机电一体化
机电一体化概述
机电一体化概述机电一体化就是机械技术与电子技术的有机结合，它涵盖了机械、电子、计算机、控制等多个领域的知识，通过综合运用这些领域的技术来实现机械系统的智能化、自动化和高效化。
机电一体化技术的核心在于信息的传递与处理，机电一体化系统通过传感器、执行器等电子元件能够实时获取机械系统的运行状态，并根据预设的控制策略进行相应的调整。
这种信息的传递与处理使得机械系统具备了更高的灵活性和适应性，能够应对各种复杂的工作环境和任务需求。
此外机电一体化还强调系统的整体优化，它不仅仅关注单个元件或部件的性能提升，更注重整个系统的协同工作和整体性能。
通过合理的结构设计、参数配置和算法优化，机电一体化系统能够实现更高的效率、更低的能耗和更好的稳定性。
机电一体化涉及的关键技术众多，其中最为核心的是传感技术、控制技术和驱动技术。
传感技术是机电一体化系统获取信息的重要手段，系统通过各类传感器能够实时感知外部环境的变化和机械系统的运行状态从而为控制决策提供依据。
随着传感技术的不断发展、新型的传感器不断涌现，使得系统的感知能力不断增强。
控制技术是机电一体化系统的核心，它根据传感器提供的信息，通过预设的控制算法和策略对执行器进行精确的控制，以实现机械系统的自动化和智能化。
现代控制技术的发展为机电一体化系统提供了更为先进和高效的控制手段，驱动技术则是机电一体化系统执行动作的关键，它通过各种电机、液压、气压等驱动元件将控制信号转化为机械动作实现系统的运动控制。
随着科技的进步和产业的发展，机电一体化技术得到了广泛的应用和深入的研究。
它不仅提高了生产效率，降低了生产成本，还使得产品的质量和性能得到了显著提升，对于推动工业现代化、提升国家竞争力具有重要意义。
机电一体化技术被广泛应用于自动化生产线、机器人、数控机床等设备中，通过引入传感器、控制器和执行器等元件，这些设备能够实现自动化生产、精确加工和高效运行从而提高生产效率和产品质量。
机电一体化技术被应用于汽车、火车、飞机等交通工具中，通过引入智能驾驶、自动导航等系统，这些交通工具能够实现更加安全、高效和舒适的行驶体验。
机电一体化专业的看法
机电一体化专业的看法1. 机电一体化专业，那可真是个超酷的领域啊！就好比是给机器注入了灵魂，让它们变得聪明又灵活。
你看那些自动化生产线，不就是机电一体化的杰作嘛！它让生产变得高效又精准，这难道不厉害吗？2. 机电一体化专业简直就是打开未来科技大门的钥匙啊！想想看，我们的生活中到处都是机电一体化的成果，从智能家电到工业机器人。
这不就像是给我们的生活施了魔法一样吗？3. 哎呀呀，机电一体化专业的发展前景那是一片光明啊！就好像是在一片广阔的草原上尽情奔跑，充满了无限可能。
像那些新型的智能设备，不都是靠这个专业推动的嘛！4. 机电一体化专业真的很神奇啊！它把机械和电子完美地结合在一起，这就像把两种超能力融合在了一起。
你说厉害不厉害？比如那些精密的医疗器械，不就是机电一体化的体现嘛！5. 哇塞，机电一体化专业是多么有挑战性的专业啊！就如同攀登一座高峰，需要不断努力和探索。
像研发更先进的数控机床，不就是一个巨大的挑战和机遇吗？6. 机电一体化专业可是个香饽饽啊！这就像是一个宝藏，等待着人们去挖掘。
瞧瞧那些高科技企业对这个专业人才的渴望，难道还不能说明问题吗？7. 嘿嘿，机电一体化专业真的让人又爱又恨啊！爱的是它的有趣和前景，恨的是它的难度。
但这不就是人生嘛，有挑战才有乐趣。
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从交通工具的革新到智能制造的发展，哪一个离得开它呢？9. 哇哦，机电一体化专业的魅力简直无法阻挡啊！它就像是一个神秘的魔法盒子，里面充满了惊喜。
像那些能够自主决策的智能机器人，不就是这个专业创造的奇迹嘛！10. 机电一体化专业，绝对是值得我们去深入了解和探索的领域啊！它就如同一片广阔的海洋，蕴含着无尽的宝藏。
你还在等什么呢？赶紧投身其中吧！我的观点结论：机电一体化专业有着巨大的潜力和广阔的发展空间，它将机械和电子的优势完美结合，为我们的生活和社会带来了诸多变革和进步，是一个非常值得选择和钻研的专业。
机电一体化概述
单元一机电一体化概述1. 1. 1机电一体化的定义“机电一体化是在机械主功能、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。
”“机电一体化”是将机械技术、微电子技术、信息技术等多门技术学科在系统工程的基础上相互渗透、有机结合而形成和发展起来的一门新的边缘技术学科。
1. 1. 3机电一体化的内容机电一体化包含了技术和产品两方面的内容，首先是指机电一体化技术，其次是指机电一体化产品。
1. 1. 4机电一体化的特点机电一体化产品的显著特点是多功能、高效率、高智能、高可靠性，同时又具有轻、薄、细、小、巧的优点，其目的是不断满足人们生产生活的多样性和省时、省力、方便的需求。
1. 2机电一体化系统的基本组成1. 2. 1机电一体化系统的功能组成传统的机械产品主要是解决物质流和能量流的问题，而机电一体化产品除了解决物质流和能量流以外，还要解决信息流的问题。
机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质、能量与信息(即所谓工业三大要素)按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质、能量与信息。
机电一体化系统的主功能包括变换(加工、处理)、传递(移动、输送)、储存(保持、积蓄、记录)三个目的功能。
主功能也称为执行功能，是系统的主要特征部分，完成对物质、能量、信息的交换、传递和储存。
机电一体化系统还应具备动力功能、检测功能、控制功能、构造功能等其他功能。
加工机是以物料搬运、加工为主，输入物质(原料、毛坯等)、能量(电能、液能、气能等)和信息(操作及控制指令等)，经过加工处理，主要输出改变了位置和形态的物质的系统(或产品)。
动力机，其中输出机械能的为原动机，是以能量转换为主，输入能量(或物质)和信息，输出不同能量(或物质)的系统(或产品)。
信息机是以信息处理为主，输入信息和能量，主要输出某种信息(如数据、图像、文字、声音等)的系统(或产品)。
1. 2. 2机电一体化系统的构成要素机电一体化系统一般由机械本体、传感检测、执行机构、控制及信息处理、动力系统等五部分组成，各部分之间通过接口相联系。
机电一体化发展方向及前景
机电一体化发展方向及前景机电一体化是指机械和电气两个领域的融合发展，是当前技术发展的趋势之一。
随着科技的不断进步，机电一体化在各个领域都有着广泛的应用和发展。
本文将从机电一体化的定义、发展方向以及前景进行探讨。
机电一体化的定义机电一体化是指机械工程和电气工程的结合，通过相互配合和协调，使机械设备具有更高的智能化和自动化程度。
机电一体化技术不仅提高了生产效率，还降低了生产成本，提升了产品的性能和质量。
发展方向1. 自动化技术随着人工智能和智能机器人技术的发展，自动化技术将成为机电一体化的重要方向。
通过自动化技术，可以实现生产线的智能化管理和控制，提高生产效率和产品质量。
2. 物联网技术物联网技术的发展将为机电一体化提供更广阔的发展空间。
通过物联网技术，各种设备和机器可以实现互联互通，实现信息的高效传输和共享，提升生产效率和管理水平。
3. 绿色智能制造绿色智能制造是未来机电一体化的重要发展方向。
通过绿色材料和清洁生产工艺，可以减少对环境的影响，实现可持续发展。
智能制造技术可以为绿色制造提供更好的支持，推动产业的升级和转型。
前景机电一体化技术的发展前景十分广阔。
随着智能制造的兴起，机电一体化将在各个领域得到广泛应用，如工业制造、交通运输、医疗保健等。
未来，机电一体化将继续发展，推动产业升级和转型，为经济社会的可持续发展贡献力量。
总结而言，机电一体化是当前技术发展的趋势之一。
通过不断探索和创新，机电一体化将在未来取得更大的发展成就，为社会经济的可持续发展和人们生活的便利提供更好的支持。
机电一体化考试知识点总结
机电一体化考试知识点总结一、机电一体化基础知识1. 机电一体化的概念和发展历程机电一体化是指在产品或系统的设计、制造、使用和维护过程中，完全将机械、电子、传感器、控制技术和信息技术无缝集成为一个整体。
机电一体化技术是近年来在制造业中迅速发展起来的一种先进生产技术，它结合了机械、电子、信息技术等多种技术，以实现生产过程的全面自动化和智能化。
机电一体化的发展历程可以追溯到20世纪60年代，在那个时候，自动化生产线一度兴起，为生产过程带来了很大的改善。
随着信息技术和电子技术的不断发展，机电一体化技术逐渐成为制造业的主流技术，被广泛应用于汽车制造、电子设备制造、航空航天等领域。
2. 机电一体化的特点机电一体化技术的特点主要包括：集成性、智能化、基于网络、高精度、高速度、高可靠性等。
机电一体化技术通过将机械、电子、信息技术有机结合，实现了产品生产的智能化、自动化和网络化，能够大大提高生产效率和产品质量。
3. 机电一体化的应用领域机电一体化技术被广泛应用于工业机械、汽车制造、工程机械、电子设备制造、医疗器械、航空航天、高速铁路等领域。
在这些领域，机电一体化技术可以实现设备的智能化控制、自动化生产、信息化管理等，为企业提供了更高效的生产方式。
4. 机电一体化技术的发展趋势随着信息技术和电子技术的快速发展，机电一体化技术也在不断地向智能化、网络化、高可靠性、低能耗等方向发展。
未来，机电一体化技术将更加普及，带来更多的应用和创新。
二、传感器技术1. 传感器的基本概念和分类传感器是一种可以感知和采集物理量或化学量的变化并将其转换为可用电信号的设备。
按照测量物理量分类，传感器可分为：力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、光电传感器等。
2. 传感器的工作原理传感器的工作原理主要取决于其测量物理量的不同。
常见的传感器工作原理有：电压、电流、电阻、电容、电磁感应等。
3. 传感器的特性和性能指标传感器的特性和性能指标包括：静态特性（灵敏度、线性度、分辨率、稳定性）、动态特性（响应时间、过载能力、动态误差）以及环境适应能力（温度、湿度、抗干扰能力）等。
机电一体化
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总称。
是机械技术及信息技术相互交叉、融合的产物。
精密机械技术、微电子技术、信息技术有机结合新形势。
机电一体化的目的：是使系统高附价值化，即多功能化、高效率化、高可靠化、省材料省能源化、并使产品的结构向轻、薄、短、小巧化方向发展、不断满足人们生活的多样化需求和生产的省力化、自动化需求。
解决产品（系统）采用微电子技术所面临的共性关键技术：检测传感技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术、精密机械技术、系统总体技术系统必须具有的目的功能：变换（加工、处理）功能；传递（移动、输送）功能；储存（保持、积蓄、记录）功能机电一体化系统的五大要素（即相应功能）：动力源（提供动力；内脏）；控制器（控制；头脑）；机构（构造；骨骼）；检测传感器（计测；感官）；执行元件（驱动；肌肉）接口：是各要素或各子系统相接处必须具备一定的联系条件接口变换、调整功能分为：零接口、无源接口、有源接口、智能接口接口输入/出功能分为：机械接口、物理接口、信息接口、环境接口工业三大要素：能量、物质、信息（省能、省资源、智能化）系统内部功能评价参数：1主功能：系统误差、抗干扰能力、废弃物输出、变换效率。
2动力功能：输入能量、能源。
3控制功能：控制输出/入口个数、手动操作。
4构造功能：尺寸重量、强度。
5计测功能：精度机电一体化系统的设计流程:1根据目的功能确定产品规格、性能指标；2系统功能部件、功能要素的划分；3接口的设计；4综合评价；5可靠性复查；6试调与调试运动参数：用来表征机器工作运动的轨迹、行程、方向和起、止点位置正确性的指标动力参数：用来表征机器输出动力大小的指标。
力、力矩、功率。
品质指标：用来表征运动参数和动力参数品质的指标。
机电一体化系统设计考虑方法：机电互补法；结合（融合）法；组合法机电一体化系统的设计类型：开发型设计；适应性设计；变异性设计设计程序分为：总体设计、部件的选择与设计、技术设计与工艺设计总体设计：明确设计思想；分析综合要求；划分功能模块；决定性功能参数；调研类似产品；你定总体方案；方案对比定性；编写总体设计论证书设计准则要考虑：人、机、材料、成本等。
机电一体化
机电一体化系统的功能构成： 机电一体化系统的功能构成：
School of Mechanical Engineering ＆ Automation
机电一体化技术的主要特征： 机电一体化技术的主要特征： ①整体结构最优化：在传统机械产品中，为了增加功能，或实现某一种控制 整体结构最优化：在传统机械产品中，为了增加功能， 规律，往往靠增加机械机构的办法来实现。如果采用机电一体化系统， 规律，往往靠增加机械机构的办法来实现。如果采用机电一体化系统，可以 从机械、电子、硬件、软件四个方面去实现同一种功能。 从机械、电子、硬件、软件四个方面去实现同一种功能。 ②系统控制智能化：这是机电一体化技术与传统的工业自动化技术最主要的 系统控制智能化： 区别之一。电子技术的引入，显著地改变了传统机械那种单纯靠操作人员， 区别之一。电子技术的引入，显著地改变了传统机械那种单纯靠操作人员， 按照规定的工艺顺序频繁重复的工作状况。 按照规定的工艺顺序频繁重复的工作状况。 ③操作性能柔性化：计算机软件技术的引入，能使机电一体化系统的各个传 操作性能柔性化：计算机软件技术的引入， 动机构的动作通过预先给定的程序，一步一步地由电子系统来协调。 动机构的动作通过预先给定的程序，一步一步地由电子系统来协调。在生产 动作通过预先给定的程序 对象变更需要改变传动机构的动作规律时，无须改变其硬件机构， 对象变更需要改变传动机构的动作规律时，无须改变其硬件机构，只要调整 由一系列指令组成的软件，就可以达到预期的目的。 由一系列指令组成的软件，就可以达到预期的目的。
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机电一体化的相关技术： 机电一体化的相关技术： ①机械技术：机械技术是机电一体化的基础。 机械技术：机械技术是机电一体化的基础。 ②计算机与信息处理技术：计算机应用及信息处理技术是促进机电一体化技 计算机与信息处理技术： 术和系统发展的最活跃的因素。 术和系统发展的最活跃的因素。 ③检测与传感技术：传感与检测是实现自动控制、自动调节的关键环节，它 检测与传感技术：传感与检测是实现自动控制、自动调节的关键环节， 的功能越强，系统的自动化程度就越高。 的功能越强，系统的自动化程度就越高。 ④自动控制技术：自动控制技术与计算机控制技术相联系，是机电一体化中 自动控制技术：自动控制技术与计算机控制技术相联系， 十分重要的关键技术。 十分重要的关键技术。 ⑤伺服驱动技术：伺服驱动技术是直接执行操作的技术，伺服系统是实现电 伺服驱动技术：伺服驱动技术是直接执行操作的技术， 信号到机械动作的转换装置与部件。它对系统的动态性能、 信号到机械动作的转换装置与部件。它对系统的动态性能、控制质量和功能 具有决定性的影响。 具有决定性的影响。
机电一体化
机电一体化1、机电一体化的概念：机电一体化是以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合的过程逐渐形成和发展得一门新兴边缘技术学科。
机电一体化又称机械电子学它是由机械学的前半部分与电子学的后半部分组成的。
2、变量施肥的过程：获取土壤的信息，通过农业专家决策，指定变量施肥处方图并将变量数据输入到施肥变量播种机控制系统中实现变量施肥。
不同变量施肥系统包括：步进电机驱动、电控无级变速器驱动、电控液压马达驱动。
3、伺服系统的组成：输出各部分的作用：（1）控制器：控制器的功能是根据输入信号和反馈信号比较的结果，决定控制方式。
常用的控制有PID 控制和最优控制等。
控制器一般都是电子线路或计算机组成等。
（2）功率放大器：控制器输出的信号通常都很微弱，需经功率放大器放大后，才能驱动执行机构动作。
功率放大器主要由电子器件组成。
（3）执行机构：执行机构直接与被控对象打交道，最后执行控制器的指令，完成某种特定的动作。
执行机构要准确，迅速，精准，可靠地实现对被控对象的调整和控制。
执行机构主要由各种执行元件和机械传动装置等组成。
（4）检测装置：为了提高工作精度和抗干扰能力，伺服系统一般采用闭环控制。
检测装置是系统反馈环节，通过检测装置的测量，将执行机构的输出信号反馈到伺服系统输入端，实现反馈控制。
反馈信号一般为位置反馈信号、速度反馈信号和电流反馈信号，要经过多种传感元件进行检测。
用来检测位置信号的装置有自整角机、旋转变压器、光电编码器等；用来检测速度信号的装置有测速发电机、旋转变压器、光电编码器等；用来检测电流信号的装置有取样电阻霍尔集成电路传感器等，可检测的装置要求是精度高、线性度好、可靠性高、响应快。
4、采样定理：为了保证在采样过程中不丢失原来信号中所包含的信息，采样频率必须按照香侬采样原理来确定，即要求； f≥fmax（L被来原信号f（t）的最高有效频率）在实际应用中，fn≥（5-10）fmax5、采样/保持电路的作用由于采样信号f※（t）在函数轴上仍是连续变化的模拟量，因此还需要A/D转换器将其转换成数字量。
机电一体化
要求：能快速、精确地获得信息并在相应的应 用环境中具有高可靠性。
1.4 共性关键技术
2、信息处理技术 主要完成信息的交换、存取、运算、判断 和决策等.其主要工具是计算机。
传感 器 A/D 计算 机 D/A 执行
装置
3、控制技术
关于软件方面的技术，主要以控制理论为 指导，对控制系统设计、仿真、现场调试、可 靠运行等。
数 控 铣 床
数控车床
焊接机器人
1.3 机电一体化的相关技术
机电一体化技术是自动化技术之一！
过程自动化 自动化 机械自动化 办公室自动化
主要目标
机电一体化
1.3 机电一体化的相关技术
1 2 3 4 5 6
检测传感技术 信息处理技术 自动控制技术 伺服驱动技术 机械技术 系统总体技术
1.2 机电一体化系统的构成
3、检测传感装置 检测产品内部状态和外部环境，实现计测 功能。 要求：体积小、精度高、抗干扰 4、电子控制单元
处理、运算、决策，实现控制功能。 要求：高可靠性、柔性、智能化
1.2 机电一体化系统的构成
5、执行机构
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。
1.2 发展概况
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。
机电一体化总结
机电一体化总结机电一体化是指将机械与电子技术有机地结合在一起，实现机械与电子系统之间的无缝衔接和互动。
它通过电子技术的应用，在机械系统中加入了传感器、执行器、控制器等元件，并通过计算机控制系统对其进行控制和监控，从而实现了自动化、智能化的控制方式。
机电一体化技术的应用不仅广泛，而且具有丰富的行业前景和巨大的经济效益。
首先，机电一体化技术的应用范围十分广泛。
在工业生产中，机电一体化技术被广泛应用于制造业、物流仓储、机械加工等领域。
比如，在制造业中，机电一体化技术可以实现生产线的自动化、智能化，提高生产效率和质量；在物流仓储中，机电一体化技术可以实现物流设备的智能化管理，提高物流效率和安全性；在机械加工中，机电一体化技术可以实现加工设备的自动化控制，提高加工精度和效率。
其次，机电一体化技术具有巨大的经济效益。
通过机电一体化技术的应用，可以实现生产过程的高度自动化，减少人力投入，降低人工成本。
同时，机电一体化技术可以提高生产效率和质量，减少生产线上的故障和停机时间，从而提高企业的竞争力。
此外，机电一体化技术还可以减少能源的消耗和环境污染，达到节能减排的效果，进一步降低企业的运营成本。
再次，机电一体化技术的发展潜力巨大。
随着人工智能、物联网等技术的快速发展，机电一体化技术的应用将得到进一步的拓展。
比如，人工智能可以实现机器的智能学习和决策，将机电一体化技术推向新的高度；物联网可以将机械设备与互联网连接，实现远程控制和监控，提高工作效率和便捷性。
可以预见，随着技术的不断创新和应用，机电一体化技术将在更多领域发挥出巨大的作用。
综上所述，机电一体化技术的应用具有广泛的范围和巨大的经济效益，同时也具有蓬勃发展的潜力。
在推动智能制造和提升工业效能的过程中，机电一体化技术将扮演越来越重要的角色。
因此，我们应积极推广和应用机电一体化技术，加强技术创新和研发，并加强对新兴技术的培养和应用，以适应经济发展的需求，推动我国制造业的转型升级。
机电一体化技术的基本原理和特点
机电一体化技术的基本原理和特点
机电一体化技术是指将机械、电子、控制、计算机等技术有机地结合在一起，实现各种功能的综合自动化系统。
其基本原理是通过集成各种传感器、执行器、控制器和计算机等设备，实现对机械系统的智能化控制和监测，从而提高生产效率、质量和灵活性。
机电一体化技术的特点主要包括以下几个方面：
1. 综合性，机电一体化技术将机械、电子、控制、计算机等多种技术融合在一起，形成一个综合性的系统，实现多种功能的集成与协调。
2. 高效性，通过智能化的控制和监测手段，可以实现对生产过程的高效管理和优化，提高生产效率和产品质量。
3. 灵活性，机电一体化技术可以根据不同的生产需求进行灵活的调整和改进，适应多样化的生产要求。
4. 自动化，通过自动化控制系统，可以实现生产过程的自动化操作，减少人力成本，提高生产效率。
5. 可靠性，机电一体化系统通常具有较高的稳定性和可靠性，能够保证生产过程的连续性和稳定性。
总的来说，机电一体化技术的基本原理是通过综合运用机械、电子、控制、计算机等技术手段，实现对生产过程的智能化控制和监测，其特点包括综合性、高效性、灵活性、自动化和可靠性。
这些特点使得机电一体化技术在工业生产和制造领域具有广泛的应用前景。
机电一体化
（2） 信息处理技术。信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息的交换、存取、运算、判断和决策分析等。在机电一体化产品中，实现信息处理技术的主要工具是计算机。计算机技术包括硬件和软件技术、网络与通信技术、数据处理技术和数据库技术等。在机电一体化产品中，计算机信息处理装置是产品的核心，它控制和指挥整个机电一体化产品的运行，因此，计算机应用及其信息处理技术是机电一体化技术中最关键的技术，它包括目前广泛研究并得到实际应用的人工智能技术、专家系统技术以及神经网络技术等。
机电一体化技术和产品的应用范围非常广泛，涉及到工业生产过程的所有领域，因此，机电一体化产品的种类很多，而且还在不断地增加。按照机电一体化产品的功能，可以将其分成下述几类。
①数控机械类。主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。这类产品的特点是执行机构为机械装置。
（2） 生产能力和工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5 ～6 倍， 柔性制造系统的生产设备利用率可提高1 ．5 ～3．5 倍，机床数量可减少约50 ％，节省操作人员数量约50 ％，缩短生产周期40 ％，使加工成本降低50 ％左右。
机电一体化
机电一体化1. 机电一体化的定义：在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。
2. 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。
3. 机电一体化产品的分类：按机电结合程度分类：✍机械电子化产品✍机械与电子融合的产品。
4. 机电一体化系统的构成：机械本体、检测传感部分、电子控制单元、执行器、动力源。
5. 执行元件：实现机电一体化系统主功能（三个目的功能）：变换、传递、储存。
6. 机械本体（构造功能）：机械本体包括机架、机械连接、机械传动等，它是机电一体化的基础，起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。
7. 动力源（动力功能）：是机电一体化产品的能量供应部分，其作用是按照系统控制要求，为系统提供能量和动力，使系统正常运行。
提供能量的方式包括电能、气能和液压能，以电能为主。
8. 传感检测单元（计测功能）：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。
9. 共性关键技术：机械技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术。
10. 广义的接口功能有两种：一种是输入/输出；另一种是变换、调整。
11. 机电一体化系统（产品）的常用设计方法（三种）的区别：✍取代法（机电互补法）：取代法就是用电气控制取代原系统中的机械控制机构。
✍整体设计法（融合法）：将各构成要素有机结合为一体构成专用或者通用的功能部件(子系统),要素间的机电参数匹配比较充分。
✍组合法：选用各种标准功能模块组合设计成机电一体化系统。
12. 开发性设计、变异性设计、适应性设计有何异同：✍开发性设计：没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出质量和性能方面满足目的要求的系统。
✍适应性设计(改进)：是在总的方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构，或为了微电子控制进行局部适应性设计，以提高产品的性能和质量。
机电一体化全解
2.1 精密机械技术
四、轴系
轴系设计的基本要求
（1）旋转精度 （2）刚度 （3）抗振性 （4）热变形 （5）轴上零件的布置 （6）轴系的驱动方法
轴系的分类、特点和结构形式
2.2 传感检测技术
传感器技术是现代检测和自动化技术的重要基础之 一，机电一体化系统的自动化程度越高，对传感器 的依赖性也就越大。 能将各种非电物理量转换成电量的传感器及其应用 技术便成为机电一体化技术系统中不可缺少的组成 部分。 传感器是整个设备的感觉器官，其性能好坏直接影 响到工作机械的运动性能、控制精度和智能水平。
滚珠丝杠副的典型结构类型
单圆弧型
①按螺纹滚道截面形状分 双圆弧型 内循环 ②按滚珠的循环方式 外循环 端盖式外循环 插管式外循环 双螺母螺纹调隙预紧式 双螺母垫片调隙预紧式 ③按消除轴向间隙的调整方法 双螺母齿差调隙预紧式 单螺母增大滚珠直径法 单螺母偏置导程法
2.1 精密机械技术
二、机械导向机构
机械部分是主体，这不仅由于机械本体是系统重要的 组成部分，而且系统的主要功能必须要由机械装置来完成， 否则就不能称其为机电一体化产品。 机电一体化的核心是电子技术，这电子技术包括微电 子技术和电力电子技术，但重点是微电子技术，特别是微 型计算机或微处理器。
② 机电一体化将工业产品和过程都作为一个完整的系统看待，因此强 调各种技术的协同和集成，不是将各个单元或部件简单拼凑到一起。
1.6 机电一体化的发展
机电一体化的主要发展方向如下： （1）智能化 （2）模块化 （3）网络化 （4）微型化 （5）绿色化 （6）人性化
总之，机电一体化的发展前景： 性能上 高精度、高效率、高性 能、智能化 功能上 层次上 系统化、集成复合化
小型化、轻型化、多功 能
《机电一体化介绍》课件
如Profibus、Modbus等，用于实现分布式控制和数据传输。
可编程控制器（PLC）
用于自动化生产线和工业控制系统的逻辑控制和顺序控制。
检测技术
传感器技术
利用各种物理效应和化学反应， 将物理量或化学量转换为电信号 ，用于监测和控制机电一体化系
统的运行状态。
信号处理技术
对传感器输出的电信号进行滤波、 放大、转换等处理，提取出有用的 信息。
数控机床的应用范围广泛，涉及汽车 、航空、模具、仪器仪表等领域，对 提高产品质量和生产效率具有重要作 用。
数控机床通常包括数控系统、伺服系 统、主轴系统、刀具系统等部分，各 业机器人
工业机器人是用于自动化生产线 的机电一体化产品，能够执行各 种重复性或危险性任务，提高生
电子电路设计
包括模拟电路、数字电路、集成电路等，为机电 一体化系统提供信号处理和能源供给。
嵌入式系统
将微处理器嵌入到机械系统中，实现智能化控制 和数据处理。
传感器与执行器
用于检测和驱动机电一体化系统的各种物理量， 如温度、压力、位移等。
控制技术
控制算法
如PID控制、模糊控制等，用于实现机电一体化系统的精确控制。
自动化生产线广泛应用于汽车、家电、食品等领域，能够大幅提高生产效 率、降低能耗和减少人力成本。
智能家居系统
1
智能家居系统是利用机电一体化技术将家居设备 进行智能化改造，实现家庭生活的智能化和舒适 化。
2
智能家居系统包括智能照明、智能安防、智能环 境控制等子系统，通过互联网和物联网技术实现 远程控制和智能化管理。
机电一体化技术使得定制化生产成为可能，满足了消费者对个性化 产品的需求。
在人工智能领域的应用前景
机电一体化的分类
机电一体化的分类
以下是 8 条关于机电一体化分类的内容：
1. 工业机电一体化呀，这就像是一个超级大力士，帮助我们在工厂里造出各种厉害的产品呢！你想想看那些自动化生产线上快速工作的机械臂，多牛啊！比如汽车制造厂里的焊接机器人，超级精准高效。
2. 民用机电一体化呢，那可是我们日常生活中的好帮手哦！就好像家里的智能家电，给我们带来超多便利呀！像能自动打扫的扫地机器人，不就是很好的例子嘛。
3. 医疗机电一体化呀，简直是救死扶伤的神器呢！这就好比是医生的得力助手，帮助更好地诊断和治疗哦！就说医院里的那些高端医疗设备，多重要哇！
4. 航空机电一体化哟，那可是让飞机能自由翱翔的关键呢！这不就像给飞机安上了一双有力的翅膀嘛！像飞机上先进的飞行控制系统，真的太厉害了吧！
5. 军事机电一体化呢，那绝对是保卫国家的有力武器呀！这好比是战场上的秘密武器哟！那些高科技的军事装备，真是让人惊叹呢！
6. 办公机电一体化哈，能让我们的工作变得轻松高效好多呢！它就像是我们工作时的贴心小助手一样呀！比如自动进纸的打印机，不就挺好用嘛。
7. 农业机电一体化呀，可是农民伯伯的好伙伴呢！不就像是给农业生产注入了强大动力嘛！像那些智能灌溉系统，多实用啊！
8. 机器人机电一体化啦，这简直就是未来的标志呢！它就如同科幻电影里走出来的神奇存在一样哦！你看那些能与人互动的智能机器人，是不是超酷哇！
我觉得机电一体化的这些分类都超级重要呀，给我们的生活带来了翻天覆地的变化呢！。
机电一体化简述
第五节 机电一体化产品设计及其工程路线 一、机电一体化产品附加值与技术构成的关系
机械元器件为主，1948年出现电子元器件 发 展 历 程 机械元器件+电子元器件，1974年电子微处 理开始应用 机械元器件+标准电子电器硬件+软件， 1987年专用集成电路开始应用 机械元器件+标准电子电器硬件++专用硬件 +软件
对设计者的要求
开发性设计 要求设计者具有扎实的基础理论、丰富的想象力和敏锐 的市场洞察力。 适应性设计 要求设计者对原有产品及相关的市场需求、变化和技术 进步要有充分的了解和掌握。 变异性设计
要求设计者注意防止因参数变化可能对产品性能产生 的影响。
进行机电一体化产品设计时，应尽量以计算机为工具，充分利用计 算机辅助设计、仿真分析、模拟设计、优化设计、动态分析设计、可 靠性设计等现代化设计方法，以提高产品的效率和质量。 机电一体化设计同样也要遵循产品的一般性设计原则，即在保证 产品目的功能、性能和使用寿命的前提下，尽量降低成本。这意味着，
动力源
动力
计算机 执行件
计测
控制
操作
传感器
构造
机电一体化产品五大功能
机构
机电一体化产品功能部件
机电一体化产品的功能部件又称为结构要素
例1 人体五大要素及功能
食 物
运作 内脏
外 界 信 息
感官
头脑
手足
计测
控制
动作
构造
骨骼
人体五大要素 人体五大功能
例2
CNC机床的内部构成
热、振动 热、振动、切屑
毛 坯 （ 物 质 ）
由图知：在当代机电一体化产品中，单纯的机械技术 的附加值越来越少，而微电子技术的附加值越来越高， 因此其经济效益也相应增高。
机电一体化
机电一体化一、机电一体化概念机电一体化技术又称机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。
机电一体化在国外被称为Mechatronics，是日本人在20 世纪70 年代初提出来的，它是用英文Mechanics 的前半部分和Electronics 的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合，现已得到包括我国在内的世界各国的承认。
我国的工程技术人员习惯上把它译为机电一体化技术。
机械技术是一门古老的学科，它发展到今天经历了一个漫长的历史时期。
机械是现代工业的物质基础，国民经济的各个部门都离不开机械。
机械种类繁多，功能各异，不论哪一种机械，从诞生以来都经历了使用—改进—再使用—再改进，不断革新和逐步完善的过程。
对于某一种形式的机械，一般来说都有一定的局限性，或者说都有一定的适用范围、存在某些固有的缺点，这就迫使人们寻找新的工作原理，发明新型的机械．从而使得具有同一用途的机械具有不同的种类。
机械本身的发展也是无止境的，但是这种发展却是缓慢的。
各种机械发展到今天．单从机械角度对它们进行改进是越来越不容易了。
随着科学技术的发展，一个比较年轻的学科——电子技术正在蓬勃发展，从分立电子元件到集成电路（IC），从集成电路到大规模集成电路和超大规模集成电路，特别是微型计算机的出现，使电子技术与信息技术相结合并向其他学科渗透，把人类带人了一个神化般的世界。
信息技术（3C 技术）的主体包括计算机技术、控制技术和通信技术。
电子技术与计算机技术同机械技术相互交叉，相互渗透，使古老的机械技术焕发了青春。
在原有机械基础上引入电子计算机高性能的控制机能，并实现整体最优化，就使原来的机械产品产生了质的飞跃，变成功能更强、性能更好的新一代的机械产品或系统，这正是机电一体化的意义所在。
机电一体化技术是现代科学技术发展的必然结果。
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。
机电一体化
机电一体化一、名词解释1、机电一体化：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，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。
3、传感器：传感器是机电一体化系统中不可缺少的组成部分，能把各种不同的非电量转换成电量，对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变成系统可识别的电信号，传递给控制单元。
4、伺服电动机：伺服电动机又称控制电机，其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。
输入的电压信号又称控制信号或控制电压，改变控制信号可以改变电动机的转速及转向，驱动工作机构完成所要求的各种动作。
5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。
6、人机接口：人机接口（HMI）是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口，主要完成输入和输出两方面的工作。
7、PLC：可编程控制器（Programmable Logical Controller）简称PLC.是一种在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置，广泛应用在各种生产机械和生产过程的自动控制中。
8、变频器：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素以及过流/过压/过载保护等功能。
9、通信协议：通信协议是指通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程，包括逻辑电平的定义、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地址的确定、数据传输方式等。
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二、机电一体化的概念 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成 系统的总称。
机械的主功能是指机械的结构功能、承载功能、传动功能。
机电一体化涵盖技术和产品两个方面。
思考题
机电一体化与机械电气化的区别？？ 机电一体化产品与传统机电产品的区别？？
二、导向机构
导向机构的作用是支承和导向，为机械系统中各运动装置 能安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障，一般指导轨、 轴承等。
三、执行机构
执行机构是用以完成操作任务的直接装置。执行机构根据 操作指令的要求在动力源的带动下，完成预定的操作。
四、轴系 五、机座或机架
2.1 精密机械技术
一、机械传动机构
滚珠丝杠副的典型结构类型
单圆弧型
①按螺纹滚道截面形状分 双圆弧型 内循环 ②按滚珠的循环方式 外循环 端盖式外循环 插管式外循环 双螺母螺纹调隙预紧式 双螺母垫片调隙预紧式 ③按消除轴向间隙的调整方法 双螺母齿差调隙预紧式 单螺母增大滚珠直径法 单螺母偏置导程法
2.1 精密机械技术
二、机械导向机构
2.2 传感检测技术
七、传感器的测量电路
在机电一体化系统中，传感器获取系统的有关信息并通过检测系 统进行处理，以实施系统的控制。 通常，这种电量信号很微弱，需要由中间转换电路进行放大、调 制解调、A／D、D／A转换等处理以满足信号传输、微机处理的要求， 根据需要还必须进行必要的阻抗匹配、线性化及温度补偿等处理。
2.4 自动控制技术
一、计算机控制系统
计算机控制系统的典型形式
（1）操作指导控制系统 （2）直接数字控制（Direct Digital Control）系统 （3）监督控制（Supervisory Computer Control)系统 （4）分散型控制系统（Distributed Control System) （5）现场总线控制系统（Fieldbus Control System)
I（Integral）：消除稳态误差，提高控制精度 D（Differential）：减小超调，提高动特性及控制精度
PID控制器 比例 r(t) + – 微分 e(t)) 积分 – + + + u(t)) 被控对象
c(t)
PID控制器传递函数：
1 G ( s) K p (1 Td s) Ti s
2.4 自动控制技术
三、可编程控制器（PLC）
PLC的常用编程语言
1) 梯形图(LAD) 从继电器控制系统原理图的基础上演变而来的。 2）指令表(STL) 类似于计算机中的助记符语言。 3）顺序功能流程图(SFC) 一种图形化的编程方法，亦称功能图。
2.4 自动控制技术
三、可编程控制器（PLC）
机电一体化系统要求其机械装置在温度、振动等外界干扰 的作用下依然能够正常稳定的工作。即系统抵御外界环境的影 响和抗干扰能力强。
2.1 精密机械技术
机械系统的组成
一、传动机构
机电一体化机械系统中的传动机构不仅仅是转速和转矩的 变换器，而是已成为伺服系统的一部分，它要根据伺服控制的 要求进行选择设计，以满足整个机械系统良好的伺服性能。
①高精度
精度直接影响产品的质量，机电—体化机械系统的高精度 是其首要的要求。如果机械系统的精度不能满足要求，则无论机 电—体化产品其它系统工作再精确，也无法完成其预定的机械操 作。
②快速响应
即是要求机械系统从接到指令到开始执行指令指定的任务 之间的时间间隔短。这样系统才能精确地完成预定的任务要求。
③良好的稳定性
2.4 自动控制技术
三、可编程控制器（PLC）
S7-200PLC基本指令
3. 串联电路块的并联指令
OLD（Or Load）：:用于串联电路块的并联连接。
4. 并联电路块的串联指令
ALD（And Load）:用于并联电路块的串联连接。 LD O LD A LDN A OLD ALD = I0.0 I0.1 M0.0 M0.1 M0.2 M0.3
传感器的使用条件
放置的场所；环境（温度、湿度、振动）；测量的时间 （寿命周期）；传输距离；与设备连接方式；供电电源； 价格
2.2 传感检测技术
五、改善传感器性能的一些技术措施
① 平均技术 ② 差动技术 ③ 稳定性处理 ④ 屏蔽和隔离 ⑤ 结构、材料与参数的合理选择 ⑥ 零示法、微差法与闭环技术 ⑦ 补偿与校正 ⑧ 集成化、智能化与信息融合
导轨的基本要求
① 导向精度（要求） ② 导轨的刚度（要求） ③ 耐磨性 ④ 低速运动平稳性 ⑤ 对温度变化的不敏感性 ⑥ 结构工艺性 ⑦ 疲劳和压溃
2.1 精密机械技术
二、机械导向机构
导轨的分类
按其结 构特点 分为
按接触 面的摩 擦性质 可分为
2.1 精密机械技术
二、机械导向机构
导轨副的设计内容与步骤
按驱动元件的不同可分为电气伺服系统、液压伺服系统、 气动伺服系统。 电气伺服系统根据电机类型的不同又可分为直流伺服系统、 交流伺服系统和步进电机控制伺服系统。
3、按控制原理分类
可分为开环控制伺服系统、闭环控制伺服系统和半闭环控制 伺服系统。
2.4 自动控制技术
就控制理论的发展而言，大体可以分为三个发展阶 段，即古典控制理论阶段、现代控制理论阶段和智 能控制理论阶段。 古典控制理论是以传递函数为基础的一种控制理论， 控制系统的分析与设计是建立在某种近似的或试探 的基础上的。 现代控制理论是建立在状态空间上的一种分析方法， 它的数学模型主要是状态方程，控制系统的分析与 设计可以说是精确的。 智能控制是近年来发展起来的一种控制理论，它包 括最优控制、神经网络控制、模糊控制等。
模拟型测量电路 测量电路 数字型测量电路 开关型测量电路 转换电路
电桥 放大电路 调制与解调电路 A/D、D/A转换电路
2.3 伺服驱动技术
二、伺服系统的分类
1、按被控量参数特性分类
可分为位移、速度、力矩等各种伺服系统。其它系统还有温 度、湿度、磁场、光等各种参数的伺服系统
2、按驱动元件的类型分类
按机电技术的结合程度划分为
还可以按产品的服务对象领域和对象划分；也可以从控制的角度划分； 等等。
1.4 机电一体化的优点和效益
与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有高的功能水平和附加值，它将 给开发生产者和用户带来社会经济效益。
机电一体化的效果：
功能增多； 体积减少； 重量减轻； 可靠性提高； 性能价格比大大改善。
一、计算机控制系统
计算机控制系统的工作原理
（1）实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输 入； （2）实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制 规律，决定将要采取的控制行为。 （3）实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完 成控制任务。
机械部分是主体，这不仅由于机械本体是系统重要的 组成部分，而且系统的主要功能必须要由机械装置来完成， 否则就不能称其为机电一体化产品。 机电一体化的核心是电子技术，这电子技术包括微电 子技术和电力电子技术，但重点是微电子技术，特别是微 型计算机或微处理器。
② 机电一体化将工业产品和过程都作为一个完整的系统看待，因此强 调各种技术的协同和集成，不是将各个单元或部件简单拼凑到一起。
1.6 机电一体化的发展
机电一体化的主要发展方向如下： （1）智能化 （2）模块化 （3）网络化 （4）微型化 （5）绿色化 （6）人性化
总之，机电一体化的发展前景： 性能上 高精度、高效率、高性 能、智能化 功能上 层次上 系统化、集成复合化
小型化、轻型化、多功 能
2.1 精密机械技术
机电一体化对机械系统的基本要求
变换(加工、处理 )功能; 传递(移动、输送 )功能; 储存(保持、积累、 记录)功能。
物质 能量 信息
系统 （变换、传递、存储）
物质 能量 信息
控制
图 机电一体化系统的主功能
1.2 机电一体化系统的组成
一、功能组成
不管那类系统（或产品），其系统内部必须具备如图所示的五种内部 功能，即主动能、动力功能、检测功能、控制功能、构造功能。
2.1 精密机械技术
四、轴系
轴系设计的基本要求
（1）旋转精度 （2）刚度 （3）抗振性 （4）热变形 （5）轴上零件的布置 （6）轴系的驱动方法
轴系的分类、特点和结构形式
2.2 传感检测技术
传感器技术是现代检测和自动化技术的重要基础之 一，机电一体化系统的自动化程度越高，对传感器 的依赖性也就越大。 能将各种非电物理量转换成电量的传感器及其应用 技术便成为机电一体化技术系统中不可缺少的组成 部分。 传感器是整个设备的感觉器官，其性能好坏直接影 响到工作机械的运动性能、控制精度和智能水平。
S7-200PLC主要编程元件
输入继电器（I） 输出继电器（Q） 通用辅助继电器（M） 特殊标志继电器（SM） 变量存储器（V） 局部变量存储器（L） 顺序控制继电器（S）
定时器（T） 计数器（C） 模拟量输入映像寄存器（AI） 模拟量输出映像寄存器（AQ） 高速计数器（HC） 累加器（AC）
2.4 自动控制技术
2.2 传感检测技术
四、传感器的选用
传感器千差万别，测量同一种测定量，可以采用不同工作原理的传感 器。选用时从以下几个方面考虑：
测量条件
测量的目的；测定量的选定；测量的范围；输入信号的带宽； 要求的精度；测量所需时间等
传感器性能
精度；响应速度；稳定性；模拟还是数字信号；输出量及电平； 被测对象特征的影响；校准周期；过载输入保护等
1）依据导轨副使用的工作条件，选择合理的结构形式。 2）选择导轨副的截面形状，保证导轨的导向精度。 3）选择导轨的具体结构及尺寸参数。 4）选择导轨的误差自动补偿或调整装置。 5）选用合理的耐磨材料、润滑方法以及防护装置。 6）制定必要的技术条件（关重件的制造工艺规范、装配调整技术条件、 检测验收技术条件、使用维护操作规范、维修维护工艺流程与规范等）。