【正文】 安徽 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 論 文 機(jī)電一體化 技術(shù)的 發(fā)展 與 應(yīng)用 系 別 專 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 2021 ～ 2021 學(xué)年第 1 學(xué)期 1 論 文 摘 要 機(jī)電一體化是在以大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)高速發(fā)展、機(jī)密機(jī)械高速發(fā)、機(jī)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(jī)械技術(shù)、自控技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè) 試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)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(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 機(jī)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(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā) ， 綜合 運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、 傳感測(cè)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(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值 ， 并使整個(gè)系統(tǒng)最終達(dá)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(gè)機(jī)電 一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合 ， 它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)的研究日益獲得重視 ， 機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用 。 在傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)是建立在規(guī)模經(jīng)濟(jì)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(jī)器取代人力 ， 靠復(fù)雜的專業(yè)加工取代人的技能來(lái)獲取的。先進(jìn)的機(jī)械制造業(yè)是以信息為主導(dǎo) ， 采用先進(jìn)生產(chǎn)模式、先進(jìn)制造系統(tǒng)、先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)組織管理形式的全新的機(jī)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(jī)電一體化技術(shù)是當(dāng)今發(fā)展最快、應(yīng)用前景最為廣泛的技術(shù)之一。機(jī)電一體化技術(shù)在食品、飲料包裝機(jī)械的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中的應(yīng)用。 機(jī)電一體化技術(shù)的 發(fā)展在現(xiàn)代工業(yè)中 也將越來(lái)越 占據(jù)極為重要地位。 關(guān)鍵詞： 新型學(xué)科、機(jī)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(jī)電一體化技術(shù) 的發(fā)展與應(yīng)用 ??????????? ? 9 3. 1 機(jī)電一體化 技術(shù) 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位與 作用 ??????????? 9 3. 2 機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)狀 ???????????????????? 11 3. 3 機(jī)電一體化技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì) ?????????????????? 12 3. 4 淺談 機(jī)電一體化技術(shù)未來(lái)發(fā)展 趨勢(shì) ?????? ???????? 15 3. 5 機(jī)電一體化技術(shù) 的應(yīng)用和產(chǎn)品 ???????????????? 17 3. 6 機(jī)電一體化技術(shù) 研究 特點(diǎn)和 存在的 不足 與改進(jìn) ?????? ??? 22 . 1機(jī)電一體化技術(shù) 特點(diǎn) ??????????????????? ???? 22 . 2機(jī)電一體化抗干擾技術(shù)問(wèn)題研究 ???? ?????????????? 23 . 3太陽(yáng)能熱泵技術(shù)存在的問(wèn)題 ?????????? ?????? ???? 27 . 4接口 技術(shù)在 機(jī)電一體化系統(tǒng)中的問(wèn)題 ???????????? ???? 27 . 5小結(jié) ?????????????????????????? ???? 30 3. 7 機(jī)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(xiàn) ???????????????????? ? ???? 32 3 第一章 選題背景 機(jī)電一體化 是在大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)高速發(fā)展、精密機(jī)械高速發(fā)展、機(jī)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(jī)械技術(shù)、微電子技 術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)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(biāo)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo) ， 合理配置布局機(jī)械本體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、傳感測(cè)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(jī)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(shí)現(xiàn)特定功能的系統(tǒng)工程技術(shù)。 在網(wǎng)絡(luò)化世紀(jì)年代 ， 計(jì)算機(jī)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(lái)了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片 ， 企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái) ， 只要其功能獨(dú)到 ， 質(zhì)量可靠 ， 很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及 ， 基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾 ， 而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此 ， 機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 微型化微型化興起于世紀(jì)年代末 ， 機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng) ， 泛指幾何尺寸不超過(guò)的機(jī)電一體化產(chǎn)品 ， 并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn) 品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)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(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù) ，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)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(dá)給人們生活帶來(lái)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(yán)重污染。于是 ， 人們呼吁保護(hù)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(yùn)而生 ， 綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì) 、 制造 、 使用和銷毀的生命過(guò)程中 ， 符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求 ，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少 ， 資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品 ， 具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境 ， 報(bào)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(jìn)一步采用開(kāi)放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài) ， 進(jìn)行任意剪裁和組合 ， 同時(shí)尋求實(shí)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(qiáng) ， 一般除外 ， 還有 、 人格化。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系 ， 機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是 ， 機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人 ， 如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重 要 ， 特別是對(duì)家用機(jī)器人 ， 其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層是模仿生物機(jī)理 ， 研制各種機(jī)電一體花產(chǎn)品。事實(shí)上 ， 許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)研制出來(lái)的。 機(jī)電一體化綜合利用個(gè)相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢(shì) ， 取得系統(tǒng)優(yōu)化效果 ， 有顯著地社會(huì)效益和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。有提高精度、增強(qiáng)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(dòng)強(qiáng)度 ， 改善勞動(dòng)條件、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu) ， 減輕質(zhì)量、降低價(jià)格、增強(qiáng)柔性應(yīng)用功能。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有十分重要的地位 ， 直接影響一個(gè)國(guó)家的制造業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品的性能、生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益 ，也 直接影響國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。 機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅自身具有很強(qiáng)的功能 ， 還可以使用這些設(shè)備形成更高級(jí)的機(jī)電一體換制造系統(tǒng)。機(jī)帶你一體化產(chǎn)品和機(jī)電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)是機(jī)械制造工業(yè)進(jìn)步的必然趨勢(shì) ， 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(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然 ， 與機(jī)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(shì)將越來(lái)越明顯 ，機(jī)電一體化技術(shù)的一闊發(fā)展前景也將越來(lái)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(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。本文對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行闡述 ， 并對(duì)其發(fā)展進(jìn)行探究。隨著科技的發(fā)展和市場(chǎng)需求的多樣化 ， 國(guó)內(nèi)外工程機(jī)械廠家日益關(guān)注產(chǎn)品的多功能開(kāi)發(fā)。機(jī)械制造業(yè)在經(jīng)歷了內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力革命和液壓、氣壓傳動(dòng)的傳動(dòng)革命之后 ， 現(xiàn)正致力于應(yīng)用電控技術(shù)來(lái)完成產(chǎn)品的操縱和控制革命 ， 以滿足用戶對(duì)產(chǎn)品環(huán)保、節(jié)能、操作舒適性及智能化監(jiān)控維護(hù)的要求 。 在傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)是建立在規(guī)模經(jīng)濟(jì)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(lái)獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的 ， 它強(qiáng)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(jī)器取代人力 ， 靠復(fù)雜的專業(yè)加工取代人的技能來(lái)獲取的。先進(jìn)的機(jī)械制造業(yè)是以信息為主導(dǎo) ， 采用先進(jìn)生產(chǎn)模式、先進(jìn)制造系統(tǒng)、先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)組織管理形式的全新的機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù) ， 使制造技術(shù)提高到新的高度。近年來(lái) ， 制造工程領(lǐng)域的新技術(shù)相繼誕生 ， 如計(jì)算機(jī)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(jī)電一體化技術(shù)是當(dāng)今發(fā)展最快、應(yīng) 用前景最為廣泛的技術(shù)之一。機(jī)電一體化技術(shù)在食品、飲料包裝機(jī)械的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中的應(yīng)用。不僅使單機(jī)的自動(dòng)化程度大大提高 ， 而且使整條包裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制水平、生產(chǎn)能力得到很大提高 ， 使其競(jìng)爭(zhēng)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的機(jī)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(guó)內(nèi)、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力。 2. 2 本課題研究的內(nèi)容 機(jī)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(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā) ， 綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、 自動(dòng)控制技術(shù) 、計(jì) 算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)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(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo) ， 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(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值 ， 并使整個(gè)系統(tǒng)最終達(dá)到最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化 ， 仍屬傳統(tǒng)機(jī)械 ，其主要功能依然是代替和放大的體現(xiàn)。機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為個(gè)階段。 世紀(jì)年代以前為第一階段 ， 這一階段稱為初級(jí)階段 ， 在這一時(shí)期 ， 人們不自覺(jué)地利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能 ， 特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間 ， 戰(zhàn)爭(zhēng)極大地刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合 ， 這些機(jī)電相結(jié)合的軍用技術(shù) ， 戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用 ， 對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。從當(dāng)時(shí)研制和開(kāi)發(fā)的總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平 機(jī)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(kāi)發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣使用。世紀(jì)一年代為第二階段 ， 可稱為蓬勃發(fā)展階段 ， 這一時(shí)期 ， 計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展 ， 為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展 ， 為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了 充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。 世紀(jì)年代后期 ， 開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段 ， 機(jī)電一體化進(jìn)人深人發(fā)展時(shí)期。一方面 ， 光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)人了機(jī)電一體化 ， 微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳 ， 出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法 ， 機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí) ， 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(jìn)步 ， 為機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究 ， 將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。 機(jī)電一 體化的發(fā)展趨勢(shì)機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合 ， 它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此 ， 機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向如下智能化智能化是世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)的研究日益獲得重視 ， 機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說(shuō)的“ 智能化” 是對(duì)機(jī)器行為的描述 ， 是在控制理論的基礎(chǔ)上 ， 吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)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(biāo)。誠(chéng)然 ， 使機(jī)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