《机电一体化系统项目教程》全套PPT课件.pptx

全国高等职业教育“十二五”规划教材教育部第十三届全国多媒体课件大赛一等奖配套教材全国高等职业教育规划教材·精品与示范系列机电一体化系统项目教程 绪 论 1.机电一体化的产生和发展 “机电一体化”一词的英文名词是“Mechatronics”，它是取Mechanics（机械学）的前半部分和Electronics（电子学）的后半部分拼合而成。 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。 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。（2） 生产能力和工作质量提高。（3）使用性能改善。（4）具有复合功能并且适用面广。（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化的需要。 以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。专家预测，机电一体化技术将向以下几个方向发展：1）光机电一体化方向 一般机电一体化系统是由传感系统、能源（动力）系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术，利用光学技术的先天特点，就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。2）柔性化方向 未来机电一体化产品，控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在这系统中，各子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同环境条件做出不同反应。3）智能化方向 今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。4）仿生物系统化方向? 今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上处于“静态”时不稳定，但在动态（工作）时却是稳定的。5）微型化方向? 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微米级的机械元件。 机电一体化产品的发展趋势：1）智能化2）数字化3）模块化4）网络化5）自源化6）人性化7）微型化8）绿色化 2.机电一体化的相关技术 机电一体化系统是多学科技术的综合应用，是技术密集型的系统工程。其技术组成包括：机械技术、检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术及系统总体技术等。 这些技术主要体现在以下六个方面： 1）精密机械技术（基础） 2）检测传感技术（感官）关键技术 3）信息处理技术（计算机） 4）自动控制技术（最佳化） 5）伺服传动技术（传动，分液压和电气） 6）系统总体技术（整体）图0-1 机电一体化相关技术图 3.机电一体化系统的基本功能要素机电一体化系统由机械本体（机构）、信息处理与控制部分（计算机）、能源部分（动力源）、驱动部分、检测部分（传感器）、执行元件部分六个子系统组成。 图0-2 机电一体化系统组成 机电一体化系统是由若干具有特定功能的机械与微电子要素组成的有机整体，具有满足人们使用要求的功能(目的功能)。根据不同的使用目的，要求系统能对输入的物质、能量和信息(即工业三大要素)进行某一处理，输出所需要的物质、能量和信息。 因此，系统必须具有以下三大“目的功能”：变换(加工、处理)功能、传递(移动、输送)功能和储存(保持、积累、记录)功能。图0-3 物质、能量和信息的流动图1）机电一体化系统（产品）的五大要素及其对应的五大功能 图0-4 机电一体化系统的要素及功能a)机电一体化系统的要素b)机电一体化系统的功能 （1）机械系统机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。（2）动力系统动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。 （3）传感与检测系统传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。（4）信息处理及控制系统根据机电一体化产品的功能和性能要求，信息处理及控制系统接收传感与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制功能。（5）执行机构执行机构在控制信息的作用下完成要求的动作，?实现产品的主功能。 2）机