方式，如齿轮传动、带传动、链传 动等。
确定传动装置的参数
根据机械系统的功率、转速和运动特 性，确定传动装置的参数，如齿轮模 数、带轮直径等。
优化传动装置的结构
在满足功能和可靠性的前提下，优化 传动装置的结构，降低制造成本和维 护成本。
控制系统的基本概念是指通过一定的 控制手段，使被控对象根据设定的目 标进行运作的系统。
控制系统的组成
控制系统的分类
根据不同的分类标准，控制系统可以 分为开环控制系统和闭环控制系统、 连续控制系统和离散控制系统等。
控制系统通常由控制器、受控对象、 执行机构和反馈回路等部分组成。
控制系统设计方法
系统工程方法
考虑传动装置的安装和维修
在设计传动装置时，应考虑其安装和 维修的便利性，以确保机械系统的长 期稳定运行。
机械结构设计
确定机械结构的基本布局 根据机械系统的功能和使用要求 ，确定合理的机械结构基本布局 。
进行结构优化 在满足功能和可靠性的前提下， 对机械结构进行优化，降低制造 成本和维护成本。
设计关键零部件
数控机床的机电一体化设计特点
数控机床的机电一体化设计主要体现在数字化控 制技术的应用上，包括高精度定位、高速切削、 高刚性结构等。
工业机器人的机电一体化设计
工业机器人概述
01
工业机器人是一种自动化生产设备，能够实现高效、精准、快
速的作业。
工业机器人的组成
02
工业机器人由机械臂、控制系统、伺服系统等部分组成，各部
机电一体化的发展历程与趋势
总结词
发展与展望
详细描述
机电一体化技术的发展经历了多个阶段，从最初的简单机械与电气组合，到计算机控制 和可编程逻辑控制器的出现，再到现代的智能制造和物联网技术，其发展历程体现了技 术与工业需求的不断进步。未来，随着人工智能、大数据等新技术的融合，机电一体化
机电一体化系统设计课件(PPT51张)
真题解析——选择题
（ 05、4 ）1、主要用于系统中各级间的信息传递 的模块称为【 】 B A．软件模块 C．通信模块 B．接口模块 D．驱动模块
（ 04、4 ）1．由计算机网络将计算机辅助设计、 计算机辅助规划、计算机辅助制造联接成的系统称
为【 】
D
A．顺序控制系统 C．柔性制造系统
真题解析——选择题
（ 12、4 ）1．用于承载、传递力和运动的模块是
【 】A
A．机械受控模块 C．接口模块 B．驱动模块 D． 微计算机模块
（ 09、4 ）1．系统中用于提供驱动力改变系统运 行状态，产生所希望运动的模块称为 【 】 A A．驱动模块 B．接口模块 C .微计算机模块 D．测量模块
B．自动引导车系统 D． 计算机集成制造系统
真题解析——选择题
（ 03、4 ）1.将计算机数控机床、工业机器人以 及自动引导车联接起来的系统称( C ) A.顺序控制系统 B.计算机集成制造系统 C.柔性制造系统 D.伺服系统 （ 02、4 ）1.受控变量是机械运动的一种反馈控 制系统称( A.顺序控制系统 D.工业机器人 )B B.伺服系统 C.数控机床
1.2 典型机电一体化系统
工业机器人组成部件：主体结构、终端器、控制器
1.2 典型机电一体化系统
4、自动导引车 自动导引车是另一种形式的移动工业机器人。他能 跟踪编程路径，在工厂内江一个零件从一个地方移动 到另一个地方。
1.2 典型机电一体化系统
5、顺序控制系统 顺序控制系统是按照预先规定的次序完一系列操作 的系统。 根据如何开始和终结操作可分为两类： （1）当某一事件发生时，开始或结束操作的称为事件驱 动顺序控制； （2）在某一时刻或一定时间间隔之后，开始或结束操作 的称为时间驱动顺序控制。
机电系统设计-绪论1
有“智能化”的特征。
2020/4/12
机电系统设计
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1.2 机电一体化系统的基本构成
1.2.1机电一体化系统的构成及其要素 1.2.2机电一体化系统构成要素的联接
2020/4/12
机电系统设计
13
1.2.1机电一体化系统的构成及其要素
★ 机电一体化系统主要解决的问题
物质流、能量流和信息流（所谓工业三大要素） 的问题，其主要功能是对物质、能量和信息的变换 （处理）、传递（移动、传输）、存储（保持、积 蓄和记录）。
☆机电一体化系统
具有机电一体化技术的一种新型的机电系统。应用机 电一体化技术的机械产品就称为机电一体化产品。
机
汽车
电
一
机器人
体
化
各类家电
产 品
数控机床
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机电系统设计
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1.1 机电一体化系统涵义
☆机电一体化系统
从系统的观点看，机电一体化系统体现整体性，
是一个由相互区别、相互作用的机械、电子部分有机地
121机电一体化系统的构成及其要素2017522机电系统设计15121机电一体化系统的构成及其要素机电一体化控制系统组成框图2017522机电系统设计16121机电一体化系统的构成及其要素机电一体化系统要素构成机电一体化系统五大部分机械本体动力与驱动执行机构传感测试控制及信息处理2017522机电系统设计17121机电一体化系统的构成及其要素人体构成要素人体要素对应功能以人为参照物2017522机电系统设计18121机电一体化系统的构成及其要素机电一体化系统构成要素与人体构成要素的对应关系机电一体化系统要素功能人体要素控制器计算机等控制信息存储处理传送头脑传感器检测信息收集与变换感官执行部件驱动操作四肢动力源提供能力能量内脏机械本体支持与连接躯干2017522机电系统设计19121机电一体化系统的构成及其要素2017522机电系统设计206
绪论机电一体化系统设计冯浩PPT课件
机床的智能化就是重要应用。 “智能化”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。
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2 网络化 • 随着计算机的发展，网络技术也得到巨大发展，在此基础上我们希
第24页/共29页
数 控 铣 床
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数控车床
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焊接机器人
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• 汽车防抱死系统(ABS)
第28页/共29页
谢谢您的观看！
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5、执行机构（执行元件） 包括机械传动与操作机构，接收控制信息，完成 要求的动作，实现主功能。 要求：高性能、高精度、高效率
第21页/共29页
• 机电一体化系统的五个组成要素之间并非彼此无关或者简单拼凑在一起，而是在 工作中它们要各司其职，互相补充、互相协调，共同完成规定任务。
术开辟了发展的广阔天地。
第10页/共29页
机电一体化技术的发展趋势
• 机电一体化技术的发展必须依赖并促进相关技术的发展，同时也必然与社会的发展结合。机电一体化技术 正在向智能化、网络化、微型化和系统化发展。
第11页/共29页
• 1 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。机器人与数控
得到提到。如电子秤、数显量具、全自动洗衣机。 • 功能替代型产品的主要特征：采用微电子技术及装置取代原产品中的机械控制功能、信息处理功能或主功
能，是产品结构简化、性能提高、柔性增强。如电子缝纫机、电子石英钟。
机电一体化系统基本组成ppt课件
第一章 绪论
主要内容 • 1.3 机电一体化系统基本组成
1.3 机电一体化系统基本组成
数字执行器 模拟执行器
机械系统
数字传感器 模拟传感器
微处理器控制系统
1.3.1机电一体化的关键要素
仿真和建模
机
电 一
自动控制
体
化
优化
信息系统
机电
机械系统
执行器 传感器
电气系统
实时接口
数/模 模/数
计算机系统
1.3.2 机电一体化系统搭建
控制系统意味着通过它可以按照所希望的 方式保持和改变机器、机构或其他设备内任 何感兴趣或可变的量。控制系统同时是为了 使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。
控制系统主要由：控制器，被控对象，执 行机构和传感检测四个环节组成。
控制系统
• 控制物理系统的输出
– 通过设置物理系统的输入
• 跟踪
执行器
扰动
• 例如
ut (风门)
wt(道路等级)
车型
– 巡航控制 – 恒温器控制
参考输入 rt
(期望速度)
ut F (rt )
设备模型
vt
vt1 0.7vt 0.5ut wt
vt 1
控制率
ut P rt
–
磁盘驱动控制
目标:设计F 使v接近r
控制器
设备(汽车)
系统模型
vt1 0.7vt 0.5 Prt
• 系统
– 一个有输入和输出的黑箱
输入
• 测量系统
– 测量输入变量，输出显示 温度
• 控制系统
– 输入设定值，输出正确的
设定值
温度,设定值
系统 温度计 集中供热系统
主要内容 • 1.3 机电一体化系统基本组成
1.3 机电一体化系统基本组成
数字执行器 模拟执行器
机械系统
数字传感器 模拟传感器
微处理器控制系统
1.3.1机电一体化的关键要素
仿真和建模
机
电 一
自动控制
体
化
优化
信息系统
机电
机械系统
执行器 传感器
电气系统
实时接口
数/模 模/数
计算机系统
1.3.2 机电一体化系统搭建
控制系统意味着通过它可以按照所希望的 方式保持和改变机器、机构或其他设备内任 何感兴趣或可变的量。控制系统同时是为了 使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。
控制系统主要由：控制器，被控对象，执 行机构和传感检测四个环节组成。
控制系统
• 控制物理系统的输出
– 通过设置物理系统的输入
• 跟踪
执行器
扰动
• 例如
ut (风门)
wt(道路等级)
车型
– 巡航控制 – 恒温器控制
参考输入 rt
(期望速度)
ut F (rt )
设备模型
vt
vt1 0.7vt 0.5ut wt
vt 1
控制率
ut P rt
–
磁盘驱动控制
目标:设计F 使v接近r
控制器
设备(汽车)
系统模型
vt1 0.7vt 0.5 Prt
• 系统
– 一个有输入和输出的黑箱
输入
• 测量系统
– 测量输入变量，输出显示 温度
• 控制系统
– 输入设定值，输出正确的
设定值
温度,设定值
系统 温度计 集中供热系统
相关主题
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有资料总结为六化：（1）智能化（2）模块化（3 ） 网络化（4）微型化（5）绿色化（6）人性化
机电一体化系统设计01 绪论
6权威定义：
1.1 基本概念
❖起源：日本，20世纪70年代； ❖合成词：Mecha—tronics。它取英语
Mechanics(机械学)的前半部和Electronics （电子学）的后半部分拼成一个新词； ❖ (ASME)由计算机信息网络协调与控制的用 于完成包括机械力、运动和能量流等动力 学任务的机械和(或)机电部件相互联系的 系统。
机电一体化系统设计01 绪论
1.1 基本概念
4.现状
机电一体化占据主导地位是制造产业发展的必然趋势,而制 造产业是整个科学技术和国家经济发展的基础工业,因而机 电一体化在当前激烈的国际政治、军事、经济竞争中起着举 足轻重的作用,受到各工业国家的极大重视。
日本将智能传感器,计算机芯片制造技术,具有视频、触觉和 人机对话能力的人工智能工业机器人,柔性制造系统等,列为 高技术领域的重大研究课题。
机电一体化系统设计01 绪论
数 控 铣 床
机电一体化系统设计01 绪论
数控车床 机电一体化系统设计01 绪论
CNC
位置,速 度反馈
位置,速度 检测单元
电机
数控机床伺服系统组成
机电一体化系统设计01 绪论
机械 部件
焊接机器人
机电一体化系统设计01 绪论
机电学 电子系统 机
械 机电
系
系统 数字
统 机械
控制
CAD
信息系统
机电一体化系统设计01 绪论
1.1 基本概念
发展概况：
1. 20世纪60年代前为第一阶段，“萌芽阶段”
事实上要追溯到20年代以前，工程师们自觉或者不自觉地把 机械产品和电子技术相结合，以提高机械产品的性能。但是由于 电子技术的发展相对落后，使得机械与电子的结合还没有得到广 泛的应用。
2.朱喜林等.机电一体化设计基础.科学出版社.2005 年
3.张立勋 等.机电一体化系统设计.高等教育出版社. 2007年
4.张建民.机电一体化系统设计(第三版).高等教育出 版社.2007年
(以上教材可机电从一体化网系统上设计可01 绪下论 载电子版)
第一章 概论
• 1.1 机电系统基本概念 • 1.2 机电系统的构成 • 1.3 机电系统共性关键技术 • 1.4 机电系统产品设计与工程路线 • 1.5 机电系统的发展趋势
2. 70年代到80年代为第二阶段，“蓬勃发展阶段”， 理论研究阶段
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各国均对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。
西欧高技术发展规划“尤里卡”计划,提出五大关键技术领 域,其中包括研制可自由行动、决策并易于人机对话的欧洲 第三代安全民用机器人,广泛合作研究计算机辅助设计、制 造、生产、管理的柔性系统,实现工厂全面自动化等机电一 体化研究方向。
机电一体化系统设计01 绪论
1.1 基本概念
我国已研制成功了用于喷漆、焊接、搬运以及能前 后行走的、能爬墙、能上下台阶、能在水下作业的 多种类型机器人。CIMS研究方面,我国已在清华大学 建成国家CIMS工程研究中心（ERC）,在一些著名大 学和研究单位建立了7个CIMS单元技术实验室和8个 CIMS培训中心,在国家立项实施CIMS的企业已达70余 家。1994年清华大学荣获美国制造工程师协会（SME） 颁发的CIMS研究“大学领先奖”。1995年北京第一 机床厂荣获SME颁发的“工业领先奖”。上述成果的 取得使我国在制造业机电一体化的研究和应用方面 积累了一定的经验,它必将推动机电一体化技术向更 高层次纵深发展。
机电一体化系统设计
机电一体化系统设计01 绪论
主要教学内容
1.机电系统概述 2.机电系统分析与设计方法 3.机械系统部件的选择与设计 4.检测系统选择与设计 5.微机控制系统选择与设计 6.伺服驱动系统设计 7.机电系统实例
机电一体化系统设计01 绪论
参考教材
1. 冯浩.机电一体化系统设计.华中科技大学出版 社.2009年
机电一体化系统设计01 绪论
1.1 基本概念
3. 90年代后期为第三阶段，“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。
机电一体化系统设计01 绪论
1.1 基本概念
❖ 美国《技术评论》认为，有十种新兴技术在不远的 将来会产生巨大影响：其中机电一体化技术排名第 一。
❖ 由于机电一体化技术对现代工业和技术的发展具有 巨大的推动力,因此世界各国均将其作为工业技术 发展的重要战略之一。
❖ 机电一体化技术在制造业的应用从一般的数控机床、 加工中心和机械手发展到智能机器人、柔性制造系 统（FMS）、无人生产车间和将设计、制造、销售、 管理集于一体的计算机集成制造系统（CIMS）。
机电一体化系统设计01 绪论
1.1 基本概念
5.总的发展趋势
① 性能上，向高精度，高效率，智能化的方向发展，以数 控机床为例，控制精度0.1um，进给速度100m/min以 上，联动轴数15轴以上，界面、通讯等长足发展；
② 功能上，向小型化、轻型化、多功能化方向发展。 ③ 层次上，向系统化，复合集成化方向发展。
机电一体化系统设计01 绪论
1.1 基本概念
• 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、信息与控制技术等在系统工程基础上有 机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学 技术。
• 机电一体化不是机械与电 子简单的叠加，而是在信 息论、控制论和系统论的 基础上建立起来的综合应 用技术。
机电一体化系统设计01 绪论
6权威定义：
1.1 基本概念
❖起源：日本，20世纪70年代； ❖合成词：Mecha—tronics。它取英语
Mechanics(机械学)的前半部和Electronics （电子学）的后半部分拼成一个新词； ❖ (ASME)由计算机信息网络协调与控制的用 于完成包括机械力、运动和能量流等动力 学任务的机械和(或)机电部件相互联系的 系统。
机电一体化系统设计01 绪论
1.1 基本概念
4.现状
机电一体化占据主导地位是制造产业发展的必然趋势,而制 造产业是整个科学技术和国家经济发展的基础工业,因而机 电一体化在当前激烈的国际政治、军事、经济竞争中起着举 足轻重的作用,受到各工业国家的极大重视。
日本将智能传感器,计算机芯片制造技术,具有视频、触觉和 人机对话能力的人工智能工业机器人,柔性制造系统等,列为 高技术领域的重大研究课题。
机电一体化系统设计01 绪论
数 控 铣 床
机电一体化系统设计01 绪论
数控车床 机电一体化系统设计01 绪论
CNC
位置,速 度反馈
位置,速度 检测单元
电机
数控机床伺服系统组成
机电一体化系统设计01 绪论
机械 部件
焊接机器人
机电一体化系统设计01 绪论
机电学 电子系统 机
械 机电
系
系统 数字
统 机械
控制
CAD
信息系统
机电一体化系统设计01 绪论
1.1 基本概念
发展概况：
1. 20世纪60年代前为第一阶段，“萌芽阶段”
事实上要追溯到20年代以前，工程师们自觉或者不自觉地把 机械产品和电子技术相结合，以提高机械产品的性能。但是由于 电子技术的发展相对落后，使得机械与电子的结合还没有得到广 泛的应用。
2.朱喜林等.机电一体化设计基础.科学出版社.2005 年
3.张立勋 等.机电一体化系统设计.高等教育出版社. 2007年
4.张建民.机电一体化系统设计(第三版).高等教育出 版社.2007年
(以上教材可机电从一体化网系统上设计可01 绪下论 载电子版)
第一章 概论
• 1.1 机电系统基本概念 • 1.2 机电系统的构成 • 1.3 机电系统共性关键技术 • 1.4 机电系统产品设计与工程路线 • 1.5 机电系统的发展趋势
2. 70年代到80年代为第二阶段，“蓬勃发展阶段”， 理论研究阶段
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各国均对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。
西欧高技术发展规划“尤里卡”计划,提出五大关键技术领 域,其中包括研制可自由行动、决策并易于人机对话的欧洲 第三代安全民用机器人,广泛合作研究计算机辅助设计、制 造、生产、管理的柔性系统,实现工厂全面自动化等机电一 体化研究方向。
机电一体化系统设计01 绪论
1.1 基本概念
我国已研制成功了用于喷漆、焊接、搬运以及能前 后行走的、能爬墙、能上下台阶、能在水下作业的 多种类型机器人。CIMS研究方面,我国已在清华大学 建成国家CIMS工程研究中心（ERC）,在一些著名大 学和研究单位建立了7个CIMS单元技术实验室和8个 CIMS培训中心,在国家立项实施CIMS的企业已达70余 家。1994年清华大学荣获美国制造工程师协会（SME） 颁发的CIMS研究“大学领先奖”。1995年北京第一 机床厂荣获SME颁发的“工业领先奖”。上述成果的 取得使我国在制造业机电一体化的研究和应用方面 积累了一定的经验,它必将推动机电一体化技术向更 高层次纵深发展。
机电一体化系统设计
机电一体化系统设计01 绪论
主要教学内容
1.机电系统概述 2.机电系统分析与设计方法 3.机械系统部件的选择与设计 4.检测系统选择与设计 5.微机控制系统选择与设计 6.伺服驱动系统设计 7.机电系统实例
机电一体化系统设计01 绪论
参考教材
1. 冯浩.机电一体化系统设计.华中科技大学出版 社.2009年
机电一体化系统设计01 绪论
1.1 基本概念
3. 90年代后期为第三阶段，“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。
机电一体化系统设计01 绪论
1.1 基本概念
❖ 美国《技术评论》认为，有十种新兴技术在不远的 将来会产生巨大影响：其中机电一体化技术排名第 一。
❖ 由于机电一体化技术对现代工业和技术的发展具有 巨大的推动力,因此世界各国均将其作为工业技术 发展的重要战略之一。
❖ 机电一体化技术在制造业的应用从一般的数控机床、 加工中心和机械手发展到智能机器人、柔性制造系 统（FMS）、无人生产车间和将设计、制造、销售、 管理集于一体的计算机集成制造系统（CIMS）。
机电一体化系统设计01 绪论
1.1 基本概念
5.总的发展趋势
① 性能上，向高精度，高效率，智能化的方向发展，以数 控机床为例，控制精度0.1um，进给速度100m/min以 上，联动轴数15轴以上，界面、通讯等长足发展；
② 功能上，向小型化、轻型化、多功能化方向发展。 ③ 层次上，向系统化，复合集成化方向发展。
机电一体化系统设计01 绪论
1.1 基本概念
• 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、信息与控制技术等在系统工程基础上有 机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学 技术。
• 机电一体化不是机械与电 子简单的叠加，而是在信 息论、控制论和系统论的 基础上建立起来的综合应 用技术。