《机电一体化技术》PPT课件

机 械 技 术 传 感 器 技 术接 口 技 术计 算 机 与 信息 处 理 技 术伺 服 驱 动 技 术 自 动 控 制 技 术 机 电 一 体 化 技 术第 五 章 机 电 一 体 化 技 术1. 定 义“ 机 电 一 体 化 ” (mechatronics)一 词 在 20世 纪 70年 代 起 源 于 日本 。 它 取 英 文 单 词 mechanics(机 械 学 )的 前 半 部 分 和electronics (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 。机 电 一 体 化 主 要 涉 及 的 相 关 技 术 ： 2. 机 电 一 体 化 系 统 的 组 成 要 素动 力 部 分（ 内 脏 ）计 算 机 系 统（ 大 脑 ）传 感 器（ 五 官 ） 机 械 本 体（ 骨 骼 ） 执 行 机 构（ 四 肢 ） 机 电 一 体 化 系 统 与 人 体 的 功 能 和 要 素 对 照 示 意 图 3.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 ： (1) 工 业 ， 如 ： 数 控 机 床 、 机 器 人 、 自 动 生 产 设 备 、 FMS、 CIMS、无 人 化 工 厂 等 ；(2) 运 输 、 包 装 及 工 程 ， 如 ： 电 子 化 汽 车 、 数 控 包 装 机 械 、 数 控运 输 机 械 及 工 程 机 械 设 备 等 ；(3) 储 存 销 售 ， 如 ： 自 动 仓 库 、 自 动 称 量 、 销 售 及 现 金 处 理 等 ；(4) 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 ；(5) 家 用 ， 如 ： 洗 衣 机 、 炊 事 自 动 化 机 械 等 ；(6) 科 研 及 过 程 控 制 ， 如 ： 测 试 设 备 、 信 息 处 理 设 备 等 ；(7) 农 、 林 、 牧 、 渔 ， 如 ： 现 代 农 业 生 产 控 制 装 置 等 ； (8) 航 空 、 航 天 、 国 防 用 武 器 装 备 等 。 4. 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 。 80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 。“ 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 。 5. 机 器 人 机 器 人 （ Robot） 是 一 个 在 三 维 空 间 具 有 较 多 自 由 度 的 、 并 能 实现 诸 多 拟 人 动 作 和 功 能 的 机 器 。 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 ： 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 。 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 。 安 保 机 器 人 ： 从 事 反 恐 、 排 爆 、 巡 逻 、 监 控 等 工 作 。 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 肠道 或 血 管 进 行 检 测 的 微 型 医 疗 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 护等 作 业 。 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 。 林 业 机 器 人 ： 用 于 树 枝 修 剪 、 树 木 清 理 或 搬 运 等 作 业 。 教 育 、 娱 乐 机 器 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 ： 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 。 工 业 机 器 人 （ Industrial Robot） 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 。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 。 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 坐 标 系（ 世 界 坐 标 系 、 工 具 坐 标 系 ） 五 轴 机 器 人 各 轴 的 运 动 方 向轴 2 轴 5轴 3 轴 4轴 1 机 器 人 编 程 基 本 指 令 (ACL编 程 语 言 )（ 1） 移 动 指 令 ： MOVED/ MOVELDMOVED 1 （ 移 动 到 点 1）MOVELD 1 （ 直 线 移 动 到 点 1）MOVELD 1 200（ 在 2秒 钟 时 间 内 直 线 移 动 到 点 1）（ 2） 显 示 运 动 轨 迹 ： DRAWON/ DRAWOFFDRAWON （ 4） （ 4为 轨 迹 线 的 颜 色 编 号 ）DRAWOFF （ 取 消 显 示 运 动 轨 迹 ）（ 3） 机 器 人 手 爪 开 闭 动 作 指 令 ： OPEN/CLOSEOPEN（ 打 开 ）CLOSE（ 闭 合 ） （ 4） 设 定 运 动 速 度 ： SPEEDA/SPEEDBSPEEDA 25（ 设 A组 运 动 速 度 为 最 大 值 的 25%， 默 认 值 为 30%） SPEEDB 10（ 设 B组 运 动 速 度 为 最 大 值 的 10%） （ 5） 条 件 语 句 ： IF.ELSE.ENDIFIF A=1MOVED 1ELSEMOVED 2ENDIF（ 6） 循 环 （ 无 限 次 的 循 环 ）LABEL 1（ 做 一 个 标 签 1） .GOTO 1（ 跳 转 到 标 签 1）（ 7） 赋 值 语 句 ： SET SET A=0SET A=A+1SET OUT 2=1（ 使 2号 输 出 端 口 的 信 号 状 态 为 1， 常 用 于 与 其 他 控 制 器进 行 通 讯 ） 机 器 人 末 端 执 行 机 构 手 爪 手 爪 气 动 吸 盘 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 装 配 过 程动 画 .wmv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 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 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 6. 柔 性 制 造 系 统 （ FMS） 20世 纪 50年 代 在 美 国 的 MIT（ 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 （ NC） 的 概 念 出 现 了 。 随 着 机 电 一 体 化 技 术 的 进 一 步 发 展 , 出 现 了 计 算 机 数 控 (CNC)、计 算 机 直 接 控 制 (又 称 群 控 ) (DNC)、 计 算 机 辅 助 制 造 (CAM)、计 算 机 辅 助 设 计 (CAD)、 成 组 技 术 (GT)、 计 算 机 辅 助 工 艺 规 程(CAPP)、 工 业 机 器 人 技 术 (ROBOT) 等 新 技 术 。 在 这 些 新 技 术 的 基 础 上 ， 为 多 品 种 、 中 小 批 量 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 术具 体 应 用 的 柔 性 制 造 系 统 (FMS)、 柔 性 制 造 单 元 (FMC)和 柔 性制 造 自 动 线 (FML)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 。 FMS的 组 成 ：（ 1） 加 工 系 统（ 2） 运 储 系 统（ 3） 计 算 机 控 制 系 统 FMS的 特 点 ：（ 1） 柔 性 （ 能 同 时 加 工 不 同 零 件 、 机 床 故 障 时 能 自 动 排 除 故 障 或 将 零 件转 移 至 其 他 机 床 上 加 工 ）（ 2） 自 动 化 （ 加 工 自 动 化 、 运 储 自 动 化 、 信 息 流 自 动 化 ）（ 3） 设 备 利 用 率 高 ， 占 地 面 积 小（ 4） 减 少 直 接 劳 动 工 人 数（ 5） 产 品 质 量 高 而 稳 定（ 6） 减 少 在 制 品 库 存 量（ 7） 投 资 高 、 风 险 大 ， 开 发 周 期 长 、 管 理 水 平 要 求 高 。 FMS动 画 .wmv 示 教 盒 ： 可 手 动 有 线 遥 控 机 器 人 “机 电 一 体 化 ” (mechatronics)一 词 在 20世 纪 70年 代 起 源 于 日 本 。它 取 英 文 单 词 mechanics(机 械 学 )的 前 半 部 和 electronics (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 。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 合技 术 。 机 械 技 术(机 械 学 、 机 构 学 ) 微 电 子 技 术(半 导 体 技 术 、 计 算 机 技 术 ) 3.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 ，可 以 划 分 为 以 下 几 类 ： (1)数 控 机 械 类 ： 如 ： 数 控 机 床 、 工 业 机 器 人 、 自 动 洗 衣 机 等 。(2)电 子 设 备 类 ： 如 ：(3)(4)(5)