机电一体化技术-课件.ppt

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1、机械技术机械技术传感器技术传感器技术接口技术接口技术计算机与信计算机与信息处理技术息处理技术伺服驱动技术伺服驱动技术自动控制技术自动控制技术 机电一体化技术机电一体化技术第五章第五章 机电一体化技术机电一体化技术1.1.定义定义“机电一体化机电一体化”(mechatronics)一词在一词在20世纪世纪70年代起源于日年代起源于日本。它取英文单词本。它取英文单词mechanics(机械学机械学)的前半部分和的前半部分和electronics(电子学电子学)的后半部分拼成一个新词，即机械电子学的后半部分拼成一个新词，即机械电子学或机电一体化。或机电一体化。机电一体化主要涉及的相关技术：机电一体化

2、主要涉及的相关技术：2.2.机电一体化系统的组成要素机电一体化系统的组成要素动力部分动力部分（内脏）（内脏）计算机系统计算机系统（大脑）（大脑）传感器传感器（五官）（五官）机械本体机械本体（骨骼）（骨骼）执行机构执行机构（四肢）（四肢）机电一体化系统与人体的功能和要素对照示意图机电一体化系统与人体的功能和要素对照示意图3.3.机电一体化产品分类机电一体化产品分类机电一体化产品按产品的应用领域可以划分为以下几类：机电一体化产品按产品的应用领域可以划分为以下几类：(1)(1)工业，如：数控机床、工业，如：数控机床、机器人机器人、自动生产设备、自动生产设备、FMSFMS、CIMSCIMS、无人化工厂

3、等；无人化工厂等；(2)(2)运输、包装及工程，如：运输、包装及工程，如：电子化汽车电子化汽车、数控包装机械、数控、数控包装机械、数控运输机械及工程机械设备等；运输机械及工程机械设备等；(3)(3)储存销售，如：自动仓库、自动称量、销售及现金处理等；储存销售，如：自动仓库、自动称量、销售及现金处理等；(4)(4)社会服务性，如：自动化办公机械、医疗与环保及公共服务社会服务性，如：自动化办公机械、医疗与环保及公共服务自动化设备、文教、娱乐用机电一体化产品等；自动化设备、文教、娱乐用机电一体化产品等；(5)(5)家用，如：洗衣机、炊事自动化机械等；家用，如：洗衣机、炊事自动化机械等；(6)(6)科

4、研及过程控制，如：测试设备、信息处理设备等；科研及过程控制，如：测试设备、信息处理设备等；(7)(7)农、林、牧、渔，如：现代农业生产控制装置等；农、林、牧、渔，如：现代农业生产控制装置等；(8)(8)航空、航天、国防用武器装备等。航空、航天、国防用武器装备等。4.4.电子化汽车电子化汽车 70年代前后，实现了充电电压调整器和点火装置的电路集成化年代前后，实现了充电电压调整器和点火装置的电路集成化并研制成功了燃油喷射的电子控制装置。并研制成功了燃油喷射的电子控制装置。70年代后期，美国和日本先后开发了汽车发动机控制系统，用年代后期，美国和日本先后开发了汽车发动机控制系统，用于计算最佳点火时间，

5、控制执行其点火动作，大大提高了汽车的于计算最佳点火时间，控制执行其点火动作，大大提高了汽车的性能。性能。80年代以来，相继开发出了：电子控制化油器、电子控制自动年代以来，相继开发出了：电子控制化油器、电子控制自动变速器、电子刹车控制装置、防滑装置、自动稳速控制装置、电变速器、电子刹车控制装置、防滑装置、自动稳速控制装置、电子仪表、电子自动刮水器、排气污染的电子控制器、集中报警系子仪表、电子自动刮水器、排气污染的电子控制器、集中报警系统、发动机诊断系统等。统、发动机诊断系统等。“汽车电子化汽车电子化”被称为汽车技术的又一次革命性飞跃。机电一体被称为汽车技术的又一次革命性飞跃。机电一体化的现代新型

6、汽车在操作性、可靠性、高速度、安全性、低油耗、化的现代新型汽车在操作性、可靠性、高速度、安全性、低油耗、减少排气污染和维修性、舒适性等方面性能大幅度提高。减少排气污染和维修性、舒适性等方面性能大幅度提高。类人型机器人类人型机器人根据应用领域，机器人可分类如下：根据应用领域，机器人可分类如下：工业机器人：工业机器人：应用于工业生产，它发展最早、技术最成熟、应用最广。应用于工业生产，它发展最早、技术最成熟、应用最广。军事机器人：军事机器人：用于物资搬运、火炮发射、探雷排险或侦察等军事作业。用于物资搬运、火炮发射、探雷排险或侦察等军事作业。安保机器人：安保机器人：从事反恐、排爆、巡逻、监控等工作。从

7、事反恐、排爆、巡逻、监控等工作。医疗机器人：医疗机器人：辅助医生进行手术、扎针、整骨等工作，另有能进入肠辅助医生进行手术、扎针、整骨等工作，另有能进入肠道或血管进行检测的微型医疗机器人。道或血管进行检测的微型医疗机器人。建筑机器人：建筑机器人：用于大型建筑物墙面的清洁、检测探伤或表面喷涂防护用于大型建筑物墙面的清洁、检测探伤或表面喷涂防护等作业。等作业。农业机器人：农业机器人：对瓜果进行采摘或对农作物进行护理、施肥或收获。对瓜果进行采摘或对农作物进行护理、施肥或收获。林业机器人：林业机器人：用于树枝修剪、树木清理或搬运等作业。用于树枝修剪、树木清理或搬运等作业。教育、娱乐机器人：教育、娱乐机器

8、人：针对青少年寓教于乐，或用于抚慰老年人。针对青少年寓教于乐，或用于抚慰老年人。社会、家庭服务机器人：社会、家庭服务机器人：展览馆接待或导航，家庭清洁或安全监控，展览馆接待或导航，家庭清洁或安全监控，对老弱病残护理等。对老弱病残护理等。工业机器人工业机器人（Industrial Robot）是在工业生产中应用的机器人，）是在工业生产中应用的机器人，是一种可重复编程的、多功能的、多自由度的自动控制操作机。是一种可重复编程的、多功能的、多自由度的自动控制操作机。工业机器人可用于制造、装配、焊接、喷涂、搬运等作业，在工业机器人可用于制造、装配、焊接、喷涂、搬运等作业，在汽车和电子生产线上大量使用。汽

9、车和电子生产线上大量使用。机器人用于焊接车身五轴机器人手臂在三维空间的运动区域五轴机器人手臂在三维空间的运动区域五轴机器人各轴的运动方向轴轴2轴轴5轴轴3轴轴4轴轴1（5）条件语句：条件语句：IF.ELSE.ENDIFIF A=1MOVED 1ELSEMOVED 2ENDIF（6）循环（无限次的循环）循环（无限次的循环）LABEL 1（做一个标签（做一个标签1）.GOTO 1（跳转到标签（跳转到标签1）（7）赋值语句：）赋值语句：SETSET A=0SET A=A+1SET OUT 2=1（使（使2号输出端口的信号状态为号输出端口的信号状态为1，常用于与其他控制器，常用于与其他控制器进行通讯）

10、进行通讯）机器人末端执行机构机器人末端执行机构 手爪手爪 手爪手爪 气动吸盘气动吸盘 焊枪焊枪应用实例一：机器人用于零件重新排列应用实例一：机器人用于零件重新排列应用实例二：机器人用于装配应用实例二：机器人用于装配装配过程动画.wmv应用实例二：机器人用于装配应用实例二：机器人用于装配应用实例三：机器人用于喷涂油漆应用实例三：机器人用于喷涂油漆应用实例四：机器人用于涂抹粘结剂应用实例四：机器人用于涂抹粘结剂应用实例五：机器人用于机床上下料应用实例五：机器人用于机床上下料机床上下料过程动画.wmv应用实例六：机器人用于柔性制造系统应用实例六：机器人用于柔性制造系统6.柔性制造系统（柔性制造系统（

11、FMS）20世纪世纪50年代在美国的年代在美国的MIT（麻省理工学院）诞生了第一台（麻省理工学院）诞生了第一台数控机床以后，机电一体化及数控（数控机床以后，机电一体化及数控（NC）的概念出现了。）的概念出现了。随着机电一体化技术的进一步发展随着机电一体化技术的进一步发展,出现了计算机数控出现了计算机数控(CNC)、计算机直接控制计算机直接控制(又称群控又称群控)(DNC)、计算机辅助制造、计算机辅助制造(CAM)、计、计算机辅助设计算机辅助设计(CAD)、成组技术、成组技术(GT)、计算机辅助工艺规程、计算机辅助工艺规程(CAPP)、工业机器人技术、工业机器人技术(ROBOT)等新技术。等新技

12、术。在这些新技术的基础上，为在这些新技术的基础上，为多品种、中小批量多品种、中小批量生产的需要而生产的需要而兴起的柔性自动化制造技术得到了迅速的发展，作为这种技术兴起的柔性自动化制造技术得到了迅速的发展，作为这种技术具体应用的柔性制造系统具体应用的柔性制造系统(FMS)、柔性制造单元、柔性制造单元(FMC)和柔性制和柔性制造自动线造自动线(FML)等柔性制造设备纷纷问世，其中柔性制造系统等柔性制造设备纷纷问世，其中柔性制造系统(Flexible Manufacturing System，FMS)最具代表性。最具代表性。FMS动画.wmv“机电一体化机电一体化”(mechatronics)一词在

13、一词在20世纪世纪70年代起源于日年代起源于日本。它取英文单词本。它取英文单词mechanics(机械学机械学)的前半部和的前半部和electronics(电子学电子学)的后半部分拼成一个新词，即机械电子学或机电一体的后半部分拼成一个新词，即机械电子学或机电一体化。化。机电一体化技术就是以机械工程学和电子工程学为支柱，综合机电一体化技术就是以机械工程学和电子工程学为支柱，综合控制工程学、信息工程学、材料学、光学等形成的多学科综合控制工程学、信息工程学、材料学、光学等形成的多学科综合技术。技术。机械技术机械技术(机械学、机构学机械学、机构学)微电子技术微电子技术(半导体技术、半导体技术、计算机技术计算机技术)机电一体化机电一体化机电一体化机电一体化技术技术技术技术3.3.机电一体化产品分类机电一体化产品分类机电一体化产品种类繁多，目前还在不断扩展，按产品的功能，机电一体化产品种类繁多，目前还在不断扩展，按产品的功能，可以划分为以下几类：可以划分为以下几类：(1)(1)数控机械类：如：数控机床、工业机器人、自动洗衣机等。数控机械类：如：数控机床、工业机器人、自动洗衣机等。(2)(2)电子设备类：如：电子设备类：如：(3)(3)(4)(4)(5)(5)