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机电一体化特点及发展趋势
2010.07
1
授课内容
1.1 机电一体化基本概念 1.2 机电一体化发展概况 1.3 机电一体化系统的构成 1.4 机电一体化共性关键技术 1.5 机电一体化系统设计 1.6 机电一体化对机械工业的影响 1.7 机电一体化的发展
2
1.1 基本概念
机电一体化是一个新兴的边缘学科， 正处 于发展阶段，代表着机械工业技术革命的 发展方向。
17
二、国外现状
（3） 激光技术进入机电一体化领域。 光机电一体化是激光技术与机械、电子技术相结合, 不仅大大扩展了机电一体化的应用领域, 而且使一 些行业出现重大变革，是当今信息业与制造业的最 佳结合点。
（4） 微细加工技术与设备发展迅猛。 微电子技术及其产业的高速发展, 带动了大量高新 技术的兴起, 微细加工技术和装备不仅支持了电子 产业的发展, 而且对微机械的诞生和发展也起了决 定性的作用。
术 、微电子技术、信息技术、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。 机电一体化技术对现代工业的发展有巨大的推动 力 机电一体化中包含的关键技术有：检测传感 信 息处理 自动控制 伺服驱动 机械 系统总体技术 在第四节中详细介绍。
11
1.2 发展概况
18
二、国内现状
我国从20世纪80年代初开始进行机电一体化的研 究和应用，国务院成立了机电一体化领导小组并将 其列为“863计划”。
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。
15
二、国外现状
世界各国都在大力推广机电一体化技术，机电一体 化产品得以迅猛发展，主要表现在4个方面:
（1） 机电一体化产品几乎遍及所有制造业领域。 在工业发达国家，数控机床占机床总数的30%～ 40%。工业机器人正向智能化和智能系统的方向 发展，数量在未来十年将以25%～30%的速度 增长。智能机器人将逐步进入办公、管理、娱乐、 家庭等各个领域。
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。
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各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支
持。
13
一、机电一体化发展的三阶段
5
1.1 基本概念
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。
典型的机电一体化产品(系统)有：数控机 床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪 器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系 统等。
6
数 控 铣 床
7
数控车床
8
焊接机器人
9
汽车防抱死系统(ABS)
10
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
14
二、国外现状
1989年在日本东京召开的第一届国际先进机电一体化学 术会议，是机电一体化向纵深发展的标志，各国政府也开 始有计划地推动和发展机电一体化技术和产品。
目前，日本和美国在机电一体化产品开发和应用方面处于 世界领先地位。美国商务部曾发表过一份关于日本机电一 体化的研究报告，对日美两国机电一体化技术的基础研究、 超前开发与形成产品等三方面进行了比较，结论是除机器 视觉与软件外，日本的基础研究与美国是可以比拟的。当 前，他们都将智能传感器、计算机芯片制造技术、具有触 觉和人机对话功能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，并投入大量资金支持 发展相关技术。
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 机
电子学
系统论的基础上建立起
械 学
机电一 体化
来的应用技术
信息科学来自百度文库
3
1.1 基本概念
美国IEEE/ASME曾于1996年给出了一个较为 全面的定义: 机电一体化初步定义为在工业产品和过程的设计 和制造中，机械工程和电子与智能计算机控制的 协同集成，包括以下11个方面：（1）成型和设 计；（2）系统集成；（3）执行器和传感器； （4）智能控制；（5）机器人；（6）制造； （7）运动控制；（8）振动和噪声控制；（9） 微器件和光电子系统；（10）汽车系统；（11） 其他应用
16
二、国外现状
（2） 机电一体化从单机向整个制造业的集 成化过渡。 计算机集成制造系统（CIMS） 是当今世界 制造业发展的总趋势, 它打破原有部门之间 的界线以制造为基干来控制“物流”和“信 息流”, 实现从经营决策、产品开发、生产 准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。 CIMS的实现是全局动态的最优综合。
一、机电一体化发展的三阶段 二、国外现状 三、国内现状
12
一、机电一体化发展的三阶段
1. 20世纪60年代前为第一阶段，“萌芽阶段”
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. 70年代到80年代为第二阶段，“蓬勃发展阶”
4
1.1 基本概念
目前，国际上普遍采用日本机械振兴协会 的定义：“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”，涉 及机械制造技术、电子技术、信息处理技 术、测试和传感器技术、控制技术、接口 技术、计算机技术、伺服驱动等多种技术
2010.07
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授课内容
1.1 机电一体化基本概念 1.2 机电一体化发展概况 1.3 机电一体化系统的构成 1.4 机电一体化共性关键技术 1.5 机电一体化系统设计 1.6 机电一体化对机械工业的影响 1.7 机电一体化的发展
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1.1 基本概念
机电一体化是一个新兴的边缘学科， 正处 于发展阶段，代表着机械工业技术革命的 发展方向。
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二、国外现状
（3） 激光技术进入机电一体化领域。 光机电一体化是激光技术与机械、电子技术相结合, 不仅大大扩展了机电一体化的应用领域, 而且使一 些行业出现重大变革，是当今信息业与制造业的最 佳结合点。
（4） 微细加工技术与设备发展迅猛。 微电子技术及其产业的高速发展, 带动了大量高新 技术的兴起, 微细加工技术和装备不仅支持了电子 产业的发展, 而且对微机械的诞生和发展也起了决 定性的作用。
术 、微电子技术、信息技术、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。 机电一体化技术对现代工业的发展有巨大的推动 力 机电一体化中包含的关键技术有：检测传感 信 息处理 自动控制 伺服驱动 机械 系统总体技术 在第四节中详细介绍。
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1.2 发展概况
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二、国内现状
我国从20世纪80年代初开始进行机电一体化的研 究和应用，国务院成立了机电一体化领导小组并将 其列为“863计划”。
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。
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二、国外现状
世界各国都在大力推广机电一体化技术，机电一体 化产品得以迅猛发展，主要表现在4个方面:
（1） 机电一体化产品几乎遍及所有制造业领域。 在工业发达国家，数控机床占机床总数的30%～ 40%。工业机器人正向智能化和智能系统的方向 发展，数量在未来十年将以25%～30%的速度 增长。智能机器人将逐步进入办公、管理、娱乐、 家庭等各个领域。
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。
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各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支
持。
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一、机电一体化发展的三阶段
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1.1 基本概念
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。
典型的机电一体化产品(系统)有：数控机 床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪 器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系 统等。
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数 控 铣 床
7
数控车床
8
焊接机器人
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汽车防抱死系统(ABS)
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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
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二、国外现状
1989年在日本东京召开的第一届国际先进机电一体化学 术会议，是机电一体化向纵深发展的标志，各国政府也开 始有计划地推动和发展机电一体化技术和产品。
目前，日本和美国在机电一体化产品开发和应用方面处于 世界领先地位。美国商务部曾发表过一份关于日本机电一 体化的研究报告，对日美两国机电一体化技术的基础研究、 超前开发与形成产品等三方面进行了比较，结论是除机器 视觉与软件外，日本的基础研究与美国是可以比拟的。当 前，他们都将智能传感器、计算机芯片制造技术、具有触 觉和人机对话功能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，并投入大量资金支持 发展相关技术。
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 机
电子学
系统论的基础上建立起
械 学
机电一 体化
来的应用技术
信息科学来自百度文库
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1.1 基本概念
美国IEEE/ASME曾于1996年给出了一个较为 全面的定义: 机电一体化初步定义为在工业产品和过程的设计 和制造中，机械工程和电子与智能计算机控制的 协同集成，包括以下11个方面：（1）成型和设 计；（2）系统集成；（3）执行器和传感器； （4）智能控制；（5）机器人；（6）制造； （7）运动控制；（8）振动和噪声控制；（9） 微器件和光电子系统；（10）汽车系统；（11） 其他应用
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二、国外现状
（2） 机电一体化从单机向整个制造业的集 成化过渡。 计算机集成制造系统（CIMS） 是当今世界 制造业发展的总趋势, 它打破原有部门之间 的界线以制造为基干来控制“物流”和“信 息流”, 实现从经营决策、产品开发、生产 准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。 CIMS的实现是全局动态的最优综合。
一、机电一体化发展的三阶段 二、国外现状 三、国内现状
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一、机电一体化发展的三阶段
1. 20世纪60年代前为第一阶段，“萌芽阶段”
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. 70年代到80年代为第二阶段，“蓬勃发展阶”
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1.1 基本概念
目前，国际上普遍采用日本机械振兴协会 的定义：“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”，涉 及机械制造技术、电子技术、信息处理技 术、测试和传感器技术、控制技术、接口 技术、计算机技术、伺服驱动等多种技术