了解机电一体化系统中的关键技术以及机电一体化系统的构成要素及其功能

メカトロニクス復習ポイット★什么是机电一体化系统，机电一体化系统应该包含哪些主要组成部分，其各部分的主要作用是什么？能否举一个机电一体化系统的实例，并分析其主要组成部分。

机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。

主要组成：信息系统（cpu），物理系统，电源，传感器，执行器信息系统：对外部输入的命令进行储存，分析，加工，根据信息处理的结果，按照一定的程序和节奏发出相应指令，控制系统有目的的运行。

物理系统：机械产品的机械部分，支撑整个系统的物理外壳。

电源：为系统提供能量和动力，保证系统的正常运行。

传感器：对系统中的各种参量进行检测，反馈给信息系统以便实现实时控制。

执行器：根据信息系统的控制信息，完成各种动作。

数控机床：信息系统（cpu），物理系统（床身，主轴箱，导轨等），电源（380V工业电源），传感器（直线感应同步器，编码盘等），执行器（步进电机，伺服电机等）★机电一体化系统的学习主要涉及哪些领域的知识，或者包含什么共性关键技术？机械技术，检测传感技术，计算机与信息处理技术，自动控制技术，伺服传动技术，系统技术P2★生命周期的含义是什么？具体包含哪些因素？产品生命周期（product life cycle）,简称PLC，是指产品的市场寿命。

一种产品进入市场后，它的销售量和利润都会随时间推移而改变，呈现一个由少到多由多到少的过程，就如同人的生命一样，由诞生、成长到成熟，最终走向衰亡，这就是产品的生命周期现象。

所谓产品生命周期，是指产品从进入市场开始，直到最终退出市场为止所经历的市场生命循环过程。

产品只有经过研究开发、试销，然后进入市场，它的市场生命周期才算开始。

产品退出市场，则标志着生命周期的结束。

产品开发期从开发产品的设想到产品制造成功的时期。

此期间该产品销售额为零，公司投资不断增加。

机电一体化系统的功能组成
机电一体化系统是指将机械、电子、控制等多种技术融合在一起，形成一个完整的系统。

它的功能组成包括机械部分、电子部分、控制部分和信息处理部分。

机械部分是机电一体化系统的重要组成部分，它包括各种机械设备、传动装置、执行机构等。

机械部分的主要功能是将电子信号转化为机械运动，实现机械的运动控制。

例如，机械手臂可以根据电子信号的指令，完成各种复杂的动作，如抓取、搬运、装配等。

电子部分是机电一体化系统的核心部分，它包括各种传感器、电机、电子元件等。

电子部分的主要功能是将机械运动转化为电子信号，实现电子的控制。

例如，传感器可以感知环境的变化，将其转化为电子信号，控制电机的运转，实现机械的自动化控制。

控制部分是机电一体化系统的重要组成部分，它包括各种控制器、编程器、人机界面等。

控制部分的主要功能是对机械和电子进行控制和调节，实现机械的精确控制。

例如，控制器可以根据编程指令，控制机械手臂的运动轨迹和速度，实现精确的搬运和装配。

信息处理部分是机电一体化系统的重要组成部分，它包括各种计算机、软件、网络等。

信息处理部分的主要功能是对机械和电子进行数据处理和分析，实现机械的智能化控制。

例如，计算机可以对机
械手臂的运动轨迹和速度进行实时监控和分析，根据数据反馈进行调整和优化，实现机械的智能化控制。

机电一体化系统的功能组成包括机械部分、电子部分、控制部分和信息处理部分。

这些部分相互协作，共同实现机械的自动化、智能化控制，提高生产效率和质量，为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。

机电一体化系统的基本概念和基本构成共性关键技术以及发展机电一体化系统的基本构成包括机械结构、电气系统、控制系统和信息系统。

其中，机械结构是整个系统的物理基础，包括各种机械部件和装置；电气系统则负责提供与机械结构相应的电力能源和能量转换；控制系统通过感知、决策和执行三个过程，实现对机械结构和电气系统的控制；信息系统负责处理和管理系统中产生的各种数据和信息。

1.传感与感知技术：传感器用于感知机械结构和电气系统的状态和参数，并将其转化为可供控制系统处理的信号。

常见的传感器有温度传感器、压力传感器、速度传感器等。

2.信号与信息处理技术：通过对传感器采集到的信号进行采样、滤波、放大、调理等处理，提取有用的信息，并进行信号分析和处理，为控制系统提供准确的输入信号。

3.控制与决策技术：控制系统根据传感器提供的信号和经过信号处理的信息，通过控制算法对机械结构和电气系统进行控制和调节。

决策技术包括对系统当前状态的分析和判断，以及根据系统的要求和约束进行决策的能力。

4.执行与操作技术：执行与操作技术包括执行机构和执行器的设计、选择和控制。

执行机构负责根据控制信号执行相应的动作，执行器则负责将电气信号转化为机械动作。

5.通信与网络技术：通信与网络技术用于实现机械结构、电气系统、控制系统和信息系统之间的数据传输和交互。

常见的通信方式包括有线通信和无线通信。

1.集成化与智能化：随着科技的发展，机电一体化系统越来越趋向于集成化与智能化，即将机械结构、电气系统、控制系统和信息系统集成在一起，并通过智能算法实现对系统的自动控制和优化调节。

2.网络化与远程监控：通过网络技术，可以实现机械设备的远程监控和远程操控。

这样可以提高系统的运行效率，减少维护成本，同时也方便了对系统的管理和维护。

3.精密化与高效化：精密化是指机械结构和电气系统的精度和响应速度不断提高，从而提高系统的定位精度和运行效率。

高效化则是指系统在保证精确性的基础上，通过优化设计和控制算法，实现能源的高效利用和减少能量消耗。

机电一体化系统组成原理及架构的分析摘要:现在我国科学技术的发展速度越来越快，机电一体化的概念也在不断推广，其实每个机电一体化产品本身就是一个机电一体化系统，集合了电子元件和机械元件的一个符合系统，同时随着信息技术的普及，很多机电一体化产品也开始运用数据库技术。

机电一体化系统融合了多种技术，来实现整个系统的最优化，给人们的使用带来便利，可以说现在机电一体化系统的概念已经拓展到了全部自动化生产设备。

关键词:机电一体化；组成原理；架构机电一体化技术系统主要包括机械主体、传感器设备以及信息处理设备和执行机构等等，而较为高级的机电一体化系统不仅有硬件，也具备了可以实现各种硬件难以实现的功能的软件系统，这可以大大拓展设备的用途。

常见的机电一体化系统包括加工车床、工业机器人等等，机械电子技术除了就可以同于设备和生产技术的改造，同时也有助于柔性系统的制造和开发，例如工厂和办公自动化等等，这些都是其在未来应用的主要发展方向。

一、机电一体化系统的技术构成（一）自动控制技术自动控制技术的范围是非常广泛的，在控制理论的指导之下，对系统进行设计，同时也据此开展后续的系统仿真和现场调试，而控制技术包括了高精度定位的控制和速度的控制以及系统的自诊断和补偿等等。

（二）计算机技术计算机和信息技术在系统当中起到的作用例如信息的存取和交换以及决策、人工智能技术和神经网络技术，所以在未来，其应用也会越来越广泛，功能也会越来越丰富。

（三）机械技术机械技术在整个机电一体化技术当中处于基础地位，机械技术其主要着眼于如何实现机电一体化技术的适应程度，满足其高新技术的应用要求，并且简化结构、减轻重量、提高设备精度和性能，以及提高相关部位的坚固性。

对于机电一体化系统的制造来说，原有的机械理论仍然是非常重要的，同时借助于计算机技和人工智能系统等等就可以形成新的机械制造技术，进而形成新的机电一体化系统。

（四）系统技术从整体的概念组织对各种先关技术的应用，就叫系统技术，系统技术从全局的角度作为出发点，将总体进行分解，形成一个相互关联的功能单元，其中接口技术是其关键点，其可以实现将各部分都进行有效连接，保证功能的适配。

机电一体化系统设计重点知识总结机电一体化系统设计重点知识总结1、机电一体化系统的组成要素及其功能。

机械单元：构造功能、动力单元：驱动功能、传感单元：检测功能、控制单元：控制功能、执行单元：执行功能。

机电一体化的定义：机电一体化是一种技术，是机械工程技术吸收微电子技术、信息处理技术、控制技术、传感技术等融合而成的一门新技术。

机电一体化系统的类型：开发型，变异型，适应型。

滚珠丝杠中滚珠的循环方式：内循环，外循环。

直齿圆柱齿轮传动机构消除侧隙的方法：偏心套轴调整，双片薄齿轮错齿调整。

典型的负载特性有：恒转矩，恒功率，转速函数型。

机械传动结构中常用的线性环节有：齿轮，带传动。

2、机电一体化中的接口的种类和作用。

答：机械接口，物理接口，信息接口，环境接口作用：用于机电一体化系统的组成要素之间进行物质、能量和信息的传递和交换。

3、机电一体化的相关技术：机械技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术、检测传感技术、系统总体技术。

列举一种机电一体化产品的应用实例，并分析各产品中相关技术应用情况。

例如：数控机床是一种机电一体化产品，它的机械技术主要来源于传统机床，就是执行各种加工零件的动作，它的信息处理技术，主要是对数控加工程序进行处理，然后发出指令，为保证加工精度，也采用伺服传动系统。

4、机电一体化系统原理方案设计的步骤和方法：创造性方法、功能分析设计法、商品化设计思想及方法、评价与决策方法、变型产品设计中的模块化方法和相似产品系列设计方法等。

5、机电一体化系统原理方案设计的功能分析法是从系统功能出发，通过技术过程的分析，确定技术系统的效应，然后寻找解决的途径，其步骤与方法如下图所示：6、机电一体化系统结构方案设计遵循的基本原理和原则:运动学设计原理、平均效应原理、阿贝误差原理、基准重合原则、最短传动链原则、“三化”原则6.机电一体化系统结构方案设计的设计基本原理:任务分配原理、自补偿原理、力传递原理、变形协调原理、力平衡原理、等强度原理、稳定性原理、降低噪声原理和提高精度原理。

概述机电一体化构成要素及相关技术作者：张旭来源：《城市建设理论研究》2013年第23期摘要：文章文章对机电一体化构成要素及相关技术进行了分析。

关键词：机电一体化；构成要素；技术中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：机电一体化的发展总体上主要分为三个阶段：（1）第一阶，也就是初级阶段主要是是上世纪 60 年代之前，人们不自觉地应用电子技术并且将其推广。

（2）第二阶段主要是随着经济的发展，机电一体化技术与产品均取得较大的发展。

（3）第三阶段主要是各个国家都开始加强对机电一体化的关注以及大力支持机电一体化技术和产品。

一、国内机电一体化的发展现状机电一体化经过近几十年的发展，其技术本身已经实现了长足的进步。

特别是在经过电子科技的完善、微型处理器的引入、通信技术和多媒体遥控技术以及自动化的纵深发展的支援。

1. 数控技术方面的发展现状。

我国的数控技术主要起步于 1958 年，在 1995 年末期,国产数控机床在国内市场的占有率已经达到 52%左右,配置的数控系统也高达 11%左右。

据对我国数控技术发展历程分析，大体上已经取得了不错的成绩。

不仅拥有千套的数控系统，同时其生产能力也得到提高。

2 .计算机集成制造系统方面的发展现状。

经过多年理论与技术的准备, 我国的 CIMS 已经取得相当不错的发展。

早在上世纪初，我国已经有多个省市、多个行业以及多家具有不同规模和类型的企业开始采用或者已经采用过CIMS 示范工程,并且取得巨大的经济效益。

此外，随着近年来经济的快速发展，CIMS 试点的进一步推广与应用已经广泛的扩展到机械、电子、航空、轻工、纺织、冶金以及石油化工等多个领域,同时也受到各个行业的关注，并投入较多的资金和精力的投入。

3 智能机器人技术得到广泛应用。

现代机电一体化技术的发展也逐渐强调智能机器人的作用，从控制机器人进行机械操作到机器人自动化操作，有关机电一体化领域中的智能机器人技术日益完善。

据不完全统计，我国目前拥有开发智能工业机器人的科研机构和厂家超过五十家，而在我国工业机器人市场，大约有一万台智能机器人参与市场流通。

机电一体化系统基本组成要素机电一体化系统是指将机械、电子和控制技术有机地结合在一起，形成一个完整的系统。

它由多个基本组成要素构成，这些要素相互协作，共同实现系统的功能。

下面将从机械、电子和控制技术三个方面，介绍机电一体化系统的基本组成要素。

一、机械部分：1. 机械结构：机械结构是机电一体化系统的基础，它包括各种机械零部件的组合和安装，如传动装置、负载装置、支撑结构等。

机械结构的设计需要考虑系统的功能要求、工作环境以及可靠性和安全性等因素。

2. 传感器：传感器是机电一体化系统中的重要组成部分，它用于感知环境和系统状态的参数。

常见的传感器有光电传感器、压力传感器、温度传感器等。

传感器将感知到的信号转换为电信号，供电子部分进行处理。

3. 执行器：执行器是机电一体化系统中的执行部件，根据控制信号完成相应的动作。

常见的执行器包括电机、气缸、伺服阀等。

执行器将电信号转换为机械运动，实现对机械部分的控制。

二、电子部分：1. 控制器：控制器是机电一体化系统中的核心部件，它接收传感器采集到的信号，经过处理后生成控制信号，控制执行器的动作。

控制器可以是单片机、PLC等，其设计需要考虑系统的实时性、可靠性和扩展性等因素。

2. 电源：电源为机电一体化系统提供所需的电能，保证各个组成部分正常工作。

电源可以是交流电源、直流电源或电池等，其设计需要考虑系统的功率需求和电源的稳定性。

3. 信号处理器：信号处理器用于对传感器采集到的信号进行滤波、放大、编码等处理，以提高信号的质量和可靠性。

常见的信号处理器有模数转换器、滤波器、放大器等。

三、控制技术部分：1. 控制算法：控制算法是机电一体化系统中的关键技术，它根据系统的要求和实际情况，设计出合理的控制策略。

常见的控制算法有PID控制算法、模糊控制算法等，其设计需要考虑系统的响应速度、稳定性和抗干扰能力等因素。

2. 通信技术：通信技术用于实现机电一体化系统与外部设备之间的数据传输和信息交换。