疑难题目状态 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结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理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,引起了人们的广泛注重. (一)"机电一体化"的发展历程 1.数控机床的问世,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"供给了坚强基础; 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.一般的机电一体化系统是由传感系统、能量物质系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地革新机电一体化系统的传感系统、能量物质(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势. 2.自律分配系统化——柔性化.未来的机电一体化产品,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”。在自律分配系统中,各个子系统是相互独立事情的,子系统为总系统服务,同时具有本身的“自律性”,可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统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,既明显地增加了系统的顺应能力(柔性),又不因某一子系统的故障而 影响 整个系统。 3.全息系统化——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。这主要收入于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外,其系统的层次结构,也变简略的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。 4.“生物一软件”化—仿生物系统化。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(事情)时却是稳定的。这有点类似于活的生物:当控制系统(大脑)停止事情时,生物便“死亡”,而当控制系统(大脑)事情时,生物就很有活力。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供给新型机体,但如何使这些新型机体具有活的“生命”另有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物系统”,而生物的特点是硬 件(肌体)——软件(大脑)一体,不可分割。看来,机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋,但有一段漫长的道路要走。 5.微型机电化——微型化。 目前 ,利用半导体器件制造过程当中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于现实产品时,就没有须要区别机械部分和控制器了。届机会械和电子完全可以“融合”,机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起,体积很小,并组成一种自律元件。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 机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有:数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD/CAM系统等。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、微型机电、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、市场前景 阐发 从略。 四、首都发展“机电一体化”而临的形势和使命 机电一体化事情主要包括两个层次:一是用微电子技术改造传统财产,其目的是省电、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、信息处理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件结合起来所构成的系统的总称。其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的概念出发,综合运用机械技术、微电子技术、不用人力控制技术、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件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织目标,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高靠得住性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统,则成为1个机电一体化系统或机电一体化产品。 日本企业界在1970年左右最早提出“机电一体化技术”这一概念,当时她们取名为“Mechatronics”,即结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,机电一体化技术得到前所未有的发展,成为一门综合计算机与信息技术、不用人力控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术,目前正向光机电一体化技术(Opto-mechatronics)(Opto-mechatronics)(Opto-mechatronics)方向发展,应用范围愈来愈广。 我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院建立了机电一体化带领小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑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部实质意义: (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顺应,利用其它高、新技术来更新概念,实现结构上、材料上、机能上的变更,满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善机能的要求。在机电一体化系统制造过程当中,经典的机械理论与工艺应借助于计算机匡助技术,同时接纳人工智能与专家系统等,形成新一代的机械制造技术。 (2)计算机与信息技术 其中信息互换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。 (3)系统技术 系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术,从全局角度和系统目标出发,将总体分解成相互关联的若干功能单元,接口技术是系统技术中1个重要方面,它是实现系统各部分有机连接的包管。 (4)不用人力控制技术 其范围很广,在控制理论指导下,进行系统设计,设计后的系统仿真,现场调试,控制技术包括如高精度定位控制、速率控制、自顺应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。 (5)传感检测技术 传感检测技术是系统的感受器官,是实现不用人力控制、不用人力调节的关键环节。其功能越强,系统的不用人力化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获守信息并能经受严酷环境的磨练,它是机电一体化系统达到高水平的包管。
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