【文章內(nèi)容簡介】 的。這有點類似于活的生物：當控制系統(tǒng)（大腦）停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(tǒng)（大腦）工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物 —— 軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特點是硬件（肌中國地質(zhì)大學（武漢）遠程與繼續(xù)教育學院專科畢業(yè)論文 4 體） —— 軟件（大腦）一體，不可分割?？磥恚瑱C電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長的道路要走。 —— 微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產(chǎn)品時，就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執(zhí)行機構、傳感器、 CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發(fā)展方向。 機電一體化技術既是振興傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力，又是開啟機電行業(yè)產(chǎn)品結構、產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整大門的鑰匙。 中國地質(zhì)大學（武漢）遠程與繼續(xù)教育學院?？飘厴I(yè)論文 5 三、 一體化發(fā)展方向 機電一體化是機械、微電子、控 制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關技術的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。 （一） 數(shù)字化 微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡的迅速崛起，為數(shù)字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復。 （二） 智能化 即要求機電產(chǎn)品 有一定的智能 ,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在 CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設置智能 I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發(fā)展，為機電一體化技術發(fā)展開辟了廣闊天地。 （三） 模塊化 由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖 像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。 （四） 網(wǎng)絡化 由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術使家用電器網(wǎng)絡化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應朝網(wǎng)絡化方向發(fā)展。 （五） 人性化 機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體 化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方中國地質(zhì)大學（武漢）遠程與繼續(xù)教育學院?？飘厴I(yè)論文 6 面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。 （六） 微型化 微型化是精細加工技術發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng) (Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱 MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自 1986 年美國斯坦福大學 研制出第一個醫(yī)用微探針， 1988 年美國加州大學Berkeley 分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在 MEMS 工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發(fā)出各種 MEMS 器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。 （七） 集成化 集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結構的優(yōu)化與復合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化 與高效率，應使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。 （八） 帶源化 是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。 （九） 綠色化 科學技術的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。 中國地質(zhì)大學（武漢）遠程與繼續(xù)教育學院?？飘厴I(yè)論文 7 四、 機電一體化系統(tǒng) 機電一體化系統(tǒng)可分為機械和微電子系統(tǒng)兩大部分 ,各部分連接須具備一定條件 ,這個聯(lián)系條件 通常稱為接口。各分系統(tǒng)又由各要素 (子系統(tǒng) )組成。本文以機電一體化控制系統(tǒng) (微電子系統(tǒng) )為例 ,將接口分為人機與機電接口兩大類。 （一） 機電接口 由于機械系統(tǒng)與微電子系統(tǒng)在性質(zhì)上有很大差別 ,兩者間的聯(lián)系須通過機電接口進行調(diào)整、匹配、緩沖 ,因此機電接口起著非常重要的作用 :(1)行電平轉換和功率放大。一般微機的 I/O芯片都是 TTL電平 ,而控制設備則不一定 ,因此必須進行電平轉換 。另外 ,在大負載時還需要進行功率放大 。(2)抗干擾隔離。為防止干擾信號的串入 ,可以使用光電耦合器、脈沖變壓器或繼電器等把微機系統(tǒng)和控制 設備在電器上加以隔離 。(3)進行A/D 或 D/A 轉換。當被控對象的檢測和控制信號為模擬量時 ,必須在微機系統(tǒng)和被控對象之間設置 A/