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文檔簡介
我國機電一體化技術的應用領域及發(fā)展前景綜述TOC\o"1-2"\h\u22678前言 218767第1章:機電一體化概要 231131.1.機電一體化概要 2260401.2.機電一體化的發(fā)展階段: 338781.3機電一體化技術具體內容: 423356第2章:機電化產(chǎn)品的構成及特點 576282.1機械系統(tǒng) 586612.2動力系統(tǒng) 5127982.3傳感與檢測系統(tǒng) 5282602.4信息處理及控制系統(tǒng) 5280292.5執(zhí)行機構 68835第3章:機電一體化技術發(fā)展歷程及其發(fā)展趨勢 6161083.1機電一體化的發(fā)展歷程 6327543.2機電一體化發(fā)展趨勢 6245893.2.1,光機電一體化 625700第4章:機電一體化技術的主要應用領域 8324744.1在飲料行業(yè)中的應用 8145164.2在鋼鐵企業(yè)中的應用 8123874.3工業(yè)機器人 922222第5章:機電一體化技術的發(fā)展前景 109205.1智能化 109735.2系統(tǒng)化 10315905.3微型化 10184625.4模塊化 11130195.5網(wǎng)絡化 11321705.6綠色化 1117182第6章:機電一體化的核心技術 11277276.1機械本體技術 116456.2傳感技術 12202796.3信息處理技術 12115416.4驅動技術 12127476.5接口技術 12189826.6軟件技術 1218770第7章:我國發(fā)展“機電一體化”面臨的形勢和任務 1347.1我國“機電一體化”工作面臨的形勢 13226567,2我國“機電一體化”工作的任務 1319907第8章:我國發(fā)展“機電一體化”的對策 14216328.1加強統(tǒng)籌安排,協(xié)調發(fā)展計劃 1493878.2強化行業(yè)管理 14325678.3突出發(fā)展重點,兼顧“兩個層次” 1426071結論 1511777參考文獻 17前言現(xiàn)代科學技術的發(fā)展極大地推動了不同學科的交叉與滲透,引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化使機械工業(yè)的技術結構、產(chǎn)品機構、功能與構成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。迄今為止,世界各國都在大力推廣機電一體化技術。在人們生活的各個領域已得到廣泛的應用,并以蓬勃的生機向前發(fā)展,不僅深刻地影響著全球的科技、經(jīng)濟、社會和軍事的發(fā)展,而且也深刻影響著機電一體化的發(fā)展趨勢。第1章:機電一體化概要1.1.機電一體化概要機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統(tǒng)的總稱。機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不但發(fā)展,還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為:機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā),綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術,根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值,并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。因此,“機電一體化”涵蓋“技術”和“產(chǎn)品”兩個方面。只是,機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術,而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術有純技術發(fā)展到機械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機械,其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外,還能賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節(jié)與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的眼神,具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區(qū)別。1.2.機電一體化的發(fā)展階段:20世紀60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級階段。在這一時期,人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術的結合,這些機電結合的軍用技術,戰(zhàn)后轉為民用,對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術的發(fā)展尚未達到一定水平,機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。20世紀70~80年代為第二階段,可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期,計算機技術、控制技術、通信技術的發(fā)展,為機電一體化的發(fā)展奠定了技術基礎。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展,為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是:①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受,大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認;②機電一體化技術和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展;③各國均開始對機電一體化技術和產(chǎn)品給以很大的關注和支持。20世紀90年代后期,開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段,機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面,光學、通信技術等進入了機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳,出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支;另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設計、分析和集成方法,機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時,由于人工智能技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步,為機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究,將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。1.3機電一體化技術具體內容:1.3.1機械技術機械技術是機電一體化的基礎,機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應,利用其它高、新技術來更新概念,實現(xiàn)結構上、材料上、性能上的變更,滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統(tǒng)制造過程中,經(jīng)典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術,同時采用人工智能與專家系統(tǒng)等,形成新一代的機械制造技術。1.3.2計算機與信息技術其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統(tǒng)技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術均屬于計算機信息處理技術。1.3.3系統(tǒng)技術系統(tǒng)技術即以整體的概念組織應用各種相關技術,從全局角度和系統(tǒng)目標出發(fā),將總體分解成相互關聯(lián)的若干功能單元,接口技術是系統(tǒng)技術中一個重要方面,它是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。1.3.4自動控制技術其范圍很廣,在控制理論指導下,進行系統(tǒng)設計,設計后的系統(tǒng)仿真,現(xiàn)場調試,控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。1.3.5傳感檢測技術傳感檢測技術是系統(tǒng)的感受器官,是實現(xiàn)自動控制、自動調節(jié)的關鍵環(huán)節(jié)。其功能越強,系統(tǒng)的自動化程序就越高?,F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴酷環(huán)境的考驗,它是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。1.3.6伺服傳動技術包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置,伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質量和功能有決定性的影響。第2章:機電化產(chǎn)品的構成及特點機電一體化產(chǎn)品的功能是通過其內部各組成部分功能的協(xié)調和綜合來共同實現(xiàn)的。從其結構來看,機電一體化產(chǎn)品具有自動化、智能化和多功能的特性,而實現(xiàn)這種多功能一般需要機電一體化產(chǎn)品具備五種內部功能,即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執(zhí)行功能,而實現(xiàn)這些功能的各個組成部分及其技術就構成了機電一體化產(chǎn)品的總體或系統(tǒng)。2.1機械系統(tǒng)機電一體化產(chǎn)品的機械系統(tǒng)包括機身、框架、機械傳動和聯(lián)接等機械部分。這部分是實現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎,因此對機械結構提出了更高的要求,需在結構、材料、工藝加工及幾。2.2動力系統(tǒng)動力系統(tǒng)為機電一體化產(chǎn)品提供能量和動力功能,去驅動執(zhí)行機構工作以完成預定的主功能。動力系統(tǒng)包括電、液、氣等動力源。機電一體化產(chǎn)品以電能利用為主,包括電源、電動機及驅動電路等。2.3傳感與檢測系統(tǒng)傳感器的作用是將機電一體化產(chǎn)品在運行過程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)轉換成可以測定的物理量,同時利用檢測系統(tǒng)的功能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。傳感與檢測系統(tǒng)的功能一般由測量儀器或儀表來實現(xiàn),對其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測精度高、抗干擾等。2.4信息處理及控制系統(tǒng)根據(jù)機電一體化產(chǎn)品的功能和性能要求,信息處理及控制系統(tǒng)接收傳感與檢測系統(tǒng)反饋的信息,并對其進行相應的處理、運算和決策,以對產(chǎn)品的運行施以按照要求的控制,實現(xiàn)控制功能。機電一體化產(chǎn)品中,信息處理及控制系統(tǒng)主要是由計算機的軟件和硬件以及相應的接口所組成。2.5執(zhí)行機構執(zhí)行機構在控制信息的作用下完成要求的動作,實現(xiàn)產(chǎn)品的主功能。機電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機構一般是運動部件,常采用機械、電液、氣動等機構。執(zhí)行機構因機電一體化產(chǎn)品的種類和作業(yè)對象不同而有較大的差異。執(zhí)行機構是實現(xiàn)產(chǎn)品目的功能的直接執(zhí)行者,其性能好壞決定著整個產(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)品的五個組成部分在工作時相互協(xié)調,共同完成所規(guī)定的目的功能。在結構上,各組成部分通過各種接口及其相應的軟件有機地結合在一起,構成一個內部匹配合理、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。第3章:機電一體化技術發(fā)展歷程及其發(fā)展趨勢自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現(xiàn)了半導體集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后,機電一體化技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注重。3.1機電一體化的發(fā)展歷程(1)數(shù)控機床的問世,寫下了機電一體化歷史的第一頁。(2)微電子技術為,機電一體化帶來勃勃生氣。(3)可編程序控制器、電力電子等的發(fā)展為機電一體化提供了堅強基礎。(4)激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使機電一體化躍上新臺階。3.2機電一體化發(fā)展趨勢3.2.1,光機電一體化一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結構等部件組成的,因此,引進光學技術,實現(xiàn)光學技術的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng),光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢。3.2.2,自律分配系統(tǒng)化——柔性化未來的機電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”,有較強的“柔性”,能較好地應付突發(fā)事件,被設計成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中,各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的,子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務,同時具有本身的“自律性”,可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息,在總的前提下,具體“行動”是可以改變的。這樣,既明顯地增加了系統(tǒng)的適應能力(柔性),又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。3.2.3,全息系統(tǒng)化——智能化今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯,智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發(fā)展。除此之外,其系統(tǒng)的層次結構,也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。3.2.4,“生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化今后的機電一體化裝置對信息的依靠性很大,并且往往在結構上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定,但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物:當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時,生物便“死亡”,而當控制系統(tǒng)(大腦)工作時,生物就很有活力。仿生學研究領域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體,但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”,而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體,不可分割??磥?,機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨,但有一段漫長的道路要走。3.2.5,微型機電化——微型化目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術,在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產(chǎn)品時,就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”,機體、執(zhí)行機構、傳感器、CPU等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發(fā)展方向。第4章:機電一體化技術的主要應用領域在現(xiàn)代機械制造業(yè)中的應用傳統(tǒng)機械制造業(yè)是建立在規(guī)模經(jīng)濟的基礎上,靠企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)批量、產(chǎn)品結構和重復性來獲得競爭優(yōu)勢的,它強調資源的有效利用,以低成本獲得高質量和高效率,其生產(chǎn)盈利是靠機器取代人力,靠復雜的專業(yè)加工取代人的技能來獲取的。先進的機械制造業(yè)是以信息為主導,采用先進生產(chǎn)模式、先進制造系統(tǒng)、先進制造技術和先進組織管理形式的全新的機械制造業(yè),其特征是全球化、網(wǎng)絡化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調的綠色制造?,F(xiàn)代制造業(yè)集成了現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,充分利用電子計算機技術,使制造技術提高到新的高度。近年來,制造工程領域的新技術相繼誕生,如計算機數(shù)字控制、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)、柔性制造技術、敏捷制造、虛擬制造、并行工程等4.1在飲料行業(yè)中的應用機電一體化技術是當今發(fā)展最快、應用前景最為廣泛的技術之一。機電一體化技術在食品、飲料包裝機械的開發(fā)、設計和制造過程中的應用。不僅使單機的自動化程度大大提高,而且使整條包裝生產(chǎn)線的自動化控制水平、生產(chǎn)能力得到很大提高,使其競爭能力遠遠超過傳統(tǒng)的機械控制的同類設備??梢源蟠蟾纳剖称凤嬃习b生產(chǎn)設備產(chǎn)品的質量,提高其國內、國際競爭能力。4.2在鋼鐵企業(yè)中的應用4.2.1計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體,用以實現(xiàn)從原料進廠,生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。4.2.2現(xiàn)場總線技術(FBT)現(xiàn)場總線技術是連接設置在現(xiàn)場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術取代現(xiàn)行的信號傳輸技術就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。4.2.3交流傳動技術隨著電力電子技術和微電子技術的發(fā)展,交流調速技術的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性,電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動,數(shù)字技術的發(fā)展,使復雜的矢量控制技術實用化得以實現(xiàn),交流調速系統(tǒng)的調速性能已達到和超過直流調速水平。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎,應用不斷擴大。4.2.4開放式控制系統(tǒng)“開放”意味著對一種標準的信息交換規(guī)程的共識和支持,按此標準設計的系統(tǒng),可以實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換,且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡使各種控制設備、管理計算機互聯(lián),實現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成,通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設備互聯(lián),實現(xiàn)測量與控制一體化。4.2.5分布式控制系統(tǒng)(DCS)分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。利用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比,其功能更強,具有更高的安全性,是當前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。4.3工業(yè)機器人第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人,它們只能根據(jù)示教進行重復運動,對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應性和靈活性;第2代機器人帶有各種先進的傳感元件,能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息,通過計算機處理、分析,做出一定的判斷,對動作進行反饋控制,表現(xiàn)出低級智能,已開始走向實用化;第3代機器人即智能機器人,具有多種感知功能,可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策,在作業(yè)環(huán)境中獨立行動與第5代計算機關系密切。隨著機電一體化技術的發(fā)展,各種產(chǎn)品與裝置實現(xiàn)了機電一體化,有利實現(xiàn)整體優(yōu)化,提高產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率,縮短開發(fā)新產(chǎn)品的生產(chǎn)準備周期,加速科技成果向商品轉化,有利推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻變革,同時,隨著新產(chǎn)品的研發(fā)及高精密等設備的發(fā)展,要求新一代機電一體化技術、產(chǎn)品及系統(tǒng)朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量化、微型化方向發(fā)展,從而為國家?guī)砀蟮慕?jīng)濟效益與社會效益。第5章:機電一體化技術的發(fā)展前景機電一體化技術的發(fā)展前景縱觀國內外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術的發(fā)展動向,機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展。5.1智能化智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一,也是21世紀機電一體化的發(fā)展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件,有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能,具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。5.2系統(tǒng)化系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進行任意的剪裁和組合,同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強,一般除RS232等常用通信方式外,實現(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關系,如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構造研究某種新型機體,使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。5.3微型化微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術,是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3,并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點,可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作,故在生物醫(yī)學、航空航天、信息技術、工農業(yè)乃至國防等領域,都有廣闊的應用前景。目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術,在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。5.4模塊化模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢,是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項復雜而重要的事,它需要制訂一系列標準,以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標準單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品,同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。5.5網(wǎng)絡化網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響,使其朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品的種類很多,面向網(wǎng)絡的方式也不同。由于網(wǎng)絡的普及,基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品。5.6綠色化工業(yè)的發(fā)達使人們物質豐富、生活舒適的同時也使資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染,于是綠色產(chǎn)品應運而生。綠色化是時代的趨勢,其目標是使產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中,對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小,資源利用率極高。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報廢時能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。第6章:機電一體化的核心技術機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此,為加速推進機電一體化的發(fā)展,必須從以下幾方面著手。6.1機械本體技術機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主,為了減輕質量除了在結構上加以改進,還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量,才有可能實現(xiàn)驅動系統(tǒng)的小型化,進而在控制方面改善快速響應特性,減少能量消耗,提高效率。6.2傳感技術傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面,提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾,目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說,目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術。6.3信息處理技術機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備(特別是微型計算機)的普及應用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化,必須提高信息處理設備的可靠性,包括模/數(shù)轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性,進而提高處理速度,并解決抗干擾及標準化問題。6.4驅動技術電機作為驅動機構已被廣泛采用,但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前,正在積極發(fā)展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。6.5接口技術為了與計算機進行通信,必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修,而且可以簡化設計。目前,技術人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口,來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。6.6軟件技術軟件與硬件必須協(xié)調一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本,提高生產(chǎn)維修的效率,要逐步推行軟件標準化,包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。第7章:我國發(fā)展“機電一體化”面臨的形勢和任務機電一體化工作主要包括兩個層次:一是用微電子技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),其目的是節(jié)能、節(jié)材,提高工效,提高產(chǎn)品質量,把傳統(tǒng)工業(yè)的技術進步提高一步;二是開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品,促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。7.1我國“機電一體化”工作面臨的形勢(1)我國用微電子技術改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣,有難度(2)我國用機電一體化技術加速產(chǎn)品更新?lián)Q代,提高市場占有率的呼聲高,有壓力。(3)我國用機電一體化產(chǎn)品取代技術含量和附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、擾民產(chǎn)品的責任重,有意義。在我國工業(yè)系統(tǒng)中,能耗、耗水大戶,對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重。近年來我國的工業(yè)結構、產(chǎn)品結構雖然幾經(jīng)調整,但由于多種原因,成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題,有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題,但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè),優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前,這就是發(fā)展機電一體化,開發(fā)和生產(chǎn)有關的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質量高、成本低,且具有柔性,可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結構和生產(chǎn)過程做必要的調整、改革,而無須改換設備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時,可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液,帶來新的活力,把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來,實現(xiàn)文明生產(chǎn)。7,2我國“機電一體化”工作的任務我國在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話:一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè);另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品,促進機電產(chǎn)品的更新?lián)Q代??偟哪康氖谴龠M機電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為我國產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)品結構調整作貢獻??傊?,機電一體化技術既是振興傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力,又是開啟我國機電行業(yè)產(chǎn)品結構、產(chǎn)業(yè)結構調整大門的鑰匙。第8章:我國發(fā)展“機電一體化”的對策8.1加強統(tǒng)籌安排,協(xié)調發(fā)展計劃目前,我國從事“機電一體化”研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套自己的發(fā)展策略。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制,難免只考慮局部利益,各主管部門的有關計劃和規(guī)劃,也有統(tǒng)一考慮不足,統(tǒng)籌安排不夠的問題,同時缺少綜觀全局的有權威性的發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此,建議各主管部門責成有關單位在進行深入調查研究、科學分析的基礎上,制定出統(tǒng)管全局的“機電一體化”研究、開發(fā)、生產(chǎn)計劃和規(guī)劃,避免開發(fā)上重復,生產(chǎn)上撞車!8.2強化行業(yè)管理目前,我國“機電一體化”較熱,而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制,“政出多門”是難哆的。因此,我國有必要明確一個“機電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機構,根據(jù)目前國家政治體制改革和經(jīng)濟體制改革的精神,以及機電一體化行業(yè)特點,我們建議,盡快加強機電一體化機構的建設,賦予其行業(yè)管理職能。指導行業(yè)布點布局的調整,進行發(fā)展突破口的選擇,抓好重點工程的試點和
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