机电一体化技术第一章
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第一章-机电一体化基础知识
纺织机电一体化技术基础⏹本章知识点➢了解机电一体化概念➢了解机电一体化相关技术➢了解机电一体化产品的开发步骤➢第一节机电一体化概述➢第二节机电一体化相关技术第一节机电一体化概述一机电一体化的概念➢机电一体化技术（Mechatronics ）又称机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。
➢利用微电子技术、信息技术(主要包括通信技术、控制技术、计算机技术等技术)使机械设备实现柔性化和智能化的技术。
机电一体化涵盖“技术”和“产品”两个方面。
机械技术机电一体化技术电子技术信息技术二机电一体化系统的构成执行元件控制信息控制单元部分动力源检测传感部分机械机构参数变化信息驱动力能量检测参数位置,速度检测单元电机机械部件位置,速度反馈CNC 单元数控机床伺服系统组成机械本体动力部件传感器控制器执行器五大要素结构功能运转功能检测功能控制功能驱动功能五大功能机械部件（身躯）动力（内脏）传感（五官）驱动（肌、筋）控制（大脑）机电一体化系统的组成要素及其相应功能三机电一体化技术的发展➢第二阶段：20世纪70年代至20世纪80年代，为蓬勃发展的阶段。
➢第二阶段特征：人们自觉地、主动地利用计算机技术、控制技术、通信技术的成果创造新的机电一体化产品。
⏹机电一体化技术的发展阶段➢第三阶段：从20世纪90年代后期开始。
➢第三阶段特征：人工智能技术及网络技术等领域取得的巨大进步，使机电一体化技术向智能化新阶段迈进。
➢第一阶段：20世纪60年代以前，也可称为萌芽阶段。
➢第一阶段特征：在这一阶段，由于电子技术的迅速发展，人们自觉或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。
⏹机电一体化技术的发展趋势➢智能化➢网络化➢模块化➢微型化➢绿色化➢人性化➢自带能源化四机电一体化技术的分类⏹生产过程的机电一体化➢计算机辅助设计➢计算机辅助制造➢计算机辅助工艺设计➢柔性制造系统➢计算机集成制造系统⏹机电产品的机电一体化➢机、电、仪一体化产品➢机、电、液一体化产品➢光、机、电一体化产品➢功能增强➢提高系统精度➢简化系统结构➢提高可靠性➢方便操作➢提高系统柔性第二节机电一体化相关技术➢机械技术➢传感与检测技术➢计算机与信息处理技术➢自动控制技术➢执行与驱动技术➢系统总体技术一机械技术➢机械技术是机电一体化技术的基础，机电一体化产品中的主功能和构造功能往往是以机械技术为主实现的。
机电一体化技术-习题-参考答案
1-16.什么是机电互补法、融合法、组合法？ .................................................................. 1
机电一体化技术第2 章习题-参考答案 ................................................................................. 2
目 录
机电一体化技术第1 章习题-参考答案 ................................................................................. 1
1-1 试说明较为人们接受的机电一体化的含义。 ............................................................ 1
5-5 简述多输入多输出系统的静力学方程。 .................................................................. 11
5-6 简述两自由度机器人逆动力学方程。 ...................................................................... 12
简述步进电机三相单三拍的工作原理？ .......................................................................... 6
3-11 简述步进电机步距角大小的计算方法？ ................................................................. 7
机电一体化技术第2 章习题-参考答案 ................................................................................. 2
目 录
机电一体化技术第1 章习题-参考答案 ................................................................................. 1
1-1 试说明较为人们接受的机电一体化的含义。 ............................................................ 1
5-5 简述多输入多输出系统的静力学方程。 .................................................................. 11
5-6 简述两自由度机器人逆动力学方程。 ...................................................................... 12
简述步进电机三相单三拍的工作原理？ .......................................................................... 6
3-11 简述步进电机步距角大小的计算方法？ ................................................................. 7
机电一体化技术基础第一章
老式英文打字机
老式英文打字机与激光打印机对比
绪论
绪论
老式英文打字机与激光打印机对比
典型机、电、光一体化产品，激光打印机是由激光器、声光调制器、高频驱动、扫描器、同步器及光偏转器等组成，其作用是把接口电路送来的二进制点阵信息调制在激光束上，之后扫描到感光体上。感光体与照相机构组成电子照相转印系统，把射到感光鼓上的图文映像转印到打印纸上，其原理与复印机相同。激光打印机是将激光扫描技术和电子显像技术相结合的非击打输出设备。 随着半导体技术趋向成熟。以美国、日本为代表的科研人员，相继研制出半导体激光打印机。这种类型打印机的打印质量好、速度快、无噪音，所以很快得到了广泛应用。
动力部分(能源部分)
按照系统控制要求为系统提供能量和动力，应尽可能实现较小的动力输入获得较大的功能输出。
绪论
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
传感检测部分
对运行过程中所需要的系统自身和外界环境各种参数及运行状态进行检测，并产生相应的反馈控制信息——传感器和专用仪器仪表。 研究对象：传感器及其信号检测装置（即变送器） 作 用：感受器官、反馈环节。 要 求：快速、精确获得信息并在相应的应用环境中具有高可靠性。
执行部分
由机械、电磁、电液等机构组成，根据控制信息和指令完成系统需求的动作，实现输入能量向机械能的转换。
绪论
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
驱动部分
在控制信息的作用下驱动各种执行机构完成各种动作和功能。 研究对象：执行元件及其驱动装置 执行元件种类：电动、液压、气压 驱动装置：各种电动机的驱动电源电路
1.3 机电一体化系统的相关技术
机电一体化系统主要包括六方面相关技术：
绪论
绪论
机械技术
机电一体化的基础，具有结构简单、功能更强、性能优越等特点，在刚度、精度和动态性能方面有更高的要求。
老式英文打字机与激光打印机对比
绪论
绪论
老式英文打字机与激光打印机对比
典型机、电、光一体化产品，激光打印机是由激光器、声光调制器、高频驱动、扫描器、同步器及光偏转器等组成，其作用是把接口电路送来的二进制点阵信息调制在激光束上，之后扫描到感光体上。感光体与照相机构组成电子照相转印系统，把射到感光鼓上的图文映像转印到打印纸上，其原理与复印机相同。激光打印机是将激光扫描技术和电子显像技术相结合的非击打输出设备。 随着半导体技术趋向成熟。以美国、日本为代表的科研人员，相继研制出半导体激光打印机。这种类型打印机的打印质量好、速度快、无噪音，所以很快得到了广泛应用。
动力部分(能源部分)
按照系统控制要求为系统提供能量和动力，应尽可能实现较小的动力输入获得较大的功能输出。
绪论
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
传感检测部分
对运行过程中所需要的系统自身和外界环境各种参数及运行状态进行检测，并产生相应的反馈控制信息——传感器和专用仪器仪表。 研究对象：传感器及其信号检测装置（即变送器） 作 用：感受器官、反馈环节。 要 求：快速、精确获得信息并在相应的应用环境中具有高可靠性。
执行部分
由机械、电磁、电液等机构组成，根据控制信息和指令完成系统需求的动作，实现输入能量向机械能的转换。
绪论
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
驱动部分
在控制信息的作用下驱动各种执行机构完成各种动作和功能。 研究对象：执行元件及其驱动装置 执行元件种类：电动、液压、气压 驱动装置：各种电动机的驱动电源电路
1.3 机电一体化系统的相关技术
机电一体化系统主要包括六方面相关技术：
绪论
绪论
机械技术
机电一体化的基础，具有结构简单、功能更强、性能优越等特点，在刚度、精度和动态性能方面有更高的要求。
机电一体化技术目录
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第4章检测技术与传感器 4 .1概述 4 .2位移检测 4. 3速度、加速度检测 4. 4力、扭矩和流体压强检测 4. 5其他传感器 4. 6传感器的正确选择和使用 4 .7传感器前级信号处理 4. 8传感器接口技术
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第5章伺服控制系统 5.1概述 5.2执行元件 5.3电力电子变流技术和PWM型化的定义 1. 2机电一体化系统的基本构成 1. 3机电一体化相关技术 1.4机电一体化系统的设计 1.5机电一体化技术的发展历程和发展趋势
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第2章机械技术 2.1概述 2.2机械传动 2.3支承部件 2.4导轨副
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第3章自动化控制技术 3. 1自动控制技术概述 3. 2 PID控制技术 3 .3模糊控制理沦 3 .4计算机控制系统 3. 5先进控制方法简介
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第6章接口技术 6. 1接口技术概述 6. 2人机交互接口技术 6. 3模拟量输人/输出通道接口技术 6 .4总线接口技术
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第7章典型机电一体化系统 7.1机器人 7.2数控机床 7.3雷达跟踪系统 7.4自动化制造系统
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第4章检测技术与传感器 4 .1概述 4 .2位移检测 4. 3速度、加速度检测 4. 4力、扭矩和流体压强检测 4. 5其他传感器 4. 6传感器的正确选择和使用 4 .7传感器前级信号处理 4. 8传感器接口技术
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第5章伺服控制系统 5.1概述 5.2执行元件 5.3电力电子变流技术和PWM型化的定义 1. 2机电一体化系统的基本构成 1. 3机电一体化相关技术 1.4机电一体化系统的设计 1.5机电一体化技术的发展历程和发展趋势
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第2章机械技术 2.1概述 2.2机械传动 2.3支承部件 2.4导轨副
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第3章自动化控制技术 3. 1自动控制技术概述 3. 2 PID控制技术 3 .3模糊控制理沦 3 .4计算机控制系统 3. 5先进控制方法简介
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第6章接口技术 6. 1接口技术概述 6. 2人机交互接口技术 6. 3模拟量输人/输出通道接口技术 6 .4总线接口技术
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第7章典型机电一体化系统 7.1机器人 7.2数控机床 7.3雷达跟踪系统 7.4自动化制造系统
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机电一体化技术总结
T
②角位移检测传感器：i)旋转变压器：a.构造和工作原理：激磁绕组、辅助 绕组、余弦输出绕组、正弦输出绕组；ii)光电编码器：a.增量式编码器：主 码盘、鉴向盘、光学系统、光电变换器。两组透明检测窄缝彼此错开 1/4 节 。 距， 输出信号在相位上相差 90 。 主码盘上不透明区与鉴向盘透明窄缝对齐， 光线被遮，输出最小；b.绝对式编码器：光电式、接触式、电磁式：分辨率： 。 α=360 /n （ 2）速度、加速度检测传感器：①速度检测传感器：a. 直流测速发电机。 根据定子励磁激励方式不同分为电磁式、永磁式；以电枢结构来分：无槽电 枢、有槽电枢、空心杯电枢、圆盘电枢。负载电阻 RL 应尽量大。特点是输出 特性曲线斜率大，线性好，但由于电刷和换向器，其构造和维护比较复杂， 摩擦转矩较大。 1 测力传感器：a、柱式弹性元件；b、悬臂梁 （3）力、力矩检测传感器：○ 2 压力传感器：a、模式压力传感器；b、筒式压力传感器。○ 3 式弹性元件。○ 4 力矩传感器；○力与力矩复合传感器。 2.3.4 传感器的选择和使用 1 高精度、高灵敏度、响应快、稳定性好、信噪比高；○ 2 安全 （1）选择：○ 3 对环境条件适应能力强；○ 4 不易受被测对象（如电阻、磁 可靠、寿命长；○ 5 便于与计算机连接；○ 6 结构简单、体 导率）的影响，也不影响外部环境；○ 7 低成本。 积小、重量轻，使用维护方便，功耗低，对整机的适应性好；○ 1 2 3 （2）使用：○线性化处理与补偿；○传感器的标定；○抗干扰措施。 2.3.5 传感器的测量电路 1 模拟型；○ 2 数字型；○ 3 开关型。 （1）测量电路：○ 1 电桥；○ 2 放大电路；○ 3 调制与解调电路；○ 4 A/D 与 D/A （2）转换电路：○ 转换电路。 2.4 伺服驱动技术：伺服驱动系统是指以机械位置、速度和加速度为控制对 象，在控制命令的指挥下，控制执行元件工作，使机械运动部件按照控制命 令的要求进行运动，并具有良好的动态性能。 2.4.1 伺服系统概述： （1）伺服系统及其组成： 1 概念：伺服系统是自动控制系统的一类，它的输出变量通常是机械或位置 ○ 的运动，根本任务是实现执行机构对给定指令的准确跟踪，即实现输出变量 的某种状态能够自动、连续、精确地复现输入指令信号的变化规律。 2 组成：控制器、功率放大器、执行机构、检测装置。 ○ （2）伺服系统的分类： 1 按控制原理： a、开环：机构简单，成本低，调整和维修方便，工作稳定 ○ 可靠，但精度不高，适用于线切割机，办公自动化设备中。 b、全闭环：调试复杂，精度高，制造成本高，用于高精密大型机械。 c、半闭环：结构简单，调整维护方便，调试简单，稳定性好，性价比高。 2 按信号传递不同：连续控制系统、采样控制系统。 ○ 采样控制系统优点： a、 数字元件比模拟元件具有更高的可靠性和稳定性； b、受到扰动时，经过几个采样周期即可快速达到稳定，受扰动影响小；c、 具有更大的灵活性，实现控制规律的精度高。 3 按驱动方式：电气、液压、气动等。 ○ 4 被控量物理性质：位置、速度、加速度、力、力矩、速度位移同步控制。 ○ 5 控制过程：点控制、轮廓控制系统等。 ○ （3）伺服系统的总体要求： 1 稳定性：作用在系统上的扰动消失后，系统能够恢复到原来的稳定状态下 ○ 运行或者在输入指令信号作用下，系统能够达到新的稳定运行状态。 2 精度：它是指其输出量复现输入指令信号的精确程度。 ○ 3 快速响应性：系统输出量快速跟随输出指令信号变化的能力，主要取决于 ○ 系统的阻尼比和固有频率， 减小阻尼比或增加固有频率可以提高快速响应性， 但对系统的稳定性和最大超调量有不利影响，它有两方面含义，一是指动态 响应过程中，输出量跟随输入指令信号变化的迅速程度，二是指动态响应过 程结束的迅速程度。 4 灵敏度：系统各元件的参数变化都会影响系统的性能。 ○ 2.4.2 伺服系统中的执行元件 1 电气式：以电能为动力，将电能转变为位移或转 （1）执行元件的分类：○ 角，包括控制用电动机、静电电动机、磁致伸缩器件、压电元件、超声波电 动机以及电磁铁等，优点是操纵简便、适宜编程、响应快、伺服性能好、易 与微机相接、体积小、无污染，缺点是功率小、过载能力差。 2 液压式：按密封连通器的原理，靠油液通过密闭容积变化的压力来传递能 ○ 量。包括往复运动的油缸、回转油缸、液压马达等。优点是输出功率大、转 矩大、承载能力强、适合重载的高加减速驱动。缺点是需要相应的液压源、 占地面积大、污染严重、控制性能不如伺服电动机。 3 气压式：以压缩空气为工作介质，有气缸、气压马达等。优点是有较大的 ○ 驱动力、行程和速度、成本低、无污染，缺点是体积大、噪声大、远距离传 输困难、定位精度不高。 4 其他执行元件：压电元件逆压电效应原理，磁致伸缩、电致伸缩。 ○ （2）伺服系统对执行元件的要求 1 体积小，输出功率大；○ 2 快速性能好；○ 3 便于计算机控制；○ 4 便于维修， ○ 5 运行平稳，分辨率高；○ 6 振动和噪声小。 可靠性和动作准确性要高；○ 2.4.3 电气伺服驱动系统 1 性能密度大，即功率密度大，比功率大；○ 2 快速性好，即 基本性能要求：○ 3 位置控制精度高，调速范围宽，低速运行平稳 加速转矩大，频率特性好；○ 4 适应启停频繁的工作要求；○ 5 可靠 无爬行现象，分辨率高，振动噪声小；○ 性高，寿命长。 （1）步进电动机：将输入脉冲信号转换成相应的旋转或直线位移的运动执 行元件，可实现高精度位移，可开环控制，无需反馈；无稳定问题；无累计 定位误差；适合计算机控制；输出有脉动；承受大惯性负载能力有限。 1 种类与特点：a、可变磁阻式：制造成本高、效率低、转子阻尼差、噪声 ○ 大、但材料费用低、结构简单、步距角小。b、永磁式：励磁功率小、效率 高、造价便宜、步距角较大、转子惯量也较大。c、混合式。 2 运行特性及性能指标：a、分辨力：步距角越小分辨力越高。 b、矩 -角特 ○ 性：静态转矩越大，自锁力矩越大，静态误差就越小。c、起动频率：不失 步起动的最高脉冲频率。d、最高工作频率：在额定负载下，电机能够不失 步正常运行的极限频率。e、转矩-工作频率特性： 3 工作原理：a、三相单三拍：单相励磁；b、三相双三拍：双向励磁； ○ c、三线六拍：1-2 相励磁；d、转子上面有 40 个齿，相邻两个齿的齿距角是
②角位移检测传感器：i)旋转变压器：a.构造和工作原理：激磁绕组、辅助 绕组、余弦输出绕组、正弦输出绕组；ii)光电编码器：a.增量式编码器：主 码盘、鉴向盘、光学系统、光电变换器。两组透明检测窄缝彼此错开 1/4 节 。 距， 输出信号在相位上相差 90 。 主码盘上不透明区与鉴向盘透明窄缝对齐， 光线被遮，输出最小；b.绝对式编码器：光电式、接触式、电磁式：分辨率： 。 α=360 /n （ 2）速度、加速度检测传感器：①速度检测传感器：a. 直流测速发电机。 根据定子励磁激励方式不同分为电磁式、永磁式；以电枢结构来分：无槽电 枢、有槽电枢、空心杯电枢、圆盘电枢。负载电阻 RL 应尽量大。特点是输出 特性曲线斜率大，线性好，但由于电刷和换向器，其构造和维护比较复杂， 摩擦转矩较大。 1 测力传感器：a、柱式弹性元件；b、悬臂梁 （3）力、力矩检测传感器：○ 2 压力传感器：a、模式压力传感器；b、筒式压力传感器。○ 3 式弹性元件。○ 4 力矩传感器；○力与力矩复合传感器。 2.3.4 传感器的选择和使用 1 高精度、高灵敏度、响应快、稳定性好、信噪比高；○ 2 安全 （1）选择：○ 3 对环境条件适应能力强；○ 4 不易受被测对象（如电阻、磁 可靠、寿命长；○ 5 便于与计算机连接；○ 6 结构简单、体 导率）的影响，也不影响外部环境；○ 7 低成本。 积小、重量轻，使用维护方便，功耗低，对整机的适应性好；○ 1 2 3 （2）使用：○线性化处理与补偿；○传感器的标定；○抗干扰措施。 2.3.5 传感器的测量电路 1 模拟型；○ 2 数字型；○ 3 开关型。 （1）测量电路：○ 1 电桥；○ 2 放大电路；○ 3 调制与解调电路；○ 4 A/D 与 D/A （2）转换电路：○ 转换电路。 2.4 伺服驱动技术：伺服驱动系统是指以机械位置、速度和加速度为控制对 象，在控制命令的指挥下，控制执行元件工作，使机械运动部件按照控制命 令的要求进行运动，并具有良好的动态性能。 2.4.1 伺服系统概述： （1）伺服系统及其组成： 1 概念：伺服系统是自动控制系统的一类，它的输出变量通常是机械或位置 ○ 的运动，根本任务是实现执行机构对给定指令的准确跟踪，即实现输出变量 的某种状态能够自动、连续、精确地复现输入指令信号的变化规律。 2 组成：控制器、功率放大器、执行机构、检测装置。 ○ （2）伺服系统的分类： 1 按控制原理： a、开环：机构简单，成本低，调整和维修方便，工作稳定 ○ 可靠，但精度不高，适用于线切割机，办公自动化设备中。 b、全闭环：调试复杂，精度高，制造成本高，用于高精密大型机械。 c、半闭环：结构简单，调整维护方便，调试简单，稳定性好，性价比高。 2 按信号传递不同：连续控制系统、采样控制系统。 ○ 采样控制系统优点： a、 数字元件比模拟元件具有更高的可靠性和稳定性； b、受到扰动时，经过几个采样周期即可快速达到稳定，受扰动影响小；c、 具有更大的灵活性，实现控制规律的精度高。 3 按驱动方式：电气、液压、气动等。 ○ 4 被控量物理性质：位置、速度、加速度、力、力矩、速度位移同步控制。 ○ 5 控制过程：点控制、轮廓控制系统等。 ○ （3）伺服系统的总体要求： 1 稳定性：作用在系统上的扰动消失后，系统能够恢复到原来的稳定状态下 ○ 运行或者在输入指令信号作用下，系统能够达到新的稳定运行状态。 2 精度：它是指其输出量复现输入指令信号的精确程度。 ○ 3 快速响应性：系统输出量快速跟随输出指令信号变化的能力，主要取决于 ○ 系统的阻尼比和固有频率， 减小阻尼比或增加固有频率可以提高快速响应性， 但对系统的稳定性和最大超调量有不利影响，它有两方面含义，一是指动态 响应过程中，输出量跟随输入指令信号变化的迅速程度，二是指动态响应过 程结束的迅速程度。 4 灵敏度：系统各元件的参数变化都会影响系统的性能。 ○ 2.4.2 伺服系统中的执行元件 1 电气式：以电能为动力，将电能转变为位移或转 （1）执行元件的分类：○ 角，包括控制用电动机、静电电动机、磁致伸缩器件、压电元件、超声波电 动机以及电磁铁等，优点是操纵简便、适宜编程、响应快、伺服性能好、易 与微机相接、体积小、无污染，缺点是功率小、过载能力差。 2 液压式：按密封连通器的原理，靠油液通过密闭容积变化的压力来传递能 ○ 量。包括往复运动的油缸、回转油缸、液压马达等。优点是输出功率大、转 矩大、承载能力强、适合重载的高加减速驱动。缺点是需要相应的液压源、 占地面积大、污染严重、控制性能不如伺服电动机。 3 气压式：以压缩空气为工作介质，有气缸、气压马达等。优点是有较大的 ○ 驱动力、行程和速度、成本低、无污染，缺点是体积大、噪声大、远距离传 输困难、定位精度不高。 4 其他执行元件：压电元件逆压电效应原理，磁致伸缩、电致伸缩。 ○ （2）伺服系统对执行元件的要求 1 体积小，输出功率大；○ 2 快速性能好；○ 3 便于计算机控制；○ 4 便于维修， ○ 5 运行平稳，分辨率高；○ 6 振动和噪声小。 可靠性和动作准确性要高；○ 2.4.3 电气伺服驱动系统 1 性能密度大，即功率密度大，比功率大；○ 2 快速性好，即 基本性能要求：○ 3 位置控制精度高，调速范围宽，低速运行平稳 加速转矩大，频率特性好；○ 4 适应启停频繁的工作要求；○ 5 可靠 无爬行现象，分辨率高，振动噪声小；○ 性高，寿命长。 （1）步进电动机：将输入脉冲信号转换成相应的旋转或直线位移的运动执 行元件，可实现高精度位移，可开环控制，无需反馈；无稳定问题；无累计 定位误差；适合计算机控制；输出有脉动；承受大惯性负载能力有限。 1 种类与特点：a、可变磁阻式：制造成本高、效率低、转子阻尼差、噪声 ○ 大、但材料费用低、结构简单、步距角小。b、永磁式：励磁功率小、效率 高、造价便宜、步距角较大、转子惯量也较大。c、混合式。 2 运行特性及性能指标：a、分辨力：步距角越小分辨力越高。 b、矩 -角特 ○ 性：静态转矩越大，自锁力矩越大，静态误差就越小。c、起动频率：不失 步起动的最高脉冲频率。d、最高工作频率：在额定负载下，电机能够不失 步正常运行的极限频率。e、转矩-工作频率特性： 3 工作原理：a、三相单三拍：单相励磁；b、三相双三拍：双向励磁； ○ c、三线六拍：1-2 相励磁；d、转子上面有 40 个齿，相邻两个齿的齿距角是
第一章机电一体化技术概论
四. 自动控制技术的范围很广，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 从理论到实践的过程。由于被控对象种类繁多，所 以控制技术的内容十分丰富，包括高精度定位控制、 速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、示 教再现、检索等控制技术。其主要技术关键在于现 代控制理论在机电一体化技术中的工程化与实用化、 优化控制模型的建立及边界条件的确定等。由于微 型计算机的广泛应用，自动控制技术越来越多地与 计算机控制技术联系在一起，成为机电一体化中十 分重要的关键技术。
二、系统（产品）评价 三、设计的方法 四、设计类型 五、设计程序、准则和规律
一、 机 电 一 体 化 系 统 （ 产 品） 设 计 流 程
开 始 根据系统（产品）的目的功能确定产品规格及性能指标 按系统（产品）内部五大功能划分功能部件或功能子系统 确定各功能部件或子系统的功能要素 接 口 设 计 整 体 评 价 NO
系统误差
系统（产品）的价 值 高 低
少 强 少 高 少 内装 多 少 小、轻 高 大 弱 多 低 多 外设 少 多 大、重 低
主功能
抗干扰能力 废弃物输出 变换效率 输入能量 能 源 控制I/O口个 数 手动操作 尺寸、重量 强度
动力功能 控制功能 构造功能
计测功能
精度
高
低
三、系统（产品）设计的常用方法
二、功能和要素
机电一体化系统要实现其目的功能，一般需要具备 五种内部功能，即主功能、动力功能、计测功能、 控制功能和结构功能。其中，主功能是实现系统目 的功能直接必需的功能，它表明了系统的主要特征； 动力功能是向系统提供动力、让系统得以运转的功 能；计测功能和控制功能的作用是根据系统内部信 息和外部信息对整个系统进行控制，使系统正常运 转；结构功能则将系统各要素组合起来，进行空间 配置，形成一个统一的整体。如下图。
第一章机电一体化技术导论
概述
第一章 机电一体化技术导论
9
4.机电一体化与机械电气化的区别
•① 电气机械在设计过程中不考虑或少考虑电器与机械的 内在联系； • ② 机械和电气装置之间界限分明，以机械联结为主，装 置是刚性的； • ③ 装置的控制以基于电磁学原理的各种电器；
•④机电一体化产品具有“智能化” 本质差别。
概述 第一章 机电一体化技术导论
理论基础与关键技术
第一章 机电一体化技术导论
42
执行元件有：电动、气动和液压等 执行元件 一方面通过接口电路装置与计算机相联，接收 控制系统的指令 一方面通过机械接口与执行机构相联，以实现 规定的动作
理论基础与关键技术
第一章 机电一体化技术导论
43
5.接口技术
从系统外部看，输入/输出是系统与人、环境或其它 系统之间的接口； 从系统内部看，机电一体化系统是通过许多接口将 各组成要素的输入/输出联系成一体的系统；
接口（物理）
第一章 机电一体化技术导论
22
机电一体化
一种以产品和过程为基础的技术 以机械为主体，以微电子技术，特别是 计算机技术为核心 强调各种技术的协同和集成 贯穿于设计与制造全过程
第一章 机电一体化技术导论
23
三、机电一体化系统的分类（执行机构）
数控机械类 电子设备类 机电结合类 电液伺服类 信息控制类
基本组成
第一章 机电一体化技术导论
17
基本组成
第一章 机电一体化技术导论
18
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 控制（信息存储、处理、 传送）
检测（信息收集与变换） 驱动（操作） 提供动力（能量） 支撑与联接
第1章 机电一体化
第 一 章 机 电 一 体 化 概 述
目前世界上普遍认为机电一体化有两大分支，即生产过程
的机电一体化和机电产品的机电一体化。生产过程的机电一体 化意味着整个工业体系得机电一体化，如机械制造过程机电一
体化、冶金生产的机电一体化、化工生产的机电一体化、粮食
及食品加工过程的机电一体化、纺织工业的机电一体化、排版 与印刷的机电一体化等。
流和交流伺服电动机将大量应用于机电一体化系统。
第 一 章 机 电 一 体 化 概 述
6、控制与信息处理单元
控制与信息处理单元是机电一体化系统的核心单元，其
功能是将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、 储存、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序发出 相应的控制信号，通过输出接口送往执行机构，控制整个系统 有目的地运行，并达到预期的性能。控制与信息处理单元一般 由计算机、可编程控制器、数控装置以及逻辑电路等组成。
第 一 章 机 电 一 体 化 概 述
四、机电一体化的组成
机械技术 电气技术 微电子技术 机电一体化技术 接口技术 信息技术 机电一体化 控制技术 其他技术 机电一体化装置 机电一体化产品 机电一体化系统
用 。
第 一 章 机 电 一 体 化 概 述
因此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，实现结构上、材料上、性能上 以及功能上的变革。 2、传感检测技术 传感检测装置是机电一体化系统的感觉器官，它可从待测 对象那里获取能反映待测对象特征与状态的信息。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
第 一 章 机 电 一 体 化 概 述
7、接口 机电一体化系统由许多要素或子系统组成，各子系统之间 要能顺利地进行物质、能量和信息的传递和交换，必须在各要 素或各子系统的相接处具备一定的连接部件，这个连接部件称 为接口。 接口的作用是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。
机电一体化-第一章-机电一体化系统设计基础知识PPT课件
三、 机电一体化系统设计中的关键技术
1. 传感器技术是机电一体化的关键性技术。机电一体化系统或产品的柔
性化、功能化和智能化都与传感器的品种多少，性能好坏，结构尺寸 密切相关。传感器技术自身就是一门多学科、知识密集的应用技术。
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2. 信息处理技术包括信息的输入、识别、变换、运算、存储及输出技术。
1. (1) 设计目的与需求分析。 (2) ① 根据设计的机电一体化系统（或产品）分解成子系统具体阐述本
② ③ ④ (3) 经济效益与社会效益预测。 从本项目设计研究的应用和市场需求量，进行价值评估或经济效益预
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(4) 机电系统设计实施途径。 根据所设计的机电一体化系统（或产品）的内容，分解为单元系统说
2. (1) (2) 设计机电系统依据的文件名称；批准文件的部门名称及批准日期；
(3) (4) 设计中必须进行的科研和其他工作的论证要求。
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(5) ① ② ③ 对产品寿命、可靠性、准确度、稳定性和维护方便性方面的要求；
④ 对生产和使用的工艺性要求。根据这些工艺性要求，产品的制造、 使用和维修有可能以短时间、低消耗、高效率达到所要求的质量指标；
2. (1) 整体性原则。也就是说要把机电系统当作一个整体，应具有整体
大于它的各部分的总和的思想，这就准确地反映了整体性原则的本质。 (2) 综合性原则。任何机电系统都具有多方面的特性，涉及多方面的
技术知识 。 (3) 科学性原则。在处理设计问题时应按照科学的顺序和步骤进行，
环环相扣，并不断通过信息反馈加以分析检查改进，且尽量使用定量 方法。
6. 在机电一体化系统设计中，无论采用何种现代化的设计方法，选择最
先进的高科技系统单元，对于任何一种机电产品既可能产生机械故障， 又可能产生电子故障，计算机软件问题。
1. 传感器技术是机电一体化的关键性技术。机电一体化系统或产品的柔
性化、功能化和智能化都与传感器的品种多少，性能好坏，结构尺寸 密切相关。传感器技术自身就是一门多学科、知识密集的应用技术。
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2. 信息处理技术包括信息的输入、识别、变换、运算、存储及输出技术。
1. (1) 设计目的与需求分析。 (2) ① 根据设计的机电一体化系统（或产品）分解成子系统具体阐述本
② ③ ④ (3) 经济效益与社会效益预测。 从本项目设计研究的应用和市场需求量，进行价值评估或经济效益预
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(4) 机电系统设计实施途径。 根据所设计的机电一体化系统（或产品）的内容，分解为单元系统说
2. (1) (2) 设计机电系统依据的文件名称；批准文件的部门名称及批准日期；
(3) (4) 设计中必须进行的科研和其他工作的论证要求。
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(5) ① ② ③ 对产品寿命、可靠性、准确度、稳定性和维护方便性方面的要求；
④ 对生产和使用的工艺性要求。根据这些工艺性要求，产品的制造、 使用和维修有可能以短时间、低消耗、高效率达到所要求的质量指标；
2. (1) 整体性原则。也就是说要把机电系统当作一个整体，应具有整体
大于它的各部分的总和的思想，这就准确地反映了整体性原则的本质。 (2) 综合性原则。任何机电系统都具有多方面的特性，涉及多方面的
技术知识 。 (3) 科学性原则。在处理设计问题时应按照科学的顺序和步骤进行，
环环相扣，并不断通过信息反馈加以分析检查改进，且尽量使用定量 方法。
6. 在机电一体化系统设计中，无论采用何种现代化的设计方法，选择最
先进的高科技系统单元，对于任何一种机电产品既可能产生机械故障， 又可能产生电子故障，计算机软件问题。
机电一体化第一章概论
理的功能。 控制功能： 对整个系统进行控制，使系统正常运转以实施
“目的功能”。 构造功能 ：使构成系统的子系统及元、部件维持所
定的时间和空间上的相互关系所必需的 功能
机电一体化第一章概论
16
机电一体化系统的五种内部功能
机电一体化第一章概论
17
机电一体化系统（产品）的 内部功能
主功能 动力功能 控制功能 构造功能 计测功能
机电一体化第一章概论
6
第二节 优先发展机电一体化的 领域及其共性关键技术
优先发展的机电一体化领域必须同时具备下述几个 条件：
①短期或中期普遍需要； ②具有显著的经济效益 ； ③具备或经过短期努力能具备必需的物质技术基础； ④社会效益十分显著的领域 。
机电一体化第一章概论
7
机电一体化技术内部联系与外 部影响
2）无源接口。只用无源要素进行变换、调整的接口，称为无源 接口。例如齿轮减速器、进给丝杠、变压器、可变电阻器以及透镜 等。
3)有源接口。含有有源要素、主动进行匹配的接口，称为有源 接口。例如电磁离合器、放大器、光电耦合器、D/A转换器、A/D转 换器以及力矩变换器等。
4)智能接口。含有微处理器，可进行程序编制或可适应性地改 变接口条件的接口，称为智能接口。 例如自动变速装置， 通用 输入／输出LSI(8255等通用I/O)、GP-IB总线、STD总线等。
机电一体化第一章概论
23
根据输入／输出功能可分 成以下四种广义接口：
第一章 概 论
第一节 机电一体化时代与机电一体化技术革命 第二节 优先发展机电一体化的领域及其共性关键技术 第三节 机电一体化系统构成要素及功能构成 第四节 机电一体化系统构成要素之间的连接 第五节 机电一体化系统的评价 第六节 机电一体化系统设计的考虑方法及设计类型 第七节 机电一体化系统的设计流程 第八节 机电一体化工程与系统工程 第九节 机电一体化系统的设计程序、准则与规律 第十节 机电一体化系统的开发工程与现代设计方法
“目的功能”。 构造功能 ：使构成系统的子系统及元、部件维持所
定的时间和空间上的相互关系所必需的 功能
机电一体化第一章概论
16
机电一体化系统的五种内部功能
机电一体化第一章概论
17
机电一体化系统（产品）的 内部功能
主功能 动力功能 控制功能 构造功能 计测功能
机电一体化第一章概论
6
第二节 优先发展机电一体化的 领域及其共性关键技术
优先发展的机电一体化领域必须同时具备下述几个 条件：
①短期或中期普遍需要； ②具有显著的经济效益 ； ③具备或经过短期努力能具备必需的物质技术基础； ④社会效益十分显著的领域 。
机电一体化第一章概论
7
机电一体化技术内部联系与外 部影响
2）无源接口。只用无源要素进行变换、调整的接口，称为无源 接口。例如齿轮减速器、进给丝杠、变压器、可变电阻器以及透镜 等。
3)有源接口。含有有源要素、主动进行匹配的接口，称为有源 接口。例如电磁离合器、放大器、光电耦合器、D/A转换器、A/D转 换器以及力矩变换器等。
4)智能接口。含有微处理器，可进行程序编制或可适应性地改 变接口条件的接口，称为智能接口。 例如自动变速装置， 通用 输入／输出LSI(8255等通用I/O)、GP-IB总线、STD总线等。
机电一体化第一章概论
23
根据输入／输出功能可分 成以下四种广义接口：
第一章 概 论
第一节 机电一体化时代与机电一体化技术革命 第二节 优先发展机电一体化的领域及其共性关键技术 第三节 机电一体化系统构成要素及功能构成 第四节 机电一体化系统构成要素之间的连接 第五节 机电一体化系统的评价 第六节 机电一体化系统设计的考虑方法及设计类型 第七节 机电一体化系统的设计流程 第八节 机电一体化工程与系统工程 第九节 机电一体化系统的设计程序、准则与规律 第十节 机电一体化系统的开发工程与现代设计方法
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。
《机电一体化技术 》课件_第1章
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)。机电一体化产品涉及工业生产、科 学研究、人民生活、医疗卫生等各个领域，如集成电路自动 生产线、激光切割设备、印刷设备、家用电器、汽车电子化
1.1 概述 1.2 机电一体化系统的设计 1.3 机电一体化的发展趋势 思考题
1.1 概
1.1.1
机电一体化技术是20世纪60年代以来，在传统的机械技 术基础上，随着电子技术、计算机技术特别是微电子技术#,
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，从系统的观点出发，根 据系统功能目标和优化组织结构目标，以智能、动力、结构、 运动和感知等组成要素为基础，对各组成要素及相互之间的 信息处理、接口耦合、运动传递、物质运动、能量变换机理 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，形成物质和能量的有 规则运动，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实 现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
3. 传感测试部分 传感测试部分的功能是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，生成相应的可识别信号， 传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信 息。这一功能一般由专门的传感器及转换电路完成。
4. 执行机构 执行机构的功能是根据控制信息和指令，完成要求的动 作。执行机构是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等机 构。根据机电一体化系统的匹配性要求，执行机构需要考虑 改善系统的动、静态性能，如提高刚性、减小重量和保持适 当的阻尼，应尽量考虑组件化、标准化和系列化，以提高系 统的整体可靠性等。
机电一体化技术基础第一章
机电一体化技术的发展历程
1
第二阶段
2
随着计算机和网络技术的发展，机电
系统逐渐实现了远程监控和智能调度，
提高了生产效率和资源利用率。
3
第一阶段
机电一体化技术从传统的简单控制系 统开始，逐步发展为具有分布式控制 和智能化功能的系统。
第三阶段
现代机电一体化技术已经发展到全面 集成的阶段，通过物联网和云计算等 技术的应用，实现了设备之间的无缝 连接和数据的共享与分析。
机电一体化技术基础第一 章
欢迎来到机电一体化技术基础第一章。本章将深入探讨机电一体化技术的定 义和背景，发展历程，基本原理等内容，以及其应用领域和在工业生产中的 优势。并对机电一体化技术未来的发展趋势进行展望。
机电一体化技术的定义和背景
机电一体化技术是将机械和电气技术有机地结合在一起，通过集成化的设计 和控制，实现机械和电气系统的协同工作。它源于工业自动化的发展，是工 业4.0时代的核心技术之一。
机器人技术
机电一体化技术与机器人技术 的结合，实现灵活高效的生产 线自动化。
能源管理
通过机电一体化技术的应用， 实现能源的高效利用和节约。
机电一体化技术在工业生产中的优势
1 提高生产效率
2 降低成本
机电一体化技术实现了设备间的协同工作 和信息共享，提高了生产效率。
通过优化系统设计和控制策略，机电一体 化技一体化技术实现了精确的运动控制和 自动化检测，提高了产品质量。
机电一体化技术提供了灵活的生产模式和 智能化的调度能力，适应不同生产需求。
机电一体化技术未来发展的趋势
1
人工智能应用
机电一体化技术将与人工智能相结合，
多领域融合
2
实现机器的智能化和自主学习。
机电一体化第一章
第1章 引论
1．机电一体化系统的功能构成（2）
（4）机械结构————结构功能，使机床各功能部件保持规定 的相互位置关系。
传统的机械产品一般不完全具备以上5大内部功能。可见，机 电一体化产品功能齐全；
而实现其功能的形式更灵活，技术更先进，效果更好
第1章 引论
2．机电一体化系统的组成要素（1）
第1章 引论
第1章引论机电一体化技术与系统的应用机电一体化技术与系统的发展前景第1章引论1提高精度机械传动部件减少因而机械磨损机械间隙机械受力变形所引起的误差减可以实现补偿校正误差第1章引论2增强功能可用性例如机床cncmcmc将多台普通机床上的多道工序在一次装夹中完成动检测等第1章引论数控弯曲机第1章引论环保型干洗机第1章引论1机电一体化技术与系统的应用分类数控机械类电子设备类机电结合类电液伺服类信息控制类第1章引论1数控机械类执行机构是机械装置数控机床工业机器人发动机控制系统第1章引论2电子设备类执行机构是电子装置电火花机床激光测距仪线切割机床第1章引论3机电结合类执行机构是机械与电子装置有机结合第1章引论4电液伺服类执行机构是液压驱动的机械装置控制机构是接收电信号的液压伺服阀比例阀第1章引论5信息控制类执行机构的动作完全由所接收的信号来控制办公自动化传真机第1章引论机电一体化是集机械电子光学控制计算机信息等多学科的交叉综合它的发展和进步促进相关技术的发展和进步
微 电 子 技 术 的 发 展， 半 导 体 大 规 模 和 超 大 规 模 集 成 电 路 制 造 技 术 的 发 展 和 进 步 为 机 电 一 体 化 奠 定 了 技 术 基 础。
第1章 引论
MCT 8000 F8 运 动 控 制 器
第1章 引论
MC 系 列 DSP 运 动 控 制 器
机电一体化技术基础
机电一体化技术基础“机电一体化”是机械技术、电子技术和信息技术等相关技术有机结合的一个新形式，是电子技术、信息技术向机械技术领域渗透过程中逐渐形成的一个新概念。
第一章概论1、机电一体化的定义机电一体化乃是机械的主功能、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。
2、机电一体化系统的基本构成一般而言，一个较完善的机电一体化系统包括以下几个基本要素：机械本体、检测传感部分、电子控制单元（ECU）、执行器和动力源，各要素之间通过接口相互联系。
3、机电一体化的相关技术（1）机械技术（2）信息处理技术（3）系统技术（4）自动控制技术（5）传感检测技术（6）伺服驱动技术4、机电一体化系统的分类从控制的角度，机电一体化系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制机电一体化系统的优点是结构简单、成本低、维修方便，缺点是精度较低，对输出和干扰没有诊断能力。
闭环控制的机电一体化系统的优点是高精度、动态性能好、抗干扰能力强，缺点是结构复杂、成本高、维修难度较大。
5、机电一体化系统开发的类型机电一体化系统开发的类型依据该系统与相关产品比较的新颖程度和技术独创性，可分为开发性设计、适应性设计和变参数设计。
（1）开发性设计：是一种独创性的设计方式、在没有参考样板的情况下，通过抽象思维和理论分析，依据产品性能和质量要求设计出系统原理和制造工艺。
开发性设计属于产品发明专利范畴。
（2）适应性设计：适应性设计是在参考同类产品的基础上，主要原理和设计方案保持不变的情况下，通过技术更新和局部结构调整使产品的性能、质量提高或成本降低的产品开发方式。
这一类设计属于实用新型专利范畴。
（3）变参数设计：变参数设计是在设计方案和结构原理不变的情况下，仅改变部分结构尺寸和性能参数，使之适用范围发生变化的设计方式。
6、机电一体化系统设计方案的常用方法（1）取代法：就是用电气控制取代原系统中机械控制机构。
机电一体化技术-第01章 概论
仿真、现场调试、可靠运行等从理论到实践的 整个过程。由于被控对象种类繁多，所以控制 技术的内容极其丰富，包括高精度定位控制、 速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、 示教再现、检索等控制技术
自动控制技术的难点在于自动控制理论的工程化与实用化，这 是由于现实世界中的被控对象往往与理论上的控制模型之间存在较大差 距，使得从控制设计到控制实施往往要经过多次反复调试与修改，才能 获得比较满意的结果。
产品的各功能单元通过接口联接成一个有机的整体。接口包括电气接 口、机械接口、人—机接口。电气接口实现系统间电信号连接；机械 接口则完成机械与机械部分、机械与电气装置部分的连接；人—机接 口提供了人与系统间的交互界面。
第五节 机电一体化系统设计
Mechatronics System Design
机电一体化系统是从简单的机械产品发展而 来，其设计方法、程序与传统的机械产品类似， 一般要经过市场调查、方案设计、详细设计、样 机试制、小批量生产和正常生产几个阶段。
机电一体化产品:
(product of Mechatronics)
是由机械系统（或部件）与电子系统（或部件）及信息处理单元（硬 件和软件）有机结合、而赋予了新功能和新性能的高科技产品。
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
机械 部件
第二节 机电一体化发展概况
机电一体化技术的发展 ：分为萌芽阶段、快 速发展阶段和智能化阶段三个阶段。
系统总体技术 System overall technology 是一种从整体目标出发，用系统工程的
观点和方法，将系统总体分解成相互有机联系 的若干功能单元，并以功能单元为子系统继续 分解，直至找到可实现的技术方案，然后再把 功能和技术方案组合成方案组进行分析、评价 和优选的综合应用技术。
自动控制技术的难点在于自动控制理论的工程化与实用化，这 是由于现实世界中的被控对象往往与理论上的控制模型之间存在较大差 距，使得从控制设计到控制实施往往要经过多次反复调试与修改，才能 获得比较满意的结果。
产品的各功能单元通过接口联接成一个有机的整体。接口包括电气接 口、机械接口、人—机接口。电气接口实现系统间电信号连接；机械 接口则完成机械与机械部分、机械与电气装置部分的连接；人—机接 口提供了人与系统间的交互界面。
第五节 机电一体化系统设计
Mechatronics System Design
机电一体化系统是从简单的机械产品发展而 来，其设计方法、程序与传统的机械产品类似， 一般要经过市场调查、方案设计、详细设计、样 机试制、小批量生产和正常生产几个阶段。
机电一体化产品:
(product of Mechatronics)
是由机械系统（或部件）与电子系统（或部件）及信息处理单元（硬 件和软件）有机结合、而赋予了新功能和新性能的高科技产品。
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
机械 部件
第二节 机电一体化发展概况
机电一体化技术的发展 ：分为萌芽阶段、快 速发展阶段和智能化阶段三个阶段。
系统总体技术 System overall technology 是一种从整体目标出发，用系统工程的
观点和方法，将系统总体分解成相互有机联系 的若干功能单元，并以功能单元为子系统继续 分解，直至找到可实现的技术方案，然后再把 功能和技术方案组合成方案组进行分析、评价 和优选的综合应用技术。