探析机电一体化技术若干问题
摘要：21世纪，机电一体化技术将扮演机城工业的主角。机电一体化技术是渗透到所有机械产品之中的普遇技术，几乎没有行业的限制。为此，本文详细研究了机电一体化系统的塞本给构。功能原理解接口特征匹心的实现方法、机电一体化技术的发展。因此本丈其有深刻的理论t义和广泛的实际应用。
关键词：机电一体化 机电一体化系统 机电一体化技术
机电一体化技术始于电子技术的发展以及电子技术与机械技术的结合，尤其是大规模集成电路的出现，促进了机电一体化技术的发展，并引起了人们广泛的注意。数控机床的问世写下了机电一体化技术的新篇章。
微电子技术为机电一体化技术带来了勃勃生机。可编程序控制器、“电力电子”的发展为机电一体化技术提供了坚实基础；激光技术、模糊技术、信息技术等高新技术的发展使机电一体化技术跃上新台阶。
机电一体化产品可分为系统（整机）和基础元（部）件两大类：典型的机电一体化系统有数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD/CAM系统等。典型的机电一体化元（部）件有电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。
这些 机 电 一体化产品将给机械产业和农机产业的生产技术带来巨大的飞跃，而企业的技术开发能力也将随之增强。
1机电一体化系统的基本结机械本一体。系统所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、机械联接等。
机械本体要在结构、材料、加工工艺性及几何尺寸等方面适应产品高效、多功能、可靠和节能、小型轻量等要求。
（2 ）动 力 部分。按照系统控制要求，为系统提供能量和动力，用尽可能小的动力输人获得尽可能大的功能输出。
（3） 测 试传 感部分。对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。
（4） 执 行机 构。根据控制信息和指令，完成要求的动作。执行机构是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等机构。
（5） 驱 动部 分。在控制信息作用下提供动力，驱动各种执行机构完成各种动作和功能。一方面要求驱动的高效率和快速响应特征，同时要求对水、油、温度、尘埃等外部环境的适应性和可靠性，另一方面，由于几何尺寸的限制，动作范围狭窄，还需考虑维修及标谁化。
（6） 控 制及 信息处理单元。将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应指令，控制整个系统有目的地运行。
2功能原理解接口特征匹配的实现方法机电 单 元 功能求解过程是从功能至效应，最终至原理解的具体化和结构化过程。在系统级功能原理求解过程中，所谓单元功能解的接口特征实际上包含有功能接口特征、效应接口特征和原理接口特征。这三者之间不是并列的关系，后者是前者的具体化和结构化，是前者的物化和实现，因而在内涵上存在着嵌套的关系。原理解接口特征在内涵上的分层嵌套性质体现了接口信息从粗略到详细的层层相扣的特点，提供了按功能接口、效应接口和原理解接口分层先后进行适配性检验的可能。
功能 接 口 特征和效应接口特征所包含的`信息最相对较少，不必再对其划分层次。但作用原理接口特征包含的信息量很大，有必要再对其细分层次。作用原理接口特征包括输入/输出物料接口、输人/输出能量接口、输入/输出信息接口、作用环境接口7个分特征，它们大致可以被划分为作用对象层次和关联对象层次。作用对象是指直接参与功能实现，构成功能的输入和输出的对象。作用对象还可以细分为主要作用对象和非主要作用对象2个层次，丰要作用对象就是通过运动执行功能实现转换的对象。关联对象是指不直接参与功能实现，而是通过作用对象间接与原理解产生关系的对象，这里主要指作用环境。
基于 以 上 对作用原理接口特征的层次划分，作用原理接口特征层面上的逐层次匹配策略为：先进行主要作用对象接口特征匹配，再进行非主要作用对象接口特征匹配，最后进行关联对象接口特征匹配。由于关联对象接口特征所包含的接口信息比较简单，故只讨论作用对象接口特征匹配的有关问题。作用对象接口特征包括能最接口特征、物料接口特征、信息。
接口特征3类。
能量 接 口 特征可以被划分为3个层次：①效应层。描述与效应直接相关的接口特征；②作用原理层。对效应层物理量或者对象加以更加详细描述的其他接口特征。③物理实现层。描述该原理解的结构、形状、尺寸等物理层面的具体接口特征。同样，物料接日特征、信息接口特征也可以划分为效应层、作用原理层、物理实现层3个层次。
基 于以 上 对作用对象接口特征的层次划分，作用对象接口特征匹配策略为：效应层接口特征匹配。作用原理层接口特征匹配~物理实现层接口特征匹配。
证机电一体化系统的最优化。因此，有人提出了要进行机电一体化系统设计理论的研究，也有人提出了机电一体化系统集成和融合的理论。我们认为无论是系统设计理论还是系统集成和融合理论的研究都是必要的，但是，由于机电一体化系统的复杂性，这两种理论都很难对机电一体化系统进行具体的研究，只能停留在理论的层面上。而机电接口技术正为它们提供了一种有效的方法来进行系统研究，并将系统设计、集成和融合理论应用到实际的设计当中。
现在，机电一体化正在向着智能化、模块化、网络化等方向发展，智能化必然要求系统各部分的结合要更加紧密，信息传递和反馈更加迅速准确。模块化必然要对接口提出更高的要求，接口在保持一致性的情况下还要能保证系统信息和能量的传递、技术融合。网络化要求系统的接口具有网络功能，包括现场网络、局域网和互联网功能。从机电一体化发展方向对机电接口技术的要求来看，机电接口技术的研究与发展已经成为必然，同时，机电接口技术的研究与发展也必然对机电一体化技术的发展起促进作用。
随 着科 学 技术不断深入地发展，集机械、电子、信息、材料和管理技术干一体的机电一体化技术水平也将得到不断地提高。因此，企业要充分利用机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低且具有柔性的特点，根据市场需求，对产品结构和生产过程进行调整和改造，提高自身的技术开发能力，使其产品在国际市场具有竞争力。
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