机电一体化技术ppt课件下载

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机电一体化技术 现代机械设计理论与方法学习报告 综 述 一、机电一体化的含义 机电一体化在国外被称为Mechatronics是日本人在20世纪70年代初提出来的，它是将英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合。这一名称已经得到包括我国在内的世界各国的承认，我国的工程技术人员习惯上把它译为机电一体化技术。 机电一体化技术又称为机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。 性能提高，精度提高。例如，过去精密机床采用的是机械校正，只能校正机床的系统误差，现在数控机床，可克服随机误差和系统误差，从而可以达到前所未有的高精度。调整切削阻尼，减少颤振，保证很高的生产率与很高的加工表面光洁度。粗加工与精加工工序集成，深刻地改变了传统机床的结构布局，冲破了传统的机床按类别的划分。 系统结构简化。因采用微处理机、集成电路、新型传动技术，代替电气控制柜和传动装置，使产品体积小，零部件数量减小，结构简化。 系统可靠性提高。在电子元件质量可靠性高的前提下，机电一体化可以改善耐久性，减少故障。机电一体化产品具有自动监视诊断、安全联锁控制、过负荷及失控保护、停电对策等，提高了安全可靠性。 节约能源。例如我国目前各类电风扇的调整器为电磁机械式，如果用电子式调整器每年全国可节约电600万度。 改善操作，提高操作体验。机电一体化产品采用计算机控制，具有数字显示，减少了操作按扭及手柄，具有程序控制等功能，因而可以改善设备操作性能，减少训练操作人员时间。 三、机电一体化结构和相关技术 图 3-1 机电一体化系统广义上来讲主要包括硬件和软件两个方面，具体来说主要包括五个方面： 机电一体化系统不仅涉及到机械方面的技术还与电子技术息息相关。随着机电一体化的发展，机械与电子的结合已经渐渐不能满足工业需求。现在又出现机电液、光机电一体化等系统。机电一体化主要相关技术包括机械技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术等。 机械技术 机电一体化的机械产品与传统的机械产品的区别在于：机械结构更简单、机械功能更强、性能更优越。现代机械要求具有更新颖的结构、更小的体积、更轻的重量，还要求精度更高、刚度更大、动态性能更好。 传感检测技术 传感检测技术的内容：一是研究如何将各种被测量转换为与之成比例的电量，二是研究对转换的电信号的加工处理，如放大、补偿、标度变换等。机电一体化系统要求传感检测装置能快速、准确、可靠的获取信息。 信息处理技术 实现信息处理的主要工具是计算机。计算机技术包括计算机的软件技术、硬件技术、网络与通讯技术和数据技术。机电一体化系统中主要采用工业控制机（包括可编程控制器、单/多回路调节器、单片微控制器、总线式工业控制机、分布式计算机测控系统）进行信息处理。 自动控制技术 自动控制所依据的理论是自动控制原理，自动控制技术就是在此理论的指导下对具体控制装置或控制系统进行设计；设计后进行系统仿真、现场调试最后使研制的系统可靠的投入运行。 伺服传动技术 伺服传动包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置常见的伺服驱动系统主要有电气伺服（如步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机）和液压伺服（如液压马达、脉冲油缸等）两类。 系统总体技术 机电一体化系统是一个技术综合体，它利用系统总体技术将各相关技术协调配合、综合运用而达到整体系统的最佳化。 四、机电一体化应用示例 机器人是能够自动识别对象或其动作，根据识别，自动决定应采取动作的自动化装置。它能模拟人的手、臂的部分动作，实现抓取、搬运工件或操纵工具等。它综合了精密机械技术、微电子技术、检测传感技术和自动控制技术等领域的最新成果，是具有发展前途的机电一体化典型产品。机器人一般由执行系统、驱动系统、控制系统，检测传感系统和人工智能系统等组成， 各系统功能如下所述： 执行系统。执行系统是完成抓取工件（或工具）实现所需运动的机械部件，包括手部、腕部、臂部、机身以及行走机构。 驱动系统。驱动系统的作用是向执行机构提供动力。随驱动目标的不同，驱动系统的传动方式有液动、气动、电动和机械式四种。 控制系统。控制系统是机器人的指挥中心，它控制机器人按规定的程序运动。控制系统可记忆各种指令信息（如动作顺序，运动轨迹，运动速度及时间等），同时按指令信息向各执行元件发出指令。必要时还可对机器人动作进行监视，当动作有误或发生故障时即发出警报信号。 检测传感系统。它主要检测机器人执行系统的运动位置、状态，并随时将执行系统的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行系统以一定的精度达到设定的位置状态。 人工智能系统。该系统主要赋予机器人自动识别、判断和适应性操作。 BJDP-1型机器人 BJDP-1机器人是全电动式、五自由度、具有连续轨迹控制等功能的多关节型示教再现机器人，用于高噪声，高粉尘等恶环境的喷砂作业。该机器人的五个自由度，分别是立柱回转（L）、大臂回转（D）小臂回转（X）、腕部俯仰（W1）和腕部转动（W2），其机构原理如图4-1所示，机构的传动关系如图4-2所示。 图4-1 BJDP-1机器人的结构原理 图4-2 BJDP-1机器人机构传动关系6A3红软基地

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