计算机引导的机电一体化革命
机电一体化含义
• 机电一体化就是微电子技术向传统机 械技术渗透过程中逐渐形成的一个新 技术，是机械技术、计算机技术和微 电子技术等相互融合的产物。
• 目前尚无确切的定义。
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• 日本：Mechatronics是在机械的主功 能、动力功能、信息功能和控制功能 上引进微电子技术，并将机械装置与 电子装置用相关软件有机结合而构成 系统的总称。
机电一体化产品是富含高技术的技术密集型 产品。产品表现出整体结构最佳化、系统控制智 能化、操作性能柔性化。但实际产品大致可归纳 为两类：
第一类属于机械电子化产品，是机电一体化 的初级产品表现形式，即原有的机械产品采用了 微电子技术之后，其性能和功能都有了提高，甚 至在结构上也发生了变化。它们又可细分成：
数量的变化:
1985年: <3 1990年: 10 1995年: 50
绪论
机电一体化的特征
• 特征一：整体结构最优化 • 特征二：系统控制智能化 • 特征三：操作性能柔性化
绪论
特征一：整体结构最优化
• 最优：以能满足使用 要求为标准。
• 实质：从系统的观点 出发，应用机械技术 和微电子技术等进行 有机的综合，以实现 系统性能的最优化。
• 美国：机电系统 Mechatronic System • 中国：机电一体化
对含义的理解
I. 机电一体化的产生有其历史背景和条件 • 社会的需求
机械的发明与发展: 延伸人的体力 计算机的发明与发展: 延伸人的智力
• 技术的可能
II. 机电一体化所研究的内容是确定的 • 机电一体化技术 • 机电一体化产品
动
基础课程体系
化
人文社会科 自然科学与 军事与体育： 计算机：
课
学 基 础 : 政 数学：
军人思想品德 计 算 机 导 论
程
治,历史,管 理,经济,法
高等数学工 程数学大学
军事战略 军事地形学
语言设计 PC机原理
体
律,文学艺 术类课
物理普通化 学
军队基层管理 武器装备概论
系
体育
一、机电一体化的含义
电子调速装置
绪论
特征二：系统控制智能化
• 这是机电一体 化技术与传统 的工业自动化 最主要的区别 之一。
绪论
特征三：操作性能柔性化
• 柔性：从技术角度讲 ，即为软件。
• 计算机软件技术的引 入，使机电一体化系 统各个传动机构的动 作通过预定的程序由 电子系统协调完成。
柔性制造系统
机电一体化是一种观念的变革，设计思想的变革
其它先进制造机床：
精密车削加工机
数控等离子切割加工机
激光切割加工机
数控冲床
实例分析结论：
l 系统综合性强，涉及知识面广，且有深度 l 机械机构（设计、制造工艺）是基础 l 传感器测试、电机驱动技术是关键 l 计算机（硬件、软件）是核心 l 系统设计方法是桥梁
机械设计
几何量公 差与检测 机械原理
机电一体化技术的发展状况
二、机电一体化产品的作用与特点
什么样的产品是 机电一体化产品
机电一体化技术的作用
最大限度地改善产品的性能,同时降低产品造价及缩 短制造周期。
在汽车中的应用 数控机床, 机器人 消费电子产品: 微波炉,洗衣机,照相机,VCD机等 U.S.News1996年的统计,美国人每天遇到的Microcontroller的
01第一章-机电一体化系统设计绪论
绪论
请思考几பைடு நூலகம்问题
• 问题一：什么是机电一体化？ • 问题二：机电一体化技术与传统机电技
术区别和联系？ • 问题三：哪些产品应用了机电一体化技
术？
实例二：无人驾驶车辆
• 无人驾驶车辆是未来陆 军的重要力量，是实现 战争信息化、无人化的 重要载体，通过装载不 同的装备，可以代替人 在核生化、辐射和爆炸 物等危险复杂战场环境 中完成各种各样的军事 任务。
4）采用微电子技术增加了控制功能，如数控机 床（NC）、汽车防滑制动装置（ABS）、 微机控制的电机调速装置、微机控制的播种 机、微机控制的联合收割机、微机控制的孵 化器等。
第二类属于机械与电子融合的产品，是机电一 体化的高级产品表现形式，如工业机器人、传真复 印机、自动售货机、自动取款机、计算机断层摄影 装置（CT）、数码照相机、数码摄像机、高级门禁 识别系统等。这些产品单靠机械或电子都是无法实 现的，必须依靠机械与电子进行有机的结合才能完 成。
画法几何及 机械制图
机械设计
语言： 英语 汉语
毕业设计
机电一体化
机
生产实习
机械制造 工程学2
液压传动与控制
械
电机与电力电子学
工
理
材
论
料
力
力
学
学
机械制造 工程学1
机械控制工程
程
测试技术与信号处理
及
金工实习 工程力学
工程材料 与热处理
机械制造
单片机原理与应用
其
电工技术，电子技术
测控
自
主干技术基础课程系列
1）机械本身的主要功能被电子取代，如采用 微机与激光连续加工代替线切割机床；电 子照相机的电子快门、自动曝光、 自动调 焦等代替传统的机械式照相机等。
2）机械式信息处理机构被电子元件代替，如 电子表、电子计算器、电子交换机、电子 秤等。
3）机械式控制机构被电子式的代替，如缝纫机 的凸轮机构被微机控制系统代替；汽车发动 机的燃油喷射装置，采用电子控制喷油等。
美国“粗齿锯”无人车
• 96公里/小时 • 重4吨 • 可爬上45°的
山坡 • 配备了一挺遥
控机关枪
美国“粗齿锯”无人车
实例三：五坐标数控加工中心
• 东芝事件
l 床身及五个坐标轴的机械运动机构
l 五个坐标轴的直线或回转运动检测传感器
l 五个坐标轴的电机与电机驱动器 l 五坐标联动数控系统---中心计算机
• 美国：Mechatronics是机械工程、电 子工程和计算机智能控制技术的充分 集成。
• 中国：机电一体化是从系统的观点出发， 将机械技术、微电子技术、计算机信息技 术、自动控制技术等在系统工程的基础上 有机的综合，实现整个机械系统最优化而 建立起来的一门新兴学科。
国际上流行的说法
• 日本：机械电子学 Mechatronics=Mechanics+Electronics
微电子技术向传统机械工业的渗透，使得 机械工业出现两个明显变化：
变化一
• 使传统机械 产品的结构 发生了根本 变化。
普通车床
数控车床
变化二
• 使生产体系 结构（企业 组织形式） 发生了根本 变化。
• 结果：大大提高了产品 和企业的竞争能力。
柔性制造系统
机电一体化技术领域
机械技术
机电一 体化 微电子技术