機電一體化技術和機電一體化產品的統(tǒng)稱,是在機電產品中引入微電子元器件和技術之后形成的。
機電一體化技術又稱機械微電子技術,是機械工程、微電子技術、信息處理技術等多種技術融合成的一種系統(tǒng)技術。機電一體化產品是運用機電一體化技術設計、生產的一種帶有軟、硬件系統(tǒng)的多功能的單機或成套裝置,通常由機械本體、微電子裝置、傳感器和執(zhí)行機構等組成。
機電一體化技術涉及的學科有機械工程(如機構學、機械加工和精密技術等)、電工與電子技術(如電磁學、計算機技術和電子電路等)、共性技術(如系統(tǒng)技術、控制技術和傳感器技術等)。
機電一體化產品主要有商品生產用(如機器人、自動生產線和工廠等)、商品流通用(如數(shù)控包裝機械及系統(tǒng)、微機控制交通運輸機具和數(shù)控工程機械設備等)、商品貯存銷售用(如自動倉庫、自動稱量和銷售及現(xiàn)金處理系統(tǒng)等)、社會服務性(如自動化辦公機械和醫(yī)療及環(huán)保等自動化設施等)和家庭、科研、農林牧漁、航空航天及國防等用的機電一體化產品。機電一體化使機械工業(yè)的技術結構、產品結構、功能和構成、生產方式和管理體系等發(fā)生巨大變化。
日本企業(yè)界在1970年左右最早提出“機電一體化技術”這一概念,當時他們取名為“Mechatronics”,即結合應用機械技術和電子技術于一體。隨著計算機技術的迅猛發(fā)展和廣泛應用,機電一體化技術獲得前所未有的發(fā)展,總體分解成相互關聯(lián)的若干成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統(tǒng)技術,正向光機電一體化技術(Opto-mechatronics)(Opto-mechatronics)(Opto-mechatronics)方向發(fā)展,應用范圍愈來愈廣。
伺服傳動技術: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換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質量和功能有決定性的影響。
機電一體化系統(tǒng)組成:
機械本體:機械本體包括機架、機械連接、機械傳動等,它是機電一體化的基礎,起著支撐系統(tǒng)中其他功能單元、傳遞運動和動力的作用。與純粹的機械產品相比,機電一體化系統(tǒng)的技術性能得到提高、功能得到增強,這就要求機械本體在機械結構、材料、加工工藝性以及幾何尺寸等方面能夠與之相適應,具有高效、多功能、可靠和節(jié)能、小型、輕量、美觀的特點。
檢測傳感部分:檢測傳感部分包括各種傳感器及其信號檢測電路,其作用就是檢測機電一體化系統(tǒng)工作過程中本身和外界環(huán)境有關參量的變化,并將信息傳遞給電子控制單元,電子控制單元根據(jù)檢查到的信息向執(zhí)行器發(fā)出相應的控制。
電子控制單元:電子控制單元又稱和節(jié)奏發(fā)出相應的指令,控制整個系統(tǒng)有目的地進行。
執(zhí)行器:執(zhí)行器的作用是根據(jù)電子控制單元的指令驅動機械部件的運動。執(zhí)行器是運動部件,通常采用電力驅動、氣壓驅動和液壓驅動等幾種方式。
動力源:動力源是機電一體化產品能量供應部分,其作用是按照系統(tǒng)控制要求向機械系統(tǒng)提供能量和動力使系統(tǒng)正常運行。提供能量的方式包括電能、氣能和液壓能,以電能為主。
機電一體化技術具體包括以下內容:
機械技術:機械技術是機電一體化的基礎,機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應,利用其它高、新技術來更新概念,實現(xiàn)結構上、材料上、性能上的變更,滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。
在機電一體化系統(tǒng)制造過程中,經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術,同時其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統(tǒng)技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。
系統(tǒng)技術:系統(tǒng)技術即以整體的概念組織應用各種相關技術,從出發(fā),將總體分解成相互關聯(lián)的若干功能單元,接口技術是系統(tǒng)技術中一個重要方面,它是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。
自動控制技術:其范圍很廣,在控制理論指導下,進行系統(tǒng)設計,設計后的系統(tǒng)仿真,現(xiàn)場調試,控制技術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:傳感檢測技術是系統(tǒng)的感受器官,是實現(xiàn)自動控制、自動調節(jié)的關鍵環(huán)節(jié)。其功能越強,系統(tǒng)的自動化程序就越高?,F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環(huán)境的考驗,它是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。
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