畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)展)(編輯修改稿)
2024-08-26 23:14 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器已從過(guò)去的力平衡機(jī)械傳感式發(fā)展成固態(tài)傳感式,如電容式、復(fù)合半導(dǎo)體壓阻式、石英諧振式、擴(kuò)散硅式。微處理器使變送器具有誤差補(bǔ)償、自動(dòng)標(biāo)定與調(diào)零、自動(dòng)變換量程和故障自診斷等多種功能。傳感器的水平反映了一個(gè)國(guó)家的科技發(fā)達(dá)程度,世界各國(guó)都非常重視,特別是對(duì)一些新穎的先進(jìn)的高科技傳感器的研究,如超導(dǎo)傳感器、集成光學(xué)傳感器、生物傳感器、智能傳感器、化學(xué)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、薄膜傳感器、模糊傳感器等。生物傳感器具有信息采集、轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)榷喾N功能,能了解生命過(guò)程中的各種信息,如用于診斷疾病的DNA傳感器以及各種人造器官的生物傳感器,有著廣闊的應(yīng)用前程。智能傳感器具有儲(chǔ)存、記憶、學(xué)習(xí)和控制功能。21世紀(jì),傳感器的發(fā)展趨勢(shì)是智能化、微型化、低功耗化、集成化、多功能化、無(wú)線化。三、機(jī)器人技術(shù)機(jī)器人技術(shù)的主要發(fā)展方向是智能化、模塊化、多機(jī)化、家庭化、極限化、微型化。智能化是指機(jī)器人具有人的思維、推理、情感和自主決策等高級(jí)智能。模塊化是指利用一些標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器人模塊(部件)迅速組成具有特定功能或多功能的機(jī)器人。比如,購(gòu)買(mǎi)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器人機(jī)身、手、腿、腦(機(jī)器人控制器),通過(guò)集成可快速生產(chǎn)出能完成某些作業(yè)的機(jī)器人。多機(jī)化是指現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中需要多臺(tái)機(jī)器人協(xié)同作業(yè),它比單機(jī)器人控制、規(guī)劃更難更復(fù)雜。家庭化是指隨著人類(lèi)社會(huì)的老齡化和年輕人價(jià)值觀的變化,機(jī)器人將越來(lái)越多地進(jìn)入家庭服務(wù)行業(yè),家用機(jī)器人在普通家庭中蘊(yùn)藏著巨大的潛在市場(chǎng)。盡管家用機(jī)器人的開(kāi)發(fā)和普及存在許多諸如智能、情感、控制、規(guī)劃、安全等問(wèn)題,但可以預(yù)料機(jī)器人將像計(jì)算機(jī)一樣進(jìn)入百姓家庭。極限化是指在一些非常惡劣的環(huán)境下進(jìn)行極限作業(yè)的機(jī)器人,比如火星探測(cè)、深海作業(yè)、火山救護(hù)等。極限作業(yè)機(jī)器人的需求將越來(lái)越大,是機(jī)器人的一個(gè)發(fā)展方向。微型化是指用微型機(jī)械和電子組成的機(jī)器人,它們可以進(jìn)行常規(guī)尺寸機(jī)器人無(wú)法進(jìn)行的作業(yè),比如微型醫(yī)用機(jī)器人能進(jìn)入人的血管,診斷心臟血管內(nèi)部的疾病,并用微型手術(shù)刀做手術(shù)。又如利用軍用微型機(jī)器人進(jìn)行監(jiān)視、攝取和收集信息。微型機(jī)器人的研究國(guó)內(nèi)外都非常重視,科學(xué)家正在研究類(lèi)似昆蟲(chóng)的機(jī)器人,還在設(shè)想研究出像生物細(xì)胞樣的機(jī)器人零件,并由它們組成具有自我“修復(fù)”功能的微型機(jī)器人第4章 機(jī)電一體化技術(shù) 工業(yè)化社會(huì)發(fā)展到今天,促使人們認(rèn)識(shí)到:“改造大自然,不破壞大自然。美化大自然,不污染大自然。來(lái)自大自然,回歸大自然”是人類(lèi)自身生存必須遵守的法規(guī)。現(xiàn)在就可以展望,21世紀(jì)的主題詞將是“環(huán)境保護(hù)”。因此,“精益求精”思想的“精”將拓展到人類(lèi)與環(huán)境的關(guān)系方面?！ ∪绻覀儼褭C(jī)械產(chǎn)品和制造機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)械裝置統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械系統(tǒng),則機(jī)電一體化技術(shù)的功能可歸結(jié)成以下6條,即:1)提高機(jī)械系統(tǒng)的性能,完成傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)不能完成的功能。2)提高機(jī)械系統(tǒng)的智能化程度,使人在更舒適的環(huán)境中工作。3)提高機(jī)械系統(tǒng)的可回收性。4)降低機(jī)械系統(tǒng)的原材料消耗。5)降低機(jī)械系統(tǒng)的能耗。6)降低機(jī)械系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的污染。 上述6條中至少有4條是和環(huán)境保護(hù)有關(guān)的。因而,進(jìn)入21世紀(jì),機(jī)電一體化技術(shù)的使命是要能提供一種:高性能、高原料利用率、低能耗、低污染、環(huán)境舒適和可回收的智能化機(jī)械產(chǎn)品?；蛘哂酶黃MART和名詞來(lái)說(shuō),提供一種滿(mǎn)足可持續(xù)發(fā)展原理的“綠色產(chǎn)品”。事實(shí)上,“綠色”的本意就是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用,也就是利用大自然而不破壞大自然的意思?！ 》催^(guò)來(lái),我們也可以說(shuō),只有充分地利用機(jī)電一體化技術(shù),才能生產(chǎn)出人們需要的綠色產(chǎn)品?？傊?人類(lèi)生存需要綠色產(chǎn)品。人類(lèi)生存需要制造綠色產(chǎn)品的機(jī)電一體化技術(shù)。我們把機(jī)電一體化技術(shù)放到“人類(lèi)生存需要”的高度來(lái)認(rèn)識(shí),就不難理解發(fā)展機(jī)電一體化的緊迫性,也不難看出機(jī)電一體化技術(shù)有著無(wú)限的發(fā)展空間。一、機(jī)電一體化技術(shù)的構(gòu)成 首先,要有一個(gè)明確的概念,就是要認(rèn)識(shí)到:機(jī)械工業(yè)是整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備工業(yè),是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。沒(méi)有“精良”的機(jī)械工業(yè),其它工業(yè)的“精良”就無(wú)從談起。因此,“精益求精”地把基礎(chǔ)搞好,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有非常重要的意義。然后,再來(lái)討論機(jī)電一體化技術(shù)的構(gòu)成問(wèn)題就有了一個(gè)共同的思想基礎(chǔ)?！ ?duì)于這個(gè)問(wèn)題,眾說(shuō)不一。但總起來(lái)說(shuō),機(jī)電一體化技術(shù)是信息技術(shù)向“機(jī)械母體”滲透的結(jié)果,即: 機(jī)械技術(shù)母體+信息技術(shù)子體 可以說(shuō),二者之關(guān)系有似“皮”和“毛”的關(guān)系。沒(méi)有皮,毛焉何附也?沒(méi)有毛,皮則裸露,失去保暖功能?！ ∫虼?是否可以說(shuō)機(jī)電一體化技術(shù)由3部分組成,即:1)機(jī)械部分———是整個(gè)產(chǎn)品的母體,包括機(jī)架、工作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)和動(dòng)力裝置等,具體實(shí)現(xiàn)人們最終需要的各種功能。2)信息處理部分———包括控制裝備和計(jì)算機(jī),是處理信息的部分,是產(chǎn)品的“神經(jīng)”。3)傳感器部分———包括各種傳感器,是信息的“轉(zhuǎn)換”部分,是產(chǎn)品的“感官”。如果把“轉(zhuǎn)換”,也看作是一種“處理”的話,傳感器部分也可包括在信息處理部分。二、機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)計(jì)原理 從方法學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā),機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)原理:1)整體最優(yōu)化原理 機(jī)電一體化技術(shù)要求從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合機(jī)械技術(shù)和信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)化?！ ∑鋵?shí),“最優(yōu)化原理”是人類(lèi)進(jìn)行科學(xué)技術(shù)活動(dòng)的基本思想動(dòng)力?！熬媲缶笔沁@一思想的生動(dòng)描述。人們?yōu)檫_(dá)到一定的目標(biāo),采用直接或間接的方法求得達(dá)到該目標(biāo)的最佳途徑。這里強(qiáng)調(diào)“整體最優(yōu)化”,正是運(yùn)籌學(xué)思想在機(jī)電一體化技術(shù)中的體現(xiàn)。2)智能化原理 這是機(jī)電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的主要區(qū)別之一,也是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的主要方向。 關(guān)于“智能”的定義。目前尚無(wú)確切和統(tǒng)一的說(shuō)法。但是,它首先是對(duì)人類(lèi)行為的描述?！爸悄堋敝饕爬ǔ鋈祟?lèi)有以下能力:感知能力。記憶能力。思維能力—包括形成概念的能力、判斷能力、推理能力?！ ∥覀冞@里所說(shuō)的“智能化”。是對(duì)機(jī)器行為的描述,是“仿人智能”,或者稱(chēng)之為“人工智能”(artificialintelligence)。具體地說(shuō),智能化就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(lèi)智能,以求得到更高的控制目標(biāo)。3)仿生原理 如果說(shuō)智能化是“仿人智能”,那么“仿生”便是對(duì)所有生物行為的模仿。生物世界是億萬(wàn)年生物進(jìn)化的結(jié)果,是“適者生存”這條自然規(guī)律“精雕細(xì)刻”的結(jié)果,是人類(lèi)的學(xué)習(xí)寶庫(kù)?，F(xiàn)代信息技術(shù)和機(jī)械技術(shù)使這一“模仿”比較容易,成為可能。4)柔性化原理 也可稱(chēng)之為“軟化原理”。由于使用了微電子技術(shù),可以而且應(yīng)當(dāng)盡量用軟件功能代替硬件功能。因?yàn)椤败浕笨梢允箼C(jī)械系統(tǒng)近乎完
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