简谈机电一体化技术及其应用研究和发展

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1、简谈机电一体化技术及其应用研究和发展0引言　　现代科学技术的不断发展，在很大程度上推动了不同学科技术的渗透交叉，导致了工程领域的技术革新与改造。随着电子技术的飞速发展，微型计算机及微处理器在各技术领域都得到了广泛而深入的应用。作为一门面向应用的跨学科的技术，机电一体化技术是微电子、机械技术、控制技术与信息技术等相互渗透、有机融合的产物。一个完善的机电一体化系统，应包括动力与驱动部分、机械本体、传感测试部分、执行机构、控制及信息处理部分。机电一体化是计算机与信息处理技术、系统技术、自动控制技术、伺服传动技术、检测传感技术

2、及机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。当今的机电一体化技术发展迅速，机械工业的产品机构、技术结构、功能与构成、生产方式及管理体系均发生了巨大变化，这使得工业生产由机械电气化迈入了机电一体化的发展阶段。　　1机电一体化技术概述　　机电一体化指的是在机构的动力功能、主功能、控制功能及信息处理功能上引进电子技术，将电子化设计及软件与机械装置结合起来所组成的系统的总称。其特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用微电子技术、机械技术、计算机技术、自动控制技术、信息变换技术、接口技术及软件编程技术等多

3、种技术的有机融合，根据系统优化组织目标与功能目标，合理布局与布置各功能单元，在高质量、多功能、低能耗、高可靠性的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。　　机电一体化包涵了技术与产品2个方面。机电一体化技术不是微电子技术、机械技术与其他新技术的简单拼凑、组合，而是这些技术有机融合的一种综合技术。这也是机电一体化与电气与机械所形成的机械电气化在概念上的本质区别。机械工程技术在发展到机电一体化后，其微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还可以赋予许多新的功能，如自动处理信息、自动检测、自动调节与控制

4、、自动显示记录、自动诊断与保护等。机电一体化产品不仅代替了人的肢体功能，还能起到感官与大脑的作用，具有智能化的特征是机电一体化产品与机械电气化产品在功能上的根本区别。　　2机电一体化技术的发展历程　　机电一体化技术基本上可以分成3个阶段。第一阶段是从20世纪60年代开始的，这一阶段也即是初级阶段。人们利用电子技术来完善机械产品的一些性能。其具有代表性的是可编程控制器(PLC)的应用，美国的DEC公司于1969年研究PLC，同年该公司首先研制出型号为PDP-14的可编程序控制器。随后美国的GE公司在汽车自动装置上用这种控

5、制器取代了传统的继电器控制系统，并获得成功。自此许多国家引进该项技术，使PLC技术迅速崛起。现已成为现代工业自动化的重要支柱。　　20世纪7080年代是其第二阶段，也是机电一体化技术蓬勃发展的阶段。在这一阶段，控制技术、计算机技术、通信技术的迅速发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。微型计算机与大规模、超大规模集成电路的飞速发展，为机电一体化技术的发展提供了充分的技术基础。高级的机电一体化产品采用了性能更加优越的微处理器。典型的机电一体化产品如工业机器人、数控机床等。信息技术驱动机械系统在不同程度上利用数据库，这样，

6、对机电一体化系统设计方法的探索、成型机系统集成与并行工程设计和控制的实施日显重要。　　第三阶段是从20世纪90年代开始的，一方面，随着通信技术进入机电一体化，尤其是执行器与微传感器技术的发展，开创了一系统集成与精密工程为特点的机电一体化新分支微机电一体化。另一方面，面对机电一体化系统的建模设计、分析与集成方法，机电一体化的学科体系得到了深入研究。同时，由于神经X络技术、人工智能技术与光纤技术等技术领域取得了巨大进步，为机电一体化技术开辟了广阔的发展天地。　　3机电一体化的核心技术　　3.1机械技术　　机械技术是机电一体

7、化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构、材料以及性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。　　3.2计算机与信息技术　　主要用于信息交换、存取、运算、判断与决策，其中人工智能技术、专家系统技术、神经X络技术均属于计算机信息处理技术。计算机技术和机电一体化技术相互促进、共同发展。　　3.3系统技术　　即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中的一个重要方面，是实

8、现系统各部分有机连接的保证。　　3.4自动控制技术　　其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试。控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。　　3.5传感检测技术　　传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就