典型的机电一体化系统
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机电一体化系统概述
机电一体化系统概述机电一体化系统（Mechatronics System）是指将机械工程、电子工程和控制工程有机结合的一种综合性系统。
它融合了机械结构、传感器、执行器、电机、电子元件、控制系统和计算机等多种技术手段，实现了机械运动、能量转换和信息处理的一种智能化系统。
机电一体化系统的应用领域非常广泛，如机械制造、自动化生产线、汽车工业、航天航空、能源设备等。
机电一体化系统的组成包括多个子系统，如机械结构子系统、电子子系统、能源子系统和控制子系统等。
机械结构子系统主要由机械传动装置、机构部件和传感器等组成，它们协同工作，通过运动变换和能量转换实现特定的机械功能。
电子子系统则负责信号的采集、处理和控制执行器的工作，例如传感器可以感知环境信息，电机可以驱动机械运动。
能源子系统则是为整个系统提供能量，例如电源、电池或气压等。
控制子系统是机电一体化系统的“大脑”，通过对信号的处理和控制算法的实现，实现系统的自动化和智能化。
机电一体化系统的设计和开发需要考虑多种因素。
首先，需要对系统所应用的工作环境进行充分的分析和调研，包括温度、湿度、振动、噪声等，以便选择合适的机械结构和电子元件。
其次，需要对系统的功能要求进行明确，包括速度、精度、负载承载能力等。
此外，还需要对系统的可靠性、可维护性和安全性等进行全面的考虑。
机电一体化系统的应用领域非常广泛。
在机械制造领域，它可以用于自动化生产线的搬运、组装和装配等工作，提高生产效率和质量。
在汽车工业中，机电一体化系统可以实现汽车的自动驾驶和智能控制，提高行车安全性和舒适性。
在航天航空领域，机电一体化系统可以用于飞行器的导航、定位和控制，实现飞行器的自主飞行。
在能源设备领域，机电一体化系统可以用于风力发电、太阳能发电和水力发电等，提高能源利用效率和环境保护。
总之，机电一体化系统是一种综合性的系统，将机械工程、电子工程和控制工程有机结合，实现了机械运动、能量转换和信息处理的一种智能化系统。
机电一体化系统设计典型实例
1
优势
提高劳动效率，降低成本，增强品质和可靠性，利于维护和管理，并且有一定的 生态效益。
2
挑战
需要协调多个领域的专业技能和信息，需要对未来市场趋势和新技术有敏锐的洞 察力。
结论和总结
未来趋势
随着城市化进程加速，智慧城市崛起，机电一体 化技术将发挥更加重要的作用。
应用广泛
除了上述提到的几个行业，机电一体化技术还可 以广泛应用于医疗、农业、能源等领域。
利用机器视觉技术和高精度 地图，实现自动驾驶，减少 人为事故，提高交通规划的 效率。
智能设施
借助物联网技术和现代传感 器，交通设施变得更加智能 化，如自动收费、智慧路灯、 快速充电等。
流量管理
交通监测和分析系统可以帮 助城市管理者更好地解决交 通拥堵、路况状况和安全问 题。
机电一体化系统设计的优势和挑战
典型实例1：自动化生产线
质量控制
为了生产一致的高质量产品，生产线上使用了 各种传感器、机器视觉技术，以及即时数据处 理软件。
智能机械
生产线使用了各类高效率的机械装备，如机器 人和自动化部件来执行重复性工作。
实时监控
使用先进仪表和监控系统来跟生产量、质量， 及时发现和解决问题。
典型实例2：智能家居系统
提高质量
优秀的系统设计可以增加 可靠性和一致性，减少错 误率，提高产品质量。
机电一体化系统设计的基本原则
1
综合考虑
根据具体需求和环境条件，综合考虑
高效稳定
2
机械、电气、控制等因素。
设计系统要注重功能稳定性，保证机
电作用的高效协同。
3
安全实用
系统设计要符合安全要求，具有便于 维修、保养和更新升级的特点。
国家开放大学《机电一体化系统综合实训》作业1-4参考答案
国家开放大学《机电一体化系统综合实训》作业1-4参考答案作业1一、名词解释(每小题2分，共10分)1. 测量——是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。
2.灵敏度——指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。
即为传感器灵敏度。
S=dy/dx=ΔY/ΔX3. 压电效应——某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号相反的电荷。
当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。
4. 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。
5. 传感器——是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。
二、填空题（每小题2分，共20分)1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：（内循环）和（外循环）。
2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括（性能指标），（系统功能），（使用条件）。
3. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用（PLC）。
4. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是（20mm）。
5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的（位置和速度），使它们同步协调到达目标点。
6. 某4极交流感应电机，电源频率为50Hz，转速为1470r/min，则转差率为（0.02）。
7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（增加而减小）。
8. 累计式定时器工作时有（2）。
9. 复合控制器必定具有（前馈控制器）。
10. 钻孔、点焊通常选用（简单的直线运动控制）类型。
三、选择题（每小题2分，共10分）1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts（）A. 产大B. 减小C. 不变D. 不定2. 加速度传感器的基本力学模型是（）A. 阻尼—质量系统B. 弹簧—质量系统C. 弹簧—阻尼系统D. 弹簧系统3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（）A. 有关B. 无关C. 在一定级数内有关D. 在一定级数内无关4. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用（）A. 单片机B. 2051C. PLCD. DSP5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和检测环节等个五部分。
典型机电一体化系统课件
三、工业机器人的末端执行器
根据其结构和用途的不同，可以分为机械式夹持 器、吸附式末端执行器和专用工具（如焊枪、喷 嘴、电磨头等）。 （一）机械式夹持器的结构 机械式夹持器多为双指爪式，其手指的运动为平 移或回转（单点支承或双点支承）
典型机电一体化系统课件
机械式夹持器 a)单支点回转型 b)双支点回转型 c)平移型典型机电一d体)内化系撑统型课件
典型机电一体化系统课件
装配系统中的双臂机器人
1~7—固定式电视摄像机 8—可转式电视摄像机 9—抓握手臂 10—感知手臂 11~13—吸典型尘机器电零一体部化件系统1课4—件吸尘器装配成品
焊接作业系统的机器人 1—机器人 2—传送带 3—汽车壳体
喷漆作业系统中的机器人 1—工装板 2—循环拖动链条 3—工件识别站 4—工件 5—行程开关 6—直角坐标机 器人 7、8、9、10—垂直关 节机器人
原点PB X35
原点PB X35
PB 停止X27
起动 PB
急停 PB
用于通断外部负载的电源的按钮
图l0-8 机械手控制的操作面板
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初始化电路 原点位置条件
左移限位 上限位
放松
M8044
S0
手动方式 初始状态
M8000 RUN监控
初始状态 1ST X20 S20 S27 MANUAL OPERATION
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（a）关节型
（b）球坐标型
（c）圆柱坐标型
（d）直角坐标型
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工业机器人的坐标系
典型机电一体化系统课件
（a） PUMA机器人的坐标系
（b）
（a）基准装填 （b）坐标系
典型机电一体化系统课件
机电一体化试题(卷)与答案汇总
目录机电一体化复习题2机电一体化复习题参考答案6机电一体化技术试题11答案与评分标准13机电一体化复习题18一、名词解释18二、填空题19三、简答题20四、选择题。
〔无答案〕23五、应用题24《机电一体化技术》试卷〔一〕27《机电一体化技术》试卷 (一)答案29《机电一体化技术》试卷 (二)30《机电一体化技术》试卷(二) 答案33《机电一体化技术》试卷 (三)35《机电一体化技术》试卷 (三)答案38《机电一体化技术》试卷 (四)40《机电一体化技术》试卷 (四) 答案42《机电一体化技术》试卷 (五)45《机电一体化技术》试卷 (五) 答案47机电一体化系统设计试题51一、填空题〔每空1分，共20分〕51二、简答题〔每题5分，共30分〕51三、计算题〔共20分〕〔将此题答案写在答题纸上〕52四、综合分析题〔共30分〕52机电一体化系统设计试题答案53一、填空题〔每空1分，共20分〕53二、简答〔每题5分，共30分〕53三、计算题〔共20分〕54四、综合分析题〔30分〕54机电一体化复习题一、名词解释1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取〔DMA〕二、判断题：1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。
〔×〕2 滚珠丝杆不能自锁。
〔√〕3 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。
〔×〕4 异步通信是以字符为传输信息单位。
〔√〕5 同步通信常用于并行通信。
〔×〕6 无条件I/O方式常用于中断控制中。
〔×〕7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误〔1〕影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差〔√〕〔2〕螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素〔√〕〔3〕螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素〔√〕〔4〕温度误差是影响传动精度的因素〔√〕三、单项选择题1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过〔 B 〕决定转角位移的一种伺服电动机。
机电一体化知识点
一、机电一体化起源与定义：在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称.机电一体化一般包含机电一体化产品(系统）和机电一体化技术两层含义。
典型的机电一体化产品（系统）有：数控机床、机器人、工程机械、汽车、智能化仪器仪表、CAD／CAM系统等.P26间隙的影响三、机电一体化的目的（功能）使系统（产品)高附加值化，即多功能化、高效率化、高可靠性化、省材料化、省能源化,并使产品结构向轻、薄、短、小巧化方向发展,不断满足人们生活和生产的多样化需要和生产的省力化、自动化需要.四、机电一体化发展概况“萌芽阶段"“蓬勃发展阶段"“智能化阶段”1 智能化、2 模块化、3 网络化、4 微型化、5、绿色化、6、人格化五、机电一体化系统的构成1、执行元件(主功能）实现机电一体化系统主功能.主功能是系统的主要特征部分，完成对物质、能量、信息的交换、传递和储存。
主功能包括三个目的功能：（1）变换（加工、处理)功能；（2）传递（移动、输送）功能;（3）储存（保存、存储、记录）功能2、机械本体(构造功能）机械本体包括机架、机械连接、机械传动等，它是机电一体化的基础,起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用.3、动力源（动力功能）是机电一体化产品的能量供应部分,其作用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.4、传感检测单元（计测功能）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.要求：体积小、精度高、抗干扰5、控制与信息处理单元（控制功能）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。
要求：高可靠性、处理速度快、智能化6、接口将各组成单元或子系统连接成一有机的整体。
各要素或子系统之间能顺利进行物质、能量和信息的传递和交换。
机电一体化技术--机械系统
2、采取的具体技术措施 、 1） 采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件。 ） 采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件。 2）缩短传动链，提高传动与支承刚度。 ）缩短传动链，提高传动与支承刚度。 3）选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少 ）选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、 等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量， 等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能 提高加速能力。 提高加速能力。 4）缩小反向死区误差。 ）缩小反向死区误差。 5）改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振动、 ）改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振动、 降低噪声。 降低噪声。
二、基本要求
机械传动部件对伺服系统的伺服特性有很 大影响，特别是其传动类型、传动方式、 大影响，特别是其传动类型、传动方式、传动 刚性以及传动的可靠性对机电一体化系统的精 稳定性和快速响应性有重大影响。 度、稳定性和快速响应性有重大影响。
1、影响传动机构动力学特性的因素及其要求 、
1）阻尼 ）
内循环
1—丝杠 丝杠
2—螺母 螺母
3—滚珠 滚珠
4—回程引导装置 回程引导装置
滚珠在循环过程中始终与丝杠表面接触。 滚珠在循环过程中始终与丝杠表面接触。循环回路 流畅性好、效率高、螺母径向尺寸小。 短、流畅性好、效率高、螺母径向尺寸小。反向器加工困 装配调整不方便。 难，装配调整不方便。
外循环
插管式外循环结构 1-弯管 弯管 滚珠 螺纹滚道 丝杠 2-压板 3-丝杠 4-滚珠 5-螺纹滚道 压板
2）丝杠转动、螺母移动 ）丝杠转动、
要限制螺母的转动，故需导向装置。 要限制螺母的转动，故需导向装置。其特点是结构 紧凑、丝杠刚性较好。适用于工作行程较大的场合。 紧凑、丝杠刚性较好。适用于工作行程较大的场合。
机电一体化系统设计题库
机电一体化系统设计题库选择题1.系统中用于提供驱动力改变系统运行状态，产生所希望运动的模块称为(A)错误！未找到引用源。
A：驱动模块错误！未找到引用源。
B：接口模块C：微计算机模块错误！未找到引用源。
D：测量模块2.根据传动轴的不同特点，可选用不同类型的传动部件。
要求传动轴相交的传动部件为(C)错误！未找到引用源。
A：直齿圆柱齿轮错误！未找到引用源。
B：斜齿圆柱齿轮错误！未找到引用源。
C：直齿锥齿轮错误！未找到引用源。
D：蜗轮蜗杆3.齿轮副的间隙会造成齿轮传动的回差，属于柔性消隙法的结构是(D) (1分)错误！未找到引用源。
A：调整中心距法错误！未找到引用源。
B：选择装配法错误！未找到引用源。
C：带锥度齿轮法错误！未找到引用源。
D：压簧销隙结构4.某光栅的条纹密度是100条/mm,要用它测出1μm的位移，应采用的细分电路是(C)错误！未找到引用源。
A：四倍频B：八倍频错误！未找到引用源。
C：十倍频错误！未找到引用源。
D：十六倍频5.下列电动机中，没有绕组和磁极的电动机是(B)A：直流电动机错误！未找到引用源。
B：超声波电动机错误！未找到引用源。
C：永磁同步电动机错误！未找到引用源。
D：交流感应电动机6.下列操作中，可以使直流伺服电动机的理想空载转速升高的是(C)错误！未找到引用源。
A：增大电枢电阻错误！未找到引用源。
B：减小电枢电压错误！未找到引用源。
C：增大电枢电压错误！未找到引用源。
D：减小电枢电阻7.采样-数据系统中，若考虑系统的抑制干扰能力时，采样速率应为闭环系统通频带的(A)错误！未找到引用源。
A：10倍以上错误！未找到引用源。
B：5倍错误！未找到引用源。
C：2倍错误！未找到引用源。
D：（0.1~1）倍8.自动导引车在平面上运动，一般具有的运动自由度是(A) 错误！未找到引用源。
A：2 错误！未找到引用源。
B：3 错误！未找到引用源。
C：4 错误！未找到引用源。
D：69.属于模块化小型PLC，并能满足中等性能应用要求的PLC系统是(B)错误！未找到引用源。
2023年秋国开《机电一体化系统设计基础》形考作业1-3和专题报告参考答案
形考一一、判断题1.机电一体化系统是以机械装置为主体，微电子技术为核心，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。
（√）2.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。
（√）3.机电一体化系统的主功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。
（×）4.自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。
（×）5.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。
（√）6.产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。
（×）7.为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，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。
（×）8.进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。
（×）9.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6~10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。
（×）10.选择滚珠丝杠副的过程中，当系统的加工精度要求较高时，导程就大一点；加工精度较低时，导程就选小一些。
（×）11.滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。
（√）12.传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量。
（√）13.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。
机电一体化技术基础课件：典型机电一体化系统(产品)分析
典型机电一体化系统分析
(1) 什么是“插补”。 插补:就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点
的密化。
典型机电一体化系统分析
(2) 程序编制及程序载体。 ①数控程序 数控程序：是数控机床自动加工零件的工作指令。 编制程序的工作可由人工进行；对于形状复杂的零
件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程 (APT)或CAD/CAM设计。
2) 机器人分类
工业机器人
机器人
特种机器人
服务机器人 水下机器人 娱乐机器人 军用机器人 农业机器人 机器人化机器
典型机电一体化系统分析
3) 工业机器人定义 工业机器人定义：就是面向工业领域的多关节机械手或多自
由度的机器人。
工业机器人按程序输入方式区分为编程输入型和示教输 入型两类。
示教输入型机器人的示教方法有两种：一种是由操作者 用手动控制器。另一种是由操作者直接引导执行机构。
典型机电一体化系统分析
7.1 了解数控机床 1. 数控机床的发展及其基本原理
1) 数控机床的发展 （1）数控技术：即NC(Numerical Control)技术，是指用数 字化信息(数字量及字符)发出指令并实现自动控制的技术。
1952年，麻省理工学院(MIT)发明了是世界上第一台数 控机床。
典型机电一体化系统分析
ABS的主要元件如图7-21所示。
ABS的主要组成部分如下： (1) 常规液压制动系统。 (2) 轮速传感器。 (3) 电子控制单元(ECU)。 (4) 制动压力调节器。 (5) 警告灯。
典型机电一体化系统分析 2) 电子控制单元(ECU) （1）ABS电子控制单元(ECU)功用：是接受轮速传感器 及其它传感器输入的信号，进行放大、计算、比较，按 照特定的控制逻辑，分析判断后输出控制指令，控制制 动压力调节器执行压力调节任务。 （2）ABS的 ECU主要包括：输入级电路、计算电路、 输出级电路及安全保护电路。
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以六足爬虫机器人的设计来介绍典型的机电一体化系统姓名：朱尧班级：给排委培13-1学号：1323810122机电一体化系统的简介一、机电一体化的概念和内涵“机电一体化”是新生事物,由日本造英语Mechatronics (Mechanics和Electronics)翻译而来，关于它的确切含义，各国专家、学者的论点也各不相同，迄今国际上尚无统一标准。
较为人们接受的是由日本机械振兴协会经济研究所1981年提出的解释：1.机电一体化的概念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，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
（如机床电器化不能称为机电一体化）2.机电一体化的内涵机电一体化的内涵包括产品和技术。
典型机电一体化产品：BKX-I并联机床二、机电一体化产品的分类1.生产用：数控机床、机器人、FMC、FMS、CIMS2.运输包装用：电梯、数控包装机械、数控运输机械3.销售及银行用：自动称量机、自动售货机、自动取款机4.家庭用：录音机、CD/VCD/DVD、全自动洗衣机、微波炉、儿童玩具5.办公用：打印机、复印机、传真机、磁盘驱动器6.医疗用：X-射线机此外，还有航空、航天、国防、天文等及其他民用机电一体化产品，如雷达跟踪系统、射电望远镜.机电一体化产品的分类并没有统一的标准，一件产品是否属于机电一体化产品应根据前述机电一体化定义来判断。
尽管机电一体化产品（系统）中引入了微电子（计算机）技术，但其中的机械本体仍然是主体，产品（系统）的主要功能必须由机械来完成，否则就不能称其为机电一体化产品。
如电子计算器，非指针式电子表等，其主要功能是由电子器件和电路等完成，机械退居次要地位，这类产品应归属于电子产品，而不是机电一体化产品。
三、机电一体化相关技术1.基础技术：机械技术（包括机械学、机械加工技术和精密机械技术）电工电子技术：逻辑代数技术、计算机技术（软/硬件，操作系统）、电路原理、电子技术。
2.机电结合共性技术：系统技术、控制技术（电液气伺服技术）、计算机控制技术、顺序控制技术、接口技术和传感器技术四、机电一体化系统的功能构成及组成要素1.机电一体化系统的功能构成（1）主功能：对输入的物质、能量和信息进行预定的变换(含加工、处理)、传递(含移动、输送)和保存(含保持、存储、记录)），这些变换及其组合就构成了系统的主功能，它表明了系统的主要特征。
（2）动力功能：为系统的正常运行提供能量。
（3）计测功能：采集系统内部和外部信息。
（4）控制功能：将来自传感器的检测信息和外部输入命令进行处理并发出指令控制整个系统有目的运行。
（5）构造功能：将系统各要素进行空间配置，形成统一整体。
从系统的输入／输出来看，除有主功能的输入／输出之外，还需要有动力输入和控制信息的输入／输出。
此外，还有因外部环境引起的干扰输入以及非目的性输出(如废弃物等)。
例如汽车的废气和噪音对外部环境影响，这在系统设计中需要特别注意。
2.机电一体化系统的组成要素机电一体化系统本身都是一个完整的系统，通常有以下五大要素组成：（1）机械系统（机构）即机械结构部分，如数控车床的机械系统包括——床身、主轴箱、尾架以及连接等。
机电一体化系统对其基本要求是轻、薄、短、小、可靠等。
（2）电子信息处理系统（计算机）一般由计算机、可编程序控制器（PLC）、数控装置及计算机外围设备组成，如数控车床中的CPU板、CRT显示器、键盘等。
机电一体化系统对其基本要求是：高速、可靠、智能、标准化、抗干扰能力强、自诊断功能丰富等。
（3）动力系统（动力源）通常有电力、液压和气压三种动力源，如数控车床用的是电能。
机电一体化系统对该部分的要求是：效率高、响应快，同时要求对水、油、温度、尘埃等外部环境有较强的适应性和可靠性。
（4）传感检测系统（传感器）主要由传感器和仪器仪表构成，用于检测系统内、外部的参数及状态，以进行显示或位置反馈。
如数控车床用直线感应同步器检测刀具的位置状态。
机电一体化系统对其要求是能快速、精确地获取信息，并能经受各种严酷环境的考验。
（5）执行元件系统（电动机等）工作方式有电动机、液压缸/马达、气压缸/马达三种。
如数控车床刀具走刀运动就是利用步进电机驱动滚珠丝杠完成。
机电一体化系统对其要求是：刚性高，重量轻，实现组件化，标准化和系列化，提高系统整体可靠性等。
机电一体化系统的这五大要素是与其五大功能相对应的。
从仿生学的角度来看，类似于人的构造和功能，但不一定是拟人形，如工业机器人和数控机械。
从人的五大要素来说，内脏是吸收营养以维持人的生命和活动（动力），五官接受外界的信息（传感器），手脚与口作用于外界（执行器），头脑集中处理和协调全部信息，并对其他要素和它们之间的连接进行有机的统一控制（计算机），骨骼用来把人体连成一体，并规定其运动（机构）。
四、机电一体化系统构成要素的相互联接机电一体化系统是由许多要素或子系统构成，各要素或子系统之间必须能顺利进行物质、能量和信息的传递与交换，因此，在相互联接要素的交界面上必须具备一定的联系条件，这些联系条件就称为“接口”。
在仅有机械或电子的系统中，接口概念并不突出，但机电一体化系统中既有机械，又有电子，由不同技术复合形成的接口通常被称为“广义接口”，并在机电一体化技术中占有极其重要的地位，接口性能的好坏直接影响系统性能的好坏。
广义的接口功能有两种，一种是输入/输出功能，另一种是变换调整功能。
1.按接口的输入/输出功能分（1）机械接口：对机械的输入/输出部分进行几何上（形状、尺寸、配合、精度等）的匹配，如管接头，法兰盘，联轴节，减速器（2）电气接口（物理接口）：对电气物理参数（电压，电流，阻抗等）进行匹配，如变压器（3）信息接口（软件接口）：对软件的I/O进行语言、格式、标准、符号等的规定。
如GB，ISO，ASCII，TCP/IP，各种程序语言等（4）环境接口：对周围的环境条件（温度，湿度，电磁场，振动，水份，粉尘等）的保护作用和隔绝作用，如防尘过滤器，防水连接器，防爆开关等2.按输入/输出的变换与调整功能分（1）零接口：不进行任何参数变换和调整，输出即输入的接口。
如机械接口中的管接头，法兰盘，联轴节等，但减速器不属于此类（2）无源接口：仅对无源要素的参数进行变换和调整，一般不改变参数的性质，如齿轮减速器，变压器，可变电阻器以及光学透镜等（3）有源接口：含有有源要素，能与变换或调整的参数主动匹配，可以改变参数的性质，如电磁离合器，光电耦合器，A/D，D/A转换器等（4）智能接口：含有微处理器，可通过程序编制适应性地改变接口条件，如通用I/O芯片8255，Z80-PIO，RS232串行接口，STD总线等。
下面以机器人为例来据介绍典型的机电一体化系统六足爬虫机器人设计（一）、机器人的大脑它可以有很多叫法，可以叫做：可编程控制器、微控制器，微处理器，处理器或者计算器等，不过这都不要紧，通常微处理器是指一块芯片，而其它的是一整套控制器，包括微处理器和一些别的元件。
任何一个机器人大脑就必须要有这块芯片，不然就称不上机器人了。
在选择微控制器的时候，主要要考虑：处理器的速度，要实现的功能，ROM和RAM的大小，I/O端口类型和数量，编程语言以及功耗等。
其主要类型有：单片机、PLC、工控机、PC机等。
单有这些硬件是不够的，机器人的大脑还无法运行。
只有在程序的控制下，它才能按我们的要求去工作。
可以说程序就是机器人的灵魂了。
而程序是由编程语言所编写的。
编程语言是一个控制器能够接受的语言类型，一般有C语言，汇编语言或者basic语言等，这些通常能被高级一点的控制器直接执行，因为在高级控制器里面内置了编译器能够直接把一些高级语言翻译成机器码。
微处理器将执行这些机器码，并对机器人进行控制。
（二）、机器人的眼睛耳朵传感器，是机器人的感觉器官，是机器人和现实世界之间的纽带，使机器人能感知周围的环境情况。
其主要有：光电传感器、红外传感器、力传感器、超声波传感器、位置和姿态传感器等等。
下面我将就几种常用传感器进行介绍：1、光电传感器：光电传感器的原理是光电效应。
其主要用途是颜色识别（机器人就可以沿着地上的线条行进了）和光电编码等。
2、红外传感器：红外传感器是用来测量距离和感知周围情况的。
因为发射出去的红外信号在一定距离内遇到物体就会反射回来。
通过发送红外线信号，并接收反射回来的信号，机器人就可以感知前方或身体周围的情况，做出相应的调整（如：倒退或绕行等）。
3、力传感器：力传感器是用来检测碰撞或者接触信号的，比如机械手的应用，当你放一个东西到机械手的时候，机械手自动抓住它，它就需要力传感器检测东西抓的紧不紧。
典型的力传感器是微动开关和压敏传感器。
微动开关其实就是一个小开关，通过调节开关上的杠杆长短，能够调节触动开关的力的大小。
用来做碰撞检测这是最好不过了。
但是这种传感器必须事先确定好力的阀值，也就是说只能实现硬件控制（开还控制）。
而压敏传感器是能根据受力大小，自动调节输出电压或者电流，从而可以实现软件控制（闭环控制）。
4、超声波传感器：超声波传感器是从蝙蝠那里学来的，通过把发射出的信号与接收到的信号进行对比，就可以测定周围是否有障碍物，及障碍物的距离，也属于距离探测传感器，能提供交远的探测范围，而且还能提供在一个范围内的探测而不是一条线的探测。
5、位置和姿态传感器：机器人在移动或者动作的时候必须时时刻刻知道自己的姿态动作，否则就会产生控制中的一个开环问题，没有反馈，无法获知运动是否正确。
位置传感器和姿态传感器就是用来解决这个问题的。
常用的有光电编码器，由于机器人的执行机构一般是电机驱动，通过计算电机转的圈数，可以得出电机带动部件的大致位置，编码器就是这样一种传感器，它一般和电机轴或者转动部件直接连接，电机或者转动部件转了多少圈或者角度能够通过编码器读出，控制软件再根据读出数据进行位置估计计算。
还有一种是陀螺仪，这是利用陀螺原理制作的传感器，主要可以测得移动机器人的移动加速度，转过的角度等信息。
（三）、机器人的腿——驱动器与驱动轮驱动器就是驱动机器人的动的部件。
最常用的是电机了。
当然还有液压，气动等别的驱动方式。
一个机器人最主要的控制量就是控制机器人的移动，无论是自身的移动还是手臂等关节的移动，所以机器人驱动器中最根本和本质的问题就是控制电机，控制电机转的圈数，就可以控制机器人移动的距离和方向，机械手臂的弯曲的程度或者移动的距离等。
所以，第一个要解决的问题就是如何让电机能根据自己的意图转动。
一般来说，有专门的控制卡和控制芯片来进行控制的。
有了这些控制卡和芯片，我们所要做的就是把微控制器和这些连接起来，然后就可以用程序来控制电机了。
第二个问题是控制电机的速度，在机器人上的实际表现就是机器人或者手臂的实际运动速度了，机器人走的快慢全靠电机的转速，这样，我们就要求控制卡对电机有速度控制。