【導(dǎo)讀】1:WhatIs"Mechatronics"?

　　

【正文】 電子相互結(jié)合。在過去，只是就事論事，最近由于世界上電子技術(shù)的不可抵擋的先進(jìn)性，且能夠?qū)嶋H的簡化機(jī)械裝 置。機(jī)械技術(shù)行業(yè)開始將電子技術(shù)與機(jī)械“聯(lián)姻”。 最直接的機(jī)電一體化改革體現(xiàn)在自動化工業(yè)。我們進(jìn)入了一個嶄新的時代，一輛汽車是只有幾個電子元件就能控制的機(jī)器。 首先是起動器馬達(dá)，接著出現(xiàn)的是發(fā)電機(jī)。每一次都使產(chǎn)品有了新的進(jìn)步，之后半導(dǎo)體電子元件（由集成塊、晶體管和二極管組成）的出現(xiàn)成為機(jī)械行業(yè)的奇跡。現(xiàn)今的機(jī)器是由微處理器控制，由機(jī)器人生產(chǎn)，故障分析由與外接口連接器連接的電腦控制，自動化機(jī)器引擎。電子技術(shù)已再三的改善了機(jī)械系統(tǒng)的性能。這是機(jī)電一體化的精華─機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)預(yù)先計劃應(yīng)用和有效結(jié)合以創(chuàng)造一種最佳 的產(chǎn)品。 美國貿(mào)易部最近的一篇題為“日本技術(shù)規(guī)則委員會關(guān)于機(jī)電一體化評論”的報告比較了美國和日本在機(jī)電一體化技術(shù)上的研究和發(fā)展。除了少數(shù)領(lǐng)域外，完成使機(jī)電一體化的原理具體化的下一代系統(tǒng)的研制所必須的技術(shù)完全在日本人所能及的范圍內(nèi)。 在下列三個方面作了比較：基礎(chǔ)研究、試樣樣品和產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)三個方面。除了機(jī)械視覺系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)外，日本的基礎(chǔ)研究與美國的是可以相比的，日本人在機(jī)器視覺系統(tǒng)（系統(tǒng)通過傳感、物體識別、圖象分析和解釋來確定物體的方位和形狀的能力，稱為機(jī)械視覺系統(tǒng)）日本人工智能方面的研究比美國相對落后，主要是 日本人不認(rèn)為人工智能是與他們將來系統(tǒng)結(jié)合的關(guān)鍵。如果需要的話，他們甚至關(guān)閉且不研究人工智能。在試樣試品和產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)方面，日本與美國持平，甚至超過美國，并在一段時間內(nèi)仍保持領(lǐng)先勢頭。 美國貿(mào)易部的報告總結(jié)出：日本仍然保持其地位，在一些情況下，對于機(jī)電一體化的應(yīng)用仍勝于美國。他們在機(jī)電一體化方面的進(jìn)步是非常重要的，因?yàn)樗窍乱淮詳?shù)據(jù)為主導(dǎo)的設(shè)計及制造技術(shù)的重要手段。實(shí)際上，美國貿(mào)易部報告的結(jié)論會對日本的工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生更深遠(yuǎn)的影響。 為了縮小差距，我們不僅要制造新的工具，而且我們要走的路更遠(yuǎn)。如果我們接受電子元件最 佳結(jié)合的機(jī)械系統(tǒng)將是未來的浪潮。這一事實(shí)，那么我們一定能理解。這波紋效應(yīng)一直到大學(xué)都能感覺到。在大學(xué)里我們把機(jī)械學(xué)和電子學(xué)這兩門學(xué)科分離，而且僅在偶然的綜合性課程中允許二者相遇。現(xiàn)在的課程必須能夠創(chuàng)造新的混合型的工程師──機(jī)電一體化工程師。只有這樣，我們才能保證將來下一代的產(chǎn)品設(shè)計者和制造工程師將在新的技術(shù)領(lǐng)域有出色的表現(xiàn)。 我們必須需要重新思考一下我們現(xiàn)代的劃分我們機(jī)電一體化工程師成員的方法，既要彼此互相區(qū)別，而又要與產(chǎn)品工程師相互區(qū)別。居住在一起，個人之間相互交流在產(chǎn)品將產(chǎn)生一種復(fù)雜的效應(yīng)。最大化的相互 作用是優(yōu)化設(shè)計和新產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵。 機(jī)電一體化的定義的重要性不在于它是詞語的簡單組合，他把工程技術(shù)和制造技術(shù)相互結(jié)合，他會改變我們設(shè)計和生產(chǎn)下一代高科技產(chǎn)品的方式，充分為機(jī)電一體化提供基礎(chǔ)，并強(qiáng)有利的推行機(jī)電一體化的國家將把世界導(dǎo)向一場具有深遠(yuǎn)意義的新一代技術(shù)革命。 2：機(jī)電一體化的優(yōu)勢 機(jī)電一體化對于許多產(chǎn)品和制造者聽起來似乎是近乎理想的完美境界，因?yàn)闄C(jī)電一體化幾乎能解決生產(chǎn)制造中的所有問題，更特別的是，他很有可能顯著的提高工廠產(chǎn)品的產(chǎn)量。廣泛的利用機(jī)電一體化組成部分例如 CAD(計算機(jī)輔助設(shè)計 )、 CAP(計算機(jī)輔助計劃 )和 MIS(管理信息系統(tǒng) )幫助的編制進(jìn)度。并且柔性制造系統(tǒng)、計算機(jī)輔助設(shè)計、計算機(jī)集成制造設(shè)備，可以大大的降低生產(chǎn)制造的工作周期，這子系統(tǒng)降低產(chǎn)品成本和提高設(shè)備的利用率，與 CAE(計算機(jī)輔助工程 )、 CAD、 CAM(計算機(jī)輔助制造 )相結(jié)合的機(jī)電一體化能創(chuàng)造更經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，利 用控制和聯(lián)絡(luò)的提高，降低圖紙數(shù)量，并且 CAM 設(shè)備減少了安裝和控制機(jī)器的時間。 許多公司更廣泛的利用計算機(jī)把他們的工廠看成是機(jī)電一體化構(gòu)想的試樣點(diǎn)。但是，經(jīng)過嚴(yán)密考察后，他們的結(jié)合是水平的──只在生產(chǎn)領(lǐng)域──包括主要的生產(chǎn)制造和管理階層。通用電器公司成為工廠汽車系統(tǒng)的主要賣主，已經(jīng)推出其宏偉計劃合并其旗下的數(shù)個公司，包括伊利機(jī)車廠 、斯克奈塔氣輪機(jī)廠、夏洛茨維爾制造分工司。機(jī)電一體化的主要優(yōu)勢著重放在先進(jìn)制造技術(shù)和工廠自動化。 機(jī)器設(shè)備的高利用率 典型的講，一套機(jī)電一體化機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)量是在獨(dú)立車間的環(huán)境下、相 同的機(jī)器條件下的三倍。當(dāng)機(jī)器一空閑下來時，就讓計算機(jī)調(diào)度每一個零件到這臺機(jī)器，同時在自動材料輸送關(guān)系系統(tǒng)中使零件運(yùn)動，并且把適當(dāng)?shù)挠嬎銠C(jī)程序下行傳輸?shù)竭@臺機(jī)器 80，這樣就能使機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到很高的效率。另外，已經(jīng)固定在托板上的零件到達(dá)機(jī)器，以使零件裝卡時機(jī)器不必等待 ─ ─把零件固定在托板上是單獨(dú)的工作站上完成的。 降低設(shè)備資金消耗 機(jī)器設(shè)備的高利用率，原因在于在作用同樣工作時機(jī)電一體化系統(tǒng)比傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)需要更少的機(jī)器設(shè)備。當(dāng)利用機(jī)電系統(tǒng)代替加工中心時，減少 1/3 的機(jī)器設(shè)備是正常的。 降低工人的勞動消耗 因 為每一臺機(jī)器是完全在計算機(jī)控制下不用工人一直盯著工作，直接的減少了機(jī)器工人的監(jiān)工或者維修工、零件的檢察員，不太需要有技能的人員。例如在車間夾緊、卸下工件。然而，在機(jī)電一體化工作環(huán)境下與傳統(tǒng)的工作車間相比不需要更高的技術(shù)。勞動力資金的減少在某種程度上與傳統(tǒng)工作車間不需要的技術(shù)是相互抵消的。有計劃調(diào)度在制工件和減少產(chǎn)品設(shè)計到投產(chǎn)時間或從定貨到交貨時間。 與單獨(dú)車間環(huán)境下相比，利用機(jī)電一體化系統(tǒng)在減少在制工件方面是非常顯著的。據(jù)一些車間報道已經(jīng)減少了 80%，這些都?xì)w功于減少了定貨到交貨的時間的諸多因素，這些因素包 括：全部生產(chǎn)零件所需的設(shè)備都集中在一個小的區(qū)域內(nèi)；所需夾具的數(shù)量的減少；由于加工工藝被組合在工作單元中而引起的零件所必須通過的機(jī)器的數(shù)量的減少；以及分批進(jìn)入的和已在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的零件要進(jìn)行有效的計算機(jī)調(diào)度。 對改變的產(chǎn)品的需求快速響應(yīng) 機(jī)電一體化系統(tǒng)對于不同產(chǎn)品的生產(chǎn)需求和市場需求改變或者工程設(shè)計改變都有固有的靈活性。更進(jìn)一步，備用件的需求不會大大擾亂正常的機(jī)電一體化系統(tǒng)的生產(chǎn)活動。 生產(chǎn)的可維護(hù)性 許多機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠適度的降低當(dāng)一個或更多的機(jī)器失效后不能正常工作的機(jī)率。當(dāng)某臺機(jī)器失效后多余的機(jī)器和 原材料控制系統(tǒng)使系統(tǒng)繞過失效的機(jī)器，因此，生產(chǎn)量始終保持在一個恒定的百分率上。 高的產(chǎn)品質(zhì)量 經(jīng)常性的監(jiān)督機(jī)電一體化系統(tǒng)，特別是當(dāng)與沒有與合作系統(tǒng)聯(lián)合的機(jī)器系統(tǒng)相比能夠更能提高產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品設(shè)計性能與生產(chǎn)能力的基本結(jié)合，高水平的自動化夾具數(shù)量和駐留的機(jī)器數(shù)量的減少，設(shè)計的更好的永久性夾具，更加注意零件與機(jī)器的調(diào)整，所有這些都使單個零件質(zhì)量良好，零件之間有極好的一致性，并且導(dǎo)致返工成本的大大減少。 靈活的控制 靈活的控制能夠顯著的增加產(chǎn)品的產(chǎn)量，在一些設(shè)施里，機(jī)電一體化系統(tǒng)可以在中班和晚班和無人看管條件下自 動運(yùn)行，這種幾乎無人的操作方式目前是例外的情況，而不是常規(guī)，但是他可以變成常規(guī)。如果好的傳感器和計算機(jī)能夠控制和解決一些非預(yù)期的情況，例如刀具劃傷、零件流動阻滯等等。在這種操作模式下，監(jiān)察、安裝和維修可以在第一班即可完成。 靈活性 由于正確的操作可利用的占地面積的計劃，一個機(jī)電一體化系統(tǒng)最初可為低產(chǎn)量而設(shè)計。隨著需求的增長，可以容易的增添新機(jī)器，以提供需要的附加生產(chǎn)能力。 3: 機(jī)電一體化的組成 這一章節(jié)簡要的介紹機(jī)電一體化系統(tǒng)的原理，而且講述了需要機(jī)電一體化各個組成部分來 實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化工藝技術(shù)。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的 重點(diǎn)應(yīng)放在 工廠自動化，因?yàn)楣S自動化作為機(jī)電一體化整體技術(shù)中辦公自動化和家庭自動化的基礎(chǔ)。 系統(tǒng)原理 機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)包括產(chǎn)品設(shè)計的所有方面，產(chǎn)品的生產(chǎn)制造和與工廠管理部門由數(shù)字化驅(qū)動的相互協(xié)調(diào)的計算機(jī)輔助系統(tǒng)。但不同于以往的其他工藝技術(shù)，他們還包括與確定工長江要制造的產(chǎn)品有關(guān)的工序，這里 恰好是日本人以勝人一籌之處，使得許多美國公司注意并想知道為什么它們（占有）的市場份額正在消失。 一份關(guān)于這種工藝的周密調(diào)查講揭示：日本人已創(chuàng)造了非常適合于用戶的新產(chǎn)品，以至 我們的陳舊產(chǎn)品在市場上失去了光澤。他們引起了對他們產(chǎn)品的需要，并且是按照那個古老的原則做到這一點(diǎn)的，這個原則是：“給予顧客它所向要的東西，而不是給他認(rèn)為他鄉(xiāng)要的東西。 與顧客分擔(dān)設(shè)計過程是一種有趣的過程，當(dāng)把她作為機(jī)電一體化基本原理的一部分考慮時，這一過程為在工廠自動化方面發(fā)生的其他一切事實(shí)的動力。 ，機(jī)電一體化功能一般分為三類：與用戶相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計的市場分析，在工廠現(xiàn)場的產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，開明的工廠經(jīng)營管理。上述三大類功能，既強(qiáng)調(diào)需要改進(jìn)的設(shè)計，產(chǎn)品的制造，開明的管理，不是必然相互排斥的。實(shí)際上，把機(jī)電一體 化引入到這些系統(tǒng)的目的掃除它們之間的壁壘，從而使設(shè)計和制造系統(tǒng)能夠自然而然的連接起來，然而這三種功能構(gòu)成討論是很有好處的，特別，當(dāng)他們與典型的制造公司對應(yīng)更能體現(xiàn)其好處。