機電一體化學術論文
機電一體化學術論文
“機電一體化”就是將機械、電子與信息技術進行有機結合，以實現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品和生產(chǎn)過程整體最優(yōu)化的一種高新技術。下面是由學習啦小編整理的機電一體化學術論文，謝謝你的閱讀。
機電一體化學術論文篇一
機電一體化技術
摘要：隨著信息技術的發(fā)展，機電一體化技術發(fā)展迅速，“機電一體化”就是將機械、電子與信息技術進行有機結合，以實現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品和生產(chǎn)過程整體最優(yōu)化的一種高新技術。機電一體化是指在設備機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統(tǒng)的總稱。機電一體化是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的必然結果，本文簡述了機電一體化技術的基本特點，分析了機電一體化技術的發(fā)展趨勢。
關鍵詞：機電一體化 核心技術 應用領域 發(fā)展趨勢
現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術結構、產(chǎn)品機構、功能與構成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。
1、機電一體化的產(chǎn)生與應用
20世紀60年代以來，人們利用電子技術的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能后，刺激了機械產(chǎn)品與電子技術的結合。計算機技術、控制技術、通信技術的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展更進一步奠定了技術基礎。20世紀80年代末期，機電一體化技術和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。各國均開始對機電一體化技術和產(chǎn)品給以很大的關注和支持，20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入了深入發(fā)展時期。光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭角，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用。取得了一定成果，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關技術的發(fā)展和進步。
2、 核心技術
機電一體化的核心技術主要在于硬件和軟件。
2.1機械技術
機電一體化是以機械技術為基礎，機械技術側重點是怎樣與機電一體化相適應，機電一體化是取其精華去其糟粕，利用各科學發(fā)展的高、新技術來更新自身概念。機械本體應該從改善自身性能、減輕質量和提高工作精度等幾個重要方面方面考慮，以此減少工作時能量消耗，提高工作效率。為了提高機械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，機電一體化要具有高精度、快速響應性、良好的穩(wěn)定性。
2.2信息處理技術
由于微電子學的迅速發(fā)展、信息處理技術的普及極大的促進了機電一體化的發(fā)展。信息處理技術包括信息交換、信息存取、信息運算和最終決策等，實現(xiàn)信息處理的工具是現(xiàn)在已經(jīng)普及的計算機，所以計算機技術的發(fā)展與信息處理技術緊密相聯(lián)。要更好的發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性從而提高信息處理的速度同時解決信息處理的抗干擾問題。
2.3檢測技術
檢測與傳感技術指與傳感器及其信號檢測裝置相關的技術。由檢測技術自身的功能，傳感器的主要功能應提高工作可靠性、工作的靈敏度和精確度等，并且要經(jīng)受各種嚴酷環(huán)境的考驗，因此必須提高其抗干擾能力。由此可見，發(fā)展檢測、傳感器技術是機電一體化發(fā)展的必然趨勢。
2.4自動控制技術
在無人直接參與下，自動控制技術能通過控制裝置讓被控對象或過程的被控量能按照人們事先預定的規(guī)律變化的技術。自動控制技術應用非常廣泛，主要由自動控制理論、機械控制系統(tǒng)的設計、仿生學中的系統(tǒng)仿真、工作時現(xiàn)場的調試、可靠運行等從理論到實踐的整個過程。制動控制技術的難點在于自動控制理論的工程化與實用化，這是因為被控對象與理論的控制量 存在較大的差距，從而需要反復調試和修改，才能達到最佳效果?，F(xiàn)在微型機的應用非常廣泛，自動控制系統(tǒng)已經(jīng)成為機電一體化中十分重要的一部分。
2.5驅動技術
驅動技術的主要研究對象是執(zhí)行元件及驅動裝置。驅動技術是執(zhí)行操作的技術，對機電一體化產(chǎn)品的動態(tài)特性、穩(wěn)態(tài)精度、控制質量等都有決定性的作用。電機作為驅動機構已被廣泛應用但其快速響應和效率等方面還有一部分問題，驅動技術極大地促進了機電一體化技術的發(fā)展。
2.6軟件技術
機電一體化的發(fā)展過程中僅僅發(fā)展硬件是不夠的，必須在發(fā)展硬件的同時發(fā)展軟件，但是軟件的更新速度太快，這樣就導致研制成本提高了，為了降低成本，應該推行軟件標準化等措施。
3、機電一體化的應用領域
3.1數(shù)控機床
經(jīng)過多年的發(fā)展數(shù)控機床已經(jīng)得到了廣泛的應用，數(shù)控機床又稱數(shù)字控制機床，它是一種裝有程序控制系統(tǒng)，通過數(shù)字化信息對機床的運動及加工過程進行控制的機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床主要由動力源、操作機構、傳感器、電子控制單元、執(zhí)行器等組成。數(shù)控機床具有很高的柔性，能實現(xiàn)編程自動化，具有更高的可靠性以及強大的通信功能，還可以實現(xiàn)多種控制的功能。數(shù)控機床的發(fā)展給機械領域的提高起到了促進作用。
3.2機器人
機器人是眾所周知的一種高新技術產(chǎn)品，是典型的機電一體化產(chǎn)品。其最早是人們幻想出來可以聽從人們的命令，任勞任怨的從事各種勞動。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，機器人技術已經(jīng)形成了綜合性的科學。機器人主要由：機器手、操作機構、傳感器、移動機構、控制裝置、驅動器等部分組成，通過各部分之間相互協(xié)調，相互配合，機器人已經(jīng)能靈活的代替人類很多活動，在焊接、裝配、軍事、空間、水下、農(nóng)業(yè)、建筑、服務、娛樂等領域都有應用。機器人應經(jīng)成為人類良好的助手和親密的伙伴。
3.3現(xiàn)代溫室設施
現(xiàn)代溫室設施是實現(xiàn)作物優(yōu)質、高效生產(chǎn)的重要設施，也是機電一體化設備應用較密集的地方。主要由：溫室框架結構、覆蓋材料、通風系統(tǒng)、灌溉施肥系統(tǒng)、二氧化碳施肥系統(tǒng)、室內(nèi)噴霧/屋頂噴淋降溫系統(tǒng)、遮陽/保溫系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、防蟲系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)及一些必要的生產(chǎn)工具等。可以通過這些設施和計算機系統(tǒng)有效的提供一個適宜的環(huán)境條件，為作為優(yōu)產(chǎn)提供保障。
4、機電一體化的發(fā)展趨勢
與其他科學一樣，機電一體化技術也經(jīng)歷一個漫長的過程?，F(xiàn)在機電一體化已經(jīng)滲透到各個學科、領域。成為一門新興的科學，為了適應各領域的需求機電一體化的主要發(fā)展趨勢體現(xiàn)在智能化、模塊化、網(wǎng)絡化、微型化、綠色化、人性化。機電一體化對機械工業(yè)也影響很大包括提高性能、擴展功能、簡化結構、提高可靠性、節(jié)約能源、操作簡單，可以說機電一體化的發(fā)展前景在未來的幾十年里一片光芒。
5、結論
綜上所述，機電一體化并不是獨立的，而是各個學科相互滲透，相互融合的產(chǎn)物，也是科技發(fā)展的必然產(chǎn)物。隨著科學技術的發(fā)展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
參考文獻：
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機電一體化學術論文篇二
淺談機電一體化
摘要:機電一體化是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的必然結果,本文簡述了機電一體化技術的概念與由來，綜述了機電一體化技術的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了機電一體化技術的發(fā)展趨勢。
關鍵詞：機電一體化;概念;現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢
一、機電一體化的概念與由來
人類進入了一個新的世紀──21世紀?；仡欉^去的20世紀，人類的經(jīng)濟和科學技術發(fā)展成果超過了過去所有世紀的總和。傳統(tǒng)的學科正在脫胎換骨，新的學科不斷問世，技術的融合程度比任何一次技術革命都高。機電一體化技術產(chǎn)生于這一背景之下，自然符合科技發(fā)展的規(guī)律，也是機械學科發(fā)展的必然結果。“機電一體化”這一技術術語最初來源于日本學術界，他們根據(jù)英文的Mechanics(機械學)和Electronics(電子學)兩詞，組合出Mechantronics一詞，日文諧音記作“夕力卜口二少又”，其表意漢字為“機電一體化”,Mechantronics一詞從學科角度可以翻譯為“機械電子學”，我國科技界也經(jīng)常直接使用“機電一體化”作為漢語的表達詞匯。
一般認為，機電一體化是以機械學、電子學和信息科學為主的多門技術學科在機電產(chǎn)品發(fā)展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術學科。這里面包含了三重含義：首先，機電一體化是機械學、電子學與信息科學等學科相互融合而形成的學科。其次，機電一體化是一個發(fā)展中的概念，早期的機電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強調機械與電子的結合，即將電子技術“溶入”到機械技術中而形成新的技術與產(chǎn)品。隨著機電一體化技術的發(fā)展，以計算機技術、通信技術和控制技術為特征的信息技術“滲透”到機械技術中，豐富了機電一體化的含義，現(xiàn)代的機電一體化不僅僅指機械、電子與信息技術的結合，還包括光(光學)機電一體化、機電氣(氣壓)一體化、機電液(液壓)一體化、機電儀(儀器儀表)一體化等;最后，機電一體化表達了技術之間相互結合的學術思想，強調各種技術在機電產(chǎn)品中的相互協(xié)調，以達到系統(tǒng)總體最優(yōu)。換句話說，機電一體化是多種技術學科有機結合的產(chǎn)物，而不是它們的簡單疊加。
二、機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
與其它科學技術一樣，機電一體化技術的發(fā)展也經(jīng)歷了一個較長期的過程。有學者將這一過程劃分為萌芽階段、快速發(fā)展階段和智能化階段三個階段，這種劃分方法真實客觀地反映了機電一體化技術的發(fā)展歷程。
“萌芽階段”指20世紀60年代以前的時期。在這一時期，人們在機械產(chǎn)品的設計與制造過程中總是自覺或不自覺地應用電子技術的初步成果來改善機械產(chǎn)品的性能，特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術的結合，出現(xiàn)了許多性能優(yōu)良的軍事用途的機電產(chǎn)品。這些機電結合的軍用技術在戰(zhàn)后轉為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復和技術的進步起到了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
20世紀70年代到80年代為第二階段，稱之為“快速發(fā)展階段”。在這一時期，人們自覺地、主動地利用3C技術的成果創(chuàng)造新的機電一體化產(chǎn)品，3C技術的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術基礎。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認;②機電一體化技術和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展;③各國均開始對機電一體化技術和產(chǎn)品給以很大的關注和支持。
從20世紀90年代開始的第三階段，稱之為“智能化階段”。在這一階段，機電一體化技術向智能化方向邁進，其主要標志是光學、通信技術等領域進入機電一體化，同時，由于人工智能技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。
我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業(yè)對這一技術的發(fā)展及應用做了大量的工作，并取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。
三、機電一體化的發(fā)展趨勢
隨著計算機技術的迅猛發(fā)展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發(fā)展，成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統(tǒng)技術，目前正向光機電一體化技術(Opto-mechatronics)(Opto-mechatronics)(Opto-mechatronics)方向發(fā)展，應用范圍愈來愈廣。
機電一體化技術具體包括以下內(nèi)容：
(1)機械技術機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來更新概念，實現(xiàn)結構上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機械制造技術。
(2)計算機與信息技術
其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統(tǒng)技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術均屬于計算機信息處理技術。
(3)系統(tǒng)技術
系統(tǒng)技術即以整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統(tǒng)目標出發(fā)，將總體分解成相互關聯(lián)的若干功能單元，接口技術是系統(tǒng)技術中一個重要方面，它是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。
(4)自動控制技術
其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統(tǒng)設計，設計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。
(5)傳感檢測技術
傳感檢測技術是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調節(jié)的關鍵環(huán)節(jié)。其功能越強，系統(tǒng)的自動化程序就越高?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴酷環(huán)境的考驗，它是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。
(6)伺服傳動技術包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質量和功能有決定性的影響。
四、結語
綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學技術發(fā)展的結晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發(fā)展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
參考文獻：
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