【正文】 安徽 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 論 文 機電一體化 技術(shù)的 發(fā)展 與 應(yīng)用 系 別 專 業(yè) 班 級 姓 名 學(xué) 號 2021 ～ 2021 學(xué)年第 1 學(xué)期 1 論 文 摘 要 機電一體化是在以大規(guī)模集成電路和微型計算機為代表的微電子技術(shù)高速發(fā)展、機密機械高速發(fā)、機械與電子技術(shù)高度結(jié)合的現(xiàn)代化工業(yè)基礎(chǔ)上 ， 綜合應(yīng)用機械技術(shù)、自控技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測 試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信號變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等的技術(shù)集成。它從根本上改變了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)， 為人類帶來了巨大的經(jīng)濟效益。 機電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門自成一體的新型學(xué)科 ， 其基本特征可概括為機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā) ， 綜合 運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、 傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù) 。 在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值 ， 并使整個系統(tǒng)最終達到最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng) ， 就成為一個機電 一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。 機電一體化的發(fā)展趨勢機電一體化是集機械、電子、光學(xué)、控制、計算機、信息等多學(xué)科的交叉綜合 ， 它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。人工智能在機電一體化建設(shè)的研究日益獲得重視 ， 機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用 。 在傳統(tǒng)機械制造業(yè)是建立在規(guī)模經(jīng)濟的基礎(chǔ)上 ， 以低成本獲得高質(zhì)量和高效率 ， 其生產(chǎn)盈利是靠機器取代人力 ， 靠復(fù)雜的專業(yè)加工取代人的技能來獲取的。先進的機械制造業(yè)是以信息為主導(dǎo) ， 采用先進生產(chǎn)模式、先進制造系統(tǒng)、先進制造技術(shù)和先進組織管理形式的全新的機械制造業(yè) ， 其特征是全球化 、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造。使制造技術(shù)提高到新的高度。 還有 在飲料行業(yè)中的應(yīng)用。機電一體化技術(shù)是當今發(fā)展最快、應(yīng)用前景最為廣泛的技術(shù)之一。機電一體化技術(shù)在食品、飲料包裝機械的開發(fā)、設(shè)計和制造過程中的應(yīng)用。 機電一體化技術(shù)的 發(fā)展在現(xiàn)代工業(yè)中 也將越來越 占據(jù)極為重要地位。 關(guān)鍵詞： 新型學(xué)科、機電一體化系統(tǒng)、人工智能 2 目 錄 目 錄?????????????????????????? ? 2 第一 章 選題背景 ???????????????????? ? 3 第 二 章 概 述 ????? ??????????????? ? ? 5 2． 1 本課題研究的 目的 ?????????????????????? 5 2. 2 本課題研究的 內(nèi)容 ?????????????????????? 5 2. 3 本課題研究的 成果 ????????????????????? ? 7 第 三 章 機電一體化技術(shù) 的發(fā)展與應(yīng)用 ??????????? ? 9 3. 1 機電一體化 技術(shù) 在國民經(jīng)濟中的地位與 作用 ??????????? 9 3. 2 機電一體化技術(shù)現(xiàn)狀 ???????????????????? 11 3. 3 機電一體化技術(shù) 發(fā)展趨勢 ?????????????????? 12 3. 4 淺談 機電一體化技術(shù)未來發(fā)展 趨勢 ?????? ???????? 15 3. 5 機電一體化技術(shù) 的應(yīng)用和產(chǎn)品 ???????????????? 17 3. 6 機電一體化技術(shù) 研究 特點和 存在的 不足 與改進 ?????? ??? 22 . 1機電一體化技術(shù) 特點 ??????????????????? ???? 22 . 2機電一體化抗干擾技術(shù)問題研究 ???? ?????????????? 23 . 3太陽能熱泵技術(shù)存在的問題 ?????????? ?????? ???? 27 . 4接口 技術(shù)在 機電一體化系統(tǒng)中的問題 ???????????? ???? 27 . 5小結(jié) ?????????????????????????? ???? 30 3. 7 機電一體化技術(shù) 發(fā)展與應(yīng)用研究的小結(jié) ???????????? 30參考文獻 ???????????????????? ? ???? 32 3 第一章 選題背景 機電一體化 是在大規(guī)模集成電路和微型計算機為代表的微電子技術(shù)高速發(fā)展、精密機械高速發(fā)展、機械與電子技術(shù)高度結(jié)合的現(xiàn)代化工業(yè)基礎(chǔ)上 ， 綜合應(yīng)用機械技術(shù)、微電子技 術(shù)、自動控制技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信號變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等的一門群體技術(shù) ， 根據(jù)系統(tǒng)功能目標化組織結(jié)構(gòu)目標 ， 合理配置布局機械本體、執(zhí)行機構(gòu)、動力驅(qū)動單元、傳感測試元件、控制元件、微電子信息接收、分析、加工、處理、生產(chǎn)、傳輸單元和路線以及銜接接口元件等硬件元素 ， 并在軟件程序和微電子電路邏輯的控制下 ， 相互協(xié)調(diào)、有機融合和基礎(chǔ) ， 在高功能、高質(zhì)量、高可靠、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能的系統(tǒng)工程技術(shù)。 在網(wǎng)絡(luò)化世紀年代 ， 計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué) 技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育、日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片 ， 企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來 ， 只要其功能獨到 ， 質(zhì)量可靠 ， 很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及 ， 基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾 ， 而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。因此 ， 機電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 微型化微型化興起于世紀年代末 ， 機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng) ， 泛指幾何尺寸不超過的機電一體化產(chǎn)品 ， 并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn) 品體積小、耗能少、運動靈活 ， 在生物醫(yī)療 、 軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù) ，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù) ， 即超精密技術(shù) ， 它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。 綠色化工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。一方面 ， 物質(zhì)豐富 ， 生活舒適另一方面 ， 資源減少 ， 生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。于是 ， 人們呼吁保護環(huán)境資源 ， 回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生 ， 綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計 、 制造 、 使用和銷毀的生命過程中 ， 符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求 ，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少 ， 資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品 ， 具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境 ， 報廢后能回收利用。 4 系統(tǒng)化系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài) ， 進行任意剪裁和組合 ， 同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強 ， 一般除外 ， 還有 、 人格化。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系 ， 機電一體化的人格化有兩層含義。一層是 ， 機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人 ， 如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重 要 ， 特別是對家用機器人 ， 其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理 ， 研制各種機電一體花產(chǎn)品。事實上 ， 許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。 機電一體化綜合利用個相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢 ， 取得系統(tǒng)優(yōu)化效果 ， 有顯著地社會效益和技術(shù)經(jīng)濟效益。有提高精度、增強功能、提高生產(chǎn)效率 ， 降低成本、節(jié)約能源 ，降低消耗、提高安全性、可靠性、改善操作性和使用性、減輕勞動強度 ， 改善勞動條件、簡化結(jié)構(gòu) ， 減輕質(zhì)量、降低價格、增強柔性應(yīng)用功能。在國民經(jīng)濟中有十分重要的地位 ， 直接影響一個國家的制造業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品的性能、生產(chǎn)效率、經(jīng)濟效益 ，也 直接影響國家的經(jīng)濟發(fā)展。 機電一體化產(chǎn)品不僅自身具有很強的功能 ， 還可以使用這些設(shè)備形成更高級的機電一體換制造系統(tǒng)。機帶你一體化產(chǎn)品和機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)是機械制造工業(yè)進步的必然趨勢 ， 也是現(xiàn)代高新技術(shù)支持下的總技術(shù)發(fā)展的結(jié)果也是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶 ， 是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當然 ， 與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多 ， 并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ， 各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯 ，機電一體化技術(shù)的一闊發(fā)展前景也將越來越光明。 5 第二章 概 述 2. 1 本課題研究的目的 隨著科學(xué)技術(shù)日益走向整體化、交 叉化和數(shù)字化以及微電子技術(shù)信息技術(shù)的迅速發(fā)展 ， 機電一體化技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。本文對機電一體化技術(shù)的應(yīng)用進行闡述 ， 并對其發(fā)展進行探究。隨著科技的發(fā)展和市場需求的多樣化 ， 國內(nèi)外工程機械廠家日益關(guān)注產(chǎn)品的多功能開發(fā)。機械制造業(yè)在經(jīng)歷了內(nèi)燃機的動力革命和液壓、氣壓傳動的傳動革命之后 ， 現(xiàn)正致力于應(yīng)用電控技術(shù)來完成產(chǎn)品的操縱和控制革命 ， 以滿足用戶對產(chǎn)品環(huán)保、節(jié)能、操作舒適性及智能化監(jiān)控維護的要求 。 在傳統(tǒng)機械制造業(yè)是建立在規(guī)模經(jīng)濟的基礎(chǔ)上 ， 靠企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)批量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和重復(fù)性來獲得競爭優(yōu)勢的 ， 它強調(diào)資源的有效利用 ， 以低成本獲得高質(zhì)量和高效率 ， 其生產(chǎn)盈利是靠機器取代人力 ， 靠復(fù)雜的專業(yè)加工取代人的技能來獲取的。先進的機械制造業(yè)是以信息為主導(dǎo) ， 采用先進生產(chǎn)模式、先進制造系統(tǒng)、先進制造技術(shù)和先進組織管理形式的全新的機械制造業(yè) ， 其特征是全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造?，F(xiàn)代制造業(yè)集成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ， 充分利用電子計算機技術(shù) ， 使制造技術(shù)提高到新的高度。近年來 ， 制造工程領(lǐng)域的新技術(shù)相繼誕生 ， 如計算機數(shù)字控制、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)、柔性制造技術(shù)、敏捷制造、虛擬制造、并行工程等。 機電一體化技術(shù)是當今發(fā)展最快、應(yīng) 用前景最為廣泛的技術(shù)之一。機電一體化技術(shù)在食品、飲料包裝機械的開發(fā)、設(shè)計和制造過程中的應(yīng)用。不僅使單機的自動化程度大大提高 ， 而且使整條包裝生產(chǎn)線的自動化控制水平、生產(chǎn)能力得到很大提高 ， 使其競爭能力遠遠超過傳統(tǒng)的機械控制的同類設(shè)備?？梢源蟠蟾纳剖称凤嬃习b生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)品的質(zhì)量 ， 提高其國內(nèi)、國際競爭能力。 2. 2 本課題研究的內(nèi)容 機電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門自成一體的新型學(xué)科 ， 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展 ， 必將被賦一予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā) ， 綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、 自動控制技術(shù) 、計 算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù) ， 根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標 ， 合理配置與布局各功能單元 ， 在多功能、 6 高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值 ， 并使整個系統(tǒng)最終達到最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。機械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化 ， 仍屬傳統(tǒng)機械 ，其主要功能依然是代替和放大的體現(xiàn)。機電一體化的發(fā)展大體可以分為個階段。 世紀年代以前為第一階段 ， 這一階段稱為初級階段 ， 在這一時期 ， 人們不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能 ， 特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間 ， 戰(zhàn)爭極大地刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合 ， 這些機電相結(jié)合的軍用技術(shù) ， 戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用 ， 對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復(fù)起到了積極的作用。從當時研制和開發(fā)的總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平 機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展 ， 已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣使用。世紀一年代為第二階段 ， 可稱為蓬勃發(fā)展階段 ， 這一時期 ， 計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展 ， 為機電一體化的發(fā)展奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展 ， 為機電一體化的發(fā)展提供了 充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。 世紀年代后期 ， 開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段 ， 機電一體化進人深人發(fā)展時期。一方面 ， 光學(xué)、通信技術(shù)等進人了機電一體化 ， 微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳 ， 出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法 ， 機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時 ， 由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步 ， 為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究 ， 將促使機電一體化進一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。 機電一 體化的發(fā)展趨勢機電一體化是集機械、電子、光學(xué)、控制、計算機、信息等多學(xué)科的交叉綜合 ， 它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。因此 ， 機電一體化的主要發(fā)展方向如下智能化智能化是世紀機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設(shè)的研究日益獲得重視 ， 機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“ 智能化” 是對機器行為的描述 ， 是在控制理論的基礎(chǔ)上 ， 吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法 ， 模擬人類智能 ， 使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等 能力 ， 以求得到更高的控制目標。誠然 ， 使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能 ， 是不可能的 ， 也是不必要的。但是 ， 高性能、高速的微處理器