机电一体化概论-邵泽强 第二章5至6节.ppt

③ 主动接口含有主动因素、并能与被动要素进行匹配的接口。 ④ 智能接口含有微处理器、可进行程序编制或适应条件变化的接口。 2) 机械接口 机械传动接口，如减速器、丝杠螺母等，要求它的连接结构紧凑、轻巧，具有较高的传动精度和定位精度，安装、维修、调整简单方便刚度好，响应快。 ① 目前人们使用计算机时，主要靠手动眼看，结果使人的眼和手十分累，效率也不高。 2) 存在的问题 ② 计算机系统所拥有的资源相当庞大，但屏幕可视化的资源相对来说数量很少。 ③ 人们的动作和思维往往带有不同程度的不确定性，而现在人机交互技术则要求精确的输入(键盘和鼠标器均要求精确输入)，这在一定程度上限制了用户。 ① 建立多种模式的人机接口。 人不仅可以用手，还可以用语言、眼神、头部姿势、脚的动作以及身体的动作发出各种信息，与外界进行交流。将人的这些能力充分利用起来，建立与之相适应的人机接口，将会大大改善人机交互能力。 3) 改进的途径 ② 建立因人而异的人机接口。 新的人机接口应具有一种能力，它可以对特定用户进行监控，监控用户使用机器的情况和特点，并根据所得信息，建立该用户的个性化模型。再用这个模型去分析判断该用户在使用机器过程中存在什么问题，需要给以什么样的有针对性的指导。这样，将使非专业的(即非熟练的)用户能够得心应手地去使用机器。很显然，这将是一种高度智能化的人机接口。 ① 要根据系统资源的数量和特点。功能复杂，资源丰富(资源在这里包括硬件、软件以及加工对象等)，对人机接口的要求就高。 2.建立机电一体化系统人机接口的原则 ④ 要逐渐实现智能化。 ② 要硬件和软件结合。 ③ 要尽量利用计算机系统成熟的人机接口。计算机技术发展迅速，应用广泛，它积累了大量成熟的人机接口技术，要充分利用和借鉴这些技术，可以节省大量开发投资。 2.6 执行装置概述 教学目标： 1.理解什么是执行装置。 2.掌握执行装置的定义及分类。 3.了解三种执行装置的构造、特点、动作原理及其应用实例。 2.6.1 执行装置概述 1.执行装置及其分类 执行装置就是“按照电信号的指令，将来自电、液压和气压等各种能源的能量转换成旋转运动、直线运动等方式的机械能的装置”。 电动执行装置:直流(DC)电机、交流(AC)电机、步进电机和直接驱动(DD)电机、直线电机等。 气动执行装置：气缸、气动马达等。 液压执行装置:液压油缸、液压马达等。 按利用的能源分类，可将执行装置大体上分为电动执行装置、液压执行装置和气动执行装置。 （1）电动执行装置基本动作原理：由电磁力来产生直线驱动力和旋转驱动力矩的。 2.执行装置的基本动作原理 图2.6.1 电动机工作原理 作用在线圈上的电磁力 线圈上产生的转矩（线圈的半径为r) 电动机所产生的转矩与电流的大小成正比。 （2）液压和气动执行装置的基本工作原理：用油压或空气压力推动活塞或叶片产生直线运动的力或旋转运动的力矩。 图2.6.2 液压油缸的工作原理 加在活塞上的力即由液压油缸所产生的力 （A为活塞的有效受压面积） 活塞的移动速度 活塞上的功率 叶片式液压马达的工作原理 液压马达的输出力矩 转子的角速度 液压马达的输出功率 缺点：在多数情况下，为了实现一定的族转运动或者直线运动，必须使用齿轮等运动传递和变换机构。容易受载荷的影响；获得大功率比较困难。 3.执行装置的特点与性能 1) 电动执行装置 优点：以电源为能源，在大多数情况下容易得到；容易控制；可靠性、稳定性和环境适应件好；与计算机等控制装置的接口简单。 2) 液压执行装置 优点：容易获得大功率；功率/重量比大，可以减小执行装置的体积；刚度高，能够实现高速、高精度的位置控制；通过流量控制可以实现无级变速。 缺点：必须对油的温度和污染进行控制．稳定性较差；有因漏油而发生火灾的危险；液压油源和进油、回油管路等附属设备占空间较大。 3) 气功执行装置 优点： 利用汽缸可以实现高速直线运动；利用空气的可压缩性容易实现力控制和缓冲控制；无火灾危险和环境污染；系统结构简单，价格低。 缺点： 由于空气的可压缩性，高精度的位置控制和速度控制都比较困难；虽然撞停等简单动作速度较高，但在任意位置上停止的动作速度很慢；能量效率较低。 表2.6.1 各种执行装置的性能比较 便宜 贵 一般 价格 良好 一般 差 防爆性能 一般 差 良好 可靠性 良好 差 良好 使用环境 大 大 小 占用空间 不需要 不需要 需要 减速机构 差 一般 良好 控制特性 快 一般 慢 简单动作速度 小～10Hz 大～100Hz 中～20Hz 快速响应特性 中 大 小 输出功率/重量比 气动式 液压式