在控制方法上主要是从手动到自动； 在控制功能上，是从简单到复杂； 在操作上，是由笨重到轻巧。 随着新的控制理论和新型电器及电子器件的
出现，又为电气控制技术的发展开拓了新途径。
第一节 机电一体化系统 四 机电一体化技术的发展历程及趋势
2、机电一体化技术的发展趋势 （1）光机电一体化 （2）柔性化 （3）智能化 （4）仿生化 （5）微型化 （6）网络化
二、微型机械的实际应用
从昆虫类动物身上找到了灵感，利用 机械组件和电子电路打造出了一种微 型机器虫，该微型机器虫可在1秒钟 内可爬升1英尺（约30厘米）。
蜻蜓
荷兰戴夫特技术大学，研发人员介绍微型的飞行昆虫机器人DelFly Micro。这种机器人只有3g重、10cm长，飞行速度却可以达到18千 米/小时，另外还可配备无线摄像
物理传感器
光电传感器
红外测温传感器
陶瓷压力传感器
化学传感器
红外二氧化碳传感器
防爆型可燃气体传感器
氯化氢（盐酸）气体HCL传感器
氧气传感器
生物传感器
传感器的其他分类
按技术发展分
聋哑传感器 智能传感器 网络传感器
按能量来源分
能量控制型传感器 能量转换型传感器
第四节 传感与检测技术
4.传感器的发展动向 （1）开发新型传感器 （2）开发新材料 （3）微型化传感器 （4）传感器多功能集成化 （5）传感器的智能化和网络化
第五节 微型机械的兴起和应用
即微机电系统，是20世纪末兴起的，本世纪 初快速发展的高科技前沿领域，是当前一个十分 活跃的工程科学。
它涉及多学科的交叉：如物理学、现代光学、 现代力学、化学、生物学等基础学科，以及材料、 机械、电子、信息等各工程技术学科。
第五节 微型机械的兴起和应用
一、微型机械发展的起源
电气伺服系统 液压伺服系统 气动伺服系统。 按系统的控制方式分为： 开环伺服系统 半闭环伺服系统 闭环伺服系统。
开环伺服系统
☆ 开环伺服系统采用步进电机作为驱动元件； ☆ 没有位置反馈回路和速度反馈回路； ☆ 设备投资低，调试维修方便，但精度差； ☆ 用于中、低档数控机床及普通机床改造。
闭环伺服系统
与机械电子学的关系 • 不是简单的提升 • 基本组成相同
2、MEMS的发展 20世纪60年代-，集成电路制造工艺，CD目前 已达45nm，在1mm2内有若干个G以上容量的单元电路 体微加工、深槽加工技术发展，形成MEMS制造 技术。典型代表： 德国LIGA 技术
MEMS发展的重要标志 • 制作水平方面——微马达（静电） • 应用水平方面——微飞行器、微机器人
四、微机电系统（MEMS）
1、定义： 美国为微机电系统，即MEMS。由电子和机械元件
组成的集成微器件、微系统，能将计算、传感与 执行融合为一体，尺度在微米到毫米之间。
日本为微型机械，是由只有几毫米大小的功能元 件组成的，它能够执行复杂、细微的工作。
欧洲为微系统，微结构产品具有微米级结构并具 有由微结构形状提供的技术功能。
3．常用的微型机械加工方法的分类 第一类：使用传统的超精加工方法加工微型机件
（如；车、铣、刨、磨、钻）
第二类：利用成熟的IC（集成电路）加工工艺 第三类：一些有应用前景的技术。如LIGA工艺
技术发展 其他分类
按工作原理分
1
物理传感器
利用某些敏感元 件的物理性质或 某些功能材料的 特殊物理性能的 传感器，并将这 些物理特性转变 为电信号。
2
3
化学传感器
利用化学反应原 理，把无机或有 机化学物质成分、 含量转换为电信 号。
生物传感器
利用生物活性物 质选择性来识别 的和测定生物化 学物质的传感器。
☆闭环伺服系统的位置检测装置安装在机床的工作台上； ☆检测装置构成闭环位置控制。 ☆闭环方式被大量用在精度要求较高的大型数控机床上。
半闭环伺服系统
☆位置检测元件安装在电动机轴上或丝杠上，用以精确控制 电机的角度，为间接测量；
☆坐标运动的传动链有一部分在位置闭环以外，其传动误差 没有得到系统的补偿；
立式铣床
加工中心
刀库刀具定位电机 机械手旋转定位电机
带制动器伺服电机 主轴电机
伺服电机
第一节 机电一体化系统
二 机电一体化系统的特点
体积小，质量轻
1
控制装置和检测装置迅速向轻型
化和小型化发展。
可靠性高
2
非接触式传感与检测设备的广泛
应用使可靠性得到提高
柔性好
3
用计算机软件可以调整系统执行
机构的运动，适应多样化发展。
第一节 机电一体化系统
（3）20世纪90年代，智能化阶段。可编程序 控制器、“电力电子”等的发展为“机电一体化” 提供了坚强基础。 （4）激光技术、模糊技术、信息技术等新技 术使"机电一体化"跃上新台阶.
第一节 机电一体化系统
机电一体化技术——科学技术不断发展，生产工 艺提出新要求而迅速发展的。
第三节 可编程控制器
2.可编程控制器的定义 PLC是一种专门为在工业环境下应用而设
计的数字运算操作的电子装置。 采用可以编制程序的存储器，用来在其内部
存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算 术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式 的输入和输出，控制各类机械或生产过程。
第三节 可编程控制器
美国：微电子机械系统（MEMS） （MicroElectroMechanicalSystem） 欧洲：微系统技术（MST）
（MicroSystemTechnology） 日本：微机械（Micromachine）
传感器
信号处理
执行器
微 机 电 系 统 的 模 型
2、微型机械的两个基本特征 微小尺度 系统集成
第二节 伺服驱动系统
1.“伺服”的起源
无信号输入时，转子静止不动；接到信号后，转子 立即转动；信号消失时，转子能自动停止。
2.伺服系统的定义
是使物体的位置、角度、状态等输出被控量能够跟 随输入目标值任意变化的自动控制系统，又称随动系统 或伺服机构。
CNC装置是数控机床的“大脑” ， “指挥机构” 伺服系统是数控机床的“四肢” ， “执行机构”。
第三节 可编程控制器
4.可编程控制器的特点及应用 应用：（1）开关量逻辑控制。 （2）过程控制。 （3）运动控制。 （4）数据处理。 （5）通信联网。
第三节 可编程控制器
5.可编程控制器的发展趋势 （1）向高速度、大容量方向发展。 （2）向超大型、超小型方向发展。 （3）大力开发智能模块，加强联网与通信能力。 （4）增强外部故障的检测与处理能力。 （5）编程语言多样化。
☆半闭环伺服系统的精度低于闭环系统。 ☆适用于精度要求适中的中小型数控机床。
第二节 伺服驱动系统
5.伺服系统的执行元件 直接参与调节以及完成动作指令的叫执行元件。 按 可编程控制器
可编程控制器（PLC） 是在继电—接触器控制系统基础上开发出来
第一节 机电一体化系统
三 机电一体化系统的构成
机械 本体
动力 系统
机电一体化系统
传感检 测系统
信息处 理与控 制系统
执行 元件
必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换
第一节 机电一体化系统
四 、机电一体化技术的发展历程及趋势
1、机电一体化技术的发展历程 （1） 20世纪50-60年代末，机电一体化概 念还未提出。 （2）20世纪70-80年代，数控机床的问世, 写下了“机电一体化”历史的第一页; 微 电子技术为“机电一体化’’带来勃勃生 机。
1962年第一个硅微型压力传感器问世。 1965年斯坦福大学研制出硅脑电极探针。 1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径
为60～12μm的利用硅微型静电机。 21世纪美国能源部所属的桑迪亚国家实验室研制
出微型发动机。
3 MEMS的形成与发展
1、MEMS的形成基础 学科交叉的产物 机械电子学——机械学、电子学、计算机技术交叉 MEMS——机/电/磁 /光/声/热/液/气/生/化等多学科 交叉
3.可编程控制器的分类 按容量分为：小型、中型和大型PLC。 按结构形式分为：整体式PLC、模块式PLC、
叠装式PLC。 按功能分为：低档PLC、中档PLC、高档PLC。
第三节 可编程控制器
4.可编程控制器的特点及应用 特点：（1）可靠性高，抗干扰能力强。 （2）适应性强，应用灵活。 （3）编程方便，易于使用。 （4）控制系统设计、安装、测试方便。 （5）维修方便，维修工作量小。 （6）功能完善。
3、微型机械与普通机械的不同 两者的设计和制作方法不同 控制方法和工作方式不同 与环境的关系不同 不可忽视的尺度效应
五、微型机械中的IC工艺 1.机械制造方法的概述
2.微型机械加工的特点 首先，微型机械加工精度 其次，如何装配微型机械 第三，微型机械的价格问题 最后，系统的微型化
第一节 机电一体化系统
六 机电一体化的相关技术
1.机械技术 2.计算机与信息处理技术 3.自动控制技术 4.系统总体技术 5.传感与检测技术 6.伺服传动技术
第二节 伺服驱动系统
伺服驱动技术是机电一体化技术的重要组 成部分，是一种实现从控制信号到机械动作的 转换技术。 功能：在控制指令的指挥下，控制驱动 元件，使机械的运动部件按指令要求运动，并 具有良好的动态性能。
第七章 自动化技术及应用
第七章 自动化技术及应用
1 机电一体化系统 2 伺服驱动系统 3 可编程控制器 4 传感与检测技术
第一节 机电一体化系统
一 机电一体化技术的内涵
机电一体化技术是在信息论、控制论和系 统论的基础上，在计算机、传感器和软件技术 三者的支撑下发展起来的。