机电一体化技术-11-概述课件.ppt

1、1.1 概述概述一、知识经济与机电一体化的关系一、知识经济与机电一体化的关系 21世纪是人类从农业经济、工业经济走向知识经济的时代。面临的问题：土地、矿产和能源等自然资源是有限的！解决问题的方式：以现代科学技术为核心、以现代科学技术为核心、建立在知识和信息的基础上的知识经济，是通过建立在知识和信息的基础上的知识经济，是通过知识和智力创新来解决资源问题。知识和智力创新来解决资源问题。例如：例如：新能源的开发（页岩气）。1.1 概述概述知识经济的作用：促进工业经济和物质生产的高科技化；改变对产品开发、生产和消费的观念；加速产品设计、制造过程和销售系统的信息化、智能化、全球化；促使国民经济的支柱产业

2、-制造业的生产要素重新排序为知识、资本、劳动；使制造业推动一系列行业和产业，包括高技术产业和知识经济本身的发展。1.1 概述概述制造业的基本组成实体是制造系统从功能看从功能看，制造系统是一个输入制造资源，通过制造过程输出产品的输入输出系统。从过程看从过程看，制造系统可看成是包括市场分析、产品开发和制造、经营销售、售后服务和产品报废的全过程。1.1 概述概述传统机械阶段的机械动力部分：由蒸汽机演变到电动机推动了生产力的发展。（检测和控制依靠完成人）机电一体化阶段的机械动力部分：由一般电动机演变为控制电动机，里程碑式地引入了电子和计算机等先进技术，代替人完成机器的检测与控制等工作。可以说机电一体化

3、是知识经济在制造业中的最早体现和组成实体。1.1 概述概述二、机电一体化的基本含义二、机电一体化的基本含义1 1日本日本 日本机械振兴协会经济研究所在1981年提出的定义，即：“机电一体化这个词乃是在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进了电子技术，并将机械装置与电子设备以及软件等有机结合而成系统的总称”。这个定义体现了机电一体化系统的基本构成和特征，即将机械结构与运动、电子、信息获取与处理、控制及软件等技术学科交叉融合，组成功能完善的、柔性自动化乃至智能化的工程系统，为人类的生产和生活等各个领域的发展服务。1.1 概述概述 2 2德国德国 在在19811981年德国工程师协会、德国电气

4、工程技术人年德国工程师协会、德国电气工程技术人员协会共同组成的精密工程技术专家组提出的员协会共同组成的精密工程技术专家组提出的“关于关于大学精密工程技术专业的建议书大学精密工程技术专业的建议书”中，中，把精密工程技把精密工程技术定义为光术定义为光机机电一体化的综合技术。电一体化的综合技术。它包括机械它包括机械(含液压、气动及微机械含液压、气动及微机械)、电工与电子、光学等技术及、电工与电子、光学等技术及其组合其组合(电工与电子机械、光电子技术与光学机械电工与电子机械、光电子技术与光学机械)，其核心为精密工程技术。其核心为精密工程技术。1.1 概述概述 该建议书希望该建议书希望在培养精密工程技术

5、工程师期间，在培养精密工程技术工程师期间，强化训练跨学科的思维能力，强化训练跨学科的思维能力，虽然有可能使虽然有可能使“单一化单一化”各学科的训练有所削弱，但必须促进精密工程技术各学科的训练有所削弱，但必须促进精密工程技术中各学科的相互渗透，培养复合型人才。这个建议包中各学科的相互渗透，培养复合型人才。这个建议包含了德国对机械发展新阶段的看法。在当前含了德国对机械发展新阶段的看法。在当前“信息爆信息爆炸炸”的形势下，相对于专门型人才来说，市场对复合的形势下，相对于专门型人才来说，市场对复合型人才的需求更为迫切。型人才的需求更为迫切。1.1 概述概述 3 3美国美国 1984 1984年美国机械

6、工程师协会年美国机械工程师协会(ASME)(ASME)的一个专家组在给美国国的一个专家组在给美国国家科学基金会的报告中，提出了家科学基金会的报告中，提出了“现代机械系统现代机械系统”的定义：的定义：“由由计算机信息网络协调与控制的、用于完成包括机械力、运动和能计算机信息网络协调与控制的、用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机电部件相互联系的系统量流等动力学任务的机电部件相互联系的系统”。美国提出的这个定义，首先，划分了传统机械与现代机械的美国提出的这个定义，首先，划分了传统机械与现代机械的不同发展阶段，明确了当前机械发展的方向。其次，重新强调了不同发展阶段，明确了当前机械发展的方向。

7、其次，重新强调了传统意义传统意义(或狭义或狭义)上的机械的概念，即主要功能是在一定负载下上的机械的概念，即主要功能是在一定负载下作功、克服物质阻力、完成人力所难以完成的机械运动，从而作功、克服物质阻力、完成人力所难以完成的机械运动，从而消消耗较大的能量并具有一定功率的装置，才称为机械。耗较大的能量并具有一定功率的装置，才称为机械。1.1 概述概述 4 4中国中国 机电一体化是机电一体化技术及其产品的统称机电一体化是机电一体化技术及其产品的统称，并把柔性制造系统并把柔性制造系统(FMS)(FMS)和计算机集成制造系统和计算机集成制造系统(CIMS)(CIMS)等先进制造技术的生产线和制造过程也包

8、括在内，发等先进制造技术的生产线和制造过程也包括在内，发展了机电一体化的含义。展了机电一体化的含义。机电机电体化包括七大共性关键技术：精密机械技体化包括七大共性关键技术：精密机械技术、传感检测技术、伺服驱动技术、信息处理技术、术、传感检测技术、伺服驱动技术、信息处理技术、自动控制技术、接口技术和系统总体技术。自动控制技术、接口技术和系统总体技术。对机电一对机电一体化产品的一种认识是体化产品的一种认识是“在机械产品的基础上应用微在机械产品的基础上应用微电子技术和计算机技术产生出来的新一代的机电产品电子技术和计算机技术产生出来的新一代的机电产品”。这种认识的核心是这种认识的核心是“机电一体化产品必

9、须是由计机电一体化产品必须是由计算机控制的伺服系统的产品算机控制的伺服系统的产品”。机电一体化的技术领域：机电一体化系统最基本特征就是在机械系统中采用了计算机技术、微电子技术。液压挖掘机既是工程中最常用的机械，又是最典型的仿生机器：大力士独臂机器人。人挖掘机上身上车部分下肢下车部分腰身回转支承腿脚行走四轮一带鞋子履带板大脑下肢鞋子上身挖掘机的拟人化比喻挖掘机的拟人化比喻人体上肢人体上肢 VSVS 挖掘机工作装置挖掘机工作装置 人人挖掘机挖掘机手指斗齿手掌铲斗小胳膊斗杆（小臂）大胳膊动臂（大臂）肌肉油缸、马达上臂肌肉前臂肌肉手掌手指 现代工程机械的形象描述：现代工程机械的形象描述：现代工程机械是

10、有现代工程机械是有头脑头脑、有感觉有感觉、全身布满神经全身布满神经、有有血液血液、有手足骨骼有手足骨骼或或肌肉肌肉的机电一体化产品。的机电一体化产品。机电一体化技术在空间开发领域应用机电一体化技术在空间开发领域应用 美美3636年前发射的宇宙飞船已飞年前发射的宇宙飞船已飞220220亿公里将离亿公里将离开太阳系。开太阳系。海洋开发领域应用海洋开发领域应用 2010年8月26日宣布，中国第一台自行设计、自主集成研制的国家863计划重大专项“蛟龙号”载人潜水器，最大下潜深度达3759米。世界最大的轮斗式挖掘机世界最大的轮斗式挖掘机 德国krupp公司（克虏伯）制造，制造费1亿美元；高95米，长215米，重量达到了4.5万吨；最小的挖掘机：最小的挖掘机：进入人体血管的医用挖掘机（研究阶段）。l 双臂式液压挖掘机双臂式液压挖掘机l 盾构机盾构机