◇第1章引论 成郴⑦子機械高等导和学校 Chengdu Electromechanical College 第1章引论 1.1概述 1.2机电一体化系统的设计 1.3机电一体化的发展趋势 BACK
第1章 引论 第1章 引论 1.1 概述 1.2 机电一体化系统的设计 1.3 机电一体化的发展趋势
令第1章引论 IEC 成郴⑦子機裁高等乎和学校 Chengdu Electromechanical College 1.1概述 1.1.1引言 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处 理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术，接口技术及系统 总体技术等群体技术，从系统的观点出发，根据系统功能目标和优化 组织结构目标，以智能、动力、结构、运动和感知等组成要素为基础， 对各组成要素及相互之间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质 运动、能量变换机理进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成， 并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质和能量的 有规则运动，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种 技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术
第1章 引论 1.1 1.1.1 引言 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处 理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术,接口技术及系统 总体技术等群体技术,从系统的观点出发,根据系统功能目标和优化 组织结构目标,以智能、动力、结构、运动和感知等组成要素为基础, 对各组成要素及相互之间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质 运动、能量变换机理进行研究,使得整个系统有机结合与综合集成, 并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下,形成物质和能量的 有规则运动,在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种 技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术
◇第1章引论 鸳成条家子桃林高手冬学校 Chengdu Electromechanical College “机电一体化”一词的英文名词是 “Mechatronics",它是取Mechanics(机械学)的前半 部分和Electronics(电子学)的后半部分拼合而成的。 现代高新技术（如微电子技术、生物技术、新材 料技术、新能源技术、空间技术、海洋开发技术、光 纤通信技术及现代医学等)的发展需要具有智能化、 自动化和柔性化的机械设备，机电一体化正是在这种巨 大的需求推动下产生的新兴技术。微电子技术、微计 算机使信息与智能和机械装置与动力设备有机结合，使 得产品结构和生产系统发生了质的飞跃
第1章 引论 “ 机电一体化 ” 一 词 的 英 文 名 词 是 “Mechatronics” ,它是取Mechanics（机械学）的前半 部分和Electronics（电子学）的后半部分拼合而成的。 现代高新技术（如微电子技术、生物技术、新材 料技术、新能源技术、空间技术、海洋开发技术、光 纤通信技术及现代医学等）的发展需要具有智能化、 自动化和柔性化的机械设备,机电一体化正是在这种巨 大的需求推动下产生的新兴技术。微电子技术、微计 算机使信息与智能和机械装置与动力设备有机结合,使 得产品结构和生产系统发生了质的飞跃
◇第1章引论 斐成称图于极械高手子学校 Chengdu Electromechanical College 由于机电一体化技术对现代工业和技术的发展具 有巨大的推动力，因此世界各国均将其作为工业技术发 展的重要战略之一。 机电一体化技术在制造业的应用从一般的数控机 床、加工中心和机械手发展到智能机器人、柔性制造 系统(FMS)、无人生产车间和将设计、制造、销售、 管理集于一体的计算机集成制造系统(CIMS)。 机电一体化技术是其他高新技术发展的基础，机电 一体化的发展依赖于其他相关技术的发展
第1章 引论 由于机电一体化技术对现代工业和技术的发展具 有巨大的推动力,因此世界各国均将其作为工业技术发 展的重要战略之一。 机电一体化技术在制造业的应用从一般的数控机 床、加工中心和机械手发展到智能机器人、柔性制造 系统（FMS）、无人生产车间和将设计、制造、销售、 管理集于一体的计算机集成制造系统（CIMS）。 机电一体化技术是其他高新技术发展的基础,机电 一体化的发展依赖于其他相关技术的发展
◇第1章引论 S旅静图子枚核高手华学校 Chengdu Electromechanical College 1.1.2机电一体化系统的基本组成要素 一个典型的机电一体化系统应包含以下几个基本 要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感 测试部分、控制及信息处理部分。我们将这些部分归 纳为：结构组成要素、动力组成要素、运动组成要 素、感知组成要素、智能组成要素；这些组成要素内 部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息 控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。 机电一体化系统的组成要素及功能如图1-1所示
第1章 引论 1.1.2 机电一体化系统的基本组成要素 一个典型的机电一体化系统应包含以下几个基本 要素： 机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感 测试部分、控制及信息处理部分。我们将这些部分归 纳为： 结构组成要素、 动力组成要素、运动组成要 素、感知组成要素、智能组成要素； 这些组成要素内 部及其之间,形成通过接口耦合来实现运动传递、信息 控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。 机电一体化系统的组成要素及功能如图1-1所示
◇第1章引论 成郴⑦子機械高等卓科学校 Chengdu Electromechanical College 动力 部分) 控制 检测 控制 动作 构造 (a) (b) 图1-1机电一体化系统的组成要素及功能 (a)机电一体化系统的组成要素；，(b)机电一体化系统的功能
第1章 引论 图1-1 (a） 机电一体化系统的组成要素; (b） 机电一体化系统的功能
◇第1章引论 成郴厦子機战高等卓科学校 Chengdu Electromechanical College 1.机械本体 机电一体化系统的机械本体包括机身、框架、连 接等。 2.动力与驱动 动力部分的功能是按照系统控制要求，为系统提供 能量和动力，使系统正常运行。用尽可能小的动力输入 获得尽可能大的功能输出，是机电一体化产品的显著特 征之一。驱动部分的功能是在控制信息作用下提供动 力，驱动各执行机构完成各种动作和功能
第1章 引论 1.机械本体 机电一体化系统的机械本体包括机身、框架、连 接等。 2.动力与驱动 动力部分的功能是按照系统控制要求,为系统提供 能量和动力,使系统正常运行。用尽可能小的动力输入 获得尽可能大的功能输出,是机电一体化产品的显著特 征之一。驱动部分的功能是在控制信息作用下提供动 力,驱动各执行机构完成各种动作和功能
◇第1章引论 成郴⑦子機械高等乎科学校 Chengdu Electromechanical College 3.传感测试部分 传感测试部分的功能是对系统运行中所需要的本 身和外界环境的各种参数及状态进行检测，生成相应的 可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后 产生相应的控制信息。这一功能一般由专门的传感器 及转换电路完成。 4.执行机构 执行机构的功能是根据控制信息和指令，完成要求 的动作。执行机构是运动部件，一般采用机械、电磁、 电液等机构
第1章 引论 3. 传感测试部分 传感测试部分的功能是对系统运行中所需要的本 身和外界环境的各种参数及状态进行检测,生成相应的 可识别信号,传输到信息处理单元,经过分析、处理后 产生相应的控制信息。这一功能一般由专门的传感器 及转换电路完成。 4.执行机构 执行机构的功能是根据控制信息和指令,完成要求 的动作。执行机构是运动部件,一般采用机械、电磁、 电液等机构
◇第1章引论 成郴宦子機械高等乎#学校 Chengdu Electromechanical College 5.控制及信息单元 控制及信息单元的功能是将来自各传感器的检测 信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工，根 据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应的指 令，控制整个系统有目的地运行。 6.接口耦合与能量转换 (1)变换。两个需要进行信息交换和传输的环 节之间，由于信息的模式不同（数字量与模拟量、串行 码与并行码、连续脉冲与序列脉冲等等)，无法直接实 现信息或能量的交流，需要通过接口完成信息或能量的 统一
第1章 引论 5. 控制及信息单元 控制及信息单元的功能是将来自各传感器的检测 信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工,根 据信息处理结果,按照一定的程序和节奏发出相应的指 令,控制整个系统有目的地运行。 6.接口耦合与能量转换 （1） 变换。 两个需要进行信息交换和传输的环 节之间,由于信息的模式不同（数字量与模拟量、串行 码与并行码、连续脉冲与序列脉冲等等）,无法直接实 现信息或能量的交流,需要通过接口完成信息或能量的 统一
◇第1章引论 €驾成称图于极械高手子学校 Chengdu Electromechanical College (2)放大。在两个信号强度相差悬殊的环节间，经 接口放大，达到能量的匹配。 (3)耦合。变换和放大后的信号在各环节间能可 靠、快速、准确地交换，必须遵循一致的时序、信号格 式和逻辑规范。接口具有保证信息的逻辑控制功能，使 信息按规定模式进行传递。 (4)能量转换。其执行元件包含了执行器和驱动 器。该转换涉及到不同类型能量间的最优转换方法与 原理
第1章 引论 （2）放大。 在两个信号强度相差悬殊的环节间,经 接口放大,达到能量的匹配。 （3）耦合。 变换和放大后的信号在各环节间能可 靠、快速、准确地交换,必须遵循一致的时序、信号格 式和逻辑规范。接口具有保证信息的逻辑控制功能,使 信息按规定模式进行传递。 （4）能量转换。其执行元件包含了执行器和驱动 器。该转换涉及到不同类型能量间的最优转换方法与 原理