典型的机电一体化系统解析
机电一体化系统概述
机电一体化系统概述机电一体化系统（Mechatronics System）是指将机械工程、电子工程和控制工程有机结合的一种综合性系统。
它融合了机械结构、传感器、执行器、电机、电子元件、控制系统和计算机等多种技术手段，实现了机械运动、能量转换和信息处理的一种智能化系统。
机电一体化系统的应用领域非常广泛，如机械制造、自动化生产线、汽车工业、航天航空、能源设备等。
机电一体化系统的组成包括多个子系统，如机械结构子系统、电子子系统、能源子系统和控制子系统等。
机械结构子系统主要由机械传动装置、机构部件和传感器等组成，它们协同工作，通过运动变换和能量转换实现特定的机械功能。
电子子系统则负责信号的采集、处理和控制执行器的工作，例如传感器可以感知环境信息，电机可以驱动机械运动。
能源子系统则是为整个系统提供能量，例如电源、电池或气压等。
控制子系统是机电一体化系统的“大脑”，通过对信号的处理和控制算法的实现，实现系统的自动化和智能化。
机电一体化系统的设计和开发需要考虑多种因素。
首先，需要对系统所应用的工作环境进行充分的分析和调研，包括温度、湿度、振动、噪声等，以便选择合适的机械结构和电子元件。
其次，需要对系统的功能要求进行明确，包括速度、精度、负载承载能力等。
此外，还需要对系统的可靠性、可维护性和安全性等进行全面的考虑。
机电一体化系统的应用领域非常广泛。
在机械制造领域，它可以用于自动化生产线的搬运、组装和装配等工作，提高生产效率和质量。
在汽车工业中，机电一体化系统可以实现汽车的自动驾驶和智能控制，提高行车安全性和舒适性。
在航天航空领域，机电一体化系统可以用于飞行器的导航、定位和控制，实现飞行器的自主飞行。
在能源设备领域，机电一体化系统可以用于风力发电、太阳能发电和水力发电等，提高能源利用效率和环境保护。
总之，机电一体化系统是一种综合性的系统，将机械工程、电子工程和控制工程有机结合，实现了机械运动、能量转换和信息处理的一种智能化系统。
机电一体化系统设计典型实例
1
优势
提高劳动效率，降低成本，增强品质和可靠性，利于维护和管理，并且有一定的 生态效益。
2
挑战
需要协调多个领域的专业技能和信息，需要对未来市场趋势和新技术有敏锐的洞 察力。
结论和总结
未来趋势
随着城市化进程加速，智慧城市崛起，机电一体 化技术将发挥更加重要的作用。
应用广泛
除了上述提到的几个行业，机电一体化技术还可 以广泛应用于医疗、农业、能源等领域。
利用机器视觉技术和高精度 地图，实现自动驾驶，减少 人为事故，提高交通规划的 效率。
智能设施
借助物联网技术和现代传感 器，交通设施变得更加智能 化，如自动收费、智慧路灯、 快速充电等。
流量管理
交通监测和分析系统可以帮 助城市管理者更好地解决交 通拥堵、路况状况和安全问 题。
机电一体化系统设计的优势和挑战
典型实例1：自动化生产线
质量控制
为了生产一致的高质量产品，生产线上使用了 各种传感器、机器视觉技术，以及即时数据处 理软件。
智能机械
生产线使用了各类高效率的机械装备，如机器 人和自动化部件来执行重复性工作。
实时监控
使用先进仪表和监控系统来跟生产量、质量， 及时发现和解决问题。
典型实例2：智能家居系统
提高质量
优秀的系统设计可以增加 可靠性和一致性，减少错 误率，提高产品质量。
机电一体化系统设计的基本原则
1
综合考虑
根据具体需求和环境条件，综合考虑
高效稳定
2
机械、电气、控制等因素。
设计系统要注重功能稳定性，保证机
电作用的高效协同。
3
安全实用
系统设计要符合安全要求，具有便于 维修、保养和更新升级的特点。
第9章 典型机电一体化系统简介
纸币机构简图
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（3） 印字机构 印字机构的简图如图9-8用于印字机构的辊筒票纸有两种尺寸。一种是以 车票的短边宽度卷成辊状的，使用这种车票纸的印字机构称为纵切式。另一 种是以车票的长边宽度卷成辊状的，这称为横切式。纵切式从长边切断，横 切式从短边切断来完成车票的尺寸。 售票机用印字方法目前以热印式(即热敏点直接印字方式)为主，其特点 是：①不使用墨水，故不会脏手；②印刷文字全部可以用软件(程序)处理， 故能任意改变印字内容；③不需补充油墨，可用开关操作来变更日期(年、月、 日)，故操作方便、安装简单；④不需要存放印版的空间，印刷机构可装小盒 子中，并可印出多种车票； ⑤因没有印版选择的打印机构，因此可无噪声地 进行印刷。因为发行的每张车票不同，故 需要对每次印字内容进行编辑。这种编辑 全部由CPU处理，印刷内容分下面三部分： ①车票发售名的部分；②车票编号、年、 月、日等按规定改变的部分；③车票金额 每次发售都可任意选择的部分。 近年来又研究出各种自动售票机，并 且随着机电一体化的发展，将继续朝着操 作简便、购买速度快、省能、超省力(无 人售票车站)型的售票机方向发展。
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1.中央计算机系统（CCS）
该系统由一组计算机组成几个服务器和几个工作站,共同完成服务与系 统的运营管理。系统包括中央主机（数据服务器）、通信服务器、远程拨号 服务器、中央工作站（监控、系统设置、数据库、网管工作站等），其主要 功能:①收集及保存车站计算机上传的各类相关票务、账务、客流、车站设 备运行状态等数据；②监视和控制所有车站的运行状态，并下达给车站计算 机和车站设备；③设置系统运营参数及系统运行模式，并下达给车站计算机 和车站设备；④按照设定的日期（日、月、季、年）处理和统计收集到的各 类数据，生成相应的各类报表并打印；⑤时钟同步等。
机电一体化系统分析
机电一体化系统分析班级：姓名：学号：随着城市建设的不断发展,高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。
电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。
电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的,电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的,因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。
目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定,实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。
从控制方式和性能上来说,这两种方法并没有太大的区别。
国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活,抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。
电梯是将机械原理应用、电气技术、电力电子技术、电机与拖动理论、微处理器技术、自动控制理论、电力拖动自动控制系统、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备,它是建筑物中的永久性垂直交通工具。
为满足和提高人们的生活质量，电梯的智能化、自动化技术迅速发展。
特别是随着计算机网络技术、微电子和电力电子技术的飞速发展，现代电梯的技术含量日益提高。
在改善电梯性能的同时，对电梯的设计、管理和维护人员提出了更高的要求.电梯的基本结构电梯是机与电紧密结合的复杂产品，是垂直交通运输工具中使用最普遍的一种电梯.电梯的基本组成包括机械部份和电气部份，结构包括四大空间（机房部分、井道和底坑部分、围壁部分和层站部分)和八大系统（曳引系统、导向系统、门系统、轿厢、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统）。
电梯基本结构如图1所示。
1、机房部分机房用来安装曳引机、电控屏、限速器等。
机电一体化系统组成原理及架构的分析
机电一体化系统组成原理及架构的分析摘要:现在我国科学技术的发展速度越来越快，机电一体化的概念也在不断推广，其实每个机电一体化产品本身就是一个机电一体化系统，集合了电子元件和机械元件的一个符合系统，同时随着信息技术的普及，很多机电一体化产品也开始运用数据库技术。
机电一体化系统融合了多种技术，来实现整个系统的最优化，给人们的使用带来便利，可以说现在机电一体化系统的概念已经拓展到了全部自动化生产设备。
关键词:机电一体化；组成原理；架构机电一体化技术系统主要包括机械主体、传感器设备以及信息处理设备和执行机构等等，而较为高级的机电一体化系统不仅有硬件，也具备了可以实现各种硬件难以实现的功能的软件系统，这可以大大拓展设备的用途。
常见的机电一体化系统包括加工车床、工业机器人等等，机械电子技术除了就可以同于设备和生产技术的改造，同时也有助于柔性系统的制造和开发，例如工厂和办公自动化等等，这些都是其在未来应用的主要发展方向。
一、机电一体化系统的技术构成（一）自动控制技术自动控制技术的范围是非常广泛的，在控制理论的指导之下，对系统进行设计，同时也据此开展后续的系统仿真和现场调试，而控制技术包括了高精度定位的控制和速度的控制以及系统的自诊断和补偿等等。
（二）计算机技术计算机和信息技术在系统当中起到的作用例如信息的存取和交换以及决策、人工智能技术和神经网络技术，所以在未来，其应用也会越来越广泛，功能也会越来越丰富。
（三）机械技术机械技术在整个机电一体化技术当中处于基础地位，机械技术其主要着眼于如何实现机电一体化技术的适应程度，满足其高新技术的应用要求，并且简化结构、减轻重量、提高设备精度和性能，以及提高相关部位的坚固性。
对于机电一体化系统的制造来说，原有的机械理论仍然是非常重要的，同时借助于计算机技和人工智能系统等等就可以形成新的机械制造技术，进而形成新的机电一体化系统。
（四）系统技术从整体的概念组织对各种先关技术的应用，就叫系统技术，系统技术从全局的角度作为出发点，将总体进行分解，形成一个相互关联的功能单元，其中接口技术是其关键点，其可以实现将各部分都进行有效连接，保证功能的适配。
全自动波轮洗衣机机电一体化系统设计详解
全自动波轮洗衣机机电一体化系统设计详解一、引言本文档详细介绍了全自动波轮洗衣机机电一体化系统的设计。
通过简洁的语言，避免法律纠纷和复杂性，旨在让读者了解系统设计的基本原理和实施方法。
二、系统设计概述全自动波轮洗衣机机电一体化系统设计的目标是实现洗衣机的全自动化操作，提供用户友好的界面和高效的洗衣功能。
系统主要包括以下几个方面的设计：1. 控制系统设计控制系统是全自动洗衣机的核心，负责控制各个部件的运行和协调。
设计中需要考虑洗衣机的各种运行模式，如洗涤、漂洗、脱水等，并确保各个模式之间的切换顺畅和准确。
2. 传感器设计传感器是感知洗衣机内部状态的关键组件，包括水位传感器、温度传感器、转速传感器等。
传感器的设计需要考虑精度和可靠性，以确保洗衣机在各种工作条件下能够准确感知和响应。
3. 电机驱动设计电机驱动是控制洗衣机运转的重要部分。
设计中需要考虑电机的功率和效率，以及驱动电路的设计和保护措施，确保洗衣机能够稳定可靠地运行。
4. 用户界面设计用户界面是用户与洗衣机交互的重要途径。
设计中需要考虑界面的直观性和易用性，提供清晰的操作指引和显示功能，以便用户能够方便地使用洗衣机。
5. 安全性设计洗衣机是家庭电器，安全性设计是至关重要的。
设计中需要考虑电路的绝缘和保护措施，防止漏电和其他安全事故的发生。
三、系统设计实施方法为了实现全自动波轮洗衣机机电一体化系统的设计，可以采用以下实施方法：1. 确定需求：明确洗衣机的功能要求和用户界面的设计要求，为系统设计提供准确的目标。
2. 系统分析：对洗衣机的各个部件进行分析，确定所需的传感器、电机和控制器等关键组件。
3. 系统集成：将各个组件进行集成，设计合适的电路和接口，确保各个部件能够协调工作。
4. 测试验证：对系统进行全面的测试和验证，确保其功能和性能符合设计要求。
5. 优化改进：根据测试结果和用户反馈，对系统进行优化改进，提高其稳定性和用户体验。
四、结论本文档详细介绍了全自动波轮洗衣机机电一体化系统的设计原理和实施方法。
机电一体化系统设计专题：全自动波轮洗衣机案例分析
机电一体化系统设计专题：全自动波轮洗衣机案例分析1. 案例背景本案例分析旨在探讨机电一体化系统设计在全自动波轮洗衣机中的应用。
全自动波轮洗衣机是一种主要通过机电一体化系统实现洗涤、漂洗、脱水等功能的家电产品。
2. 系统设计原理全自动波轮洗衣机的机电一体化系统设计主要基于以下原理：- 传感器：通过安装在洗衣机中的传感器，实时感知洗涤过程中的各种参数，如水位、温度、转速等，从而调整系统的运行状态。
- 控制模块：洗衣机内部的控制模块根据传感器的反馈数据，控制电机、阀门、泵等装置的运行，实现不同洗涤阶段的自动切换。
- 电机：洗衣机内部的电机主要驱动波轮的旋转，实现洗涤和脱水功能。
- 水系统：机电一体化系统中的水系统包括水泵、水位传感器和阀门等，用于调节洗衣机内部的水位和水温，以及实现洗涤和漂洗功能。
- 漂洗和脱水系统：通过控制水泵和电机的运行，实现洗衣机的漂洗和脱水功能。
3. 设计优势机电一体化系统设计在全自动波轮洗衣机中具有以下优势：- 自动化程度高：通过传感器和控制模块的配合，实现全自动洗涤过程，减少用户操作的复杂性。
- 精确控制：传感器可以实时感知洗衣机内部的各种参数，控制模块可以根据这些数据进行精确的控制，提高洗涤效果。
- 节能环保：通过精确控制水位、水温和转速等参数，洗涤过程更加高效，节约水电资源，减少环境污染。
- 故障自诊断：机电一体化系统设计还可以通过传感器和控制模块的配合，实现故障自诊断功能，减少维修和维护成本。
4. 案例分析以某款全自动波轮洗衣机为例，其机电一体化系统设计实现了以下功能：- 洗涤过程中，通过水位传感器感知水位，控制水泵的运行，保持适当的水位；- 根据用户设定的洗涤程序，控制电机的转速，实现不同洗涤阶段的切换；- 通过温度传感器感知水温，调节热水和冷水的进水量，控制洗涤温度；- 在漂洗和脱水阶段，控制水泵的运行，实现漂洗和脱水功能。
5. 总结机电一体化系统设计在全自动波轮洗衣机中发挥了重要作用。
浅析机电一体化系统在机械工程中的实际应用
浅析机电一体化系统在机械工程中的实际应用机电一体化系统是指将电气控制和机械传动有机地结合在一起，构成具有一定功能的新型系统。
在机械工程领域，机电一体化系统已经得到了广泛的应用，为生产制造领域带来了革命性的变革。
本文将从机电一体化系统的定义和特点出发，深入浅出地分析其在机械工程中的实际应用。
一、机电一体化系统的定义和特点机电一体化系统是一种融合了机械、电子、控制和信息技术的新型系统。
通常由电气控制系统、传感器、执行机构、人机界面等组成，通过对传感器采集的信号进行分析处理，实现对机械装置的控制和调节。
机电一体化系统的特点主要包括以下几个方面：1. 综合性：机电一体化系统集成了机械、电气和计算机技术，可以实现多种功能的综合应用，广泛适用于各种机械设备和工艺流程。
2. 灵活性：机电一体化系统可以根据需求对机械装置进行灵活的控制和调整，大大提高了生产制造过程的灵活性和适应性。
3. 智能化：机电一体化系统具有较强的智能化水平，能够实现自动化控制、远程监测和智能诊断等功能，大大提高了生产效率和质量。
4. 高效性：机电一体化系统采用先进的控制和传感技术，能够快速响应和准确控制机械装置，提高了生产效率和能源利用率。
二、机电一体化系统在机械工程中的实际应用1. 数控机床数控机床是机电一体化系统在机械工程中的典型应用之一。
数控机床通过将电气控制系统与机械传动系统有机地结合在一起，实现对机床工作过程的自动化控制，大大提高了加工精度和生产效率。
数控机床还具有灵活性高、适应性强、操作简便等特点，广泛应用于各种数控加工领域。
2. 自动化生产线机电一体化系统在自动化生产线中的应用也非常广泛。
通过对传感器采集的信号进行实时监测和分析，机电一体化系统可以实现对生产线上各种设备和工艺过程的自动化控制和调节，大大提高了生产效率和产品质量。
机电一体化系统还可以实现智能化诊断和远程监测，提高了生产管理的水平和效率。
3. 工业机器人工业机器人是机械工程领域中另一个重要的应用领域。
机电一体化技术基础课件：典型机电一体化系统(产品)分析
典型机电一体化系统分析
(1) 什么是“插补”。 插补:就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点
的密化。
典型机电一体化系统分析
(2) 程序编制及程序载体。 ①数控程序 数控程序：是数控机床自动加工零件的工作指令。 编制程序的工作可由人工进行；对于形状复杂的零
件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程 (APT)或CAD/CAM设计。
2) 机器人分类
工业机器人
机器人
特种机器人
服务机器人 水下机器人 娱乐机器人 军用机器人 农业机器人 机器人化机器
典型机电一体化系统分析
3) 工业机器人定义 工业机器人定义：就是面向工业领域的多关节机械手或多自
由度的机器人。
工业机器人按程序输入方式区分为编程输入型和示教输 入型两类。
示教输入型机器人的示教方法有两种：一种是由操作者 用手动控制器。另一种是由操作者直接引导执行机构。
典型机电一体化系统分析
7.1 了解数控机床 1. 数控机床的发展及其基本原理
1) 数控机床的发展 （1）数控技术：即NC(Numerical Control)技术，是指用数 字化信息(数字量及字符)发出指令并实现自动控制的技术。
1952年，麻省理工学院(MIT)发明了是世界上第一台数 控机床。
典型机电一体化系统分析
ABS的主要元件如图7-21所示。
ABS的主要组成部分如下： (1) 常规液压制动系统。 (2) 轮速传感器。 (3) 电子控制单元(ECU)。 (4) 制动压力调节器。 (5) 警告灯。
典型机电一体化系统分析 2) 电子控制单元(ECU) （1）ABS电子控制单元(ECU)功用：是接受轮速传感器 及其它传感器输入的信号，进行放大、计算、比较，按 照特定的控制逻辑，分析判断后输出控制指令，控制制 动压力调节器执行压力调节任务。 （2）ABS的 ECU主要包括：输入级电路、计算电路、 输出级电路及安全保护电路。
机电一体化系统四视图案例分析
机电一体化系统四视图分析报告之—自动售货机姓名：学号：专业：教师：上海大学机电工程与自动化学院2012.10一、引言自动售货机是能根据投入的钱币自动付货的机器。
自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。
是一种全新的商业零售形式，又被称为24小时营业的微型超市。
能分为三种：饮料自动售货机、食品自动售货机、综合自动售货机。
目前自动售货机已达到普及的程度。
自动售货机有自动售饮料机、自动售香烟机和自动服务机等等。
下面以应用最多的自动售饮料机为对象来介绍自动售货机。
自动售货机上装备的机电一体化装置有硬币机构、纸币确认机构、主控制箱等。
另外为了促进商品销售，还配有机电一体化的供顾客选用装置、语音合成装置(可发出“欢迎光临”、“谢谢”等声音)和节能装置。
二、功能视图分析自动售货机是台机电一体化的自动化装置，在接受到货币已输入的前提下，靠触摸控制按扭输入信号使控制器启动相关位置的机械装置完成规定动作，将货物输出。
①用户将货币投入投币口，货币识别器对所投货币进行识别；②控制器根据金额将商品可售卖信息通过选货按键指示灯提供给用户，由用户自主选择欲购买的商品；③按下用户选择商品所对应的按键，控制器接收到按键所传递过来的信息，驱动相应部件，售出用户选择的商品到达取物口；④如果还有足够的余额，则可继续购买。
在15秒之内，自动售货机将自动找出零币或用户旋转退币旋钮，退出零币。
⑤从退币口取出零币完成此次交易。
自动售货机功能树三、结构视图分析1、自动售货机的结构自动售货机作为社会上完成商品交易和公益服务的独立设施,要求它的结构必须严谨齐备。
而为实现各不要,在外型尺寸和外观造型上必须适应现代商品社会的整体和谐。
就自动售货机整体外型而言,可分成大型柜式、中型箱式、小型壁挂式和微型座式机四种。
下面以大型柜式自动售货机为例,简述其各部结构及功能特点。
（1）箱体外观正面上部为商品展示窗和价格标签中部设投币入口、退币钮和金额显示窗在价格标签附近设有选择商品的按键正面下部为退币口和顾客取货口。
全自动波轮洗衣机机电一体化系统设计详解
全自动波轮洗衣机机电一体化系统设计详解1. 概述全自动波轮洗衣机作为家庭日常生活中常用的家用电器之一，其功能是针对各种衣物进行洗涤、漂洗、脱水等一系列洗衣操作。
本文档将详细解析全自动波轮洗衣机机电一体化系统的设计，包括系统架构、主要部件选型及其工作原理。
2. 系统架构全自动波轮洗衣机机电一体化系统主要由以下几部分组成：- 控制器：控制整台洗衣机的运行，包括洗涤、漂洗、脱水等程序的切换以及各种故障的处理。
- 电机：带动波轮旋转，实现衣物的洗涤、漂洗和脱水等功能。
- 波轮：通过旋转实现对衣物的搅拌、翻滚等洗涤动作。
- 水位传感器：检测洗衣机内的水位，以便控制进水时间和水位高度。
- 进排水系统：负责进水和排水，包括进水阀和排水泵。
- 传动系统：将电机的旋转运动传递给波轮，实现波轮的旋转。
3. 主要部件选型3.1 控制器控制器是全自动波轮洗衣机的核心，负责整个洗衣过程的控制。
现代洗衣机通常采用微电脑控制器，通过编程实现各种洗涤程序的自动切换，以及各种故障的处理。
3.2 电机电机是洗衣机的关键部件之一，负责带动波轮旋转。
一般选用感应电机或 brushless 直流电机。
感应电机结构简单，维护方便；brushless 直流电机效率高，噪音低。
3.3 波轮波轮是实现衣物洗涤的主要部件，通过旋转产生涡流，使衣物在水中翻滚、搅拌，达到洗涤的目的。
一般选用塑料或不锈钢材质。
3.4 水位传感器水位传感器用于检测洗衣机内的水位，以便控制进水时间和水位高度。
一般采用浮球式或电子式。
3.5 进排水系统进排水系统负责洗衣机的进水和排水。
进水阀控制进水时间和水位高度，排水泵负责将洗涤后的污水排出。
3.6 传动系统传动系统将电机的旋转运动传递给波轮，实现波轮的旋转。
一般采用皮带或链条传动。
4. 工作原理全自动波轮洗衣机的工作原理主要分为以下几个步骤：1. 进水：洗衣机启动后，进水阀控制进水时间和水位高度。
2. 洗涤：电机通过传动系统带动波轮旋转，产生涡流，使衣物在水中翻滚、搅拌，达到洗涤的目的。
机电一体化(第7章机电一体化系统的分析与求解)
05
机电一体化系统的应用与发展
工业自动化领域的应用
自动化生产线
智能仓储与物流
机电一体化系统在工业自动化领域中 广泛应用于自动化生产线的设计与实 现，提高了生产效率，降低了人工成 本。
通过机电一体化技术，实现了智能仓 储和物流系统的自动化管理，提高了 仓储和物流运作的效率和准确性。
工业机器人
工业机器人是机电一体化系统的典型 应用，能够执行重复性、高强度或危 险性任务，提高了生产的安全性和产 品质量。
机电一体化系统的组成
总结词
机电一体化系统的组成
详细描述
机电一体化系统主要由机械部分、传感部分、驱动部分和控制部分四个部分组成。其中，机械部分是实现运动和 力传递的部分；传感部分负责检测系统内部和外部的各种参数；驱动部分根据控制信号驱动执行机构；控制部分 则对整个系统进行控制和管理。
机电一体化系统的发展趋势
机器人领域的应用
服务机器人
机电一体化技术在服务机器人领 域中应用广泛，如家庭机器人、 医疗机器人等，为人们的生活提
供了便利。
特种机器人
特种机器人如水下机器人、太空 机器人等，通过机电一体化技术 实现了复杂环境下的作业和探索
任务。
协作机器人
协作机器人结合了人机交互和机 电一体化技术，能够在人类身边 安全地协助完成各种作业任务。
总结词
机电一体化系统的发展趋势
详细描述
随着科技的不断发展，机电一体化系统正朝着微型化、智能化、网络化、模块化和绿色 化等方向发展。微型化可以提高系统的集成度和灵活性；智能化可以实现更高级别的自 动化和智能化；网络化可以实现远程控制和信息共享；模块化可以提高系统的可维护性
和可扩展性；绿色化则强调了系统的环保和可持续发展。
应用机电一体化的例子
应用机电一体化的例子应用机电一体化的例子：1. 自动售货机：自动售货机是应用机电一体化的典型例子。
它通过感应器感知用户选择，采用电机驱动货物的下落和推送，同时通过传感器检测货物的库存情况，从而实现自动售卖商品的功能。
2. 机器人：机器人是机电一体化的典型应用。
机器人结合了机械设备、电子控制和人工智能技术，能够完成各种复杂的工作任务，如生产制造、装配、包装等。
机器人能够通过感应器感知环境变化，并通过电机驱动机械臂等部件实现各种动作。
3. 智能家居：智能家居是机电一体化的应用之一。
通过集成电机、传感器和控制系统，智能家居可以实现自动化控制，如自动调节室内温度、自动开关灯光、自动打开窗帘等，提高家居的舒适性和便利性。
4. 无人驾驶车辆：无人驾驶车辆是机电一体化的典型应用之一。
无人驾驶车辆通过激光雷达、摄像头等传感器感知周围环境，并通过电机驱动车辆的转向、加速、刹车等动作，实现自动驾驶的功能。
5. 机电一体化的医疗设备：机电一体化在医疗设备中得到广泛应用，如手术机器人、电子血压计、心电图仪等。
这些设备通过电机驱动机械臂、传感器感知患者的生理参数，并通过电子控制系统实现精确的医疗操作。
6. 机电一体化的自动化生产线：在工业生产中，机电一体化的自动化生产线可以实现高效、精确的生产过程。
通过电机驱动机械装置和传送带，自动化生产线可以实现产品的装配、检测、包装等工序，提高生产效率和质量。
7. 智能电动车：智能电动车是机电一体化的应用之一。
电动车通过电机驱动车辆的运动，并通过传感器感知车辆的状态和环境变化，通过电子控制系统实现智能充电、智能驾驶等功能。
8. 机电一体化的物流设备：在物流行业中，机电一体化的设备被广泛应用，如自动分拣机、自动堆垛机等。
这些设备通过电机驱动机械臂、传送带等部件，实现物品的分拣、搬运等任务，提高物流效率和准确性。
9. 机电一体化的航空航天设备：机电一体化在航空航天领域得到广泛应用，如飞机、火箭等。
典型机电一体化系统
机电一体化系统设计结课论文（德州学院机电工程系）数控机床系统分析学生姓名目录一机电一体化系统概述,,,,,,,,,,,,,,, 2 二数控机床系统简介,,,,,,,,,,,,,,, 2 三数控机床系统分析,,,,,,,,,,,,,,, 41. 数控机床的机械系统,,,,,,,,,,,,,,, 42. 数控机床的反馈系统,,,,,,,,,,,,,,, 63. 数控机床的控制系统,,,,,,,,,,,,,,, 6 四数控机床的工作过程及日常维护,,,,,,,,,, 101. 数控机床工作过程,,,,,,,,,,,,,,, 102. 数控机床的工作日常维护,,,,,,,,,,,,,,, 10机电一体化系统概述日本企业界在1970 年左右最早提出“机电一体化技术”这一概念，当时他们取名为“ Mechatronics ”，即结合应用机械技术和电子技术于一体。
随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术（Opto-mechatronics ）（Opto-mechatronics ）（Opto-mechatronics ）方向发展，应用范围愈来愈广。
机电一体化技术具体包括以下内容：（1）机械技术机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。
在机电一体化系统制造过程中，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，形成新一代的机械制造技术。
（2）计算机与信息技术其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
（3）系统技术系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。
机电一体化技术模块五 典型机电一体化系统
模块5
6. 3D打印机制作方法 三维打印机要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法：先用当前的三维打 印机打出稍大一点的物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率” 物品。 7. 3D打印机产品 目前，世上最小的3D打印机来自维也纳技术大学，由其化学研究员和机械 工程师研制。 华中科技大学史玉升科研团队经过十多年努力，实现重大突破，研发的3D 打印机可加工零件长宽最大尺寸均达到1.2米。如今，该设备被国内外200多家用 户购买使用，每台价格从几十万元到200多万元不等。 由大连理工大学参与研发的最大加工尺寸达1.8米的激光3D打印机进入调试 阶段，其采用“轮廓线扫描”的独特技术路线，可以制作大型工业样件及结构复 杂的铸造模具。
项 目 实 施 1.3D打印机工作步骤 先通过计算机建模软件建模，如果有现成的模型也可以，然后通过SD卡或者 U盘把它拷贝到3D打印机中，进行打印设置后，打印机就可以把它们打印出来。 2. 3D打印机三维设计 先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面， 即切片，从而指导打印机逐层打印。
模块5
知识点4
三坐标测量机发展史： 第一代：世界上第一台测量机是英国的FERRANTI公司于1959年研制成功，当 时的测量方式是测头接触工件后，靠脚踏板来记录当前坐标值，然后使用计算器 来计算元素间的位置关系。 第二代：随着计算机的飞速发展，测量机技术进入了CNC控制机时代，完成 了复杂机械零件的测量和空间自由曲线曲面的测量，测量模式增加和完善了自学 习功能，改善了人机界面，使用专门测量语言，提高了测量程序的开发效率。 第三代：从90年代开始，随着工业制造行业向集成化、柔性化和信息化发展， 产品的设计、制造和检测趋向一体化，这就对作为检测设备的三坐标测量机提出 了更高的要求，从而提出了第三代测量机的概念。
简析机械工程中机电一体化系统的应用
简析机械工程中机电一体化系统的应用机电一体化系统是一种应用机械工程学和电气工程学知识的系统，它将机械学、电子学、自动化控制等学科相融合，用来实现机械设备的自动化控制和智能化管理。
1. 机器人技术：机器人是机电一体化系统的一个典型应用。
通过机械臂和传感器等设备，将机器人和控制系统相结合，可以实现复杂的自动化操作，用于喷涂、组装、焊接等高要求的生产环节。
2. 机电控制系统：机电控制系统是机电一体化系统具体的操作平台。
它能自动完成机械设备的控制和监测，控制系统的精度和稳定性直接决定了整个机电一体化系统的性能，包括工作效率、精度、安全性等。
3. 嵌入式系统：嵌入式系统是机电一体化系统的关键之一，作为机电控制系统的核心，功能包括处理数字信号、控制执行器、数据存储和交互界面等。
嵌入式系统将很多数字控制技术融入到机械工程中，提高了机械设备的可靠性和效率。
4. 传感器技术：传感器是机电一体化系统中最常用的设备之一。
通过测量温度、压力、力等参数，实时掌握机械设备的工作状态，并将数据反馈给机械控制系统，保证系统的稳定运行。
5. 人机交互界面：人机交互界面是机电一体化系统的重要组成部分。
它将人和机器捆绑在一起，使得机器能够响应人的操作，实现更加智能化的操作体验。
例如，显示屏可以显示设备的工作情况，按钮可以启动机械设备，人机交互界面使得机械设备的使用更加普及和便利。
综观机电一体化系统的各种应用，其目的都是为了提高工业生产的效率和质量。
对于机械工程领域的从业者来说，熟练掌握机电一体化系统的应用已经成为非常重要的技能之一。
同时，随着物联网技术和人工智能技术的不断发展，机电一体化系统的应用将会更加广泛，成为推动工业化发展的重要驱动力。
典型的机电一体化系统
以六足爬虫机器人的设计来介绍典型的机电一体化系统姓名：朱尧班级：给排委培13-1学号：1323810122机电一体化系统的简介一、机电一体化的概念和内涵“机电一体化”是新生事物,由日本造英语Mechatronics (Mechanics和Electronics)翻译而来，关于它的确切含义，各国专家、学者的论点也各不相同，迄今国际上尚无统一标准。
较为人们接受的是由日本机械振兴协会经济研究所1981年提出的解释：1.机电一体化的概念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。
（如机床电器化不能称为机电一体化）2.机电一体化的内涵机电一体化的内涵包括产品和技术。
典型机电一体化产品：BKX-I并联机床二、机电一体化产品的分类1.生产用：数控机床、机器人、FMC、FMS、CIMS2.运输包装用：电梯、数控包装机械、数控运输机械3.销售及银行用：自动称量机、自动售货机、自动取款机4.家庭用：录音机、CD/VCD/DVD、全自动洗衣机、微波炉、儿童玩具5.办公用：打印机、复印机、传真机、磁盘驱动器6.医疗用：X-射线机此外，还有航空、航天、国防、天文等及其他民用机电一体化产品，如雷达跟踪系统、射电望远镜.机电一体化产品的分类并没有统一的标准，一件产品是否属于机电一体化产品应根据前述机电一体化定义来判断。
尽管机电一体化产品（系统）中引入了微电子（计算机）技术，但其中的机械本体仍然是主体，产品（系统）的主要功能必须由机械来完成，否则就不能称其为机电一体化产品。
如电子计算器，非指针式电子表等，其主要功能是由电子器件和电路等完成，机械退居次要地位，这类产品应归属于电子产品，而不是机电一体化产品。
三、机电一体化相关技术1.基础技术：机械技术（包括机械学、机械加工技术和精密机械技术）电工电子技术：逻辑代数技术、计算机技术（软/硬件，操作系统）、电路原理、电子技术。
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二、 工业机器人系统结构
六自由度工业机器人的系统结构
工业机器人系统的组成 1—机座 2—控制装置 3—操作机
工业机器人的组成
三、工业机器人的分类
按机械结构和代表性的自由度构成可分成五种： ① 圆柱坐标型机器人； ② 球坐标型机器人； ③ 直角坐标型机器人； ④ 关节型机器人； ⑤ 并联机器人。 按用途和作业类别分： 焊接机器人、冲压机器人、浇注机器人、搬运机 械器人、装配机器人、喷漆机器人、切削机器 人、检测机器人、采掘机器人、水下机器人
9.1 CNC机床
零 件 图 纸
数 控 程 序 编 制
机床本体
数 控 介 质
数 控 装 置
伺 服 机 构
执 行 元 件
执 行 机 构
零 件 成 品
位置检测装置
图9-l CNC机床加工过程原理
CNC(或加工中心)加工工艺过程
9.2 机械加工中心
1-X轴的直流伺服电动机；2-换刀机械手；3-数控柜；4-盘式刀库；5-主轴箱；6机床操作面板；7-驱动电源柜；8-工作台；9-滑座；10-床身
二、工业机器人的手腕
手腕是联接手臂和末端执行器的部件。 功能是实现末端件在作业空间的三个姿态坐 标，即实现三个旋转自由度。 如图所示:回转运动（θ ）、左右摆动（ φ ） 和俯仰运动（ β ）
手腕的自由度 1——手臂 2——机械接口
1. 用摆动液压马达驱动实现回转运动的手腕结构
夹持动作由活塞完成，一个自由度
液压驱动圆柱坐标型机器人手臂 1——活塞杆 2——液压缸 3——手臂端部 4——手臂支架 5——导轨 6——中间 支架 7、9——齿轮 8——挡块 10——行程开关 11——摆动液压马达
2. 电动机驱动机械传动圆柱座标机器人手臂
其手臂的伸缩和回转运动都是采用双圆柱导轨导向 和直流伺服驱动滚珠丝杠来实现直线移动
图9-3 JCS-018A立式加工中心
加工中心的技术发展方向 ： ⑴ 高精、高速、高效的加工 ⑵ 高可靠性 ⑶ 加强标准化和开放性 ⑷ 网络数控 ⑸ 智能化
9.3
工业机器人
一、工业机器人概述 机器人：模仿人的机器 工业机器人：用于生产的机器人 诞生于20世纪60年代 工作原理：通过机器人操作机上各构件的运动， 自动地实现手部作业的动作功能及技术要求。
5、 三 转 轴 手 腕 结 构
三轴承手腕 a)手腕装配结构图 b)手腕传动结构简图 1、2、3—电动机 4、5、6—空心传动轴 7、8、9、11、13、14—齿轮 10—壳体 12—机械接口法兰
三、工业机器人的末端执行器
根据其结构和用途的不同，可以分为机械式夹持 器、吸附式末端执行器和专用工具（如焊枪、喷 嘴、电磨头等）。 （一）机械式夹持器的结构 机械式夹持器多为双指爪式，其手指的运动为平 移或回转（单点支承或双点支承）
GMF M——100型机器人手臂
3. PUMA机器人手臂的结构
PUMA机器人手臂的结构 a)大臂驱动机构 b)小臂驱动机构 1、10——大臂 2、3、5、6、8、9、14、15——齿轮 4、13、16——偏心套 7、 11——驱动电动机 12——驱动轴 17——小臂 18——机座
PUMA机器人机座的结构 1、3、4、5——齿轮 2——偏心套 6——伺服电动机
人
直角坐标型机器人
关节型型机器人
仿人关节型机器人
平行四边形连杆关节型机器人
SCARA型机器人
并联机器人
（a）关节型
（b）球坐标型
（c）圆柱坐标型
（d）直角坐标型
工业机器人的坐标系
（a） PUMA机器人的坐标系 （a）基准装填 （b）坐标系
（b）
四、工业机器人的主要技术参数
三自由度机械传动手腕 1、2、3、4、5、6、7、11、12、13、14、15—齿轮 8—手爪 9、10、16—壳体
4.偏置三自 由度机械传 动手腕机构 回转运动θ 俯仰运动φ 偏摆运动β
偏置三自由度机械传动手腕 a)装置外观图 b)传动机构简图
1、2、3、4、7、9—齿轮 5—机械接口 法兰盘 6—壳体 8—手腕架
额定负载：如抓取力、切削力 额定速度：机器人在额定负载、匀速运动过 程中，机械接口中心的最大速度。 自由度 一般具有四~六个自由度 程序编制与存储容量
在选用机器人时还应首先考虑其用途
机器人的工作空间
五、工业机器人的控制
机器人控制的基本原理 要使机器人按照人们的要求去完成特定的作业，需要 做下述几件事情： ① 告诉机器人要做什么； ② 机器人接受命令，并形成作业的控制策略； ③ 去完成作业； ④ 保证正确完成作业，并通报作业已完成。
第九章
典型的机电一体化系统
机电一体化产品种类繁多，按产品的功能划分为以下几类: ⑴ 数控机械类 数控机床、工业机器人。其特点为执行 机构是机械装置。 ⑵ 电子设备类 线切割加工机床、超声波缝纫机。其特 点为执行机构是电子装置。 ⑶ 机电结合类 自动探伤机、CT扫描仪、自动售货机等。 其特点为执行机构是机械和电子装置的有机结合。 ⑷ 电液伺服类 液压伺服马达。其特点为执行机构是液 压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。 ⑸ 信息控制类 复印机、传真机等办公自动化设备。主 要特点为执行机构的动作完全由所接收的信息类控制。
示教
控制计算机
伺服驱动
传感器
机器人控制基本原理框图
六、工业机器人的机械结构
工业机器人的机械结构系统由机座、手臂、 手腕、末端执行器和移动装置组成。移动装置只 有在工作空间很大时才有。 一、工业机器人的手臂和机座 1. 液压驱动圆柱坐标型机器人手臂结构 具有手臂伸缩、回转和升降三个运动（自由度）
如图所示：手臂伸缩运动由液压缸2驱动，手臂 回转运动采用摆动液压马达11驱动，在中间机座 6的下面配置有升降液压缸
摆动液压马达驱动的手腕
2. 具有两个自由度的机械手传动手腕结构
手腕的回转运动θ ＝ θ
1
±θ 2 ，俯仰摆动β
两自由度机械传动手腕 1、2、3、12、13—轴承 4、5—链轮 6、7—链条 8—手腕壳体 9、 11—锥齿轮 10、14—轴 15—机械接口法兰盘
3. 具有三个自由度的机械手腕结构 手爪回转n7, 手腕偏摆n10=nT, 手腕俯仰n9