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第1篇：機電一體化研究范文

【關鍵詞】機電一體化技術，應用，研究

第一章 緒論

1.1概述

進入80年代以來，關于機電一體化技術的研究和應用已成為全球性的課題，可以說，從軍事到經濟、從生產到生活、從簡單的日用消費品生產到復雜的社會生產和管理系統.機電一體化技術幾乎達到無所不在、無孔不入的地步。然而，“什么是機電一體化？”，‘呼機電一體化技術都包括那些特征？”，“機電一體化技術在各應用領域中的發展狀況如何？”等問題卻很難令人回答，這一方面是因為機電一體化技術的研究不斷向深度持續發展，所采用的技術手段越來越先進，無法通過定義來界定其發展潛力；另一方面是因為機電一體化技術的應用領域不斷向戶度持續發展，也無法通過定義來界定其應用范圍。

第二章機電一體化技術發展

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

2.1數字化。微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。

2.2智能化。即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

2.3模塊化。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。

2.4網絡化。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。

2.5？人性化。機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

第三章 機電一體化技術在鋼鐵企業中應用

在鋼鐵企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：

3.1智能化控制技術（IC）。由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼―――連鑄―――軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。

3.2分布式控制系統（DCS）。分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性，是當前大型機電一體化系統的主要潮流。

3.3開放式控制系統（OCS）。開放控制系統（Open Control System）是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。

第2篇：機電一體化研究范文

關鍵字：機電一體化；技術；發展

1 機電一體化的基本概念

機電一體化是以機械學、電子學和信息科學為主的多門技術學科在機電產品發展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術學科。這里面包含了三重含義：首先，機電一體化是機械學、電子學與信息科學等學科相互融合而形成的學科；其次，機電一體化是一個發展中的概念，早期的機電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強調機械與電子的結合，即將電子技術“溶入”到機械技術中而形成新的技術與產品。隨著機電一體化技術的發展，以計算機技術、通信技術和控制技術為特征的信息技術（即所謂的“3C”技術：Computer、Communication和 Control Technology）“滲透”到機械技術中，豐富了機電一體化的含義，現代的機電一體化不僅僅指機械、電子與信息技術的結合，還包括光（光學）機電一體化、機電氣（氣壓）一體化、機電液（液壓）一體化、機電儀（儀器儀表）一體化等；最后，機電一體化表達了技術之間相互結合的學術思想，強調各種技術在機電產品中的相互協調，以達到系統總體最優。換句話說，機電一體化是多種技術學科有機結合的產物，而不是它們的簡單疊加。

2 機電一體化的核心內容

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，要了解機電一體化，必須從以下幾方面著手：

（一） 機械技術

機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來，來提高其各項性能，滿足更廣的需求。在機電一體化系統制造過程中，經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統等，形成新一代的機械制造技術。

（二） 計算機與信息技術

凡是能擴展人的信息功能的技術，都是信息技術。可以說，這就是信息技術的基本定義。它主要是指利用電子計算機和現代通信手段實現獲取信息、傳遞信息、存儲信息、處理信息、顯示信息、分配信息等的相關技術。

（三） 系統技術

系統技術即以整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，它是實現系統各部分有機連接的保證。

（四） 自動控制技術

自動控制技術是20世紀發展最快、影響最大的技術之一，也是21世紀最重要的高技術之一。今天，技術、生產、軍事、管理、生活等各個領域，都離不開自動控制技術。就定義而言，自動控制技術是控制論的技術實現應用，是通過具有一定控制功能的自動控制系統，來完成某種控制任務，保證某個過程按照預想進行，或者實現某個預設的目標。

（五） 傳感檢測技術

傳感技術是把各種量轉變成可物理識別的信號進行輸出，檢測就是指人員對可是別的信號進行處理的過程。傳感檢測技術是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。現代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的保證。

3 機電一體化的發展趨勢

（一）綠色化

在人們越來越追求生活質量和生活品質的今天，綠色環保成為了人們生活關注的焦點，隨著社會進步和近年來人們對生態保護意識的重視和加強，綠色產品概念也將成為時展的必然！綠色理念倡導消費者在與自然協調發展的基礎上,從事科學合理的生活消費,提倡健康適度的消費心理,弘揚高尚的消費道德及行為規范,并通過改變消費方式來引導生產模式發生重大變革,進而調整產業經濟結構,促進生態產業發展的消費理念。機電一體化技術也順應了綠色理念，機電一體化產品在人們的生活使用時不會對環境造成污染或者污染遠遠小于傳統的產品，而且在產品報廢后，其零件還能被再利用和再加工，資源利用率得到了大幅度的提高，達到節約資源的目的。

（二）智能化

智能化是21世紀機電一體化發展的一個顯著特點，它由現代通信與信息技術、計算機網絡技術、行業技術、智能控制技術匯集而成的針對某一個方面的應用的智能集合,隨著信息技術的不斷發展，其技術含量及復雜程度也越來越高，智能化的感念開始逐漸滲透到各行各業以及我們生活中的方方面面，同樣，機電一體化的智能化研究也在各個國家普遍開展。這里所提到的 “智能化”是指機器本身所具有的特性，它是在運用控制理論的基礎上，結合計算機技術、精細化制造、運籌學等新學科、新技術和新方法，通過使機器模仿人類所具有的一些能力，如思維、推理、決策等，可以在一個比較復雜的工作和困難的環境中代替人類去工作。

（三）網絡化

網絡技術的發展是計算機技術發展的里程碑，網絡技術的發展不僅推動了人類的科學技術的發展,同時給人們的學習,工作和生活帶來重大的改變，同時，也深刻的影響著機電一體化技術的發展。其中最重要的影響就是對機電一體化設備的網絡控制，控制的終端設備就是機電一體化產品。

（四）微型化

微型化也是機電一體化未來發展的趨勢之一，尤其是近10年來，由于包括納米級的精密機械研究成果、分子層次的現代化學研究成果、基因層次的生物學研究成果，以及高精密超性能特種功能材料研究成果和全球網絡技術推廣應用成果等在內的一大批當代最新技術成果的競相問世，使得機電一體化領域朝著微型化有了質的發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活,可進入一般機械無法進入的空間，并易于進行精細操作，因此在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。因此在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。

第3篇：機電一體化研究范文

【關鍵詞】機電一體化；技術；應用

1.機電一體化技術發展

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

1.1 數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。

1.2 智能化

即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

1.3 模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。

1.4 網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。

1.5 人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

1.6 微型化

微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統（Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS）是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發出各種MEMS器件和系統，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

1.7 集成化

集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。

1.8 帶源化

是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。

1.9 綠色化

科學技術的發展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環境，回歸自然，實現可持續發展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。

2.機電一體化技術在鋼鐵企業中應用

在鋼鐵企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：

2.1 智能化控制技術（IC）

由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼——連鑄——軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。

2.2 分布式控制系統（DCS）

分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當前大型機電一體化系統的主要潮流。

2.3 開放式控制系統（OCS）

開放控制系統（Open Control System）是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。

2.4 計算機集成制造系統（CIMS）

鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業已基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業在20世紀80年代已廣泛實現CIMS化。

2.5 現場總線技術（FBT）

現場總線技術（FieD Bus Technology）是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術（如4～20mA，DC直流傳輸）就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表、現場總線化PLC（Programmable Logic Controller）和現場就地控制站等的發展。

2.6 交流傳動技術

傳動技術在鋼鐵工業中起作至關重要的作用。隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。現在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

參考文獻

[1]楊自厚.人工智能技術及其在鋼鐵工業中的應用[J].冶金自動化，1994（5）

[2]唐立新.鋼鐵工業CIMS特點和體系結構的研究[J].冶金自動化，1996（4）

[3]唐懷斌.工業控制的進展與趨勢[J].自動化與儀器儀表，1996（4）

[4]王俊普.智能控制[M].合肥：中國科學技術大學出版社，1996

[5]林行辛.鋼鐵工業自動化的進展與展望[J].河北冶金，1998（1）

[6]殷際英.光機電一體化實用技術[M].北京：化學工業出版社，2003

第4篇：機電一體化研究范文

關鍵詞:機電一體化;工程機械;應用;研究

機電一體化也被稱之為機械電子學，它是機械制造技術、微電子技術、計算機技術和信息技術相互影響、滲透結合而形成的一門新產生的復合性學科。現當今使用的機電一體化技術，是在眾多機械功能的基礎之上發展融合而形成的，主要是在機械的動力功能、信息功能和控制功能之上加入先進的微電子技術，這樣的機電一體化技術有了全新的進化，在應用上也有了新的突破。機電一體化技術的應用最先是開始是在汽車行業中，開始是用于生產制造簡單的零件，隨著專業技術的不斷更新進步，機電一體化的應用越來越廣泛了，從簡單的使用逐步推廣到工程機械行業中，這樣的舉措從根本上改變了工程機械的制造模式，實現了工業上的自動化、智能化、并且在很大程度上節省了能源。

1機電一體化概述

“機電一體化”這一個詞起源于上個世紀70年代的日本。隨著微電子技術的發展，并且應用于機電一體化極大地促進了機電一體化技術的完善，也使它的應用更加廣泛。應用機電一體化技術最大的影響就是對產品的影響和生產工藝過程的影響。但是機電一體化不是簡單地微電子技術和機械的相加結果，它是為了推動機械構件的動力功能、控制功能和信息處理功能而引進的電子技術，是在以前有的控制、系統化、信息等理論基礎上建立起來的全新的應用技術，是電子化設計，機械裝置和軟件等所有部件的總稱。微電子技術用于機電一體化應用于產品的生產，可以提高產品的性能和增添一些新功能。微電子技術用于生產工藝過程，可實現自動控制和現代化管理。機電一體化設備和其他自動化設備的廣泛應用，不僅大大提高生產率，而且是實現生產過程自動化和無人化的重要途徑。

1．1機電一體化的發展

先進的科學技術推動著機械工業的發展，使機械工業技術不斷的改造完善，更好地服務于人們，隨著計算機技術和微電子技術的誕生和發展，進一步的推動了機電一體化發展的進程。現在的機電一體化已經發展成為一門理論體系完整的新興學科，主要包括機電一體化產品和機電一體化技術這兩個方面。機電一體化的發展經過了三個階段的路程，第一個階段是萌芽階段，在上個世紀70年代之前“機電一體化”這一個詞還沒有出現，但是當時的人們都已經開始將電機技術運用于生產工作中，并且有相當一部分人是支持這一做法的，這樣的做法很大程度上提高了機械產品的功能和質量，但是由于當時的科學技術的落后，就沒有深入研究電子技術和機械生產的結合;第二個階段是發展階段，隨著科學技術的發展，電子技術得到了很大的發展，并且“機電一體化”這一詞首先在日本得到提出，機電一體化的技術得到了技術支持，得到了很大的發展進步，在機械行業也得了更廣泛的應用;第三個階段是在快接近21世紀，各種計算機技術的大力發展，逐步進入智能化時代，這一項技術的進步使得機電一體化進入智能化階段。隨著光學技術和微電子技術的出現，機電一體化邁入了新的階梯，在人工智能、自動化等方面有非常廣泛的應用。

1．2幾天一體化的特點

機電一體化在機械工程方面有著非常重要的應用，這與它多樣化的特點是分不開的。在機電一體化的發展過程中主要集聚了數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化和綠色化等特點［1］。數字化的特點給予了機電一體化有非常高的可靠性、容易操作的、維護性強等特點，由于數字化的普及，將機電的遠程操作、自我診斷和修復變得現實，也變得更加方便;智能化是使機電一體化產品具有一定智能性，擁有復雜的邏輯思考、推理判斷、自行決策的能力，這樣會給機械產品的使用操作和維修帶來很大的方便;計算機技術的不斷發展，讓機電一體化的網絡化變得成為現實，機電一體化的網絡化，使得遠程控制的設備得以完善，使這項技術變得更加好用;隨著現代企業的發展，現有許多生產機電一體化相關產品的廠家，生產工藝繁多，技術不等，在模塊化規范的作用下，使得現在生產的機電一體化產品的質量更加容易把控，得到保證等等。

2工程機械概述

工程機械技術理論的完善和進步，為現代機械的發展提供了發展的方向，為機械發展的問題，提供了解決的方向，增加了機械的信息處理能力。

2．1工程機械的概念

工程機械是在工程建設中使用到的施工機械的總稱。現階段在中國存在的品種非常用，廣泛地應用于多個行業，比如向建筑、水利、電力等工程領域。現在來說凡是在土石方施工工程、路面建設與養護、流動式的裝卸工作和多種的建筑工程中必須要用到的機械產品都可以被稱之為工程機械。

2．2工程機械的分類

傳統的工程機械可以分為7個大類和18個小類，可以讓人們更加詳細的區分各種工程機械的用處。大的7類工程機械可以分為:建筑機械、礦山機械、水電工程機械、道路(包括鐵路和公路)工程機械、林業機械、港口機械和起重運輸機械。另外更小的分類可以參考《工程機械理論》［2］。

3機電一體化在工程機械中的應用

隨著現代工程技術的發展，對工程施工工藝的好壞作用，受到工程機械更方面的性能、其自動化程度的影響。在此同時，工程機械的功能與機電一體化有著非常直接的關聯作用。

3．1機電一體化與工程機械的關系

在工程機械中加入機電一體化技術，可以在很到程度上增加和改善工程機械的性能和質量，這樣可以讓工程機械的經濟價值、安全可靠性和操作性能有了非常發的改善。微電子技術的發展使機電一體化技術有了很大的進步在使用上有了新的突破，并且現在電子控制技術的應用越來越廣泛，深入到工程機械的很多領域中。未來隨著機電一體化技術不斷的完善，將會是工程機械更加趨向于網絡化和智能化［3］。

3．2機電一體化技術在工程機械中的應用

現在工程質量與機械的質量有著非常直接相關的作用，，好的工程機械尅明顯提高工程施工的質量。而機電一體化的在工程機械的利用，可以大大的提高工程機械的性能，使工程施工的過程變得更加簡單方便。下面就對機電一體化對工程機械的幾個改進方面作出說明。機電一體化的應用可以大大提高在作業完成時的精確度，微電子技術的進步大大的促進了機電一體化技術的發展，隨著電子控制技術廣泛應用，電子控制也逐漸應用到工程機械中，這樣就保證了設備的精確性;機電一體化技術的應用，使得工程機械在使用過程中的耗能得以降低，并且生產效率有所提高，主要是因為隨著技術的發展機械中的節能控制器可以大大提高攻城機械對燃料的利用率;加入機電一體化技術的工程機械具有了電子監控、自動報警和自己診斷故障的功能，這是因為在機械中添加了更多的電子監控和故障診斷系統之類的傳感器，可以實時的監測到機械的運行狀態;在安全保障問題上，是每個工程機械都在不斷完善的問題，可以利用機電一體化技術對機械安裝各類限制器，和實現無人駕駛。

4結語

總而言之，隨著現在計算機網絡信息的發展，微電子控制技術將被作為核心技術來使用在機電一體化技術中，可以提高改善該項技術的性能。機電一體化技術在工程機械中的應用已經進入到了大范圍的使用階段了，并且今后還可以有非常大的發展空間。

作者:白丹 單位:許昌學院

參考文獻:

［1］郭寶生．機電一體化技術概況［J］．電子制作，2008(5):6～7．

第5篇：機電一體化研究范文

【關鍵詞】機電一體化；技術；應用

1.引言

目前，我國工程機械正處于機電一體化的特殊發展時期，工程機械領域隨著機電一體化技術的引入，電子技術，自動控制，液壓技術等與機械技術結合起來，因為與高新技術的融合，這樣子提高了生產效率和機械性能。例如，機電一體化提高了機械的操作舒適性、燃油經濟性、作業效率、作業精度以及使用壽命等[1]。機電一體化是科技發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它是機械工業發生變革的動力，使傳統的機械設計方法和概念發生了革命性的變化。

特別是電子技術和自動控制技術，在工程機械中得到了廣泛的采用。由于經濟水平的提高和科技的進步，對于工程機械的性能要求也越來越高，這促使以微處理器為核心的電子、控制裝置在工程機械中得到了越來越普遍的應用，電子控制裝置的結構也越來越復雜。

2.機電一體化技術的研究

2.1 機電一體化的概念

機電一體化就是指在結構的主要功能、信息處理功能、控制功能和動力功能上引入電子科學技術，將機械裝置與電子化設計、軟件相結合的系統的總稱。它是工程領域中不同種類的技術的綜合，是建立在微電子技術、信息處理技術、自動控制技術等一系列技術基礎上發展起來的一種高新技術。它能代替和放大體力，并且機電一體化中的微電子裝置不僅僅可以取代某些機械部件，還能擁有很多自己的功能。

2.2 機電一體化的關鍵技術

機電一體化包含軟件技術和硬件技術。硬件部分包含機械本體、信息處理單元、驅動單元以及傳感器，因此，加快機電一體化發展進度，可以從下面各方面著手：

（1）機械本體：為了減少機械產品的重量，不僅僅可以再結構上加以改進，還可以考慮使用非金屬復合材料來代替鋼鐵材料，這樣子減輕了機械本體的重量，增加了實現驅動系統的小型化的可能性，進而可以改善快速響應等特性，做到提高效率，降低功耗。

（2）信息處理技術：提高信息處理設備的可靠性可以進一步發展機電一體化。提高信息處理的可靠性包括提高A/D轉換設備的可靠性和分時處理中輸入/輸出的可靠性，提高處理速度。

（3）驅動：很多設備使用電機作為驅動裝置，但是它在快速響應和效率方面還有很多弱點，因此，需要開發新的電機，如開發內部裝有編碼器的電機或是開發控制專用組件-電機和傳感器三位一體的伺服驅動單元。

（4）傳感器：傳感器是獲取自然界中非電量元素的工具，它的可靠性、靈敏度和精確度都時刻影響著機械工程的效率，目前正在開發非接觸型檢測技術。

（5）軟件技術：硬件的發展促使需要配套的軟件一起發展，軟件的標準化可以減少軟件的研發成本，提高維修效率。軟件的標準化包括程序標準、軟件程序的固話以及程序的模塊化等。

2.3 機電一體化的優勢和發展趨勢

機電一體化產品于傳統產品相比，有很多優勢：（1）使用可靠性和安全性得到了提高。因為自動控制技術的引入，使得機電一體化產品在生產過程中具有自動監視、自動診斷和報警功能。在生產過程中，遇到過壓、過載等電力故障時，會自動啟用保護措施，減少生產安全事故的發生，設備的使用安全性得到了顯著的提高。（2）生產效率和質量得到了顯著提高。由于自動信息處理和自動控制技術的參與，機電一體化產品的靈敏度和精度都有了大幅度的提高，自動控制使得機械操作的執行完全按照預計步驟進行，而不受工作人員主觀因素的影響，保證了產品的質量，同時提高了產品的合格率和生產效率。（3）機電一體化產品實現了復合功能，可以在更多場合得到應用。由于生產技術的提高，機電一體化產品的功能水平大大提高，它們具備自動控制、自動補償以及智能化等多種功能，因此可以被應用于各種不同的場合，甚至是不同的領域，滿足需求應變力更強。（4）更易于維修。機電一體化產品可以通過軟件來實現工作方式的變換，以滿足不同用戶的需求，這些控制軟件的程序在不改變產品硬件的條件下，可以由多種方式植入機電一體化產品的控制系統。

為實現更高的生產效率，開發新一代的機電一體化產品，研究新一代的機電一體化系統，研究和設計各種穩定高效，性能優良的機器人和機電一體化設備是發展趨勢。隨著人們對制造模式的認識的轉變，由質量第一向響應市場需求的轉變，使得機電一體化在制造模式領域又開辟了一塊新天地。

3.機電一體化在工程器械上的應用

3.1 機電一體化和機械工程的關系

在機械工程中引進機電一體化技術，大大提高了機械的性能，而反過來，由于機械工程性能的改善，使得機電一體化產品的應用領域更加廣泛，兩者相輔相成，相互促進，共同發展，形成了一個良性發展的循環系統。

3.2 機電一體化對機械工程的積極作用

由于技術水平的發展，現代施工中對機械工程的性能要求也逐漸提高，為達到施工質量要求，在施工過程中使用的器械要求功效高但是同時要求能耗小，要求具有很好的自動化程度以及精度，這些器械使用方法要求簡單，操作安全，并且具有很長的使用壽命。在使用過程中，要求能自動監視，自動診斷，這樣有利于降低維修成本，減少施工事故的發生，保障生命和財產的安全。這時，機電一體化技術的引入就成了一件迫在眉睫的事情。它對工程機械發揮了積極的作用。

（1）降低了勞動強度。機電一體化產品和技術在工程機械領域的使用，大大降低了工作人員的勞動強度，而且還減少了由于操作人員缺乏經驗而造成對工程精度的影響。日本小松公司所生產的挖掘機配備運行軌跡控制系統能夠根據工作人員操作的鏟斗的運行軌跡，而自動感應角度信號，然后控制斗桿的運動軌跡，自動進行坡面的精確挖掘等動作，大大提高了生產效率。

（2）提高設備使用壽命。由于機電一體化產品集合了自動報警，監視以及故障自我診斷能力，可以針對工程機械的相應系統如傳動系統、制動系統以及發動機的當前工作狀態，進行監視，若發現異常情況，馬上進行自動警報并實現故障定位，降低工作人員的維修難度，縮短維修時間，達到延長設備使用壽命的目的。同時降低了生產事故的發生頻率，降低了生產成本。

（3）環保化。機電一體化工程機械的使用，大大提高了能源的利用率，符合國家的節能減排倡議。因此對傳統機械設備進行節能改造具有很重要的意義。日本日立公司的挖掘機由于安裝了自動控制系統，實現了對發動機的控制，因此使得對能源的利用率達到了八分之九十八，大大降低了能耗，傳統的挖掘機的能源利用率大約為30%。

4.結束語

我國要想全面實現機電一體化技術還任重而道遠，用微電子技術改造傳統技術的工作量很大，很有難度，而用機電一體化技術來加速產品更新換代速度的呼聲很高，但是它的實現仍很有壓力。雖然我國的工業結構等已經經過幾番調整，但那時由于諸多阻擾因素，效果并不明顯。但是由于機電一體化技術的有優勢很明顯，它的出現并不是巧合，它是科技進步的產物，它促使機械工業發生戰略性改革，使傳統的機械設計方法和理念受到了挑戰，并影響著傳統機械發生革命性的變化，它是推動產業革新的必經之路。因此，加快培養機電一體化人才有非常重要的意義。企業只有注重優秀人才的培養，才能在競爭中占據優勢。

參考文獻：

[1]孫永利. 機電一體化在工程機械中的應用[J].農機使用與維修，2009（1）.

第6篇：機電一體化研究范文

關鍵詞:中國制造2025；機電一體化；現狀；展望；863計劃

1當前機電一體化產品概念設計國內外研究現狀

1.1國內研究現狀

我國機電一體化的研究主要伴隨著“863項目計劃”而開展，我國的智能機器人等項目也在該計劃的支持下取得突飛猛進的發展，目前我國的工業化整體處于“工業3.0”左右的階段。（1）數控技術方面：截止2016年，我國數控技術經歷58年，目前國產數控機床可供品種達2000左右多種，船舶制造、航空航天等行業的發展拉動高端數控機床的發展，進而推動機電一體化進程。（2）工業機器人方面:目前，國內機器人銷量以百分之四十五以上速度增長，并且我國計劃有系統地攻關，在原有的良好基礎上更上一層，后期能立于世界先進行列之中。（3）激光術方面：近年來，激光技術發展很快，我國自1985年以來，更以每年25%以上速度增長，最近又擴大了緊湊型的高功率激光器的應用的范圍，例如，用于激光制造、汽車發動機的發展或用于空間探索的推進器系統改造。（4）互聯網應用方面：推行互聯網思維下的智能制造，蘇州紐威閥門有限公司和三一集團有限公司分別運用CAX系統和SPC工具進行智能制造，提高了效率，建立了一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。通過這幾方面可以看出機電一體化產品概念設計有著很大發展，但是離德國、美國等歐美國家還有一定的差距。

1.2國外研究現狀

機電一體化的相關研究在國外最早在上個世紀60年代開始，在九十年代后期機電一體化進入深入發展階段，并出現了“機電液”和“機電光”等一些新的分支，現階段以德國和美國為代表的發達國家工業化發展已經達到了“工業4.0”，并在國際上處于領先地位。

2未來建立機電一體化的產品概念設計理論與方法的意義

未來建立機電一體化產品概念設計理論與方法意義深遠，在新的技術不斷沖擊下，機電一體化會不斷提高，能提高我國的機械工業化水平，也是社會生產力的必然要求，能在追求特定價值功能的基礎上，實現系統的最優化，能很好地代表當今機械工業主要趨勢。

3未來機電一體化的發展展望

未來，隨著微電子技術和機械電子技術的迅猛發展，機電一體化必將注入更多新的內容，各個學科將繼續相互交叉、相互支持和互相發展，并且機電一體將朝著更加智能化、微型化、系統化和環保化方向發展，總理在政府工作報告中指出，實施“中國制造2025”計劃，堅持創新驅動，智能轉型，強化基礎，綠色發展，加快從制造大國轉向制造強國，并且我國今年推出了“工業互聯網”和“互聯網+”概念，并且在一些高等院校舉辦“互聯網+”創新比賽，并取得不錯的效果，讓機電一體概念設計理論與方法化不斷升級，加強了工業化與信息化的緊密結合，下一階段我們將運用信息—物理融合系統（CPS）,實現大型大型工程系統實時感知、動態控制和信息服務，更好利用機電一體化解決實際問題，不斷促進中國工業化發展。

4結語

在“中國制造2025”計劃的推動下，機電一體化的研究和相關領域必將出現突飛猛進的發展，當然，與機電一體化相結合的技術（機電液和機電光）很多，相信未來在機電一體化的促使下中國工業將邁向“工業4.0”。

作者:于志業 單位:太原科技大學

參考文獻：

[1]孫彥廣。工業智能控制技術與應用[M].北京:科學出版社，2007.

[2]李建勇。機電一體化技術[M].北京:科學出版社，2004.

第7篇：機電一體化研究范文

【摘要】近年來，隨著我國經濟社會的飛速發展，城鎮化進程穩步加快，越來越多的人口涌入城市，給城市交通帶來了巨大的壓力，為了緩解嚴峻的城市交通壓力，地鐵等軌道交通方式開始得到人們的關注與認可，在城市公共交通中發揮了重要的作用。地鐵作為一個龐大的機電一體化系統工程，涉及機械、電氣、電子、控制等諸多領域，機電一體化技術在其中得到了廣泛的應用。本文主要針對機電一體化技術在地鐵中的應用進行了簡要的闡述，并重點對其在地鐵AFC系統中的應用進行了詳細的分析與研究。

【關鍵詞】機電一體化 地鐵 AFC系統

二十一世紀以來，隨著我國城鎮化進程的不斷推進，城市基礎設施建設發展十分迅速，公共交通設施作為城市基礎設施的關鍵組成部分，更是得到了先行發展。隨著城市規模的不斷擴大以及城市人口的不斷增長，城市交通壓力不斷增長，交通擁堵以及環境污染等現象十分嚴峻，已經成為制約城市進一步發展的關鍵瓶頸。為了解決城市交通問題，以地鐵為代表的城市軌道交通發展迅速，其便捷、快速、安全、不占用城市空間等特點使其在許多城市得到了推廣與應用，在一些大城市中已經成為城市公共交通的主動脈。

地鐵作為一個復雜的系統性工程，涉及機械、電氣、電子、控制等諸多領域，是機電一體化技術應用的典型代表，其中機電設備系統、列車監控系統、自動售檢票系統、屏蔽門系統以及通信系統等，都需要機電一體化技術的應用。本文主要針對機電一體化技術在地鐵中的應用進行了簡要的闡述，并主要針對其在地鐵AFC系統中的應用進行了簡要的分析。

一、機電一體化技術在地鐵中的應用

隨著信息化時代的到來，以計算機技術與互聯網技術為首的信息技術發展迅速，并不斷向傳統的機械工業滲透，促進了機電一體化技術的形成與發展。機電一體化技術以系統功能為導向，綜合運用機械技術、電子技術、控制技術、計算機技術以及互聯網技術等，實現了復雜靈活的系統功能，在實際生產生活中發揮著巨大的作用。

在地鐵這一復雜的系統性工程中，機電一體化技術的應用十分普遍，根據實現功能的不同，其應用主要可以體現在以下三個方面：

一是智能控制系統。地鐵列車與車站的控制智能化離不開機電一體化技術的廣泛應用：車站的自動扶梯可以自動檢測有無乘客，并根據乘客數量控制運行速度；地鐵的屏蔽門在進站出站時自動按順序開啟和關閉；列車內的空調設備等能夠根據列車內的環境情況自動進行調節。

二是分布式調度系統。為了保證地鐵的便捷性與時效性，地鐵需要在規定的時間準點到達，且相鄰兩班地鐵間的時間間隔不能過長，這就對地鐵的調度管理提出了較高的要求。為了滿足龐大數量地鐵列車的調度與控制需求，基于機電一體化技術，利用分布式調度系統，實現了集監控、管理、調度于一體的地鐵運行控制系統。

三是網絡通信系統。地鐵作為一個龐大復雜的機電系統，不同功能的子系統數量較多，且相互之間存在復雜的信息交互。為了滿足不同子系統對數據信息的需求，基于機電一體化技術建立了總線拓撲結構網絡，實現了車站自動扶梯、地鐵屏蔽門以及列車系統間的信息交互與共享。

二、機電一體化技術在地鐵AFC系統中的應用

隨著地鐵在城市中的應用越來越廣泛，其方便、快捷、安全、可靠、經濟等優勢逐漸得到人們的認可，越來越多的市民選擇乘坐地鐵出行，傳統的人工售票已經無法滿足地鐵龐大的人流量，為了提高車站的服務效率，避免擁堵現象， 自動售檢票系統（AFC）開始在地鐵站中得到廣泛的應用。

AFC系統是基于機電一體化技術實現的地鐵售檢票過程一體化管理系統，其綜合利用了電子技術、計算機技術以及自動控制技術等，通過非接觸式IC卡等載體，實現了安全、可靠、高效的自動售檢票過程，大大提高了地鐵車站的服務能力與服務效率。根據AFC系統數據處理的不同流程，可以進一步將其分為以下幾個層次：

（一）車票層

車票層作為整個地鐵AFC系統的最底層，是直接面向用戶的部分，主要負責對用戶使用的車票、一卡通、手機錢包以及各類車票形式進行識別，判別車票的合法性及有效性。為了實現非接觸式快速便捷的車票識別，射頻識別技術以及車票加密技g等機電一體化技術在車票曾得到了廣泛的應用。

1.射頻識別技術

當前廣泛應用的城市交通一卡通主要以非接觸式IC為主，其主要由IC芯片與感應天線構成，當外部射頻發生器向IC卡發出固定頻率的電磁波時，卡片內部的感應天線將產生諧振，從而在內部電容中積累電荷形成電壓，驅動IC芯片將存儲數據通過感應天線反饋至外部的讀寫器或接受外部讀寫器的指令對內部存儲數據進行修改。

2.車票加密技術

城市交通IC卡以及其他各類電子車票中，都存儲著用戶的相關個人信息以及乘車信息，為了避免IC卡中的隱私信息被他人讀取，需要利用車票加密技術對其進行加密。應用車票加密技術后，利用射頻讀寫器讀出的IC卡數據并不能直接使用，而是首先需要進行解密和鑒權，判斷車票是否合法，之后利用特定的解密算法對獨處的數據進行解密，進而得到IC卡的相關信息。利用車票加密技術，大大降低了用戶個人信息泄露的風險，提高了車票管理的可靠性與安全性。

（二）車站設備終端層

車站設備終端層主要包括車站內自動售票機、自動充值機、自動檢票機等自動化設備，主要負責完成售票、充值、檢票等單項功能，接收上層的控制指令同時將處理結果及時向上層進行反饋，其可靠穩定運行離不開機電一體化技術的應用，是上層系統能夠穩定運行的重要基礎。

當用戶利用自動售票機進行購票時，自動售票機要根據用戶輸入的出發站與終點站，自動計算票價，并根據用戶的投幣情況自動進行找零，同時將相應的行程信息注入車票的IC芯片之中；當用戶利用購買的車票進行檢票時，自動檢票機中的射頻讀寫器自動讀取車票IC芯片中的行程信息，并聯網判別車票的有效性，判別有效則打開閘門令乘客通過，判別無效則自動進行報警。

（三）車站計算機系統層

車站計算機系統層位于車站終端設備層之上，主要負責對車站內不同功能的終端設備進行管理與控制，同時對各終端設備反饋的信息進行處理，獲取當前地鐵車站運行的相關信息。車站計算機系統層主要由主控系統、功能子系統以及通信鏈路等組成，數據的交互與處理技術是車站計算機系統可靠運行的關鍵。

主控系統實時從車站內的各自動售票機處讀取售票信息，并將信息存儲于數據庫中，當車站自動檢票機讀取用戶的車票信息并反饋至主控系統時，主控系統在數據庫中進行匹配，并將匹配結果反饋至自動檢票機，匹配成功則認為車票有效，否則認為車票無效。車票信息數據庫必須實時進行更新，當用戶購買成功車票后，及時在數據庫中新建相應的車票信息，同時當用戶行程結束時，及時在數據庫中刪除相應的一次性車票信息，或在一卡通信息中減掉相應的車票金額。

除了控制自動售檢票機的協調運行外，車站計算機系統還具備車站客流統計、票務統計等更加豐富的其他功能，通過對車站售票信息的統計分析，能夠及時了解車站的客流情況，及地鐵列車的載客情況，同時及時發現車站內各設備的運行情況，有助于及時發現設備的故障。

（四）路中央計算機系統層

線路中央計算機系統層是連接清分系統層與車站計算機系統層的重要傳輸層，一方面負責接收上層下傳的列車運行時刻表、票價表、黑名單表等數據，并及時傳輸至各車站計算機系統，另一方面接收車站計算機系統上傳的地鐵實時客流數據及設備運行數據，并將數據傳輸至上層的清分系統。

（五）清分系統層

清分系統位于整個軌道AFC系統的最頂層，是整個系統的運控大腦，主要負責綜合處理整個地鐵系統的運行數據，管理與發行不同類型的地鐵車票，結算不同線路的地鐵票款，同時通過網絡與一卡通系統、銀行系統等進行票款的清算。

清分系統主要由服務器、交換機、車票編碼機等設備組成，能夠對整個地鐵AFC系統進行管理與控制，同時負責對整個地鐵AFC系統產生的數據信息進行處理，具有豐富的數據處理功能：一是對地鐵AFC系統運行產生的原始交易數據自動進行存儲與備份；二是對AFC系統內各層的數據參數進行更新與維護；三是對地鐵AFC系統內各層的時鐘進行同步維護，同時對系統內的密鑰進行管理；四是向城市公共交通清分系統上傳地鐵系統的原始交易數據；五是向下層列車運行時刻表、票價表、黑名單等數據信息等。

三、結束語

地鐵作為方便快捷的城市公共交通方式，在城市中得到了廣泛的應用，其安全穩定運行離不開機電一體化技術的廣泛應用。本文主要針對機電一體化技術在地鐵中的應用進行了闡述，并重點針對其在地鐵AFC系統中的應用進行了深入的分析與研究。

參考文獻：

[1]石慧麟.城市軌道交通自動售檢票系統設計[J].城市軌道交通研究， 2001， 4（2）：61-63.

[2]劉建剛.現代城市軌道交通（地鐵）機電一體化的應用與節能技術的探討[J].城市建設理論研究：電子版， 2015（3）.

[3]王策.淺析傳感器技術在地鐵機電一體化系統中的應用[J].城市建設理論研究：電子版， 2015（3）.

第8篇：機電一體化研究范文

【關鍵詞】機電一體化 安全 自動化 安全測試

【中圖分類號】TH-39 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674－4810（2011）24－0036－01

一 機電一體化系統產生事故的原因

隨著自動化程度的提高，由于操作的簡單化而淡化安全觀念是產生事故的主要原因之一。

在機電一體化系統中，機器人是自動線的一個重要組成部分，是實現自動化的重要手段，但人們往往不太注意機器人本身的安全措施，忽視人―機的配合，主要表現在：（1）對機器人的安全可靠性存在認識不足：（2）雖是自動機械，但實際上與人有密切聯系，盡管人的不安全動作直接與事故有聯系，但在設計和使用上還未充分認識到這一點；（3）機器人的手臂是在三維空間運動的，沒有在整體上充分考慮到安全保護的措施。

因此，在維修或調整時，自動化機械突然啟動造成的情況，以及在機器人或自動機械的危險作業區，幾臺自動機械的接口處，甚至由于切屑等小事而造成事故的情況較多。

發生機器人事故的情況多數是因某種誤動作發生的。誤動作則主要是機器人的可靠性低引起的，如控制電路不正常、伺服閥故障、內外檢測傳感器不正常、與其他機械的聯鎖機構和接口故障，以及人的操作失誤等。

在機電一體化系統中，使用機器人或自動機械時，人不可避免地要進入危險作業區。例如，進行示教操作或調整時，人要接近機器人或自動機械去對準位置，這時當然不能預先切斷電源，如果由于噪音干擾或伺服閥門的灰塵引起誤動作，就會被機器人手臂碰傷。有時在檢查示教動作能否正常再現時，也需要操作人員進入危險區。此外，在自動加工機械運轉過程中，為了清除切屑、更換刀具等，也必須接近機器人。失控和示教操作上的錯誤也不少。

從表1中可看出，機器人平均無故障時間（MTBF），不到100h竟高達28.7%，1000h以下的占75%。因為機器人的可靠性較低，容易發生故障，所以必須充分考慮安全措施。

二 機電一體化系統安全措施的保護

制定安全措施的目的之一是故障自動保護化，即一是必須具有通過伺服系統對機器人的誤動作進行監視的功能，一旦發現異常動作應自動切斷電源；二是必須具有當人誤入危險區時，能立即測知并自動停機的故障自動檢測系統。具體而言，其安全措施大致有：第一，設置安全柵。具備聯鎖功能，即拔出門上的安全插銷時，機器人就自動停止作業。第二，安裝警示燈。在自動運轉中開啟指示燈，提醒操作人員不要進入正在作業的機器人的工作區。第三，安裝監視器。采用光電式、靜電電容式傳感器或安全網等，設置監視人的不安全動作的系統。第四，安裝防越程裝置。即使機器人可以回轉270°，一般也應限制其使用范圍。為防止超越使用范圍，必須安裝限位開關和機械式制動器。第五，安裝緊急停止裝置。由微機控制的機電一體化設備，一般采用軟件方式進行減速停止定位，但從控制裝置容易發生故障的現狀來看，在安全上仍存在很多問題。因此，緊急停止功能是很重要的。通常對緊急停止裝置的要求是：一是應能盡快地停止；二是電路應是獨立的，以確保高可靠性；三是除控制臺以外，在作業位置上也要安裝緊急停止按鈕；四是緊急停止后不能自動恢復作業。第六，低速示教。為了確保安全，應設置較低的示教速度，即使示教中產生誤動作，也可避免造成重大事故。

綜上所述，在工業機器人等機電一體化設備中，雖然安裝了各種安全裝置，但為了提高工作效率，這些設備有高速化、大型化的趨勢。此外，由于有與操作者混在一起使用的情況，一旦發生事故，就是重大事故。因此，有必要進一步進行技術研究，采取可靠性更高的安全措施。

最后，從最近的發展趨勢來看，機電一體化機械設備的自動化還存在如下問題：一是由于機械設備的高度自動化和大型化以及控制的軟件化，不可能從外觀上了解自動化機械的動作，操作者處理異常情況比較困難；二是由于許多自動化機械與非自動化機械混合使用，因而事故較多，難以制定對策，以確保安全；三是異常情況的處理是由人來完成，而自動化設備并未充分考慮到人的存在，在排除故障的過程中易發生安全事故。

參考文獻

［1］趙晉峰.當前山西煤礦企業中的機電安全管理現狀探究［J］.品牌，2011（07）

［2］王艷萍、牛永君.礦山機電安全管理GIS系統的研究與開發［J］.防災科技學院學報，2007（03）

［3］黃傳星.煤礦機電安全管理存在的問題及對策［J］.中國新技術新產品，2009（19）

［4］姜奎平、張貴.機電管理的有效途徑［J］.內蒙古煤炭經濟，2004（01）

［5］陳洪嶺、紀召永、許增勝.深部礦井機電管理存在的問題及對策［J］.中國煤炭，2002（03）

第9篇：機電一體化研究范文

基于當前控制系統在機電一體化應用中存在的問題，闡述了智能控制技術的基本概念，并研究了智能控制技術在機電一體化系統中的應用方法。研究結果表明，要想使機電一體化系統具有高效性，就必須先實現系統的智能控制。

關鍵詞：

智能控制；機電一體化；交流伺服系統；機器人

本文主要是對于智能控制技術在我國機電一體化系統里的實際使用過程進行分析，其最終就是希望能夠給有關的單位締造理論上的相關參照。當前，智能控制的技術已經在很多的工業的生產領域中被得到使用。因此，將智能控制的相關技術去積極的積極運用在機電一體化上面是有著一定可行性和一些實用價值的。

1智能控制技術的有關的理念

我們所提到的智能控制的技術其指的就是在不需要人工參與的情況下，去對機械設備本身存在性能進行驅動的一種技術，其可以說他還是一種機械式去完成自動控制的方式。智能的控制就是選址自動控制以及人工智能等幾個方式去對其自動控制的要求加以完成的。其中，自動控制自身的形式總的來說是屬于一種動力學形式的一種動態的發射系統；人工智能總的來說就是屬于一種本事剛剛開始進行信息處理和能夠完成學習以及記憶并且還能夠實現語言表達功能的一種認知系統的建設；運籌學主要是對于機械去給予了定量的處理的一種不同的形式，其中主要是關系到了線形的規劃與設計，還有就是相關的網絡規劃管理以及有關的科學上的調度等。使用智能控制技術需要去建立在原本機電控制系統的數學模型的狀況下，使用這樣的方式對時間以及線性控制系統和加工等有關方面的問題進行處理和解決。

2智能控制在機電一體化里的有關的使用

2.1交流的伺服系統

交流伺服系統屬于一個機電系統組成的，其屬于智能控制技術中非常主要的一點，同時也是最合理的方式，同時其還是對工業生產力予以提升的非常重要的部分。交流伺服系統還是一種選轉換成電信號，用機械開關的形式去進行裝置，適宜在控制的系統中。過程運行交流伺服系統是相對復雜的，因此，使得它出現擾動有關的問題，以及工作參數的轉化率和強耦合負載。在這樣的一種狀況下，無法對數學模型自身的準確程度加以保障，只可以建設和其有關的運行情況可以保持一致的相關數學模型，但是這樣卻無法去對工業生產對交流伺服系統提出的比較高的要求給予充分的滿足。而適宜智能化技術控制之后進行啟動，交流的伺服系統，能夠建設數學模型的精度比較好并且缺少系統控制器狀態的精確參數，去相關性能指標進行適當的調整，以它使實際工業生產的具實際的需要給予充分的滿足。

2.2設備的相關裝置系統

設備系統之后機械設備開始使用智能的控制方式，使得設備自身能夠變成過渡元素的一種智能的設備的元素。它往往是在石油化工行業以及制造行業，以及在環保和節能機械設備行業使用經濟手段，智能控制技術具有一定的使用的所有優點。在一般情況下，當智能控制技術，有關工作人員為自己的特定的操作條件的要求是當企業數據信息管理將被用來察覺，并根據有關需要自動化組件和智能的元素，并再有就是系統的硬件，他們需要一個商業智能系統相關的軟件設施。在這種情況下，管理者可以使用數據倉庫的技術，還有就是一些數據挖掘以及聯機的分析處理技術去進行適宜的管理，企業進行信息化的管理形式可以對工作效率加以提升。當前，智能的控制技術也被普遍的使用在了很多不同的行業，已經開始在很多有著自動化功能家裝設備儀器進行發展。總的來說自動化的設備整體來說能夠被分成幾類，也就是有著總線的連接器電器，家電的智能控制器。這些設備自身的自動化以及智能控制技術的構建的裝置，它有著非常好的聯系。實際地使用智能家居的相關設備，藍牙傳輸接口數據信號接收器之類的裝置中的裝置上的自動控制來實現。

2.3設備機床系統

總體來說，使用智能控制的技術應該在為了提高其運營效率從數控機床有以下幾個方面：①機器自身振動主動控制。采用智能控制技術可以成為機床作業，時產生一個很大的遺憾清晰的振動的感覺，使其可以在數控機床進行切削的的時候并不會對其所生產的產品本文的精度產生非常嚴重的振動方面的影響。②安全的保障。主要是使用一些智能的控制技術去讓機器具有智能安全屏障，從而防止在特定的運行時間機器科學儀器相關部件的觸碰。③語音的信息系統。使用智能的控制技術以后，智能的控制系統可以運行自己的實際情況語音提醒，并提示數控機床操作員提供信息，并規范自己的行為，避免操作失誤的出現，根據數據控制機床。

3結語

結合上文所述，智能控制主要是對機電一體化系統中很多構件能夠保持合理的運行的一種合理的保障和一種非常科學的生產的方式。本文主要是針對智能控制技術在實際進行使用的過程去進行分析，希望能夠很好的對數控機床自身的運行效率和產品自身的精準度加以提升，使其設備自身的使用壽命能夠延長。事實顯示，如果想要對工業生產的腳步予以提升，就要可以令智能控制技術的應用范圍得到提升。只有做到這樣，我們國家的經濟發展才能夠不斷的提升并且保持穩步的發展下去。

參考文獻：

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