第七章机电一体化系统实例

机电一体化实践案例一、机器人焊接在某汽车制造厂中，机器人焊接已成为重要的生产工艺。

通过计算机程序的控制，机器人可以精确地执行一系列焊接操作，包括点焊、弧焊、激光焊等。

这不仅提高了生产效率，也降低了工人的劳动强度，保证了焊接质量的一致性和稳定性。

二、自动化生产线在某半导体生产车间，自动化生产线已广泛应用于产品加工和组装。

通过使用机电一体化技术，生产线上的设备可以相互配合，实现产品的自动化检测、传输、加工和包装。

这大大减少了人工干预，提高了生产效率和产品质量。

三、电动自行车装配某电动自行车制造公司采用自动化装配线来组装电动车。

通过将机械、电子、信息等技术与传统制造工艺相结合，自动化装配线能够快速、准确地完成车架、电池、电机等各个部件的组装，并实现生产数据的实时监控和管理。

这大大提高了生产效率和产品质量。

四、工业机器人应用在某重型机械制造厂，工业机器人被广泛应用于生产过程中。

通过计算机程序的控制，机器人可以完成各种复杂、危险的任务，如切割、搬运、装配等。

这不仅提高了生产效率，也保障了工人的安全。

五、自动化包装机在某食品生产车间，自动化包装机已成为重要的生产设备。

通过机电一体化技术，包装机能够自动识别产品、包装材料，并执行包装操作。

这不仅提高了生产效率，也降低了人工成本，同时保证了包装质量的一致性。

六、数控机床操作在某机械加工厂，数控机床已成为重要的生产设备。

通过计算机程序的控制，数控机床可以精确地执行各种复杂加工操作，如车削、铣削、磨削等。

这不仅提高了加工精度和效率，也降低了工人的劳动强度。

七、智能电梯控制在某高层建筑中，智能电梯控制已成为重要的设施。

通过机电一体化技术，电梯能够根据楼层需求自动调度，并实现快速、平稳地运行。

这不仅提高了电梯的运行效率，也提高了乘梯的舒适度和安全性。

八、电力系统的监控与维护在某大型工厂中，电力系统的监控与维护已成为重要的环节。

通过机电一体化技术，电力系统能够实现实时监控、故障诊断、预防性维护等功能。

1.了解并条机的工艺目的和工艺流程。

2.掌握高速并条机自调匀整装置的分类及工作原理。

3.了解USG PRO 自调匀整系统喂入和输出棉条检测方法、系统的组成及工作原理。

4.掌握开环自调匀整系统中死区长度、匀整标定、放大倍数的概念、确定方法及其对自调匀整的影响。

第七章并条机机电一体化第七章并条机机电一体化第一节并条机概述第二节并条机控制系统一、并条机控制系统的要求二、并条机自调匀整装置的结构与工作原理三、并条机自调匀整装置的发展状况——思考题第七章并条机机电一体化并条机的工艺过程1-输出条筒2-圈条器3-紧压罗拉4-喇叭口5-弧形导管6-牵伸罗拉7-吸风嘴8-给棉罗拉9-导条罗拉10-分条叉11-喂入条筒并条机一般都由喂入、牵伸、成型三部分组成，国产新型并条机的工艺过程如图。

条筒中的须条由导条罗拉引出，借助分条叉将条子隔开，经给棉罗拉，由塑料导条块聚拢后，并排喂入牵伸装置。

牵伸后的须条经导向胶辊、弧形导管(集束器)、喇叭口凝集成条，由紧压罗拉压紧后,通过圈条器将条子有规律地圈放在输出条筒内。

第一节并条机概述第七章并条机机电一体化在高速并条机上，为了防止纤维和杂质黏附在罗拉、胶辊表面而引起缠罗拉断条，采用上下吸风式自动清洁装置；为了对输出条子的中长片段不匀及短片段不匀实施匀整，一般第一道并条机设有自调匀整装置；为了减少换筒时间，减轻劳动强度，设有自动换筒装置。

第七章并条机机电一体化一、并条机控制系统要求第二节并条机控制系统（1）主控制器一般为可编程控制器或专用的以CPU为核心的控制器。

（2）主控制器一般不负责自调匀整控制而是留有与自调匀整控制器的接口，自调匀整由专用的控制器控制，与主控制器协调工作。

（3）主传动一般为变频调速，要求启动平稳，没有自调匀整装置时，由主电机传动所有的喂入、牵伸和成条部件，当有自调匀整装置时，则可以方便地断开由前罗拉向后的传动，二罗拉之后的传动由单独的电机在自调匀整控制器的控制下传动，当为双眼并条机时，每眼的二、三罗拉均分别独立传动。

机电一体化系统设计案例一、项目背景。

你想想啊，咱们平常的垃圾桶，就是个傻愣愣的大桶子，啥也不会，扔满了还得靠人去发现。

在这个高科技时代，这怎么能行呢？于是就有人想到，要是垃圾桶能变得聪明点，像个小机器人一样，那该多好啊。

比如说，它能自己知道什么时候满了，还能方便人们扔垃圾，甚至可以分类垃圾呢。

二、系统设计。

1. 机械结构部分。

垃圾桶的外壳设计得很有讲究。

它可不是普通的方形桶了，而是有一个流畅的曲线造型，这样既美观又方便清洁。

外壳采用了坚固又轻便的塑料材质，能承受一定的冲击力，毕竟有时候可能会被不小心撞到。

为了实现垃圾分类，这个垃圾桶内部被分成了几个小隔间，就像小房间一样。

每个隔间都有一个单独的入口，而且入口的大小和形状是根据不同类型的垃圾设计的。

比如说，可回收垃圾的入口比较大，可以让瓶子、纸张之类的轻松塞进去；而厨余垃圾的入口就小一些，防止大的非厨余垃圾混进去。

在垃圾桶的底部，还有一个特殊的机械装置。

这个装置就像一个小升降机，当垃圾桶满了的时候，它可以把垃圾慢慢往上顶，这样就可以提醒人们这个垃圾桶已经满了，需要清理了。

2. 传感器部分。

首先是满溢传感器。

这个小玩意儿可是个大功臣，它就安装在每个隔间的内壁上。

当垃圾堆积到一定高度，快要满出来的时候，满溢传感器就像一个小侦察兵一样，立马察觉到，然后把信号传给控制系统。

还有物体识别传感器，安装在入口处。

这个传感器可神奇了，它能识别出你扔进去的是什么垃圾。

比如说，你拿着一个塑料瓶靠近可回收垃圾入口，它能准确判断这是可回收物，然后打开入口的盖子让你扔进去。

要是你拿着个香蕉皮靠近可回收物入口，它就会“傲娇”地不让你扔，提示你要扔到厨余垃圾入口。

另外，还有气味传感器。

要是垃圾桶里的垃圾开始散发难闻的气味，气味传感器就会察觉到，然后启动一个小风扇，这个小风扇会把新鲜空气吹进垃圾桶里，同时把臭味通过特殊的通风管道排出去。

3. 控制系统部分。

这个控制系统就像是垃圾桶的大脑。

1198 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。

第7章典型机电一体化系统设计及应用举例本章教学重点：机电一体化系统设计要点，数控机床及典型机器人系统设计方法。

本章教学难点：数控机床及典型机器人系统设计方法。

本章教学方式：多媒体教学、动画演示。

7.1 机电一体化系统设计要点7.1.1 基本开发思路机电一体化系统设计是根据系统论的观点，运用现代设计的方法构造产品结构、赋予产品性能并进行产品设计的过程。

图7-1所示为机电一体化产品设计的典型流程图。

机电一体化产品设计过程可划分为四个阶段：（一）准备阶段在这个阶段中首先对设计对象进行机理分析，确定产品的规格、性能参数；然后进行技术分析，拟定系统总体方案，划分组成系统的各功能要素和功能模块，最后对各种方案进行可行性研究对比，确定最佳总体方案。

（二）理论设计阶段在这个阶段中首先根据设计目标、功能要素和功能模块，画出机器工作时序图和机器传动原理图；计算各功能模块之间接口的输入输出参数，确定接口设计的任务归属。

然后以功能模块为单元，根据接口参数的要求对信号检测与转换、机械传动及工作机构、控制微机、功率驱动及执行元件等进行功能模块的选型、组配、设计；最后对所进行的设计进行整体技术经济评价、设计目标考核和系统优化，挑选出综合性能指标最优的设计。

（三）产品的设计实施阶段在这一阶段中首先根据机械、电气图纸，制造和装配各功能模块；然后进行模块的调试；最后进行系统整体的安装调试，复核系统的可靠性及抗干扰性。

（四）设计定型阶段该阶段的主要任务是对调试成功的系统进行工艺定型，整理出设计图纸、软件清单、零部件清单、元器件清单及调试纪录等；编写设计说明书，为产品投产时的工艺设计、材料采购和销售提供详细的技术档案资料。

纵观系统的设计流程，设计过程的各阶段均贯穿着围绕产品设计的目标所进行的。

图7.1 机电一体化产品设计流程图“基本原理—总体布局—细部结构”三次循环设计，每一阶段均构成一个循环体，即以产品的规划和讨论为中心的可行性设计循环；以产品的最佳方案为中心的概念性设计循环；以产品性能和结构优化为中心的技术性设计循环。

应用机电一体化的例子应用机电一体化的例子：1. 自动售货机：自动售货机是应用机电一体化的典型例子。

它通过感应器感知用户选择，采用电机驱动货物的下落和推送，同时通过传感器检测货物的库存情况，从而实现自动售卖商品的功能。

2. 机器人：机器人是机电一体化的典型应用。

机器人结合了机械设备、电子控制和人工智能技术，能够完成各种复杂的工作任务，如生产制造、装配、包装等。

机器人能够通过感应器感知环境变化，并通过电机驱动机械臂等部件实现各种动作。

3. 智能家居：智能家居是机电一体化的应用之一。

通过集成电机、传感器和控制系统，智能家居可以实现自动化控制，如自动调节室内温度、自动开关灯光、自动打开窗帘等，提高家居的舒适性和便利性。

4. 无人驾驶车辆：无人驾驶车辆是机电一体化的典型应用之一。

无人驾驶车辆通过激光雷达、摄像头等传感器感知周围环境，并通过电机驱动车辆的转向、加速、刹车等动作，实现自动驾驶的功能。

5. 机电一体化的医疗设备：机电一体化在医疗设备中得到广泛应用，如手术机器人、电子血压计、心电图仪等。

这些设备通过电机驱动机械臂、传感器感知患者的生理参数，并通过电子控制系统实现精确的医疗操作。

6. 机电一体化的自动化生产线：在工业生产中，机电一体化的自动化生产线可以实现高效、精确的生产过程。

通过电机驱动机械装置和传送带，自动化生产线可以实现产品的装配、检测、包装等工序，提高生产效率和质量。

7. 智能电动车：智能电动车是机电一体化的应用之一。

电动车通过电机驱动车辆的运动，并通过传感器感知车辆的状态和环境变化，通过电子控制系统实现智能充电、智能驾驶等功能。

8. 机电一体化的物流设备：在物流行业中，机电一体化的设备被广泛应用，如自动分拣机、自动堆垛机等。

这些设备通过电机驱动机械臂、传送带等部件，实现物品的分拣、搬运等任务，提高物流效率和准确性。

9. 机电一体化的航空航天设备：机电一体化在航空航天领域得到广泛应用，如飞机、火箭等。

7机电一体化系统实例本章导读机电一体化的典型产品种类很多，用途广泛，所涉反的设计方案和原理也各不同。

本章通过对涉厦生产自动化、家庭电气化等领域的机电一体化系统典型实例进行了较深入的分析，以期达到举一反三的目的。

机电一体化系统主要由机械本体、动力系统、检测传感系统、执行部件、信息处理厦控制系统5个基本要素构成。

本章主要时机电一体化系统各要素和环节进行分析、介绍，阐述如何从系统化设计的角度进行机电一体化产品的设计，井得到较优的设计结果。

学习内容与要求1结合实例理解典型机电一体岱系统的组成度特点；2熟悉机电一体化系统实现特殊机构功能的方击和原理；3熟悉机电一体化系统的技术基础——微电子技术和精密机械技术。

本章重点1机电一体化系统的关键技术及其在系统中的作用；2典型机电一体化系统的设计与分析方法。

本章难点机电一体化系统的设计与分析方法。

媒体使用说明本章介绍了涉厦生产自动化、家庭电气化等领域的机电一体化系统典型实例，文字教材中的重点、难点在录像教材和流媒体课件中有较详尽的讲解。

学生在学习的过程中，应配备流媒体课件和录像教材学习，然后结合文字教材的学习，理解机电一体化系统的基本构成，vX zu要素乏间的接口，并能从系统化设计的角度进行机电一体化系统的分析和设计。

7.1工业机器人系统机器入学是关于设计、制造和应用机器人的一门正在发展中的新兴学科。

工业机器人(industrial Rohot>技术涉及机构学、控制理论和技术、计算机、传感技术、人工智能、仿生学等领域，是一门多学科交叉的综合性高新技术，是当今研究十分活跃、应用日益广泛的领域。

机器人的应用情况标志着一个国家制造业及其工业自动化水平的高低。

工业机器人是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用机械装置，是由计算机控制的、具有柔性的并可进行人机交互的自动化系统。

人类研制机器人的最终目标是为了创造一种能够综合人的动作和智能特征，延伸人的活动范围，并具有通用性、柔性和灵活性的自动机械。