1、 1 机电一体化技术的应用与发展机电一体化技术的应用与发展 摘要: 随着科学技术日益走向整体化、 交叉化和数字化以及微电子技术信息技术的迅速发展， 机电一体化技术的应用也越来越广泛。机电一体化技术是跨学科技术，其发展趋势是光机 电一体化、柔性化、智能化、仿生物系统化、微型化。其产品功能是通过其内部各组成部 分功能的协调和综合来共同实现的。 关键词: 机电一体化技术；发展趋势；产品功能；协调和综合 第第 1 1 章章 机电一体化的基本概念机电一体化的基本概念 1.1 基本概念 机电一体化又称机械电子学，英语称为 Mechatronics，它是由英文机械学 Mechanics 的前半部分与电子学
2、Electronics 的后半部分组合而成。 机电一体化最早出现在 1971 年日 本杂志机械设计的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被我 们广泛接受和普遍应用。 随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所 未有的发展。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，他的发 展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学 为主的多门学科相互渗透、 相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科， 而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一 代产品。机电一体化技术同时也是工
3、程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械 技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技 术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术 1.2 机电产品的优越性 与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性： 1. 使用安全性和可靠性提高 机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过 程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人 身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。 2. 生产能力和工作质量提高 机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精 度以及范围都有很
4、大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设 计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保 2 证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使 得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机 床提高 5 6 倍。 3使用性能改善 机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得 操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控 制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数 学模型以及外界参数
5、的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。 4. 具有复合功能并且适用面广 机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，具有复合技术和复合功能， 使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补 偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和不同领 域，满足用户需求的应变能力较强。例如，电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性 脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能，使其应用范围大 为扩大。 5.机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适 应不同用户对象的需要以及现场参数变
6、化的需要 这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产 品中的任何部件或零件。对于具有存储功能的机电一体化产品， 可以事先存入若干套不 同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定的预 定程序进行自动工作。机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现 的故障自动采取措施，使工作恢复正常。 1.3 机电产品的分类 机电一体化技术和产品的应用范围非常广泛，涉及到工业生产过程的所有领域，因此， 机电一体化产品的种类很多，而且还在不断地增加。按照机电一体化产品的功能，可以将 其分成下述几类： 1. 数控机械类 主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。这类产品的特点 是执行机构为机械装置。 2. 电子设备类 主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等。这类产 品的特点是执行机构为电子装置。 3.机电结合类 产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT 扫描诊断机以及自动售货机等。这类 产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置的有机结合。 4.电液伺服类
