机电一体化技术概述及应用

机电一体化技术概述及应用

[摘要]将信息技术最新成果引入传统的机械生产领域已经成了整个社会生产领域的共同趋势。本文从机电一体化基本组成部分开始阐述接着探讨了机电一体化系统常见的应用领域，最后对机电一体化的发展方向进行了研究。

[关键词]机电机械动力控制性能

中图分类号：th-39；td60 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）10-0221-01

信息技术有三个大的支柱性技术，就是计算机技术、通信技术以及控制技术。而伴随工业革命产生的机械技术与信息技术的结合，就构成了所谓的机电一体化技术。机电一体化技术的最终目标是围绕着以信息技术第五次革命为核心的信息技术革命，最大限度的提高工业生产的效率和产品的质量。将信息技术最新成果引入传统的机械生产领域已经成了整个社会生产领域的共同趋势。尤其是新兴的一些诸如微电子技术等技术的引入，已经使传统的产品在功能上、性能上以及制造工艺上提高到了一个崭新的高度。制造出了很多革命性的新产品和新设备，给整个社会带来了极大的经济效益和社会效率。不断发机电一体化技术，设计生产出更好的产品，改变机械产品和机械工业的面貌，满足社会和生活的各种需求，已经成为了机电行业从业人员肩负的历史使命。

1 机电一体化基本组成部分

1.1 机械系统

机械系统是机电一体化系统的本体，其包括了框架、机身、机械传动和连接等部分。机械系统是实现产品功能的机械基础。所以机械系统的质量档次要求十分高，需要在材料、结构、工艺、尺寸等全方位的满足机电一体化产品可靠、节能、高效、尽量小轻便等现代化要求。针对机械系统的硬性指标也比较多，除了机械的刚度、体积、精度、强度、重量等指标外，机械系统技术开发的标准化、系列化、模块化都属于对机械系统的指标考察范围。对机械系统的严格要求对整个机电一体化系统是有基础性意义的，也便于机械系统的快速组合和更换。

1.2 动力系统

机电一体化系统中，动力系统的作用十分大，动力系统为机电一体化系统提供必要的能量和动力。为执行机构工作以完成预定的主要目标性功能。机电一体化系统中的动力系统主要包括液、电、气或者其他一些动力来源。如今我国国内的机电一体化产品动力来源以电为主。而电力动力系统一般包括驱动电力、电源、电动机等等。

1.3 传感检测系统

传感检测装置是机电一体化系统的感觉器官，它是实现自动控制、自动调节的关键环节，其功能越强，系统的自动化程度越高。传感检测技术的内容：一是研究如何将各种被检测量（包括物理量化学量和生物量等）转换为与之成比例的电量；二是研究对转换的电信号的加工处理，如放大、补偿、标定及变换等。传感检测系统的功能一般由测量仪器或者测量仪表来实现，由于现代机电一体化

系统对系统要求比较高，于是对传感与检测系统的要求是体积相对小些，这样便于安装和连接，同时检测精度也会提高，抗干扰能力随之增强。

1.4 信息处理控制系统

根据机电一体化的产品的功能和性能要求，信息处理及控制系统接收传感和检测系统的反馈信息，并对其进行相应的处理、决策和运算，以对产品的运行施以规定的控制，实现控制的功能。机电一体化产品中，信息处理及控制系统主要是让计算机的软件和硬件及其相应的接口所组成。信息处理技术信息处理技术包括信息的交换存取运算判断和决策。实现信息处理的主要工具是计算机，因此信息处理技术与计算机技术是密切相关的。机电一体化系统中主要采用工业控制机（包括可编程控制器，单多回路调节器，单片微控制器，总线式工业控制机，分布式计算机控制系统）进行信息处理。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。自动控制所依据的理论是自动控制原理（包括经典控制理论现代控制理论和智能控制理论），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、自适应控制和智能控制等。

1.5 执行系统

机电一体化中的执行系统就如同军队中的司令部一样支配着机电一体化系统中的各个部分去完成各自的任务，从司令部中发出各种指令和控制信号，协调系统中的各个部件合理地完成所有的既定功能和作用。都需要执行系统的直接参与完成，执行系统是运动系

统，一般采用电液、电和磁以及机械等常见运动结构。

2 机电一体化系统常见的应用领域

随着全球一体化的迅速发展，各个领域之间相互渗透也逐步深入，进一步给机电一体化系统的发展提供了很好的平台。机电一体化系统的应用领域也越来越多，越来越丰富。一般来讲，机电一体化系统在以下领域运用的较为深入。

2.1 机器人设计领域

工业机器人在我国工业中的发展中起到了不可替代的作用，业内曾经总结，工业机器人在我国工业中大致可以分为三个时期。第一个时期被称之为再现机器人，这些机器人只能根据芯片要求进行活动，智能性很差，难以根据第一代机器人的具体工作环境以及不同的操作背景进行适应；第二个时期工业机器人已经有了较大规模的改进，通过在之前的基础上加入传感模块，这个时代的机器人以及能够表现出一定的智能性。逐步的可以对一些实际情况作出一定的反馈控制，逐步是的工业机器人的实用性增强。在机电一体化技术逐步增强的基础之上，第三时期的工业机器人已经在计算机技术的深入渗透之下，可以进行相对复杂的判断、决策、以及逻辑推理能力。可以在一定的环境中相对自主的进行作业。在这个问题上机电一体化技术功不可没。

2.2 数控机床领域

数控机床在工业中的地位已经毋庸置疑，经过近五十年的发展，数控机床在机电一体化技术的帮助下，已经逐步地在其功能、操作

控制、操作精度、机床结构上都有了十分快的提升。具体表现在以下几个方面。首先，硬件系统的开放性设计使得功能模块的兼容性、层次性逐步增强，并极大地提高使用者的机床使用效率。其次，结构上的设计逐步采用模块化或者总线型以及紧凑型的结构，一些比较好的数控机床已经采取了多中央处理器，多总线的体系设计，整体结构更加合理。再次，智能化、以及wop技术的设计。在一线制造车间就可以实现加工过程中的动态仿真，同时一些好的机制，如模糊控制、在线诊断等相对智能的机制。进一步提高了一线制造车间的效率。最后，引入多通道控制以及多线程控制，一台机床可以同时完成多个以前需要多个机床完成的不同人物，同时还能够引入一些运营机制，如机床主要部件检测、机械手情况控制、物料搬运等，都可以集成到系统中去。增强了机床的使用效率和能力。

3 机电一体化的发展方向

3.1 智能化是机电一体化的发展趋势之一

随着计算机技术的飞速发展以及在机电领域的有效运用，人工智能在这一领域中的运用逐步得到业内专家的重视，其中第三代工业机器人的应用就是重要的发展体现。

3.2 高性能化是机电一体化的发展趋势之一

社会需求随着可支配收入的增加变得越来越旺盛，在不增加人力资源的基础之上，高性能高效率就变成了机电一体化的重要发展趋势之一。而机电一体化中的最新的cnc系统就是针对当前高精度、高速度、高可靠性以及高效率的要求而产生的。