在機械工程領(lǐng)域 由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化 使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu) 產(chǎn)品機構(gòu) 功能與構(gòu)成 生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化使工業(yè)生產(chǎn)由 機械電氣化 邁入了 機電一體化 為特征的發(fā)展階段

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一 機電一體化的核心技術(shù)

機械技術(shù) 是機電一體化的基礎(chǔ) 機械技術(shù)的著眼點在于如何與機電一體化技術(shù)相適應 利用其高 新技術(shù)來更新概念 實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上 材料上 性能上變更 滿足減小重量 縮小體積 提高精度 提高剛度及改善性能要求

計算機與信息技術(shù) 其中信息交換 存取 運算 判斷與決策人工智能技術(shù) 專家系統(tǒng)技術(shù) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計算機信息處理技術(shù)

系統(tǒng)技術(shù) 即以整體概念組織應用各種相關(guān)技術(shù) 從全局角度和系統(tǒng)目標出發(fā) 將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元 接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個重要方面 是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證

自動控制技術(shù) 在控制理論指導下 進行系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計后的系統(tǒng)仿真 現(xiàn)場調(diào)試 控制技術(shù)包括如高精度定位控制 速度控制自適應控制 自診斷校正 補償 再現(xiàn) 檢索等

傳感檢測技術(shù) 是系統(tǒng)的感受器官 是實現(xiàn)自動控制 自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié) 其功能越強 系統(tǒng)的自動化程序就越高

伺服傳動技術(shù) 包括電動 氣動 液壓等各種類型的傳動裝置 伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉(zhuǎn)換裝置與部件 對系統(tǒng)的動態(tài)性能 控制質(zhì)量和功能有決定性的影響

二 機電一體化技術(shù)的主要應用領(lǐng)域

一 數(shù)控機床

數(shù)控機床及相應的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過 年的發(fā)展 在結(jié)構(gòu) 功能操作和控制精度上都有迅速提高 具體表現(xiàn)在

采用多 多主總線的體系結(jié)構(gòu)

開放性設(shè)計 即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性 兼容性 符合接口標準

WOP技術(shù)和智能化 系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)二 三維加工過程的動態(tài)仿真 并引入在線診斷 模糊控制等智能機制

大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設(shè)計 不僅豐富了數(shù)控功能 同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能

能實現(xiàn)多過程 多通道控制 即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力 并將刀具破損檢測物料搬運 機械手等控制都集成到系統(tǒng)中去

系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能 加強了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復雜加工系統(tǒng)的能力

以單板 單片機作為控制機 加上芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置

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二 計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）

CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合 而是全局動態(tài)綜合 它打破原有部門之間的界線 使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化 各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮

三 柔性制造系統(tǒng)FMS

柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng) 主要由計算機 數(shù)控機床 機器人 料盤 自動搬運小車和自動化倉庫等組成 它可以隨機地 實時地 按量地按照裝配部門的要求 生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件 特別適于多品種 中小批量 設(shè)計更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)

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四 工業(yè)機器人

三 機電一體化的主要發(fā)展方向

20世紀90年代后期 各主要發(fā)達國家開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段 一方面 光學 通信技術(shù)等進入了機電一體化 微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭角 另一方面 對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計 分析和集成方法 機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究 同時 由于人工智能技術(shù) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步 為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地 未來機電一體化的主要發(fā)展方向有

智能化21 世紀機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向是在控制理論的基礎(chǔ)上 吸收人工智能 運籌學 計算機科學 模糊數(shù)學 心理學 學和混沌動力學等新思想 新方法 模擬人類智能 使它具有判斷推理 邏輯思維 自主決策等能力 以求得到更高的控制目標

網(wǎng)絡(luò)化 20世紀90年代 計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來 只要其功能獨到 質(zhì)量可靠很快就會 因此 機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展

微型化 微機電一體化產(chǎn)品體積小 耗能少 運動靈活 在生物醫(yī)療 軍事 信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢

綠色化 機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指 使用時不污染生態(tài)環(huán)境 報廢后能回收利用 綠色產(chǎn)品在其設(shè)計 制造 使用和銷毀的生命過程中 符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求 對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少 資源利用率*

系統(tǒng)化 其特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)可以靈活組態(tài) 進行任意剪裁和組合 同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理 特征之二是通信功能的大大加強 特別是 人格化 發(fā)展引人注目 即未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系

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當然 機電一體化的發(fā)展不是孤立的 與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多 并隨著科學技術(shù)的發(fā)展 各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯 機電一體化技術(shù)的發(fā)展與應用也將更加廣闊

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