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机电一体化技术是面向应用的跨学科技术,是机械、微电子、信息和控制技术等现代科学技术有机融合、相互渗透的结果。
机电一体化 趋势
一、对机电一体化的再认识
1、机电一体化概念
机电一体化又称机械电子学,机电一体化是以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在祭祀按产品发展过程相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。
2、机电一体化的特点
1)、具有综合性
机电一体化技术是由机械技术、电子技术、微电子技术和计算机技术等有机结合形成的一门跨学科的边缘科学。各种相关技术被综合成一个完整的系统,在这一系统中,它们彼此相互苛刻要求,彼此又取长补短,从而不断地向着理想化的技术发展。因此机电一体化技术是具有综合性的高水平技术。
2)、广而强的应用性
机电一体化技术是以机械为母体,以实践机电产品开发和几点过程控制为基础的技术,是可以渗透到机械系统和产品的普遍应用性技术,几乎不受行业限制。机电一体化技术应用计算机技术,以信息化为内涵智能化为核心,开发和生、产了性能更好的功能更强的机电一体化系统和产品。
3)、多层次的系统化
机电一体化是将工业产品和过程利用各种技术综合成一个完整的系统,强调各种技术(特别是微电子技术与精密机械技术)的协同和集成,强调层次化和系统化。无论从单参数、单击控制到多参数、多级控制,还是从单件单品生产工艺到柔性及自动化生产线,直到整个系统工程设计,机电一体化技术都体现在系统各个层次的开发和应用中。
4)、整体的最优化
从系统工程观点出发,充分利用新技术及其相互交叉融合的优势,实现机电一体化系统(或产品)的高附加值、高效率、高性能、省材料、省能源、低损耗、低污染、省时省力等等。比如采用数控机床、柔性生产线、工业机器人和计算机管理等高科技机电一体化技术和系统以后,各企业就可以根据社会需求及时调整产品结构各生产过程,几乎不需要重新设计制造工艺设备,大大缩短了整个生产周期。
5)、使用简易化
从开发上来看,机电一体化技术主要包括技术原理和使机电一体化系统和产品得以实现、使用和发展的技术群体这就需要开发人员不仅具有扎实的理论基础,而且具有广博的技术知识,还要不断的学习和更新相关知识。从使用上来看一般用户对机电一体化系统(或产品)不必精通其原理,不必具有丰富的技术知识,用户需要的是功能强、操作简便、人机协作关系好的机电一体化系统(或产品)。
6)、具有高可靠性、高稳定性和长寿命
机电一体化系统几乎没有机械磨损,因此系统的寿命提高,故障率降低,可靠性和稳定性增强。有些机电一体化系统甚至可以做到不需要维修,具有自动诊断、自动修复的功能。
二、机电一体化的发展趋势
1、智能化
智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用。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,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力塑料工业网,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、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能,则是完全可能而又必要的。
2、模块化
模块化是一项重要而艰巨的工程。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、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。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。这样,可利用标准单元迅速开发出新产品,同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准,以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突,近期很难制定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形成。显然,从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业,规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
3、光机电一体化。
一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的,因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源动力系统和信息处理系统,光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。
4、技术产品网络化。
世纪卯年代,计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到, 质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。因此,机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。
5、徽型机电化徽型化。
泛指几何尺寸不超过。扩的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术, 在实验室中已制造出亚徽米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时,就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以融合 ,机体、执行机构、传感器、等可集成在一起,体积很小, 并组成一种自律元件。这种徽型机械学是机电一体化的重要发展方向。
6、设计产品绿色化。
工业的发展给人们生活带来了巨大变化。一方面,物质丰富,生活舒适另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染。于是,人们呼吁保护环境资源, 回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。
机电一体化 趋势
一、对机电一体化的再认识
1、机电一体化概念
机电一体化又称机械电子学,机电一体化是以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在祭祀按产品发展过程相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。
2、机电一体化的特点
1)、具有综合性
机电一体化技术是由机械技术、电子技术、微电子技术和计算机技术等有机结合形成的一门跨学科的边缘科学。各种相关技术被综合成一个完整的系统,在这一系统中,它们彼此相互苛刻要求,彼此又取长补短,从而不断地向着理想化的技术发展。因此机电一体化技术是具有综合性的高水平技术。
2)、广而强的应用性
机电一体化技术是以机械为母体,以实践机电产品开发和几点过程控制为基础的技术,是可以渗透到机械系统和产品的普遍应用性技术,几乎不受行业限制。机电一体化技术应用计算机技术,以信息化为内涵智能化为核心,开发和生、产了性能更好的功能更强的机电一体化系统和产品。
3)、多层次的系统化
机电一体化是将工业产品和过程利用各种技术综合成一个完整的系统,强调各种技术(特别是微电子技术与精密机械技术)的协同和集成,强调层次化和系统化。无论从单参数、单击控制到多参数、多级控制,还是从单件单品生产工艺到柔性及自动化生产线,直到整个系统工程设计,机电一体化技术都体现在系统各个层次的开发和应用中。
4)、整体的最优化
从系统工程观点出发,充分利用新技术及其相互交叉融合的优势,实现机电一体化系统(或产品)的高附加值、高效率、高性能、省材料、省能源、低损耗、低污染、省时省力等等。比如采用数控机床、柔性生产线、工业机器人和计算机管理等高科技机电一体化技术和系统以后,各企业就可以根据社会需求及时调整产品结构各生产过程,几乎不需要重新设计制造工艺设备,大大缩短了整个生产周期。
5)、使用简易化
从开发上来看,机电一体化技术主要包括技术原理和使机电一体化系统和产品得以实现、使用和发展的技术群体这就需要开发人员不仅具有扎实的理论基础,而且具有广博的技术知识,还要不断的学习和更新相关知识。从使用上来看一般用户对机电一体化系统(或产品)不必精通其原理,不必具有丰富的技术知识,用户需要的是功能强、操作简便、人机协作关系好的机电一体化系统(或产品)。
6)、具有高可靠性、高稳定性和长寿命
机电一体化系统几乎没有机械磨损,因此系统的寿命提高,故障率降低,可靠性和稳定性增强。有些机电一体化系统甚至可以做到不需要维修,具有自动诊断、自动修复的功能。
二、机电一体化的发展趋势
1、智能化
智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用。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,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力塑料工业网,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、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能,则是完全可能而又必要的。
2、模块化
模块化是一项重要而艰巨的工程。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、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。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。这样,可利用标准单元迅速开发出新产品,同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准,以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突,近期很难制定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形成。显然,从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业,规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
3、光机电一体化。
一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的,因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源动力系统和信息处理系统,光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。
4、技术产品网络化。
世纪卯年代,计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到, 质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。因此,机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。
5、徽型机电化徽型化。
泛指几何尺寸不超过。扩的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术, 在实验室中已制造出亚徽米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时,就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以融合 ,机体、执行机构、传感器、等可集成在一起,体积很小, 并组成一种自律元件。这种徽型机械学是机电一体化的重要发展方向。
6、设计产品绿色化。
工业的发展给人们生活带来了巨大变化。一方面,物质丰富,生活舒适另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染。于是,人们呼吁保护环境资源, 回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。