问题状态 一、机电一体化技术 发展 历程及其趋势 自 电子 技术一问世,电子技术与机械技术的联合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处置惩罚器为代表的大规模集成电路以后,"机电一体化"技术之后有了明显进展,导致了人们的广泛注意. (一)"机电一体化"的发展历程 1.数字控制机床的问世,写下了"机电一体化" 历史 的第一页; 2.微电子技术为"机电一体化''带来勃勃生机; 3.可编程序控制器、"电力电子"等的发展为"机电一体化"提供了坚强基础; 4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使"机电一体化"跃上新台阶.(二)"机电一体化"发展趋势 1.光机电一体化.一般的机电一体化体系是由传感体系、能源体系、信息处置惩罚体系、机械结构等部件构成的.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体系的传感体系、能源(动力)体系和信息处置惩罚体系.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势. 2.自律分配体系化——柔性化.未来的机电一体化产品,控制和执行体系有足够的“冗余度”,有较强的“柔性”,能较好地应付突发事件,被设计成“自律分配体系”。在自律分配体系中,各个子体系是相互独立工作的,子体系为总体系服务,同时具有本身的“自律性”,可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子体系可产生本身的信息并附加所给信息,在总的前提下,具体“行动”是可以改变的。这样,既明显地增加了体系的适应能力(柔性),又不因某一子体系的故障而 影响 整个体系。 3.全息体系化——智能化。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。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软体及芯片技术)的发展。除此之外,其体系的层次结构,也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。 4.“生物一软体”化—仿生物体系化。今后的机电一体扮装置对信息的倚赖性很大,并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定,但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物:当控制体系(前脑)停止工作时,生物便“死亡”,而当控制体系(前脑)工作时,生物就很有活气。仿生学 研究 领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体,但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软体”或“生物体系”,而生物的特点是硬 件(肌体)——软体(前脑)一体,不可分割。看来,机电一体化产品虽然有向生物体系化发展趋,但有一段漫长的门路要走。 5.微型机电化——微型化。 目前 ,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在测试室中已制造出亚微米级的机械元件。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、CPU等可集成在一路,体积很小,并构成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。 三、典型的机电一体化产品 机电一体化产品分体系(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化体系有:数字控制机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷体系、CAD/CAM体系等。典型的机电一体化元、部件有:电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场远景 分析 从略。 四、北京发展“机电一体化”而临的形势和任务 机电一体化工作主要包括两个层次:一是用微电子技术改造传统财产,其目的是节能、节材,提高工效,提高产品质机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处置惩罚功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软体联合起来所构成的体系的总称。其基本特征可归纳综合为:机电一体化是从体系的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软体编程技术等群体技术,根据体系功能目标和优化组织目标,合理配置与布局各功能单位,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个体系最优化的体系工程技术。由此而产生的功能体系,则成为一个机电一体化体系或机电一体化产品。 日本企业界在1970年左右最早提出“机电一体化技术”这一并念,当时她们取名为“Mechatronics”,即联合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展,成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的体系技术,目前正向光机电一体化技术(Opto-mechatronics)(Opto-mechatronics)(Opto-mechatronics)方向发展,应用规模愈来愈广。 我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分思量了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。 机电一体化技术具体包括以下内容: (1)机械技术 机械技术是机电一体化的基础,机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应,利用其他高、新技术来更新概念,实现结构上、材料上、性能上的变动,满足减小重量、缩小体积、提高精密度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化体系制造过程中,经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术,同时采用人工智能与专家体系等,形成新一代的机械制造技术。 ⑵计算机与信息技术 此中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家体系技术、神经网络技术均属于计算机信息处置惩罚技术。 (3)体系技术 体系技术即以群体的概念组织应用各种相干技术,从全局角度和体系目标出发,将总体分解成相互关联的若干功能单位,接口技术是体系技术中一个重要方面,它是实现体系各部分有机连接的保证。 ⑷自动控制技术 其规模很广,在控制理论指导下,举行体系设计,设计后的体系仿真,现场调试,控制技术包括如高精密度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。 ⑸传感检测技术 传感检测技术是体系的感受器官,是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强,体系的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、准确地获取信息并能禁受严格环境的磨练,它是机电一体化体系达到高水平的保证。
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