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1、浅谈机电一体化机械系统的设计103004010609概述：机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息机电一体化技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。一.机电一体化系统的结构组成：机电一体化系统的结构是控制器和受控对象两部分组成的。控制器由认知、信息处理和规划与控制三部分构成；受控对象包括机械本体、传感器和执行器。具体结构：(1)机械体。是机电一体化产品的载体，它应能满
2、足产品总体功能的要求。对机械本体的要求是：尽量采用新材料、复合材料以代替传统的钢铁；尽量做到小型化、轻量化‘要提高刚性，实现组合化、标准处和系列化；努力提高系统整体的可靠性。(2)检测传感部分。用以对系统运行中的一些关键参量或状态，实时进行检测测量(1)机械本体。是机电一体化产品的载体，它应能满足产品总体功能的要求。对机械本体的要求是：尽量采用新材料、复合材料以代替传统的钢铁；尽量做到小型化、轻量化‘要提高刚性，实现组合化、标准处和系列化；努力提高系统整体的可靠性。检测，并反馈给信息处理及控制部
3、分，经过处理后作为下一步机械运行的依据。(3)执行驱动部分。根据信息处理部分的指令，来完成规定的机械动作，执行机构有机械式、流体式(气动或液压)和电气式三大类。(4)控制器部分。是整个装置的指挥中枢，它将传感器检测的信号，根据一定算法，对数据及信息进行存贮、交换、运算等处理，再通过接口向执行机构发出作业命令，以完成规定动作。这一部分多选用各种类型的微处理器或微型计算机和不同规模的集成电路来完成。二.机电一体化系统的主要组成要素有：(1)机械本体是系统所有零部件的机械支承结构。(2）动力单元是按照
4、控制系统要求，为系统提供能量和动力使系统正常运行的动力装置。(3)控制单元是将来自各传感器的信息和外部输入命令进行处理，并根据处理结果发出相的控制指令，使整个系统有目的运行的控制装置。(4)传感单元是对系统运行中所带的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测．变成控制器可识别的信号的装置。(5)驱动单元是根据控制指令，将动力源提供的能量和动力转换成机械动力。驱动执行机构完成各种动作的装置。(6)执行单元是根据控制指令，在驱动单元的驱动下，完成各种动作的装置。(7)接口系统是各单元和环节之间进行物质
5、、能量和信息交换的联接界面。三.机电一体化机械系统的设计特点传统的机械系统和机电一体化机械系统的主要功能都是完成一系列的机械运动,但由于它们的组成不同,导致它们实现运动的方式也不同。传统机械系统一般是由动力件、传动件、执行件三部分加上电器、液压和机械控制等部分组成,而机电一体化中的机械系统应该是“由计算机信息网络协调与控制的,用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和(或)机电部件相互联系的系统”。其核心是由计算机控制的,包括机、电、液、光、磁等技术的伺服系统。由此可见,机电一体化中的
6、机械系统,已经成为机电一体化伺服系统中的一个重要组成部分,它不再仅仅是转速和转矩的变换器,还需使伺服电机和负载之间的转速与转矩得到匹配,也就是在满足伺服系统高精度、高响应速度、良好稳定性的前提下,还应该具有较大的刚度、较高的可靠性和重量轻、体积小、寿命长等特点。四机电一体化的发展趋势机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面（1）智能化智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人
7、工智能在机电一体化的研究中日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。诚然,使机电一体化产品具有与人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能,则是完全可能而且必要的。（2）模块化模块化是一项重要
8、而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发出新产品,同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的,还需要制定各项标准,以便于各部件、单元的匹配。由于利益冲突,近期很难制定出国际或国内这方面的标准,但可以通过组建一些大企业逐渐
