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1、论国内机电技术应用及其发展趋势【摘要】机电一体化是一种复合技术，是机械技术与电子技术、信息技术互相结合的产物，是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域，并预测其发展趋势。【关键词】机电一体化；模块化；数控机电一体化占据主导地位并制造产学研协同发展的必然趋势，而制造产业是整个科学技术和国家经济发展的基础工业，因而机电一体化在当前激烈的国际政治、军事、经济竞争中起着举足轻重的作用，受到各工业国家的极大重视。日本将计算机芯片制造技术、智能传感器，具有视频、触觉和人机对
2、话能力的人传感器智能工业机器人，柔性制造系统等，列为高技术领域的重大研究课题。西欧高技术发展规划“尤里卡”计划，提出五大关键技术领域、24个重点攻关项目作为欧洲高技术发展战略目标，其中包括研制决策并易于人机对话的欧洲第2代安全民用机器人，广泛合作研究计算机辅助设计、制造、生产、管理的柔性系统。实现企业全面自动化。1991年3月，美国国家关键技术委员会在向总统提文的首份年度报告中，列举22项对于美国国家经济繁荣和国防安全最为关键的技术，并就各项入选技术的内容范固，进行了详细评述，着重强调技术在工业和农
3、业的有效利用，其中包括机器人、传感器、控制技术和C1MS及与CIMS相关的其他工具和技术，如仿真系统、计算机辅助设计（cAD）、成组技术（GT）、计算机辅助工艺规程编制（CAPP）等。现代科学技术的发展有力地推动了不同学科的交叉与渗透，引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。1
4、机电一体化的核心技术机电一体化包括硬件和软件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手：1,1机械本体技术机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。1,2驱动技术电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快
5、速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件传感器电机三位一体的伺服驱动单元。1,3传感技术传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与抗干扰有着直接的关系。为了避免电子干扰，目前的趋势是采用光纤电缆传感器。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。1,4接口技术为了与计算机进行通信，使数据传递的格式规格化、标准化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决
6、信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的标准化、大容量化、小型化、等问题。1,5信息处理技术机电一体化与微电子学的显著发展、信息处理设备的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，从而提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。2机电一体化技术的主要应用领域2,1数控机床数控机床及相应的数控技术经过20多年的发展，在结构、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在：2,1,1总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多
7、主总线的体系结构。2,1,2开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准。2,1,3大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能。2,1,4能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运等控制都集成到系统中去。2,1,5系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。2,2计算机集成制造系统(CIMS)CIMS的实现打破原有部门之间的界线，以制造为主干来
8、控制"物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产验证到生产经营管理的有机结合。2,3柔性制造系统(FMS)柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人等组成。它可以随机地、实时地按照生产部门的要求，制造其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、小批量零件生产。2,4工业机器人第一代机器人亦称示教再现机器人，它们只能根据示教进行重复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏灵活性和适应性；第2代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和
