【文章內容簡介】 信息向執(zhí)行器發(fā)出相應的控制；電子控制單元又稱ECU（Electrical Control Unit ），是機電一體化系統(tǒng)的核心，負責將來自各傳感器的檢測信號和外部輸入命令進行集中、存儲、計算、分析，根據(jù)信息處理結果，按照一定的程度和節(jié)奏發(fā)出相應的指令，控制整個系統(tǒng)有目的地進行；執(zhí)行器的作用是根據(jù)電子控制單元的指令驅動機械部件的運動。執(zhí)行器是運動部件，通常采用電力驅動、氣壓驅動和液壓驅動等幾種方式；動力源是機電一體化產品能量供應部分，其作用是按照系統(tǒng)控制要求向機械系統(tǒng)提供能量和動力使系統(tǒng)正常運行。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世紀機電一體化 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。 數(shù)字化　　微控制器及其發(fā)展奠定了機電產品數(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。 智能化　　即要求機電產品有一定的智能,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。 模塊化　　由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，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、變頻調速電機一體的動力驅動單元；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)出新的產品。 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，機電一體化產品無疑應朝網(wǎng)絡化方向發(fā)展。 人性化　　機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、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，使用這些產品，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。 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）。 集成化　　集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優(yōu)化與復合，又包含在生產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。 帶源化　　是指機電一體化產品自身帶有能源，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品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發(fā)展方向之一。 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，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調而可再生利用的產品。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，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用?！皺C電一體化”20世紀80年代開始，國內機電一體化技術開始興起，隨著現(xiàn)代科學技術，尤其是計算機科學技術的迅速發(fā)展和市場競爭的日益激烈,使產品的科技含量更高，更新?lián)Q代速度日益加快,人們對商品需求更加多樣和高品質化，所以傳統(tǒng)的機械制造業(yè)正在發(fā)生十分深刻的轉變,對產品的品質、成本要求逐漸提高，而且對于企業(yè)來說，對其自身的交貨期、成本控制等方面都提出了更好的要求。我國為了適應市場需要，對制造業(yè)的這場巨大而深刻的革命十分關注,認為其既是機遇，也是挑戰(zhàn)，近年來，我國在發(fā)達國家大量引進機電一體化技術，并且研發(fā)了一系列擁有我國獨立知識產權的機電一體化產品和技術，所以，雖然我國的機電一體化技術與發(fā)達國家相比，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。 機電一體化已經成為從產品設計開發(fā)、加工制造到產品銷售及使用維修等全過程的技術系統(tǒng)，其技術體系各學科間不斷融合,其學科的界限性逐漸變淡甚至消失。生產規(guī)模的擴大及最佳經濟效果的追求,使先進制造技術產生一系列技術與管理相結合的新的生產方式。計算機技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術、管理技術等的引入并與傳統(tǒng)制造技術相結合,使制造技術成為一個能駕馭生產過程的系統(tǒng)工程。發(fā)展先進制造技術的目的在于實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活生產,并取得理想的技術經濟效果。 對于國外發(fā)達國家來說，由于其資金、技術和設備等方面的優(yōu)勢十分明顯,所產處的機電一體化產品不僅質量較高，并能更好的適應市場多樣化需求,使獲得最大的經濟利益。但是，我國由于科技技術發(fā)展水平相對較低，需經過一定時間后，其科技水平才能達到國際先進水平。所以，在科技實力方面，需要在引進國外先進科技的前提下根據(jù)我國情況對其進行改進和創(chuàng)新，并創(chuàng)造出具有我國自主知識產權的技術手段，而在市場經營和商業(yè)營銷方面，要促進商品品質的提升和發(fā)展，并且要獨立研發(fā)適合中國國情的、具有中國特色的機電一體化產品,并對于是市場歡迎的高技術的機電一體化技術和產品,需要投入大量的資金和技術力量進行開發(fā)，爭取利用這些商品擴展市場，并在技術方面有巨大突破,為我國機電一體化技術的綜合持續(xù)發(fā)展提供更大的技術支持和儲備。 我國用微電子技術改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度 我國用機電一體化技術加速產品更新?lián)Q代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。 我國用機電一體化產品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產品的責任重，有意義。在我國工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重。近年來我國的工業(yè)結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導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，但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產業(yè)，優(yōu)選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機電一體化，開發(fā)和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須