名词解释
1.三相六拍通电方式：如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。如A→AB→B→BC→C →CA→…
2.伺服电动机：伺服电动机是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位
置、速度及动力输出电动机，以电子换向取代了传统的直流电动机的电刷换向的电动机3.伺服控制技术：一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及
动力输出的自动控制系统。
4.变频调速：采用改变电机通电频率的方式来改变电机的转速的调速方式
5.响应特性：指的是输出量跟随输入指令变化的反应速度，决定了系统的工作效率。
6.中断：为了提高CPU的效率和使系统具有良好的实时性，采用中断方式CPU就不必花
费大量时间去查询各外围设备的状态了。而是当外围设备需要请求服务时，向CPU发出中断请求，CPU响应外围设备中断，停止执行当前程序，转去执行一个外围设备服务的程序，中断处理完毕，CPU又返回来执行原来的程序。
7.动态误差:动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态
误差。
1.机电一体化技术是以（电子）技术为核心，强调各种技术的协同和集成的综合
性技术。
2.以下除了（继电器控制系统），均是由硬件和软件组成。
3.机电一体化技术是以（机械）部分为主体，强调各种技术的协同和集成的综合
性技术。
4.在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的基本要求足( 精度、稳定性、
快速响应性)。
5.在机械传动系统中，用于加速惯性负载的驱动力矩为( 电机力矩与折算负载力矩
之差)。
6.在下列电机中，( 交流同步伺服电机)既可通过闭环实现速度或位置控制，又可
作步进方式运行，且电机转速不受负载影响，稳定性高。
7.在开环控制系统中,常用（步进电动机）做驱动元件。
8.导程L0=8mm的丝杠驱动总质量为60kg的工作台与工件，则工作台与工件折算到
丝杠上的等效转动惯量为（97 ）kg?mm2。
9.导程L0=8mm的丝杠的总质量为6kg，标称直径为40mm，则其转动惯量为
（1200 ）kg·mm2。
10.机械系统的刚度对系统的动态特性主要影响表现为( 固有频率、失动量、稳定性)
等方面。
11.为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法( 增大系统刚度)。
12.传动系统的固有频率对传动精度有影响，(提高) 固有频率可减小系统地传动误
差，( 提高)系统刚度可提高固有频率。
13.多级齿轮传动中，各级传动比相等的分配原则适用于按( 重量最轻原则(小功率装
置) )设计的传动链。
14.多级齿轮传动中，各级传动比“前大后小”的分配原则适用于按( 重量最轻原则(大
功率装置) )设计的传动链。
15.闭环控制的驱动装置中，齿轮减速器位于前向通道，所以它的( 回程误差不影响
输出精度，但传动误差影响输出精度)。
16.闭环控制的驱动装置中，丝杠螺母机构位于闭环之外，所以它的( 回程误差和传
动误差都会影响输出精度)。
17.半闭环控制的驱动装置中，丝杠螺母机构位于闭环之外，所以它的( 回程误差和传
动误差都会影响输出精度)。
18.步进电机转角的精确控制是通过控制输入脉冲的( 数量)来实现的。
19.步进电机转动后，其输出转矩随着工作频率增高而( 下降)。
20.对同一种步进电机，三相单三拍的步距角是三相六拍的( 2 )倍。
21.有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕
组，已知转子有24个齿，步进电机的步距角是（ 1.5 ）。
1.机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，应具有高精度、良好的稳定性、
快速响应性的特性。
2.机电—体化产品的适应性设计是指对产品功能及结构重新进行的设计。
3.机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，具有“智
能化”的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质差别。
4.驱动元件的选择及动力计算是机电一体化产品开发过程理论分析阶段的工作之一。
5.驱动装置中同一环节的误差，其高频分量和低频分量，对系统输出精度的影响程度
可能是不同的。
6.驱动部分在控制信息作用下提供动力，伺服驱动包括电动、气动、液压等各种类型
的驱动装置。
7.驱动电路中采用脉冲调制(PWM)放大器的优点是功率管工作在开关状态、管耗小。
8.直流伺服电动机和永磁同步交流伺服电动机都可以采用PWM控制方式进行控制。
9.在闭环控制系统中，驱动装置中各环节的误差因其在系统中所处的位置不同，对系
统输出精度的影响不同。
10.在闭环系统中，因齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以1～5倍的间隙
角产生低频振荡，采用消隙装置，以提高传动精度和系统稳定性。
11.通常，步进电机的最高连续工作频率远大于它的最高启动频率。
12.齿轮传动的啮合间隙会造成一定的传动死区，若在闭环系统中，传动死区会使系统
产生低频震荡。
13.为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的固有频率
应接近控制系统的工作频率，以免系统产生振荡而失去稳定性。
14.为适应工业仪表的要求，D／A的输出要配接V／1转换器。
15.TTL电平接口能用于输出指示灯的控制，也能用于驱动带电气隔离的继电器。
16.滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。
17.接口技术是系统技术中的一个方面，它的功能是实现系统各部分的可靠连接。
18.开环控制系统，执行装置的误差直接影响系统精度，但不存在稳定性问题。
简答题
1.试述直流电机伺服系统中脉宽调制放大器的基本工作原理。
答：脉宽调制放大器是直流伺服电机常用的晶体管驱动电路。利用大功率晶体管的开关作用，将直流电源电压转换成一定频率的方波电压，施加于直流电机的电枢，通过对方波脉冲宽度的控制，改变电枢的平均电压，使电机的转速得到调节。
2.交流伺服电机有哪些类型?交流伺服驱动的主要特点是什麽?
答：交流伺服电机有永磁式交流同步电机和笼型开步电机两类。
交流伺服驱动的丰要特点有：
(1)调速范围大；(2)适合大、中功率伺服系统；
(3）运行平稳，转速不受负载变化的影响；(4)输出转矩较人，而转矩脉动小。
3.步进电机是如何实现速度控制的?
答：步进电机的运动是由输人的电脉冲信号控制的，每当电机绕组接收一个脉冲，转子就转过一个相应的角度，其角位移量与输入脉冲的个数严格成正比，在时
间上与输入脉冲同步。因而，只要控制输入脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可得到所需转动的速度和方向。
4.步进电动机的输入信号是什么？如何实现对其转速和旋转方向的控制？
答：步进电机的输入信号是脉冲序列。
步进电机的步矩角α与运行拍数m、通电方式k（m=kN，单拍时k=1,双拍时k=2，N为定子绕组的相数）、转子的齿数z有关。步进电机定子绕组通电状态的改变速度越快，其转子旋转的速度越快，即通电状态的变化频率越高，转子的转速越高。
改变步进电机定子绕组的通电顺序，转子的旋转方向随之改变。
5.什么是步进电机的步距角?它是由哪些参数确定的?
答：步进电机在每输入一个电脉冲信号，转子所转过的角度称为步距角。它由步进电机的相数、电机转子的齿数和电机的通电方式所决定。
6.简述对滚珠丝杆副进行间隙调整和预紧方法。
答：通常采用双螺母预紧和单螺母（适于大滚珠、大导程）两种方法，将弹性变形控制在最小限度内，以减小或消除轴向间隙，并可提高滚珠丝杠副的刚度。
常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式有三种：螺纹调隙式、垫片调隙式和齿差调
隙式三种；单螺母消隙常用增大滚珠直径法和偏置导程法两种预紧方法。
7.滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有哪些?圆柱直齿轮的齿侧间隙的调整方
法有哪些?
答：(1)滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有：螺纹预紧调整式、双螺母齿差预．紧调整式、双螺母垫片预紧调整式、弹簧式自动调整预紧式、单螺母变位
导程自预紧式。
(2)圆柱直齿轮的齿侧间隙的调整方法有：偏心套调整法、轴向垫片调整法、双
片薄齿轮错齿调整法(周向拉簧式、可调拉簧式)。
8.齿轮传动中齿侧间隙对系统有何影响，如何消除圆柱直齿轮的齿侧间隙?
答：齿轮的啮合间隙会造成传动死区，若该死区是在闭环系统中，则可能造成系统不稳定，常会使系统以1—5倍间隙角产生的低频振荡。为了降低制造成本，
则多采用各种调整齿侧间隙的方法来消除或减小啮合间隙，常用的方法有：偏心套
调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法等。
9.齿轮传动中各级传动比的最佳分配原则分别有哪些?各使用在那些场合?
答：齿轮传动中各级传动比的最佳分配原则：a．重量最小原则(结构紧凑)Ib．转动惯量最小原则(快速响应)；c．输出轴转角误差最小原则(精度)。
结合可行性、经济性对转动惯量、结构尺寸和传动精度提出适当要求：
要求体积小、重量轻的齿轮采用重量最轻的原则；要求运动平稳、起停频繁和动态性能好的轮系采用最小转动惯量原则或输出轴转角误差最小原则；提高传动精
度和减小回程误差为主的轮系采用转角误差最小原则。
10.简述机械系统的刚度对系统动态特性的影响。
答：机械系统的刚度对系统的主要影响表现为以下几方面：
(1)失动量
系统刚度越大，因静摩擦力的作用所产生的传动部件的弹性变形越小，系统的失动量也越小；
(2)固有频率
机械系统刚度越大，固有频率越高，可远离控制系统或驱动系统的频带宽度，从而避免产生共振；
(3)稳定性
刚度对开环伺服系统的稳定性没有影响，而对闭环伺服系统的稳定性有很大影响，提高刚度可增加闭环系统的稳定性。
11.为减小机械系统的传动误差，可采用哪些结构措施?
答：减小机械系统的传动误差可采用的结构措施有：适当提高零部讲本身的精度；
合理设计传动链，减小零邢件制造、装配误差刘传动精度的影响；采用消隙机构，以减小或消除回程误差。
12.简述概念设计的设计过程。
答：设计过程：设计任务抽象化，确定系统的总功能一将总功能分解为子功能，直到功能元+寻找子功能(功能元)的解一将原理解进行组合，形成多种原理解设计方案+对众多方案进行评价决策，选定最佳方案一概念产品。
计算题
1、如图所示步进电机驱动滚珠丝杠的高速定位系统。已知工作台的重
量为W＝2000N，工作负载F＝0，工作台与导轨之间的摩擦系数选
择的步进电机每转脉冲数＝240脉冲／转；根据工作台定位精度选用脉冲当量＝0．05mm／脉冲；滚珠丝杠的导程t＝12mm，直径为d＝36mm；
系统总效率为，。
试计算：(1)齿轮的减速比；(2)折算到电机轴上的负载转矩T。
解：(1)齿轮的减速比i
2、如图所示电机驱动系统，已知工作台的质量为m＝60kg，负载力为F1＝1200N，最大加速度为10m／s2，丝杠直径为d＝16mm，导程t=4mm，齿轮减速比为i＝5，总效率为v＝40％，忽略丝杠惯量的影响，试计算电机的驱动力矩。
解：(1)计算负载力
负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成
3、已知传动机构如图所示，试计算电机轴上的总等效惯量。(列出
算式)
解：等效惯量可以分为以下几个部分来计算
4、设有一大功率电动机驱动的二级齿轮传动减速传动系统如图所
示，假设齿轮箱的传动效率为100%，齿轮箱的传动比i=3.2，已知齿轮采用相同材料，宽度b 相同，各齿轮的模数m=3，主动齿轮的齿数z 1=20、
z 3=25，请根据重量最小原则设计齿轮传动系统，推导并计算各级齿轮传
动比和齿轮2、齿轮4的齿数。 （提示：齿轮的质量为ρπb mz 4)(2
）
解：设一级齿轮的传动比为i 1，第二级齿轮的传动比i 2。
齿轮传动系统的总重量：
()()()()[]222222222
4321Z Z Z Z bm M +++=πρ 则()
???????????? ?????? ??+++=21232121112
i i z i z M bm πρ 根据重量最小原则，令01
=??i M ，得： 213131===i z z i D D i ，i 2
=3.2/2=1.6 则：z 2=40、z 4=40
5. 分析下图中传动大负载时消除齿侧齿侧间隙的原理
1、6－小齿轮
2、5－大齿轮 3－齿轮 4－预载装置 7－齿条
分析下图中传动大负载时消除齿侧齿侧间隙的原理
当传动负载大时，可采用双齿轮调整法。如图所示，小齿轮1、6分别与齿条7啮合，与小齿轮1、6同轴的大齿轮2、5分别与齿轮3啮合，通过预载装置4向齿轮3上预加负载，使大齿轮2、5同时向两个相反方向转动，从而带动小齿轮l 、6转动，其齿便分别紧贴在齿条7上齿槽的左、右侧，消除了齿侧间隙。
综合应用题
1.根据下面的电路图,编写利用该接口电路一次完成A/D 转换,并把转换
的结果的高8位放入R2中,低8位放入R3中的程序段
MAIN：MOV R0，#7CH ；选择AD574，并令A0=0 MOVX @R0，A ；启动A/D转换，全12位
LOOP：NOP
JB P3.2，LOOP ；查询转换是否结束
MOVX A，@R0 ；读取高8位
MOV R2，A ；存人R2中
MOV R0，#7DH ；令A0=1
MOVX A，@R0 ；读取低4位，尾随4个0
MOV R3，A ；存入R3中
机电系统设计提纲 第1章概述 1 机电一体化概念 以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。 2 机电一体化共性关键技术 （1）精密机械技术（2）信息处理技术（3）自动控制技术（4）检测传感技术（5）伺服驱动技术（6）系统总体技术 3 机电一体化的作用及目的 作用： （1）机电一体化技术可为改造传统设备开辟新的发展途径 （2）机电一体化技术将加快机电工业赶超国际水平的步伐 （3）机电一体化技术将加速改善我国的出口产品结构 （4）机电一体化可增强企业的生产经营能力 目的： 机电一体化的目的是使产品多功能化、高效率化、高智能化、高可靠化、省材料省能源化、并使产品的结构向轻、薄、细、小巧化方向发展，不断满足人们生活的多样化要求和生产的省力化、自动化需求。 4 机电一体化系统的基本组成要素 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。 第三章机电一体化系统中的机械设计 1 精度（静刚度、动刚度、定位精度等）、误差概念 精度的概念 （1）准确度：用系统误差大小来表示，反映了测量值偏离真值的程度。（2）精密度：用随机误差大小来表示，反映了测量值与真值的离散程度。（3）精确度：系统误差和随机误差大小的综合反映。 （4）设计精度：指在设计时要求达到的精度。 （5）零件精度：包括零件制造的几何尺寸误差和形状位置误差。 （6）运动精度：指设备主要零部件在以工作速度运动时的精度，常用运动误差来表示。 （7）装配精度：指零部件装配后零部件或设备的尺寸和相对位置误差，包括
外形尺寸、作业位置尺寸。 （8）定位精度：指机床或仪器重要部件在运动终点所能达到的实际位置的精度，是一个评价综合性能的精度指标。 （9）重复定位精度：指运动部件沿某个坐标轴向规定位置移动，作多次双向或单向定位时，其实际位置和规定位置的偏差。 （10）几何精度：指机床、仪器在不运动或运动速度较低时的精度。综合反映零部件和组装后设备的几何形状误差和相对位置误差。 （11）传动精度：指机械传动链单向传动时，其输入端与输出端瞬时传动比的实际值与理论值之差。通常是以传动误差和空程误差来衡量。 （12）测量精度：指计量仪器或测量系统的使用精度，是一个综合性的精度指标，常用测得值与被测值的偏差程度来衡量。 （13）重复精度：指在同一测量方法及测试条件下，在不太长的时间间隔内，连续多次测量同一个物理参数，所得数据的分散程度。 （14）复现精度：指在不同的测量方法和测试条件下，以较长的时间间隔对同一物理参数作多次测量所得数据的接近程度。 （15）动态精度：指系统的动态参数误差。 误差的概念 （1）误差：对某个物理量进行测量时，所测得的数值与真值之间的差值。反映了测量值对真值的偏离程度。 （2）真值理论真值约定真值相对真值 （3）绝对误差：测得值与被测值的真值之差。 （4）相对误差：绝对误差与被测量真值之比。 （5）随机误差：在多次测量中，大小和符号都不可预定的误差。 （6）系统误差：系统误差对的大小和方向在多次测量过程中是不变的，或者是按一定规律变化的。 （7）粗大误差：在系列测得值中有个别数值明显过大，超出在正常条件下随机误差应有的范围的误差。 （8）静态参数误差：测定静态参数所得的误差。 （9）动态参数误差：测定动态参数所得的误差。 （10）原理误差：在设计过程中，因拟定系统工作原理而作的近似假定，或采用近似理论，以及为使结构简单而采用近似的简化机构和电路等，都会使实际的作用效果与理论上出现差异，所造成的误差。 （11）制造误差：包括零件制造误差、电子元器件误差和零部件、产品的装配调整误差等。 （12）运行误差：指设备在工作过程中，由于各种原因产生的误差。 （13）传动误差：指输入轴单向回转时，输出轴转角的实际值相对于理论值的变动量。 （14）空程误差：输入轴由正向回转变为反向回转时，输出轴在转角上的滞后量。 2 齿轮传动的作用及其优缺点 作用：用来传递转矩和转速。
《机电一体化概论》期末模拟试题 一、单项选择题 1.“机电一体化”与英文单词（ C ）一致。 A. Mechanics B. Electronics C. Mechatronics D. Electric-Machine 2.下列哪个不是传感器的动特性（ D ） A.临界速度 B.临界频率 C.稳定时间 D.分辨率 3.感应同步器定尺绕组中感应的总电动势是滑尺上正弦绕组和余弦绕组所产生的感应电动势的( C ) A.代数和 B.代数差 C.矢量和 D.矢量差 4.光栅莫尔条纹宽度的计算公式是（B 表示莫尔条纹的宽度，W 表示栅距，θ表示两光栅线纹夹角） ( A ) A.W B θ = B. cos W B θ = C. sin W B θ= D. tan W B θ = 5.直流测速发电机输出的是与转速( C ) A.成正比的交流电压 B.成反比的交流电压 C.成正比的直流电压 D.成反比的直流电压 6.下列哪项不是齿轮传动的优点（ D ） A.传动效率高 B.传动比准确 C.结构紧凑 D.制造成本低 7.右图称( B ) A.直流伺服电动机调节特性 B.直流伺服电动机机械特性 C.直流伺服电动机动态特性 D.直流伺服电动机调速特性 8. 不变)属于（ C ）调速 A.恒功率 B.变功率 C.恒转矩 D. 变转矩 9.步进电机一般用于（ A ）控制系统中。 A.开环 B.闭环 C.半闭环 D.前馈 10.计算步进电动机步距角的公式为( A ) A. 360KmZ ? B. 180cos sm T Km ? C. 60f KmZ D. 360180Km ? ?- 11.步进电动机三相六拍通电方式为（ B ） A.A-B-C-A B.A-AB-B-BC-C-CA-A C.AB-BC-CA-AB D.AC-CB-BA-AC 12.对于交流感应电动机，其转差率s 的范围为（ B ） A.1 第一章 1、机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与微电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。可以说，机电一体化是机械技术、微电子技术及信息技术相互交叉、融合（有机结合）的产物。 2、机电一体化系统的五大要素及其相应的五大功能 3、机电一体化的目的是提高系统（产品）的附加价值，所以附加价值就成了机电一体化系统（产品）的综合评价指标。 4、机电一体化系统的设计类型:（1）开发性设计它是没有参照产品的设计，仅仅根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品（系统）。（2）适应性设计它是在总的设计方案、原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品在性能和质量上增加某些附加价值。（3）变异性设计它是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的需求。 5、机电一体化系统的设计准则主要考虑人、机、材料、成本等因素，而产品的可靠性、适用性与完善性设计最终可归结于在保证目的功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本。 6、并行工程与串行工程的差异就在于在产品的设计阶段就要按并行、交互、协调的工作模式进行系统（产品）设计，就是说，在设计过程中对系统（产品）生命周期内的各个阶段的要求要尽可能地同时进行交互式的协调。 7、简述计算机辅助设计与并行工程、虚拟设计、快速响应设计、绿色设计、反求设计等的含义。答：1、计算机辅助设计是设计机电一体化产品的有力工具，用来设计一般机械产品的CAD的研究成果。2、并行工程是把产品的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合协调的一种工作模式。3、虚拟设计是虚拟环境中的产品模型，是现实世界中的产品在虚拟环境中的映像，是基于虚拟现实技术的新一代计算机辅助设计。4、快速响应设计是实现快速响应工程的重要环节，快速响应工程是企业面对瞬息万变的市场环境，不断迅速开发适应市场的新系统，快速响应设计的关键是有效开发和利用各种系统信息资源。5、绿色设计是从并行工程思想发展而出现的一个新概念。绿色设计就是在新系统的开发阶段，就考虑其整个生命周期内对环境的影响，从而减少对环境的污染、资源的浪费、使用安全和人类健康等所产生的副作用。6、反求设计是以现代设计理论、方法和技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有的系统进行剖析、重构、再创造的设计。 7、网络合作设计是现代设计最前沿的一种方法。其核心是利用网络工具来汇集设计知识、资源以及知识获取的方法进行设计。 第二章 1、机械传动部件通常有螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传动、各种非线性传动 第一部分复习要求 课程的有关内容主要按“了解、掌握和熟练掌握”三个层次要求，具体要求如下： 第一章绪论 第一节机电一体化的产生和发展 1．掌握机电一体化的基本概念和涵义 2．掌握机电一体化的发展趋势 第二节机电一体化的相关技术 1．掌握机电一体化的相关技术及其内容 第三节典型机电一体化系统 1．掌握机电一体化系统的基本功能要素 2．掌握有关控制系统的分类及其概念 3．了解机电一体化产品和系统的分类 第四节机电一体化系统设计简介 1．掌握拟定机电一体化系统设计方案的常用方法及其适用场合 2．掌握机电一体化系统（产品）设计的类型 3．掌握机电一体化系统设计的概念、基本原则 4．掌握系统设计的过程，现代设计方法的步骤 5．了解机电一体化系统（产品）开发的工程路线 第二章机械传动与支承技术 第一节机械传动系统数学模型的建立 1．掌握数控机床进给传动系统建模的步骤、方法 第二节机械结构因素对伺服系统性能的影响 1．掌握阻尼、摩擦、结构弹性变形、惯量及间隙对伺服系统性能的影响 第三节机械传动 1．掌握机电一体化系统对机械传动的要求 2．掌握总传动比的确定 3．掌握传动链的级数和各级传动比的分配原则和方法 4．掌握各种机械传动装置的特点 第四节支承部件 1．掌握机电一体化系统对支承部件的要求 2．了解机电一体化系统中常见的轴承及其特点 3．掌握常用导轨及其特点 4．掌握机身的特点及结构设计主要考虑的因素 第三章伺服传动技术 第一节概述 1．掌握伺服系统的结构组成及分类 2．了解伺服电动机应符合的基本要求、各种伺服电动机的特点及应用场合 3．了解功率放大器的种类 第二节直流伺服系统 1．了解直流伺服系统的各组成环节及其工作原理 机电一体化介绍 现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。 1 机电一体化概述 机电一体化是指在机构的主功能、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。 机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、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，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体系。但是，发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还被赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说，机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。 2 机电一体化的发展状况 机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：（1）20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。（2）20世纪70—80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在 1、机电一体化：在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进了电子技术、并将机械装置与电子设备以以及软件等有机结合而成的系统的总称。 2、机电一体化目的提高机械系统的附加价值（多功能，高效率，高可靠性，省材料省能源）附加价值是机电一体化系统的综合评价指标。 3、机电一体化发展条件：短期或中期普遍需要，具有显著的经济效益，具备或经过短期努力能具备必须的物质技术基础。 4、五个子系统：机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。 5、从自发状况想自为方向发展。 6、接口的分类：1）变换、调整：零接口、无源接口、有源接口、智能接口。 2）输入、输出：机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。 7、1）机电互补法：利用通用或专用电子部件取代传统机械产品中的复杂机械功能部件或功能子系统。 2）结合法：各组成要素有机结合为一体构成专用或通用的功能部件。 3）组合法：用结合法制成的功能部件、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化产品。 8、机电一体化系统的功能：变换、传递、存储。工业三大要素：物质、能量、信息。 9、接口的性能决定了机电一体化系统的性能。 10、机械部分具备要求：低摩擦、无间隙、低惯量、高刚度、高的消振频率、适当的阻尼比、高的定位精度。措施：低摩擦、短传动链、最佳传动比、反向死区小、高刚性。 11、传动机构的作用：传递转矩与转速。使执行元件与负载之间在转矩与转速得到最佳匹配。 传动机构的要求：精密化、高速化、小型轻量化；转动间隙小，精度高，体积小，重量轻，运动平稳，传动转矩大。 12、滑动丝杠：结构简单，加工方便，制造成本低，具有自锁；摩擦阻力距大，传动效率低。 13、滚动丝杠：摩擦阻力距小，传动效率高，轴向刚度高，运动平稳，传动精度高，不易磨损，使用寿命长；结构复杂，制造成本高，不能自锁，具有运动可逆性，便于消除轴向间隙。 14、滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类，按滚珠的循环方式分为 内循环：滚珠循环过程中始终与丝杠表面保持接触，滚珠循环回路短，流畅性好，效率高，螺母的径向尺寸较小，但反向器加工困难，装配调整也不方便。 外循环：螺旋槽式、插管式、端盖式；滚珠在循环反向时，离开丝杠螺纹轨道，在螺母体内或体外循环运动。 主要尺寸参数：公称直径d o、基本导程P o、行程λ 精度等级：1、2、3、4、5、7、10七个等级，1级最高，10级最低。 15、滚珠丝杠副在负载时，滚珠与滚道面接触点处将产生弹性变形，换向时其轴向间隙会引起空回，这种空回是非连续性既影响传动精度又影响系统的稳定性，单螺母丝杠副的间隙消除相当困难。 预紧方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。 16、齿轮传动间隙调整：偏心套调整、轴向垫片调整、双片薄齿轮错齿调整。 17、滚珠丝杠副的支承方式：单推—单推式、双推—双推式、双推—简支式、双推—自由式。 18、导轨的主要作用：支承和导向（限制运动部件按给定运动要求和规定的运动方向运动。） 基本要求：导向精度高、刚性好、精度保持性好（耐磨性）、运动轻便平稳、温度变化影响小以及结构工艺好。（常用材料：铸铁、钢、有色金属、塑料、复合材料。）导轨精度：在水平、垂直平面内的直线度及两导轨面间的平行度。（压板、镶条） 耐磨性：合理的导轨材料及热处理；减小导轨面压强；保证良好润滑；提高导轨精度。 第1章绪论 1.1 机电一体化技术的产生与发展 机电一体化技术的产生： 机械化技术的发展：工业革命开始…… 控制技术发展：20世纪30年代，开始快速发展，以军工技术为载体…… 信息处理技术的发展：20世纪60年代，开始快速发展，以大规模集成电路为载体… 机电一体化技术的产生：自从控制技术快速发展，就…… 20世纪70年代，60年代提出，70开始快速发展 机电一体化技术的发展： 自动化技术发展的必然产物：各个学科综合结果，尤其自动化技术+计算机技术。 （日本：机械制造领域：为提高生产效率，自动化生产、生产过程信息化控制； 美国：主动将自动化技术（正像乔布什说的“人们并不清楚自己需要什么，需要你来告诉他们”）、信息化技术推广到工程技术的各个领域； 英国学者：各个领域发展过程中的自然渗透，涉及大量学科。 中国：国家9.5开始大力支持；各个高校对机电一体化的理解） 1.2 机电一体化的相关技术 图1控制系统的基本组成 图2 机电一体化技术体系 传感器技术、自动控制技术、精密机械技术、伺服传动技术、系统总成技术 1.2.1 传感器技 传感器：能检测各种物理量，将测得的各种参量转换为电信号，并输送到信息处理部分的功能器件。 完成对各种信息的检测、收集，这些信息包括： 位移、位置、速度、加速度、力； 压力、流量、温度； 电压、电流 因此传感器首先需要有敏感元件部分。 输出量通常为 模拟电流、电压、数字量，因此传感器通常配有专用的信号处理电路。 1.2.2 信息处理技术 完成对信息的输入、输出、计算、分析、存储。通常为专用控制装置，以及计算机、单片机、A/D、D/A 完成上位机的信息交换功能。 1.2.3 自动控制技术 各种控制单元，以自动化过程为控制目的的各种逻辑控制；以某些参数值为控制目的的各种参数控制；以某些综合指标为控制目标的最优化控制。等等。 高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、示教再现、检索等技术。 各种控制理论、特殊控制策略、专用算法 1.2.4 伺服传动技术 电机拖动技术 液压传动及伺服控制技术 气压传动技术 1.2.5 精密机械技术 为更好地与控制技术结合，精密机械技术较一般的同类机械精度要求更高，要有更好的可靠性及维护性，同时要有更新颖的结构。 机电一体化复习题 机电一体化复习题 1.简述机电一体化技术的基本概念和涵义。 答：机电一体化技术是从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程的基础上有机地加以综合，实现整个机械系统最佳化而建立起来的一门新的科学技术。 2.机电一体化技术的发展趋势可概括为哪三个方面? 答：机电一体化技术的发展趋势可概括为以下三个方面： (1)性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展； (2)功能上，向小型化、轻型化、多功能方向发展； (3)层次上，向系统化、复合集成化的方向发展。 3.机电一体化的优势是什么? 答：机电一体化的优势，在于它吸收了各相关学科之长，且综合利用各学科并加以整体优化。因此，在机电一体化技术的研究与生产应用过程中，特别强调技术融合、学科交叉的作用。机电一体化技术依赖于相关技术的发展，机电一体化技术的发展也促进了相关技术的发展。 4.机电一体化技术主要的相关技术可以归纳为哪六个方面? 答：机电一体化技术主要的相关技术可以归纳为以下六个方面：(1)机械技术，(2)检测传感技术，(3)信息处理技术，(4)自动控制技术，(5)伺服传动技术，(6)系统总体技术。 5.机电一体化系统应具有哪六个基本功能要素? 答：机电一体化系统应具有以下六个基本功能要素(即六个子系统)：(1)机械本体，(2)动力部分，(3)检测部分，(4)执行机构，(5)控制器，(6)接口。 6.何谓机电一体化系统中的接口?接口的作用和基本功能是什么? 答：机电一体化系统中的接口，是机电一体化系统中各子系统之间进行物质、能量和信息传递与交换的联系部件。接口的作用使各要素或子系统联接成为一个整体，使各个功能环节有目的地协调一致运动，从而形成机电一体化的系统工程。接口的基本功能有三个：一是交换，通过接口完成使各要素或子系统之间信号模式或能量的统一；二是放大， 机电一体化专业简历表格模板_个人简历网 个人基本简历姓名：-国籍：中国无照片 个人简历网目前所在地：广州民族：汉族户口所在地：山西身材：173cm?kg婚姻状况：未婚年龄：21岁培训认证：诚信徽章：求职意向及工作经历人才类型：普通求职?应聘职位：工业工厂类:汽车零件制造汽车行业汽车类做产品、结构等相关行业技工类汽车制造工作年限：0职称：无职称求职类型：全职可到职-随时月薪要求：1500--2000希望工作地区：广州个人工作经历：实习经历： 2004.12在江西蓝天学院实习中心实习车削，钳工，铣削，加工等基础知识和基本技能 2006.9在江西蓝天学院实习中心实习，熟悉各种数控车床（FANUC数控铣床，西门子数控铣床，车床，加工中心，电火花机床）的功能、基本操作和相关知识教育背景毕业院校：江西蓝天学院最高学历：大专毕业-2007-07-01所学专业一：机电一体化所学专业二：受教育培训经历：2004.9-2007.7江西蓝天学院机电一体化 所学课程： 机械制造，机械制图，机械设计，数控技术与应用，可编程控制器及其应用，传感器与检测技术，工程力学，自动控制及应用，工程经济，高等数学，现代设计方法，工业用微型计算机，机械工程控制，物理（工），电子技术，电工技术，概理论与数理统计，大学英语，法律基础与道德修养 培训经历： 2007.11-2008.1在蓝天学院加工中心培训，并通过江西劳动厅的考试，考取了加工中心高级证，可以编程及操作加工中心 2007.7-2007.10接受平面设计、办公自动化和PROE等软件培训 2006.11.25-2006.12.15经过蓝天学院培训中心培训并取得AUTOCAD证 2006.9-2006.11通过实习并考取了加工中心中级证和机械设计工程技术员证 2006.4-2006.5在蓝天驾校通过学习驾驶汽车取得驾驶证语言能力外语：英语一般国语水平：良好粤语水平：一般工作能力及其他专长个人技能： 能操作平面设计软件，AUTOCAD，PROE，OFFICE等软件，已取得机械设计工程技术员，加工中心操作中级证和高级证，驾驶证等证件详细个人自传自我评价： 乐观向上，兴趣广泛，适应能力强，勤奋好学，脚踏实地，认真负责，坚忍不拔，吃苦耐劳，勇于迎接新挑战！ 附言：诚诚恳恳为人，踏踏实实做事，希望能为贵公司贡献自己的绵薄之力！个人联系方式 名词解释 1.三相六拍通电方式：如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。如A→ AB→ B→ BC→C → CA→… 2.伺服电动机：伺服电动机是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位 置、速度及动力输出电动机，以电子换向取代了传统的直流电动机的电刷换向的电动机3.伺服控制技术：一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及 动力输出的自动控制系统。 4.变频调速：采用改变电机通电频率的方式来改变电机的转速的调速方式 5.响应特性：指的是输出量跟随输入指令变化的反应速度，决定了系统的工作效率。 6.中断：为了提高CPU的效率和使系统具有良好的实时性，采用中断方式CPU就不必花费 大量时间去查询各外围设备的状态了。而是当外围设备需要请求服务时，向CPU发出中断请求，CPU响应外围设备中断，停止执行当前程序，转去执行一个外围设备服务的程序，中断处理完毕，CPU又返回来执行原来的程序。 7.动态误差:动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态 误差。 1.机电一体化技术是以（电子）技术为核心，强调各种技术的协同和集成的综合 性技术。 2.以下除了（继电器控制系统），均是由硬件和软件组成。 3.机电一体化技术是以（机械）部分为主体，强调各种技术的协同和集成的综合 性技术。 4.在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的基本要求足( 精度、稳定性、 快速响应性 )。 5.在机械传动系统中，用于加速惯性负载的驱动力矩为( 电机力矩与折算负载力矩 之差)。 6.在下列电机中，( 交流同步伺服电机 )既可通过闭环实现速度或位置控制，又可 作步进方式运行，且电机转速不受负载影响，稳定性高。 7.在开环控制系统中,常用（步进电动机）做驱动元件。 8.导程L0=8mm的丝杠驱动总质量为60kg的工作台与工件，则工作台与工件折算到丝 杠上的等效转动惯量为（ 97 ）kg?mm2。 9.导程L0=8mm的丝杠的总质量为6kg，标称直径为40mm，则其转动惯量为（ 1200 ） kg·mm2。 10.机械系统的刚度对系统的动态特性主要影响表现为( 固有频率、失动量、稳定性 ) 等方面。 11.为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法( 增大系统刚度 )。 12.传动系统的固有频率对传动精度有影响，(提高 ) 固有频率可减小系统地传动误 差， ( 提高)系统刚度可提高固有频率。 13.多级齿轮传动中，各级传动比相等的分配原则适用于按( 重量最轻原则(小功率装 置) )设计的传动链。 14.多级齿轮传动中，各级传动比“前大后小”的分配原则适用于按( 重量最轻原则(大 功率装置) )设计的传动链。 15.闭环控制的驱动装置中，齿轮减速器位于前向通道，所以它的( 回程误差不影响 输出精度，但传动误差影响输出精度 )。 16.闭环控制的驱动装置中，丝杠螺母机构位于闭环之外，所以它的( 回程误差和传 动误差都会影响输出精度 )。 8 机电一体化系统典型实例 8.1 机器人 8.1.1 概述 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。机器人技术的应用会越来越广，将对人类的生产和生活产生巨大的影响。 可以说，任何一个国家如不拥有一定数量和质量的机器人，就不具备进行国际竞争所必需的 工业基础。 机器人的发展大致经过了三个阶段。 第一代机器人为示教再现型机器人，为了让机器人 完成某项作业，首先由操作者将完成该作业所需的各种知识（如运动轨迹、作业条件、作业 顺序、作业时间等）通过直接或间接的手段，对机器人进行示教，机器人将这些知识记忆下 来，然后根据再现指令，在一定的精度范围内，忠实地重复再现各种被示教的动作。第二代 机器人通常是指具有某种智能（如触觉、力觉、视觉等）的机器人，即由传感器得到的触觉、 听觉、视觉等信息经计算机处理后，控制机器人完成相应的操作。第三代机器人通常是指具 有高级智能的机器人，其特点是具有自学习和逻辑判断能力，可以通过各类传感器获取信息， 经过思考做出决策，以完成更复杂的操作。 一般认为机器人具备以下要素：思维系统（相当于脑），工作系统（相当于手），移动系 统（相当于脚），非接触传感器（相当于耳、鼻、目）和接触传感器（相当于皮肤）（图8-1）。 如果对机器人的能力评价标准与对生物能力的评价标准一样，即从智能、机能和物理能三个 方面进行评价，机器人能力与生物能力具有一定的相似性。图8-2是以智能度、机能度和物 理能度三座标表示的“生物空间”，这里，机能度是指变通性或通用性以及空间占有性等；物 理能度包括力、速度、连续运行能力、均一性、可靠性等；智能度则指感觉、知觉、记忆、 运算逻辑、学习、鉴定、综合判断等。把这些概括起来可以说，机器人是具有生物空间三座 标的三元机械。某些工程机械有移动性，占有空间不固定性，因而是二元机械。计算机等信 息处理机，除物理能之外，还有若干智能，因而也属于二元机械。而一般机械都只有物理能， 所以都是一元机械。 8.1.2 机器人的组成及基本机能 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。 ① 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、 信息处理机 图8-2生物空间 图8-1机器人三要素 机电一体化技术专业简介 专业代码560301 专业名称机电一体化技术 基本修业年限三年 培养目标 本专业培养德、智、体、美全面发展，具有良好职业道德和人文素养，掌握机械加工技术、电工电子技术、检测技术、液压与气动、电气控制技术、自动生产线技术及机电设备维修等基本知识，具备机电一体化设备操作、安装、调试、维护和维修能力，从事自动生产线等机电一体化设备的安装调试、维护维修、生产技术管理、服务与营销以及机电产品辅助设计与技术改造等工作的高素质技术技能人才。 就业面向 主要面向机电一体化设备制造和应用企业，在机电一体化技术及工业自动化技术领域，从事机电一体化设备操作、安装调试、维护维修、现场技术管理、服务与营销，以及机电产品的质量检验和质量管理、机电产品辅助设计与技术改造等工作。 主要职业能力 1.具备对新知识、新技能的学习能力和创新创业能力； 2.具备机电设备和自动化生产线的安装、调试、运行和维护维修能力； 3.具备一般机电一体化设备营销和售后服务能力； 4.具备进行装备制造类企业生产现场技术管理的能力； 5.具备机电产品质量检验和管理能力； 6.掌握阅读及绘制零件图、装配图、原理图和接线图的方法，能识读机电产品和自动化生产线装配图、接线图； 7.熟悉机电一体化设备操作规程与规范，能正确使用工具、量具、仪器仪表及辅助设备； 8.熟练操作机床完成工件加工。 核心课程与实习实训 1.核心课程 机械制图、机械设计与加工、气动与液压技术、电工与电子、电气控制与 PLC、自动生产线、工业机器人技术、机电设备维护维修与管理等。 2.实习实训 在校内进行钳工、机加工、数控加工、电子产品设计与制作、小型设备电气系统安装与调试、自动生产线安装与调试等实训。 在机电一体化设备制造和应用企业进行实习。 职业资格证书举例 机修钳工数控机床操作工电工 衔接中职专业举例 机电技术应用机电设备安装与维修机械制造技术 接续本科专业举例 机械电子工程机械设计制造及其自动化 机器人学的进步与应用是二十世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义的自动化，尤其在当今的工业制造中，机器人学已取得了最伟大的成功[1]。进入二十一世纪，人们已经愈来愈亲身地感受到机器人深入生产、生活和社会的坚实步伐。一方面随着各个国家老龄化越来越严重，更多的老人需要照顾，社会保障和服务的需求也更加紧迫，老龄化的家庭结构必然使更多的年青家庭压力增大，而且生活节奏的加快和工作的压力，也使得年轻人没有更多时间陪伴自己的孩子，随之酝酿而生的将是广大的家庭服务机器人市场。另一方面服务机器人将更加广泛地代替人从事各种生产作业, 使人类从繁重的、重复单调的、有害健康和危险的生产作业中解放出来 服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员，到目前为止尚没有一个严格的定义，不同国家对服务机器人的认识不同。国际机器人联合会经过几年的搜集整理，给了服务机器人一个初步的定义：服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人类健康的服务工作[3]，即除了手术机器人、诊断机器人、护理机器人、康复机器人等医用机器人外，也包括各种家用机器人、娱乐机器人、体育机器人、玩具机器人、导游机器人、保安机器人、排险机器人、清洁机器人、秘书机器人、建筑机器人、邮拾和送信机器人以及加油机器人等。随着开发研究的进一步开展和价格的大幅度下降，服务机器人将广泛进入医院、家庭、工地、办公室和体育娱乐场馆，直接与人类共处，为人类排忧解难 中国机器人专家、工程院院士徐扬生教授说：“只要10年时间，机器人将在世界范围内，普及到每个人的日常生活之中。这将是一个巨大的市场，预计将比现在的汽车市场还要大。”②韩国科学家预测：到2015年至2020年，每个韩国家庭将拥有一个机器人。③日本专家估计：到2020年日本将有25%的人口年龄超过65岁，护理型机器人将供不应求。④德国科学家预计：将在未来的几十年间，家庭生活中将出现的最大变化就是机器人的普及，家庭服务机器人将在日常家庭生活中扮演越来越重要的角色，承担越来越多的工作从二十世纪八十年代中期开始，机器人已从工厂的结构化环境进入人的日常生活环境—医院、办公室、家庭和其它杂乱及不可控环境，成为不仅能自主完成工作，而且能与人共同协作完成任务或在人的指导下完成任务的智能服务机器人，特别是最近几年，对会清洁地面、割草或充当导游、保姆和警卫等自主移动机器人技术上的进步，大家都有目共睹日本将机器人作为一个战略产业，给予了大力支持，而且日本根据目前机器人产业面临的问题，提出了加强机器人研究和推动机器人产业化的具体措施，日本机器人工业之所以领先世界，一方面和他们的机器人文化也有关，在日本，有一种“让机器人成为人”的氛围，在日本，由于人口不多，而且老龄化趋势严重，他们需要机器人来承担劳力的工作，因此培养起浓厚的机器人文化；另一方面，日本政府也希望机器人研发成为本国的支柱产业，所以投入大量资金，为了攻克更关键的服务机器人技术，日本在2006 年至2010 年间，每年投入1000 万美元用于研发服务机器人。 韩国将服务机器人技术列为未来国家发展的10大“发动机”产业，他们已经把服务型机器人作为国家的一个新的经济增长点进行着重发展，对机器人技术给予了重点扶持，通过不断地努力，韩国近几年来也逐渐跻身研究机器人的世界潮流。韩国信息通信部官员表示，虽然韩国的机器人技术起步比美国、日本和欧洲的竞争者要晚，但是有望在未来5～10年内迎头赶上 美国是机器人的发源地，尽管美国在机器人发展史上走过一条重视理论研究，忽视应用开发研究的曲折道路，但是美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位，其技术全面、先进，适应性也很强。例如：专治中风的机器人医生将在密歇根州圣约瑟夫默西奥克兰医院率先上岗，这种机器人头部是一个显示屏，能显示网络另一端医生的形象和声音，显示屏上方安装了一个摄像头，可以把医院现场的图像和声音传回给医生，有了这种机器人，医生在 . 8 机电一体化系统典型实例 8.1 机器人 8.1.1 概述 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。机器人技术的应用会越来越广，将对人类的生产和生活产生巨大的影响。 可以说，任何一个国家如不拥有一定数量和质量的机器人，就不具备进行国际竞争所必需的 工业基础。 机器人的发展大致经过了三个阶段。 第一代机器人为示教再现型机器人，为了让机器人 完成某项作业，首先由操作者将完成该作业所需的各种知识（如运动轨迹、作业条件、作业 顺序、作业时间等）通过直接或间接的手段，对机器人进行示教，机器人将这些知识记忆下 来，然后根据再现指令，在一定的精度围，忠实地重复再现各种被示教的动作。第二代机器 人通常是指具有某种智能（如触觉、力觉、视觉等）的机器人，即由传感器得到的触觉、听 觉、视觉等信息经计算机处理后，控制机器人完成相应的操作。第三代机器人通常是指具有 高级智能的机器人，其特点是具有自学习和逻辑判断能力，可以通过各类传感器获取信息， 经过思考做出决策，以完成更复杂的操作。 一般认为机器人具备以下要素：思维系统（相当于脑），工作系统（相当于手），移动系 统（相当于脚），非接触传感器（相当于耳、鼻、目）和接触传感器（相当于皮肤）（图8-1）。 如果对机器人的能力评价标准与对生物能力的评价标准一样，即从智能、机能和物理能三个 方面进行评价，机器人能力与生物能力具有一定的相似性。图8-2是以智能度、机能度和物 理能度三座标表示的“生物空间”，这里，机能度是指变通性或通用性以及空间占有性等；物 理能度包括力、速度、连续运行能力、均一性、可靠性等；智能度则指感觉、知觉、记忆、 运算逻辑、学习、鉴定、综合判断等。把这些概括起来可以说，机器人是具有生物空间三座 标的三元机械。某些工程机械有移动性，占有空间不固定性，因而是二元机械。计算机等信 息处理机，除物理能之外，还有若干智能，因而也属于二元机械。而一般机械都只有物理能， 所以都是一元机械。 8.1.2 机器人的组成及基本机能 信息处理机 图8-2生物空间 图8-1机器人三要素 机电一体化专业目录 专科院校培养宗旨 课程开设 发展现状一、智能化二、模块化三、绿色化四、网络化五、微型化六、系统化 发展历程第一阶段第二阶段第三阶段 专业介绍1、机械技术2、计算机与信息技术3、系统技术4、自动控制技术5、传感检测技术6、伺服传动技术 课程设置专业代码 具体科目 就业前景综述 前景 展开专科院校培养宗旨 本专业旨在培养从事机电设备的使用、维护、维修、设备的管理与设计等工作的高素质、高技能、应用型高级职业技术人才。[1] 课程开设 主要开设《电机及其应用》、《工厂电气控制设备及其应用》、《单片机控制技术应用》、《传感器技术应用》、《电力电子与电机调速技术应用》等核心课程。电工电子技能训练、工厂电气控制实训、PLC应用技能实训、电气设备运行与维护实训等实践环节。考取劳动和社会保障部颁发维修电工职业资格证书及国家制造业信息化培训中心“AUTO CAD高级绘图师”证书。一般中职学校对于此专业所开设的课程有：电工基础，电力拖动控制线路与技能训练，钳工工艺与技能训练，车工工艺与技能训练，数控加工基础，可编程序控制器PLC及其应用，电子装接，公差配合与技术测量，金属材料与热处理，机械基础，机械制图，机械制造工艺基础，电工电子技术基础，机电一体化技术等等 该专业学生可在电工实验实训室、电子技术实验实训室、供配电技术实训室、工业检测技术实训室、可编程序控制器实训室、单片机技术实训室和电力自动化与继电保护实训室进行一体化教学。学院拥有实训实习车间，学生可以进行电工综合实训。该专业学生在三个校外实训基地进行毕业实习和顶岗实习。 机电一体化技术专业应用领域广泛，就业岗位群大，学生毕业后可在相应的企事业单位从事机电设备的运行、维修、安装、调试、机电一体化设备的设计、改造以及生产管理、技术管理等工作。 发展现状一、智能化 智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。 二、模块化 模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标 专科毕业论文 题目：机电一体化技术在我国的发展应用 学生姓名 学号 20130429 指导教师张进年 院系西北大学继续教育学院 专业机电一体化 年级 诚信声明 本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或在网上发表的论文。 特此声明。 论文作者签名：杨健 日期：2015年10月12 日 目录 摘要.............................................................................................I 目录.............................................................................................II 1 绪论 (1) 1.1 现实背景和理论背景 (1) 1.1.1现实背景 (1) 1.2 研究的目的和意义 (1) 2 机电一体化概述 (2) 2.1 机电一体化的基本概念 (2) 2.2机电一体化产品的优越性 (3) 2.3机电一体化产品的分类 (4) 3 机电一体化技术在我国的应用与发展 (5) 3.1国内外机电一体化技术发展状况： (5) 3.1.1国外机电一体化发展现状 (5) 3.1.2国内机电一体化发展现状 (7) 3.2机电一体化技术在我国的应用 (8) 3.2.1在现代机械制造业中的应用 (8) 3.2.2在饮料行业中的应用 (9) 3.2.3在钢铁企业中的应用 (9) 3.2.4在煤矿中的应用 (10) 3.3我国机电一体化技术发展存在的一些问题及解决对策 (12) 3.3.1缺乏核心技术是我国机电一体化产品出口的软肋 (12) 3.3.2技术壁垒是我国机电一体化产品出口的新拦路虎 (13) 3.4 机电一体化技术的发展趋势 (15) 总结 (18) 参考文献 (19) 致谢 (20) 《机电一体化系统》期末复习题 《机电一体化系统》201712 判断题14*2＝28分，单选10*3＝30分，多选6*5＝30分，综合3*4＝12分 （一）判断题（每题2分，共28分） ●3D打印机可以使用不同颜色的打印材料，来实现彩色模型 或零件的打印。（√） ●D/A转换的方式可分为并行转换的串行转换方式。 （√） ●FMC控制系统一般分三级，分别是单元控制级、整体控制 级和设备控制级。（×） ●FMC是表示柔性制造单元。（×） ●FML是表示柔性制造单元（√） ●FMS具有优化的调度管理功能，无需过多的人工介入，能 做到无人加工（√） ●I/O接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备之间 交换信息的连接部件（电路）。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。√ ●PWM是脉冲宽度调制的缩写。（√） ●SPWM是指脉冲宽度调制的缩写╳ ●安全可靠性高是机电一体化产品与传统机电产品相比唯一 具有的优越性╳ ●变流器中开关器件的开关特性决定了控制电路的功率、响 应速度、频带宽度、可靠性和等指标。（√） ●步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小， 位移的控制精度越低。（×） ●查询I/O方式常用于中断控制中。（×） ●传感器能检测到的最小输入增量称分辨率。（√） ●串行通信可以分为全双工方式、半双工方式、同步通信、 异步通信四种方式：（√） ●感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测 元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。（√） ●滚珠丝杆不能自锁。（√） ●滚珠丝杆机构不能自锁。（√）? ●滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时在滚珠与滚道型面接触点 的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有的间隙的综合。√ ●灵敏度(测量) 传感器在静态标准条件下输入变化对输出 变化的比值。√ ●模数转换就是指D/A转换。（×） ●数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的 共同特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构的位移传感器，输出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲就可以统计位移的尺寸。 （√） ●伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的 反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。 （√） ●伺服控制系统的比较环节是将系统的反馈信号与输入的指 令信号进行比较，以获得输出与输入之间的偏差信号。 （√）? ●同步通信是以字符为传输信息单位。（×） ●无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装 置的精度。（×） ●无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装 置的精度。（√） ●谐波齿轮减速器输入转速一般从刚轮输入。（×） ●异步通信常用于并行通道。（×） ●圆柱坐标式机器人具有二个转动关节和一个移动关节，具 有三个自由度（×） ●在机电一体化系统驱动装置中，反馈通道上环节的误差与 输入通道上环节的误差对系统输出精度的影响是相同的。 （√） ●在机电一体化系统中，通过提高驱动元件的驱动力可有效 提高系统的稳定性。（×） ●在机电一体化系统中，通过提高驱动元件的驱动力可有效 提高系统的稳定性。╳ ●执行机构是机器人完成作业的机械实体，具有和手臂相似 的动作功能，是可在空间抓放物体或进行其它操作的机械 装置。?（√） ●直流伺服电机在一定的电磁转矩T（或负载转矩）下的稳 态转速n随电枢的控制电压Ua变化而变化的规律，称为直 流电机的调节特性。√ ●直流无刷电机不需要电子换向器。（×） ●直线运动导轨是用来支承和引导运动部件按给定的方向 作往复直线运动。（√） ●转动惯量大不会对机电一体化系统造成不良影响。（×）●转换元件将敏感元件输出的非电物理量(如位移、应变、 光强等)转换成电量参数(如电阻、电感、电容等)等。√（二）单选题（每题3分，共30分） ●（D）不是机电一体化产品 A现代汽车 B空调机C复印机 D机械式打字机 ●（B）测距是通过测量发射和接收激光脉冲信号的时间差 来间接获得被测目标的距离。B脉冲法 ●（D）测距是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制， 通过测定调制光信号在被测距离上往返传播所产生的相 位差，间接测定往返时间，并进一步计算出被测距离。D 相位法 ●FMS适用于下述何种生产类型（ C）。A．单件、小批 B．大 批量、多品种 C．A和B D．不确定 ●对于只进行二维平面作业的工业机器人只需要三自由度，机电一体化期末复习资料
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