機電一體化系統(tǒng)簡析

趙金城，宋天泳

沈陽地鐵有限公司運營分公司，遼寧沈陽 110141

機電一體化系統(tǒng)簡析

趙金城，宋天泳

沈陽地鐵有限公司運營分公司，遼寧沈陽 110141

本文簡要介紹了機電一體化系統(tǒng)的結構組成，對機電一體化技術的發(fā)展趨勢進行了簡要分析。

機電一體化；結構組成；發(fā)展趨勢

隨著微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及向機械工業(yè)領域的滲透，機械工業(yè)的產(chǎn)品結構、功能等發(fā)生了巨大變化，產(chǎn)品功能轉向“機電一體化”，它的發(fā)展使冷冰冰的機器設備具有人性化、智能化。

1 機電一體化系統(tǒng)的結構組成

機電一體化系統(tǒng)是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械、微電子、計算機、傳感測控、接口、信息轉換及軟件編程等多種技術，將機械裝置、電子化設計及軟件結合起來所構成的系統(tǒng)總稱，它具有自動化、智能化和多功能的特性，機電一體化產(chǎn)品由以下5部分組成。

1.1 機械系統(tǒng)

機械系統(tǒng)主要包括機身、機械傳動和聯(lián)接等機械部分，是實現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎，因此在結構、材料、幾何尺寸等方面提出了更高的要求，以滿足機電一體化產(chǎn)品高效、多功能、穩(wěn)定可靠、節(jié)能和輕巧等多種要求。

1.2 動力系統(tǒng)

動力系統(tǒng)為機電一體化產(chǎn)品提供動力和能量，用于驅動執(zhí)行機構工作完成預定的主功能，動力系統(tǒng)主要包括電動、液壓、氣動等各種類型的傳動裝置。

1.3 傳感與檢測系統(tǒng)

傳感器用于將機電一體化產(chǎn)品所需的各種參數(shù)轉換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統(tǒng)對這些物理量進行測定，為機電一體化產(chǎn)品提供運行控制所需的各種信息。它是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關鍵環(huán)節(jié)，其功能越強，系統(tǒng)的自動化程度就越高。傳感與檢測系統(tǒng)一般由測量儀器或儀表組成，要求其具有體積小、便于安裝、精度高、靈敏度高、精確度高和抗干擾等特點。

1.4 信息處理及控制系統(tǒng)

信息處理及控制系統(tǒng)主要是由計算機的硬件、軟件和接口部分組成，用于接收傳感與檢測系統(tǒng)反饋的各種信息，并對其進行相應的處理，來實現(xiàn)相應的控制功能。為了與計算機進行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)格式及接口均采用同一標準。

1.5 執(zhí)行機構

由于機電一體化產(chǎn)品的種類和作業(yè)對象不同，執(zhí)行機構存在較大差異。執(zhí)行機構通常采用機械、液壓、氣動等機構，它在控制系統(tǒng)的作用下完成要求的動作，從而實現(xiàn)機電一體化產(chǎn)品的主功能。執(zhí)行機構是產(chǎn)品主功能的直接執(zhí)行機構，其性能好壞直接決定產(chǎn)品的性能，因而是機電一體化產(chǎn)品中最重要的組成部分。

機電一體化產(chǎn)品的上述5個組成部分在工作中相互協(xié)調(diào)，共同實現(xiàn)相應的功能。在結構上通過各種接口及其相應的軟件有機地結合在一起，從而構成一個內(nèi)部匹配合理、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。

2 機電一體化技術的發(fā)展趨勢

發(fā)展現(xiàn)狀和新技術的發(fā)展，機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展：

1）智能化

智能化是機電一體化產(chǎn)品與傳統(tǒng)機械產(chǎn)品的主要功能區(qū)別之一，也是機電一體化技術發(fā)展的重點方向。計算機處理器運算速度的逐步提高和信息傳感技術的集成，極大地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，在某種程度上可以進行簡單的判斷、決策能力，從而在一不定期程度上取代了人的部分勞動，機器人及數(shù)控機床就是智能化應用的明顯例子。

2）系統(tǒng)化

機電一體化系統(tǒng)可以將多項功能的控制和管理進行多種組合，具有較強的靈活性，并且其產(chǎn)品的通信功能大大加強，未來的機電一體化產(chǎn)品更加注重人機對話功能，將人類的智慧融入產(chǎn)品當中，從而更好地為人類服務。

3）微型化

所謂微型化就是使機電一體化產(chǎn)品變得體積更小、運動更加靈活，可以進行更加細微的操作，因此在系醫(yī)學、航空航天等領域都有非常廣泛的應用。微型化的發(fā)展瓶頸在于如何實現(xiàn)機械技術微型化，當前微型化產(chǎn)品的加工一般采用超精密技術，包括光刻技術和蝕刻技術。

4）模塊化

模塊化發(fā)展是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。當前各類機電產(chǎn)品種類繁雜、形態(tài)各異，如何使這類產(chǎn)品具有較強的通用性、互換性、易延展性，這給科技人員提出了一個較難的課題。只有通過制訂一系列標準規(guī)范，尤其是在各類接口方面進行規(guī)范，才能實現(xiàn)產(chǎn)品軟件、硬件的互換性、通用性，為模塊化工作奠定的基礎。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)廠家都可以利用這些模塊化的產(chǎn)品部件開發(fā)新產(chǎn)品，避免浪費重復開發(fā)的資源，同時在一定程度上降低了產(chǎn)品的制造成本，提高企業(yè)的市場競爭力。

5）網(wǎng)絡化

網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展給機電一體化帶來重大影響，使其朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展，各種遠程監(jiān)控技術也得到了飛速發(fā)展，遠程論斷、遠程控制、遠程協(xié)助給我們的生活帶來的極大的方便。

6）綠色化

眾所周知，綠色產(chǎn)品給我們帶來的是健康和希望，綠色化是社會發(fā)展的趨勢，全世界都在為產(chǎn)品的綠色化、環(huán)境的綠色化而努力，機電一體化產(chǎn)品的綠色化也必然是一種發(fā)展趨勢，如果減少機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)制造、使用過程中對環(huán)境造成的危害是這類產(chǎn)品研發(fā)的一個課題。

綜上所述，機電一體化產(chǎn)品是多種學科技術的綜合，是機械工業(yè)技術發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，它給機械工業(yè)的發(fā)展帶來了質(zhì)的飛躍，具有劃時代的意義。未來的機電一體化技術一定能在多個領域為機械工業(yè)的發(fā)展起到強有力的推動作用，是未來機械工業(yè)發(fā)展歷程中不可或缺的關鍵重要技術。

機電一體化是由機械、電子、計算機等多個學科綜合在一起，它的發(fā)展帶動了其它相關技術的發(fā)展。根據(jù)國內(nèi)外機電一體化的

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1674-6708（2010）32-0112-02