機電一體化畢業論文范文(機電一體化畢業論文范文模板)

大家好，今天我來為大家詳細地介紹一下關于機電一體化畢業論文范文的問題。以下是我對這個問題的總結和歸納，希望能對大家有所幫助。

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工業機器人技術畢業論文范文

現如今，隨著社會經濟發展，機器人開始被廣泛應用于各行各業中，替工人進行一些復雜、繁重的體力勞動，能減輕人們的工作負擔。下面是由我整理的工業機器人技術論文 范文 ，希望能對大家有所幫助！

工業機器人技術論文范文篇一：《淺談工業機器人在工業生產中的應用》

　工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器人。工業機器人是自動執行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。就工業機器人在工業生產中的應用進行探討。

　關鍵詞：工業機器人 應用 工業

　1 引言

　工業機器人最早應用于汽車制造工業，常用于焊接，噴漆，上、下料和搬運。工業機器人延伸和擴大了人的手、足和大腦功能，它可代替人從事危險、有害、有毒、低溫和高熱等惡劣環境中的工作;代替人完成繁重、單調的重復勞動，提高勞動生產率，保證產品質量。工業機器人與數控加工中心、自動搬運小車以及自動檢測系統可組成柔性制造系統和計算機集成制造系統，實現生產自動化。

　2 工業機器人的主要運用

　(1)惡劣工作環境及危險工作軍事領域及核工業領域有些作業是有害于人體健康并危及生命，或不安全因素很大而不宜由人去做的作業，用工業機器人去做最合適。例如核工廠設備的檢驗和維修機器人，核工業上沸騰水式反應堆燃料自動交換機。

　(2)特殊作業場合和極限作業火山探險、深海探密和空間探索等領域對于人類來說是力所不能及的，只有機器人才能進行作業。如航天飛機上用來回收衛星的操作臂;用于海底采礦和打撈的遙控海洋作業機器人。

　(3)自動化生產領域早期的工業機器人在生產上主要用于機床上、下料，點焊和噴漆。用得最多的制造工業包括電機制造、汽車制造、塑料成形、通用機械制造和金屬加工等工業。隨著柔性自動化的出現，機器人在自動化生產領域扮演了更重要的角色。下面主要針對工業機器人在自動化生產領域的應用進行簡單介紹。

　2.1 焊接機器人

　點焊機器人工業機器人首先應用于汽車的點焊作業，點焊機器人廣泛應用于焊接車體薄板件。裝焊一臺汽車車體一般大約需要完成3000～4000個焊點，其中60%是由點焊機器人來完成的。在有些大批量汽車生產線上，服役的點焊機器人數量甚至高達150多臺。

　點焊機器人主要性能要求：安裝面積小，工件空間大;快速完成小節距的多點定位;定位精度高(土0 .25 mm )，以確保焊接質量;持重大(490～980N ) ，以便攜帶內裝變壓器的焊鉗;示教簡單，節省工時。

　2.2 弧焊機器人

　弧焊機器人應用于焊接金屬連續結合的焊縫工藝，絕大多數可以完成自動送絲、熔化電極和氣體保護下進行焊接工作。弧焊機器人應用范圍很廣，除汽車行業外，在通用機械、金屬結構等許多行業中都有應用。弧焊機器人應是包括各種焊接附屬裝置在內的焊接系統，而不只是一臺以規劃的速度和姿態攜帶焊槍移動的單機。如圖1所示為弧焊機器人的基本組成。適合機器人應用的弧焊 方法 主要有惰性握體保護焊、混合所體保護焊、埋弧焊和等離子弧焊接。

　1-機器人控制柜2-焊接電源3-氣瓶4-氣體流量計5-氣路6-焊絲輪7-柔性導管8-弧焊機器人9-送絲機器人10-焊槍11-工件電纜12-焊接電纜13-控制電纜

　圖1 弧焊機器人系統的基本組成

　弧焊機器人的主要性能要求：在弧焊作業中，要求焊槍跟蹤工件的焊道運動，并不斷填充金屬形成焊道。因此，運動過程中速度的穩定性和軌跡是兩項重要指標，一般情況下，焊接速度約取5～50 mm/s ，軌跡精度約為.2 ～0.5 ) mm;由于焊槍的姿態對焊縫質量也有一定影響，因此希望在跟蹤焊道的同時，焊槍姿態的可調范圍盡量大。此外，還有一些其他性能要求，這些要求包括：設定焊接條件(電流、電壓、速度等)、抖動功能、坡口填充功能、焊接異常檢測功能(斷弧、工件熔化)及焊接傳感器(起始焊點檢測，焊道跟蹤)的接口功能。

　2.3 噴漆機器人

　噴漆機器人廣泛應用于汽車車體、家電產品和各種塑料制品的噴漆作業。噴漆機器人在使用環境和動作要求上有如下特點：

　(1)工作環境空氣中含有易爆的噴漆劑蒸氣;

　(2)沿軌跡高速運動，途經各點均為作業點;

　(3)多數被噴漆部件都搭載在傳送帶上，邊移動邊噴漆。如圖2所示為關節式噴漆機器人。

　2.4 搬運機器人

　隨著計算機集成制造技術、物流技術、自動倉儲技術的發展，搬運機器人在現代制造業中的應用也越來越廣泛。機器人可用于零件的加工過程中，物料、工輔量具的裝卸和儲運，可用來將零件從一個輸送裝置送到另一個輸送裝置，或從一臺機床上將加工完的零件取下再安裝到另一臺機床上去。

　2.5 裝配機器人

　裝配在現代工業生產中占有十分重要的地位。有關資料統計表明，裝配勞動量占產品生產勞動量的50%～60%，在有些場合，這一比例甚至更高。例如，在電子器件廠的芯片裝配、電路板的生產中，裝配勞動量占產品生產勞動量的70 %～80%。因此，用機器人來實現自動化裝配作業是十分重要的。

　2.6 機器人柔性裝配系統

　機器人正式進入裝配作業領域是在?機器人普及元年?的1980年前后，引人裝配作業的機器人在早期主要用來代替裝配線上手工作業的工序，隨后很快出現了以機器人為主體的裝配線。裝配機器人的應用極大地推動了裝配生產自動化的進展。裝配機器人建立的柔性自動裝配系統能自動裝配中小型、中等復雜程度的產品，如電機、水泵齒輪箱等，特別適應于中小批量生產的裝配，可實現自動裝卸、傳送、檢測、裝配、監控、判斷、決策等機能。

　機器人柔性裝配系統通常以機器人為中心，并有諸多周邊設備，如零件供給裝置、工件輸送裝置、夾具、涂抹器等與之配合，此外還常備有可換手等。但是如果零件的種類過多，整個系統將過于龐大，效率降低，這是不可取的。在機器人柔性裝配系統中，機器人的數量可根據產量選定，而零件供給裝置等周邊設備則視零件和作業的種類而定。因此，和裝配線比較，產量越少，機器人柔性裝配系統的投資越大。

　3 結束語

　工業機器人是以機械、電子、電子計算機和自動控制等學科領域的技術為基礎，融合而成的一種系統技術;也可說是一門知識、技術密集的，多學科交叉的綜合化的高新技術。隨著這些相關學科技術的進步和發展，工業機器人技術也一定會到迅速發展和提高。

工業機器人技術論文范文篇二：《探討工業機器人的發展趨勢》

　摘 要 隨著社會經濟發展，機器人開始被廣泛應用于各行各業中，替工人進行一些復雜、繁重的體力勞動。目前，機器人是一種制造業與自動化設備中的典型代表，這將會是人造機器的?終極?版。它的應用已經涉及信息化、自動化、智能化、傳感器與知識化等多個學科和領域，這是目前，是我國乃至世界高新技術成果的最佳集成，因此，它的發展是與許多學科的發展有著密切的聯系。以現在的發展趨勢來看，工業機器人的應用范圍越來越廣泛，同時在技術操作中，他也變得越來越標準化、規范化，提高工業機器人的安全性。另一方面，工業機器人發展越來越微型化、智能化，在人類生活中應用越來越廣泛。

　關鍵詞 工業機器人 智能化 應用領域 安全性

　隨著社會復雜的需求，工業機器人在應用領域中越來越廣泛。一方面，工業機器人被廣泛應用于工業生產中，代替工人危險、復雜、單調的長時間的作業，例如在機械加工、壓力鑄造、塑料制品成形及金屬制品業等各種工序上，同時還應用于原子能工業等高危險的部門，這已經在發達國家中應用比較廣泛。另一方面，工業機器人在其他的領域應用也比較多，隨著科學技術的飛速發展，提高了工業機器人的使用性能和安全性能，其應用的范圍越來越廣泛，應用的范圍已經突破了工業，尤其在醫療業中應用比較好。

　一、工業機器人的發展歷程

　第一代機器人，一般指工業上大量使用的可編程機器人及遙控操作機。可編程機器人可根據操作人員所編程序完成一些簡單重復性作業。遙控操作機制每一步動作都要靠操作人員發出。1982年，美國通用汽車公司在裝配線上為機器人裝備了視覺系統，從而宣告了第二代機器人―感知機器人的問世。這代機器人，帶有外部傳感器，可進行離線編程。能在傳感系統支持下，具有不同程度感知環境并自行修正程序的功能。第三代機器人為自治機器人，正在各國研制和發展。它不但具有感知功能，還具有一定決策和規劃能力。能根據人的命令或按照所處環境自行做出決策規劃動作即按任務編程。

　我國機器人研究工作起步較晚，從?七五?開始國家投入資金，對工業機器及其零部件進行攻關，完成了示教再現式工業機器人成套技術的開發和研制。1986 年國家高技術研究發展計劃開始實施，智能機器人主題跟蹤世界機器人技術的前沿，經過幾年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特種機器人。

　我國工業機器人起步于70年代初期，經過30多年的發展，大致經歷了3個階段：70年代的萌芽期，80年代的開發期和90年代的適用化期。

　上世紀70年代是世界科技發展的一個里程碑：人類登上了月球，實現了金星、火星的軟著陸。我國也發射了人造衛星。世界上工業機器人應用掀起一個高潮，尤其在日本發展更為迅猛，它補充了日益短缺的勞動力。在這種背景下，我國于1972年開始研制自己的工業機器人。

　進入80年代后，在高技術浪潮的沖擊下，隨著改革開放的不斷深入，我國機器人技術的開發與研究得到了政府的重視與支持。?七五?期間，國家投入資金，對工業機器人及其零部件進行攻關，完成了示教再現式工業機器人成套技術的開發，研制出了噴涂、點焊、弧焊和搬運機器人。1986年國家高技術研究發展計劃(863計劃)開始實施，智能機器人主題跟蹤世界機器人技術的前沿，經過幾年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特種機器人。

　從90年代初期起，中國的國民經濟進入實現兩個根本轉變時期，掀起了新一輪的經濟體制改革和技術進步熱潮，我國的工業機器人又在實踐中邁進一大步，先后研制出了點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運、包裝碼垛等各種用途的工業機器人，并實施了一批機器人應用工程，形成了一批機器人產業化基地，為我國機器人產業的騰飛奠定了基礎。

　我國工業機器人經過?七五?攻關計劃、?九五?攻關計劃和863計劃的支持已經取得了較大進展，工業機器人市場也已經成熟，應用上已經遍及各行各業。

　我國未來工業機器人技術發展的重點有：第一，危險、惡劣環境作業機器人：主要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測、油汽管道等機器人;第二，醫用機器人：主要有腦外科手術輔助機器人，遙控操作輔助正骨等;第三，仿生機器人：主要有移動機器人，網絡遙控操作機器人等。其發展趨勢是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。

　二、工業機器人的發展趨勢

　機器人是先進制造技術和自動化裝備的典型代表，是人造機器的?終極?形式。它涉及到機械、電子、自動控制、計算機、人工智能、傳感器、通訊與網絡等多個學科和領域，是多種高新技術發展成果的綜合集成，因此它的發展與眾多學科發展密切相關。當今工業機器人的發展趨勢主要有：一是工業機器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機價格不斷下降。二是機械結構向模塊化可重構化發展。例如關節模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統三位一體化;有關節模塊、連桿模塊用重組方式構造機器人。三是工業機器人控制系統向基于 PC機的開放型控制器方向發展，便于標準化，網絡化;器件集成度提高，控制柜日漸小巧，采用模塊化結構，大大提高了系統的可靠性、易操作性和可維修性。四是機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統的位置、速度、加速度等傳感器外，視覺、力覺、聲覺、觸覺等多傳感器的融合技術在產品化系統中已有成熟應用。五是機器人化機械開始興起。從94年美國開發出?虛擬軸機床?以來這種新型裝置已成為國際研究的 熱點 之一，紛紛探索開拓其實際應用的領域。

　總體趨勢是，從狹義的機器人概念向廣義的機器人技術概念轉移，從工業機器人產業向解決方案業務的機器人技術產業發展。機器人技術的內涵已變為 靈活應用機器人技術的、具有實際動作功能的智能化系統。機器人結構越來越靈巧，控制系統愈來愈小，其智能也越來越高，并正朝著一體化方向發展。

　三、我國工業機器人發展面臨的挑戰與前景

　我國工業底子薄，工業機器人發展一直處于一個初步發展階段，雖然我國從上個世紀70年代開始研發工業機器人，但是技術力量不足與西方國家的技術封鎖，對此，在發展過程中，存在著比較多的問題。細分起來，有如下幾點：

　首先，我國基礎零部件制造能力差。雖然我國在相關零部件方面有了一定的基礎，但是無論從質量、產品系列全面，還是批量化供給方面都與國外存在較大的差距。特別是在高性能交流伺服電機和精密減速器方面的差距尤其明顯，因此造成關鍵零部件的進口，影響了我國機器人的價格競爭力。

　第二，我國的機器人還沒有形成自己的品牌。雖然已經擁有一批企業從事機器人的開發，但是都沒有形成較大的規模，缺乏市場的品牌認知度，在機器人市場方面一直面臨國外機器人品牌的打壓。國外機器人作為成熟的產業采用整機降價，吸引國內企業購買，而在后續的維護備件費用很高的策略，逐步占領中國市場。

　第三，認識不到位，在鼓勵工業機器人產品方面的政策少。工業機器人的制造及應用水平，代表了一個國家的制造業水平，我們必須從國家高度認識發展中國工業機器人產業的重要性，這是我國從制造大國向制造強國轉變的重要手段和途徑。□

　參考文獻：

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　[3]張中英.基于遺傳算法的機器人神經網絡控制系統.太原理工大學，2005年.

　[4]李磊，葉濤，譚民，陳細軍.移動機器人技術研究現狀與未來.機器人，2002年05期.

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　[6]徐曉峰.基于串行通信技術的機器人實時控制研究.南京林業大學，2005年.

工業機器人技術論文范文篇三：《試論工業機器人機電一體化》

　1機電一體化技術的應用現狀

　1.1工業機器人。

　工業機器人的出現在一定程度上可替代人的勞動，對于高輻射、高噪聲污染、高濃度有害氣體的工作場合來說，工業機器人是一個理想的選擇。工業機器人的發展經歷了三個階段，第一代工業機器人智能化程度較低，只能通過預設的程序進行簡單的重復動作，無法應對多變的工作環境和工作崗位。隨著科技的發展，在第一代機器人的基礎上通過各種傳感器的應用使其可通過對環境信息的獲取、分析、處理并反饋給動作單元，從而進行一些適應性的工作，這種機器人雖然智能化程度較低，但已經在一些特定的領域得以成功應用。在機電一體化技術相對成熟的今天，第三代機器人的智能化水平已經得到了較大的提升，其可以通過強大的傳感原件收集信息數據，并根據實際情況作出類似于人腦的判斷，因此可以在多種環境下進行獨立作業，但成本較高，在一定程度上限制了實際應用。

　1.2分布式控制系統。

　分布式控制系統是相對于集中式控制系統而言的，是通過一臺中央計算機對負責現場測控的多臺計算機進行控制和指揮，由于其強大的功能和安全性，使其成為當前大型機電一體化系統的主流技術。根據實際情況分布式控制系統的層級可分為兩級、三級或更多級，通過中央計算機完成對現場生產過程的實時監控、管理和操作控制等，同時，隨著測控技術的不斷發展與創新，分布式控制系統還可以對生產過程實現實時調度、在線最優化、生產計劃統計管理等功能，成為一種集測、控、管于一體的綜合系統，具有功能豐富、可靠性高、操作方便、低故障率、便于維護和可擴展等優點，因此使系統的可靠性大幅提高。

　2機電一體化技術的發展趨勢

　2.1人工智能化。

　人工智能就是使工業機器人或數控機床模擬人腦的智力，使其在生產過程中具備一定的推理判斷、 邏輯思維 和自主決策的能力，可大幅提升工業生產過程的自動化程度，甚至實現真正的無人值守，對于降低人力成本，提高加工精度和工作效率具有十分重要的意義。目前，人工智能已經不只是停留在概念上，因此可預見機電一體化技術將向著人工智能化的方向發展。雖然以當前的科學技術水平不可能使機器人或數控機床完全具備人類的思維模式和智力特點，但在工業生產中，使這些機電一體化設備具備部分人類的職能是完全可以通過先進的技術達到的。

　2.2網絡化。

　 網絡技術 的發展給機電一體化設備遠程監視和遠程控制提供了便利條件，因此，將網絡技術與機電一體化技術結合起來將是機電一體化技術發展的重點。在生產過程中，操作人員需要在車間內來回走動，對設備的狀態進行掌握，并對機床的操作面板進行操作，通過在機電一體化設備與控制終端之間建立通信協議，并通過光纖等介質實現信息數據的傳遞，即可實現遠程監視和操作，降低工人的勞動量，并且各種控制系統功能的實現，理論上來說都是建立在網絡技術基礎上的。

　2.3環保化。

　在人類社會發展的最近幾十年里，雖然經濟得到了迅猛的發展，人們生活水平得到了顯著的提高，然而以犧牲資源和環境為代價的發展模式使得人類賴以生存的環境遭到嚴重的污染，因此，在可持續發展戰略提出的今天，發展任何技術都應當以對環境友好作為前提，否則就是沒有前途的，故環保化是機電一體化技術發展的必然趨勢。在機電一體化應用過程中，通過對資源的高效利用，并在制造過程中做到達標排放甚至零排放，產品在使用過程中對生態環境不造成影響，即便報廢后也可對其進行有效回收利用，這就是機電一體化技術環保化的具體表現形式，符合可持續發展的要求。

　2.4模塊化。

　由于機電一體化裝置的制造商較多，為降低系統升級改造的成本，并為維修提供便利，模塊化將是一個非常有前途的研究方向。通過對功能單元進行模塊化改造，可在需要增加或改變功能時直接將對應的功能模塊進行組裝或更換，即便出現故障，只需將損害的模塊進行更換即可，工作效率極高，通用性的增強為企業節約了大量的成本。

　2.5自帶能源化。

　機電一體化對電力的要求較高，如果沒有充足的電能供應就會影響生產效率，甚至由于停電造成數據的丟失等，因此通過設備自帶動力能源系統可始終保持充足的電力供應，使系統運行更流暢。

　3結語

　綜上所述，機電一體化技術的應用可使產品的生產效率和精度大幅提高，在當前工業生產中具有較大的技術優勢，相信隨著科技的發展，機電一體化技術水平也會不斷提高，為工業生產做出更大貢獻。

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求機電一體化畢業論文

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目前，我國還有許多企業仍在大量使用二、三十年前制造的老設備，這些老設備自動化程度低，機械結構復雜，故障率高，維修困難，加工精度低，產品質量難以保證，工人勞動強度大。由于種種原因，不可能在短期內淘汰這些老設備，而用機電一體化技術來改造這些老設備，則是一條經濟高效的可行之路。在此就機電一體化改造中常用的主要元件的特點及選用作些介紹，供大家參考。

一、可編程控制器（PLC）

利用可編程控制器改造老設備中的繼電器控制系統，投資不高，改造簡便。PLC具有以下優點：

1．可靠性高，邏輯功能強，體積小，功耗省，易于裝入機械設備內部，實現機、電、儀一體化。

2．一般具有模塊結構，編程方便，修改容易，可以針對不同對象進行組合和擴展，以滿足各種工業控制的需要。

3．在需要大量繼電器、時間繼電器和計數器的場合，PLC無需增加硬設備，利用微處理器存儲器的功能就能實現其控制功能，而且成本低。

4．直接帶負載能力強。一般微機若帶負載須附加帶負荷電路，而PLC的輸出模塊一般都能直接驅動執行部件的線圈。

5．有斷電記憶和自診斷功能。

二、步進電機

步進電機總的位移量是..

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全自動揉搓式洗衣機的設計 機電一體化設計包括,任務書,開題報告,外文翻譯,文獻綜述,說明書,所有設計圖,論文字數:22225,頁數:57 論文編號:JX086 摘 要現有的洗衣機中最為常見的為波輪式洗衣機和滾筒式洗衣機。波輪式洗衣機是依靠波輪的轉動來帶動衣物和洗滌液進行洗滌；而滾筒式洗衣機是依靠滾筒的連續轉動或定時反向來洗滌衣物。由此可看出，這兩種類型的洗衣機都是依靠單一的運動方式來洗滌衣物，而在此設計中將這兩種洗滌方式揉和起來，將兩種運動方式結合起來，增加了衣物在豎直方向上的運動。使衣物既能像在波輪式洗衣機中那樣由波輪帶動衣物進行洗滌又能像滾筒式洗衣機那樣依靠水流的力量洗滌衣物，并且還可以像手洗那樣對衣物進行揉搓，集各種洗滌方式于一身，對衣物進行更為徹底的洗滌。由于洗衣機的基本功能是對衣物的洗滌，關鍵在于進行洗衣程序的控制。所以,本文就洗衣機的機械設計和電氣控制進行了探討,實現全自動揉搓式洗衣機的設計

關鍵詞：波輪 滾筒 揉搓 全自動

Abstract ：

In what the existing washer is most common is the impeller type washer and the roller washer. The impeller type washer is depends upon impeller's rotation to drive the clothing and the cleaning solution carries on the wash; But the roller washer is depends upon drum's continuous rotation or fixed time reverse washes the clothing. From this may see, these two type's washer is the dependence sole mode of motion washes the clothing, but kneads together in this design these two wash way, unifies two modes of motion, increased clothing's in vertical direction movement. Enables the clothing both to look like in the impeller type washer such drives the clothing by the impeller to carry on the wash and to be able to look like the roller washer such dependence current of water the strength wash clothing, and may also look like the hand to wash such carries on to the clothing rubs, the collection each wash way in a body, carries on a thorougher wash to the clothing. Because washer's basic function is to clothing's wash, therefore, the key lies in carries on washes clothes the procedure control. Therefore, this article has carried on the discussion on washer's machine design and the electric control, realizes the completely automatic to rub type washer's design

key word: The impeller drum rubs the completely automatic

目 錄

摘 要 2

前 言 4

第一章 緒 論 5

1．1設計思想 6

1．2工作原理 6

第二章 洗衣機的原理、分類和驅動方式 7

2．1洗衣機的原理 8

2．2洗衣機的分類 9

2．3洗衣機的驅動分類 11

第三章 電動機的選擇 13

3．1概論 13

3．2洗滌電動機 13

第四章 整機設計 16

4．1波輪的分類 16

4．2波輪的參數及性能 16

4．3波輪形狀及參數的選用 17

4．4帶傳動的設計（一） 18

4．5帶傳動的設計（二） 20

4．6螺紋軸的設計 22

4．7波輪軸的設計 26

第五章 電氣部分設計 29

5.1設計概述 29

5.2系統總體框圖 29

5.3 元器件介紹 30

5.3.1 AT89C2051 30

5.3.2 W7805 31

5.3.3 74LS139 32

5.4 洗機機功能分析 33

5.5 全自動洗衣機的控制功能 34

5.6 電路圖中各部件的分析 36

5.7全自動洗衣機的部分電路分析 38

5.8洗衣機控制程序設計 40

5.8.1 程序流程圖 40

5.8.2 源程序 44

第六章 相關部件的設計和安裝說明 53

6．1 洗衣機的底座及外殼 53

6．2 位開關和撥動開關 54

6．3桶（盛水桶）及其安裝 54

6．4 桶的結構設計 55

結 論 55

參考文獻 56

致 謝 57以上回答來自: /html/44-3/3061.htm

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淺析機電一體化的發展趨勢

摘要：介紹了光機電一體化技術特征，研究了國內外技術現狀和發展趨勢，指出了未來發展前景和一些重要技術熱點。

關鍵詞：光機電一體化 技術 趨勢　

近些年來，光機電一體化技術得到迅猛發展，在民用工業和軍事領域得到廣泛地應用。因此，光機電一體化技術成為當今機械工業技術發展的一個主要趨勢。

一、光機電一體化技術特征

光機電一體化系統主要由動力、機構、執行器、計算機和傳感器五個部分組成，相互構成一個功能完善的柔性自動化系統。其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術的重要組成要素。與傳統的機械產品比較，光機電一體化產品具有以下技術特征。

1、體積小，重量輕，適應性強，操作更方便

光機電一體化技術使得操作人員擺脫了以往必須按規定操作程序或節后頻繁緊張地進行單調重復操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產操作程序，任何一臺光機電一體化裝置的動作，可由預設的程序一步一步控制實現，甚至實現操作全自動化和智能化。

2、功能增加，精度大幅提高

光機電一體化系統包括以激光、電腦等現代技術集成開發的自動化、智能化機構設備、儀器儀表和元器件。電子技術的采用使得包饋控制?水平提高，運算速度加快，通過電子自動控制系統可精確按預設動作，其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差，達到靠單純機械方式所不能實現的工作精度。同時，由于機械傳動部件減少，機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。

3、部分硬件實現軟件化，智能化程度提高

傳統機械設備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調節、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結果。通過改變程序，指令等軟件內容而無需改動硬件部分就可變換產品的功能，使機械控制功能內容的確定和變化趨勢向“軟件化”和“智能化”。

4、?產品可靠性得到提高，使用壽命增長

傳統的機械裝置的運動部分，一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差，導致可動摩擦、撞擊、振動等加重，嚴格影響裝置壽命、穩定性和可靠性。而光機電一體化技術的應用，使裝置的可動部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開關甚至無可動部件、無機械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產品的可靠性和穩定性。

5、?產品系統性增強，各部分系統間協調性要求提高

光機電一體化是一門學科的邊緣科學技術，多種技術的綜合及多個部分的組合，使得光機電一體化技術及產品更具有系統性、完整性和科學性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統中相互配合有嚴格的要求，這就要求各種技術揚長避短，提高系統協調性。

二、研究現狀和發展趨勢

1、研究現狀

自從我國實行改革開放以來，科技領域急起直追，我國的光機電一體化技術已取得明顯的成效，數控產品有了很大的提高，尤其是經濟型靈敏數控裝置發展很快，是我國特有的經濟實用產品，不但適用國內市場的需要，部分產品還隨主機配套出口。國內的機械產品采用可編程控制器（PC）和微電子技術控制設備也越來越多，覆蓋面也日益擴大，從紡織機械、軸承加工設備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業機械都是如此，我國自行研制和生產的光機電設備，在質量上也有重大突破，為今后的推廣應用打下了良好的基礎。　　2、發展趨勢

光機電一體化技術已經滲透到各個學科、領域，成為一種新興的學科，并逐漸成為一種產業，而這些產業作為新的經濟增長點越來越受到高度重視。?從世界科學技術的發展情況來看，光機電一體化技術的未來技術熱點主要包括。

（1）激光技術

1）高單色性，利用激光高單色性作精密測量時，可極大地提高測量精度和量程。

2）高方向性，因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導航以及遙控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點附近可產生幾千到幾萬度的高溫，可使照射點物體熔化或汽化，對各種各樣材料和產品進行特種加工。

4）相干性，由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學計算機的研制，而在實際運用中也會通過一些激光技術改變激光輻射的特性，應用范圍更廣。

（2）傳感檢測技術

1）激光準直，能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準測量。

2）激光測距，其探測距離遠，測距精度高，抗干擾性強，體積小，重量輕，但受天然影響大。

3）光纖探測器，在目標很小，間隔受限或危險的環境中，最常選用的是光纖探測器。

其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學沉積等加工技術。

（3）激光快速成型技術

激光快速成型是利用計算機將復雜的三維物體轉化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結，由點、線構造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術可使新產品及早投放市場，極大地提高了汽車生產企業對市場的適應能力和產品的競爭能力。

（4）光能驅動技術

利用光致變形材料可制作光致動器和光機器人。現已研制成功一種光致動器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實現所要求的動作。實驗驗證，該致動器能可在頂面步行。這種狀態目標處于初級階段，如果能發現具有優異光作用特性的動態物質，則可使光能驅動技術廣泛應用。

3.結語

技術上的改革和與之相配套的技術支持是創新技術的基礎。開發光機電一體化產品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術中恰當地引入電子技術，產品的面貌和行業的面貌就可以迅速發生巨大變化。產品一旦實現光機電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發生產者和用戶帶來巨大的社會經濟效益。

參考文獻

[1]?宋云奪編譯.?光機電一體化業的未來.?光機電信息，2003（12）

[2]?梁進秋.?微光機電系統國內外研究進展.?光機電信息，2000（8）

[3]?王家淳.?激光焊接技術的發展與展望.?激光技術，2001（2）

機電專業畢業論文

機電一體化技術發展歷程及其趨勢 自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現了半導體集成電路,尤其是出現了以微處理器為代表的大規模集成電路以后,"機電一體化"技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.(一)機電一體化"的發展歷程1.數控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;2.微電子技術為"機電一體化''帶來勃勃生機; 3.可編程序控制器、"電力電子"等的發展為"機電一體化"提供了堅強基礎;4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.(二)機電一體化"發展趨勢 1.光機電一體化.一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢.2.自律分配系統化——柔性化.未來的機電一體化產品,控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在自律分配系統中，各個子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同的環境條件作出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力(柔性)，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。3.全息系統化——智能化。今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。4.“生物一軟件”化—仿生物系統化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定，但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物——系統”，而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。5.微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。二、典型的機電一體化產品機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、CAD／CAM系統等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。三、我國發展“機電一體化”面臨的形勢和任務機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統產業，其目的是節能、節材，提高工效，提高產品質量，把傳統工業的技術進步提高一步；二是開發自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。(一)我國“機電一體化”工作面臨的形勢1. 我國用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣，有難度2. 我國用機電一體化技術加速產品更新換代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。3. 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。在我國工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重。近年來我國的工業結構、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，有企業的“故土難離”“死守故業”問題，但不可否認也有優化不出理想的產業，優選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前，這就是發展機電一體化，開發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，而無須改換設備。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。同時，可為傳統的機械工業注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產從繁重的體力勞動中解脫出來，實現文明生產。另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發機電一體化產品的歷史不長，差距較大，許多產品的品種、數量、檔次、質量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發展。(二) 我國“機電一體化”工作的任務我國在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統產業；另一句話是大張旗鼓地開發機電一體化產品，促進機電產品的更新換代。總的目的是促進機電一體產業的形成、為我國產業結構和產品結構調整作貢獻。總之，機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力，又是開啟我國機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。四、我國發展“機電一體化”的對策(一)加強統籌安排，協調發展計劃目前，我國從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套自己的發展策略。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，各主管部門的有關計劃和規劃，也有統一考慮不足，統籌安排不夠的問題，同時缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此，建議各主管部門責成有關單位在進行深入調查研究、科學分析的基礎上，制定出統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產計劃和規劃，避免開發上重復，生產上撞車!(二)強化行業管理，發揮“協會”作用目前，我國“機電一體化”較熱，而按目前的行業劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，我國有必要明確一個“機電一體化”行業的統管機構，根據目前國家政治體制改革和經濟體制改革的精神，以及機電一體化行業特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協會的建設，賦予其行業管理職能。“協會”要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經濟實體，組織“行業”發展計劃、戰略規劃的擬制；指導行業布點布局的調整，進行發展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發標、招標工作……(三)優化發展環境、增大支持力度優化發展環境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業內外都重視、支持“機電一體化”發展的氛圍，如盡快為外商到我國投資發展“機電一體化”產業提供方便；盡可能為興辦開發、生產機電一體化產品的高新技術企業開綠燈；盡力為開發、生產機電一體化產品調配好資源要素等。增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統產品的發展，對未采用機電一體化技術落后產品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統產業進行改造，對有關機電一體化技術對傳統產業乾地改造，對有關技術開發、應用項目優先立項、優先支持，對在技術開發、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。(四)突出發展重點，兼顧“兩個層次”機電一體化產業復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產業發展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統產業進行改造，在傳統的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產品設計之初，就把“機械”與“電子”統一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。結束語：本論文在各位老師的悉心指導和嚴格要求下已完成。在學習和生活期間，也始終感受著導師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此向各位老師表示深深的感謝和崇高的敬意。不積跬步何以至千里，本設計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業知識，并在設計中得以體現。同時我在網上也搜集了不少資料，才使我的畢業論文工作順利完成。在此向學院工程系的全體老師表示由衷的謝意。

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