机电一体化系统简析

2010-08-15赵金城宋天泳

科技传播 2010年23期

关键词：微型化执行机构机电

赵金城，宋天泳

沈阳地铁有限公司运营分公司，辽宁沈阳 110141

机电一体化系统简析

赵金城，宋天泳

沈阳地铁有限公司运营分公司，辽宁沈阳 110141

本文简要介绍了机电一体化系统的结构组成，对机电一体化技术的发展趋势进行了简要分析。

机电一体化；结构组成；发展趋势

随着微电子技术和计算机技术的迅速发展及向机械工业领域的渗透，机械工业的产品结构、功能等发生了巨大变化，产品功能转向“机电一体化”，它的发展使冷冰冰的机器设备具有人性化、智能化。

1 机电一体化系统的结构组成

机电一体化系统是从系统的观点出发，综合运用机械、微电子、计算机、传感测控、接口、信息转换及软件编程等多种技术，将机械装置、电子化设计及软件结合起来所构成的系统总称，它具有自动化、智能化和多功能的特性，机电一体化产品由以下5部分组成。

1.1 机械系统

机械系统主要包括机身、机械传动和联接等机械部分，是实现产品功能的基础，因此在结构、材料、几何尺寸等方面提出了更高的要求，以满足机电一体化产品高效、多功能、稳定可靠、节能和轻巧等多种要求。

1.2 动力系统

动力系统为机电一体化产品提供动力和能量，用于驱动执行机构工作完成预定的主功能，动力系统主要包括电动、液压、气动等各种类型的传动装置。

1.3 传感与检测系统

传感器用于将机电一体化产品所需的各种参数转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。它是实现自动控制、自动调节的关键环节，其功能越强，系统的自动化程度就越高。传感与检测系统一般由测量仪器或仪表组成，要求其具有体积小、便于安装、精度高、灵敏度高、精确度高和抗干扰等特点。

1.4 信息处理及控制系统

信息处理及控制系统主要是由计算机的硬件、软件和接口部分组成，用于接收传感与检测系统反馈的各种信息，并对其进行相应的处理，来实现相应的控制功能。为了与计算机进行数据通信，数据格式及接口均采用同一标准。

1.5 执行机构

由于机电一体化产品的种类和作业对象不同，执行机构存在较大差异。执行机构通常采用机械、液压、气动等机构，它在控制系统的作用下完成要求的动作，从而实现机电一体化产品的主功能。执行机构是产品主功能的直接执行机构，其性能好坏直接决定产品的性能，因而是机电一体化产品中最重要的组成部分。

机电一体化产品的上述5个组成部分在工作中相互协调，共同实现相应的功能。在结构上通过各种接口及其相应的软件有机地结合在一起，从而构成一个内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品。

2 机电一体化技术的发展趋势

发展现状和新技术的发展，机电一体化将朝着以下几个方向发展：

1）智能化

智能化是机电一体化产品与传统机械产品的主要功能区别之一，也是机电一体化技术发展的重点方向。计算机处理器运算速度的逐步提高和信息传感技术的集成，极大地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。机电一体化产品可以模拟人类智能，在某种程度上可以进行简单的判断、决策能力，从而在一不定期程度上取代了人的部分劳动，机器人及数控机床就是智能化应用的明显例子。

2）系统化

机电一体化系统可以将多项功能的控制和管理进行多种组合，具有较强的灵活性，并且其产品的通信功能大大加强，未来的机电一体化产品更加注重人机对话功能，将人类的智慧融入产品当中，从而更好地为人类服务。

3）微型化

所谓微型化就是使机电一体化产品变得体积更小、运动更加灵活，可以进行更加细微的操作，因此在系医学、航空航天等领域都有非常广泛的应用。微型化的发展瓶颈在于如何实现机械技术微型化，当前微型化产品的加工一般采用超精密技术，包括光刻技术和蚀刻技术。

4）模块化

模块化发展是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。当前各类机电产品种类繁杂、形态各异，如何使这类产品具有较强的通用性、互换性、易延展性，这给科技人员提出了一个较难的课题。只有通过制订一系列标准规范，尤其是在各类接口方面进行规范，才能实现产品软件、硬件的互换性、通用性，为模块化工作奠定的基础。机电一体化产品生产厂家都可以利用这些模块化的产品部件开发新产品，避免浪费重复开发的资源，同时在一定程度上降低了产品的制造成本，提高企业的市场竞争力。

5）网络化

网络技术的迅速发展给机电一体化带来重大影响，使其朝着网络化方向发展，各种远程监控技术也得到了飞速发展，远程论断、远程控制、远程协助给我们的生活带来的极大的方便。

6）绿色化

众所周知，绿色产品给我们带来的是健康和希望，绿色化是社会发展的趋势，全世界都在为产品的绿色化、环境的绿色化而努力，机电一体化产品的绿色化也必然是一种发展趋势，如果减少机电一体化产品生产制造、使用过程中对环境造成的危害是这类产品研发的一个课题。

综上所述，机电一体化产品是多种学科技术的综合，是机械工业技术发展到一定阶段的产物，它给机械工业的发展带来了质的飞跃，具有划时代的意义。未来的机电一体化技术一定能在多个领域为机械工业的发展起到强有力的推动作用，是未来机械工业发展历程中不可或缺的关键重要技术。

机电一体化是由机械、电子、计算机等多个学科综合在一起，它的发展带动了其它相关技术的发展。根据国内外机电一体化的

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