【文章內(nèi)容簡介】 信息向執(zhí)行器發(fā)出相應(yīng)的控制；電子控制單元又稱ECU（Electrical Control Unit ），是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)將來自各傳感器的檢測(cè)信號(hào)和外部輸入命令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、計(jì)算、分析，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程度和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的地進(jìn)行；執(zhí)行器的作用是根據(jù)電子控制單元的指令驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行器是運(yùn)動(dòng)部件，通常采用電力驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)等幾種方式；動(dòng)力源是機(jī)電一體化產(chǎn)品能量供應(yīng)部分，其作用是按照系統(tǒng)控制要求向機(jī)械系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力使系統(tǒng)正常運(yùn)行。提供能量的方式包括電能、氣能和液壓能，以電能為主。第三章 21世紀(jì)機(jī)電一體化 機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)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(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。 數(shù)字化　　微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。 智能化　　即要求機(jī)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(jī)床上增加人機(jī)對(duì)話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會(huì)給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。 模塊化　　由于機(jī)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元；具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。 網(wǎng)絡(luò)化　　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，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锟沙浞窒硎芨鞣N高技術(shù)帶來的好處，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 人性化　　機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何給機(jī)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(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對(duì)人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。 微型化　　微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)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(xué)研制出第一個(gè)醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個(gè)微電機(jī)以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機(jī)理研究方面取得了很大進(jìn)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(jì)、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)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(jī)器人等）。 集成化　　集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測(cè)、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化與高效率，應(yīng)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(yùn)轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個(gè)層次有機(jī)地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。 帶源化　　是指機(jī)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(duì)于運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動(dòng)力源具有獨(dú)特的好處。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。 綠色化 科學(xué)技術(shù)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(shí)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(hù)環(huán)境，回歸自然，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)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(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀時(shí)應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時(shí)，產(chǎn)品可分解和再生利用?！皺C(jī)電一體化”20世紀(jì)80年代開始，國內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)開始興起，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，尤其是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和市場競爭的日益激烈,使產(chǎn)品的科技含量更高，更新?lián)Q代速度日益加快,人們對(duì)商品需求更加多樣和高品質(zhì)化，所以傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)正在發(fā)生十分深刻的轉(zhuǎn)變,對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)、成本要求逐漸提高，而且對(duì)于企業(yè)來說，對(duì)其自身的交貨期、成本控制等方面都提出了更好的要求。我國為了適應(yīng)市場需要，對(duì)制造業(yè)的這場巨大而深刻的革命十分關(guān)注,認(rèn)為其既是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)，近年來，我國在發(fā)達(dá)國家大量引進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)，并且研發(fā)了一系列擁有我國獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)電一體化產(chǎn)品和技術(shù)，所以，雖然我國的機(jī)電一體化技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比，仍有很大差距，但較之以前，具有更加系統(tǒng)化、智能化等方面的特點(diǎn)。 機(jī)電一體化已經(jīng)成為從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)、加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維修等全過程的技術(shù)系統(tǒng)，其技術(shù)體系各學(xué)科間不斷融合,其學(xué)科的界限性逐漸變淡甚至消失。生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大及最佳經(jīng)濟(jì)效果的追求,使先進(jìn)制造技術(shù)產(chǎn)生一系列技術(shù)與管理相結(jié)合的新的生產(chǎn)方式。計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、新材料技術(shù)、管理技術(shù)等的引入并與傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合,使制造技術(shù)成為一個(gè)能駕馭生產(chǎn)過程的系統(tǒng)工程。發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的目的在于實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn),并取得理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。 對(duì)于國外發(fā)達(dá)國家來說，由于其資金、技術(shù)和設(shè)備等方面的優(yōu)勢(shì)十分明顯,所產(chǎn)處的機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅質(zhì)量較高，并能更好的適應(yīng)市場多樣化需求,使獲得最大的經(jīng)濟(jì)利益。但是，我國由于科技技術(shù)發(fā)展水平相對(duì)較低，需經(jīng)過一定時(shí)間后，其科技水平才能達(dá)到國際先進(jìn)水平。所以，在科技實(shí)力方面，需要在引進(jìn)國外先進(jìn)科技的前提下根據(jù)我國情況對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，并創(chuàng)造出具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)手段，而在市場經(jīng)營和商業(yè)營銷方面，要促進(jìn)商品品質(zhì)的提升和發(fā)展，并且要獨(dú)立研發(fā)適合中國國情的、具有中國特色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并對(duì)于是市場歡迎的高技術(shù)的機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品,需要投入大量的資金和技術(shù)力量進(jìn)行開發(fā)，爭取利用這些商品擴(kuò)展市場，并在技術(shù)方面有巨大突破,為我國機(jī)電一體化技術(shù)的綜合持續(xù)發(fā)展提供更大的技術(shù)支持和儲(chǔ)備。 我國用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度 我國用機(jī)電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。 我國用機(jī)電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責(zé)任重，有意義。在我國工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的企業(yè)還占相當(dāng)大的比重。近年來我國的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問題，有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認(rèn)也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機(jī)電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化產(chǎn)品功能強(qiáng)、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須