趙金城，宋天泳

沈陽地鐵有限公司運(yùn)營(yíng)分公司，遼寧沈陽 110141

機(jī)電一體化系統(tǒng)簡(jiǎn)析

趙金城，宋天泳

沈陽地鐵有限公司運(yùn)營(yíng)分公司，遼寧沈陽 110141

本文簡(jiǎn)要介紹了機(jī)電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

機(jī)電一體化；結(jié)構(gòu)組成；發(fā)展趨勢(shì)

隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及向機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的滲透，機(jī)械工業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能等發(fā)生了巨大變化，產(chǎn)品功能轉(zhuǎn)向“機(jī)電一體化”，它的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器設(shè)備具有人性化、智能化。

1 機(jī)電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

機(jī)電一體化系統(tǒng)是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械、微電子、計(jì)算機(jī)、傳感測(cè)控、接口、信息轉(zhuǎn)換及軟件編程等多種技術(shù)，將機(jī)械裝置、電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)總稱，它具有自動(dòng)化、智能化和多功能的特性，機(jī)電一體化產(chǎn)品由以下5部分組成。

1.1 機(jī)械系統(tǒng)

機(jī)械系統(tǒng)主要包括機(jī)身、機(jī)械傳動(dòng)和聯(lián)接等機(jī)械部分，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎(chǔ)，因此在結(jié)構(gòu)、材料、幾何尺寸等方面提出了更高的要求，以滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品高效、多功能、穩(wěn)定可靠、節(jié)能和輕巧等多種要求。

1.2 動(dòng)力系統(tǒng)

動(dòng)力系統(tǒng)為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供動(dòng)力和能量，用于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作完成預(yù)定的主功能，動(dòng)力系統(tǒng)主要包括電動(dòng)、液壓、氣動(dòng)等各種類型的傳動(dòng)裝置。

1.3 傳感與檢測(cè)系統(tǒng)

傳感器用于將機(jī)電一體化產(chǎn)品所需的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換成可以測(cè)定的物理量，同時(shí)利用檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)這些物理量進(jìn)行測(cè)定，為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)行控制所需的各種信息。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度就越高。傳感與檢測(cè)系統(tǒng)一般由測(cè)量?jī)x器或儀表組成，要求其具有體積小、便于安裝、精度高、靈敏度高、精確度高和抗干擾等特點(diǎn)。

1.4 信息處理及控制系統(tǒng)

信息處理及控制系統(tǒng)主要是由計(jì)算機(jī)的硬件、軟件和接口部分組成，用于接收傳感與檢測(cè)系統(tǒng)反饋的各種信息，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理，來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)格式及接口均采用同一標(biāo)準(zhǔn)。

1.5 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

由于機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類和作業(yè)對(duì)象不同，執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在較大差異。執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常采用機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等機(jī)構(gòu)，它在控制系統(tǒng)的作用下完成要求的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的主功能。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是產(chǎn)品主功能的直接執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其性能好壞直接決定產(chǎn)品的性能，因而是機(jī)電一體化產(chǎn)品中最重要的組成部分。

機(jī)電一體化產(chǎn)品的上述5個(gè)組成部分在工作中相互協(xié)調(diào)，共同實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。在結(jié)構(gòu)上通過各種接口及其相應(yīng)的軟件有機(jī)地結(jié)合在一起，從而構(gòu)成一個(gè)內(nèi)部匹配合理、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

發(fā)展現(xiàn)狀和新技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：

1）智能化

智能化是機(jī)電一體化產(chǎn)品與傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品的主要功能區(qū)別之一，也是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)方向。計(jì)算機(jī)處理器運(yùn)算速度的逐步提高和信息傳感技術(shù)的集成，極大地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，在某種程度上可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的判斷、決策能力，從而在一不定期程度上取代了人的部分勞動(dòng)，機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床就是智能化應(yīng)用的明顯例子。

2）系統(tǒng)化

機(jī)電一體化系統(tǒng)可以將多項(xiàng)功能的控制和管理進(jìn)行多種組合，具有較強(qiáng)的靈活性，并且其產(chǎn)品的通信功能大大加強(qiáng)，未來的機(jī)電一體化產(chǎn)品更加注重人機(jī)對(duì)話功能，將人類的智慧融入產(chǎn)品當(dāng)中，從而更好地為人類服務(wù)。

3）微型化

所謂微型化就是使機(jī)電一體化產(chǎn)品變得體積更小、運(yùn)動(dòng)更加靈活，可以進(jìn)行更加細(xì)微的操作，因此在系醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域都有非常廣泛的應(yīng)用。微型化的發(fā)展瓶頸在于如何實(shí)現(xiàn)機(jī)械技術(shù)微型化，當(dāng)前微型化產(chǎn)品的加工一般采用超精密技術(shù)，包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)。

4）模塊化

模塊化發(fā)展是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。當(dāng)前各類機(jī)電產(chǎn)品種類繁雜、形態(tài)各異，如何使這類產(chǎn)品具有較強(qiáng)的通用性、互換性、易延展性，這給科技人員提出了一個(gè)較難的課題。只有通過制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，尤其是在各類接口方面進(jìn)行規(guī)范，才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品軟件、硬件的互換性、通用性，為模塊化工作奠定的基礎(chǔ)。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)廠家都可以利用這些模塊化的產(chǎn)品部件開發(fā)新產(chǎn)品，避免浪費(fèi)重復(fù)開發(fā)的資源，同時(shí)在一定程度上降低了產(chǎn)品的制造成本，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

5）網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展給機(jī)電一體化帶來重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，各種遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，遠(yuǎn)程論斷、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程協(xié)助給我們的生活帶來的極大的方便。

6）綠色化

眾所周知，綠色產(chǎn)品給我們帶來的是健康和希望，綠色化是社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)，全世界都在為產(chǎn)品的綠色化、環(huán)境的綠色化而努力，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化也必然是一種發(fā)展趨勢(shì)，如果減少機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)制造、使用過程中對(duì)環(huán)境造成的危害是這類產(chǎn)品研發(fā)的一個(gè)課題。

綜上所述，機(jī)電一體化產(chǎn)品是多種學(xué)科技術(shù)的綜合，是機(jī)械工業(yè)技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，它給機(jī)械工業(yè)的發(fā)展帶來了質(zhì)的飛躍，具有劃時(shí)代的意義。未來的機(jī)電一體化技術(shù)一定能在多個(gè)領(lǐng)域?yàn)闄C(jī)械工業(yè)的發(fā)展起到強(qiáng)有力的推動(dòng)作用，是未來機(jī)械工業(yè)發(fā)展歷程中不可或缺的關(guān)鍵重要技術(shù)。

機(jī)電一體化是由機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)等多個(gè)學(xué)科綜合在一起，它的發(fā)展帶動(dòng)了其它相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。根據(jù)國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化的

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