摘要：機電一體化產(chǎn)品的功能是通過(guò)其內部各組成部分功能的協(xié)調和綜合來(lái)共同實(shí)現的。

　　關(guān)鍵詞：機電一體化；主功能；動(dòng)力功能；信息處理功能；控制功能

　　一、機電一體化的基本概念

　　機電一體化是在以機械、電子技術(shù)和計算機科學(xué)為主的多門(mén)學(xué)科相互滲透、相互結合過(guò)程中逐漸形成和發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興邊緣技術(shù)學(xué)科，而機電一體化產(chǎn)品是在機械產(chǎn)品的基礎上，采用微電子技術(shù)和計算機技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的新一代產(chǎn)品。機電一體化技術(shù)同時(shí)也是工程領(lǐng)域不同種類(lèi)技術(shù)的綜合及集合，它是建立在機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機和信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅動(dòng)技術(shù)以及系統總體技術(shù)基礎之上的一種高新技術(shù)。與傳統的機電產(chǎn)品相比，機電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性。

　�。ㄒ唬┦褂冒踩�性和可靠性提高。機電一體化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監視、報警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護等功能。在工作過(guò)程中，遇到過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流、短路等電力故障時(shí)，能自動(dòng)采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著(zhù)提高設備的使用安全性。

　�。ǘ�）生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。機電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過(guò)自動(dòng)控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動(dòng)作，使之不受機械操作者主觀(guān)因素的影響，從而實(shí)現最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時(shí)，由于機電一體化產(chǎn)品實(shí)現了工作的自動(dòng)化，使得生產(chǎn)能力大大提高。例如，數控機床對工件的加工穩定性大大提高，生產(chǎn)效率比普通機床提高5～6倍。

　�。ㄈ�）使用性能改善。機電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著(zhù)減少，使得操作大大簡(jiǎn)化并且方便、簡(jiǎn)單。機電一體化產(chǎn)品的工作過(guò)程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實(shí)現，系統可重復實(shí)現全部動(dòng)作。高級的機電一體化產(chǎn)品可通過(guò)被控對象的數學(xué)模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實(shí)現自動(dòng)最優(yōu)化操作。

　�。ㄋ模┚哂袕秃瞎δ懿⑶疫m用面廣。機電一體化產(chǎn)品跳出了機電產(chǎn)品的單技術(shù)和單功能限制，具有復合技術(shù)和復合功能，使產(chǎn)品的功能水平和自動(dòng)化程度大大提高。機電一體化產(chǎn)品一般具有自動(dòng)化控制、自動(dòng)補償、自動(dòng)校驗、自動(dòng)調節、自動(dòng)保護和智能化等多種功能，能應用于不同的場(chǎng)合和不同領(lǐng)域，滿(mǎn)足用戶(hù)需求的應變能力較強。例如，電子式空氣斷路器具有保護特性可調、選擇性脫扣、正常通過(guò)電流與脫扣時(shí)電流的測量、顯示和故障自動(dòng)診斷等功能，使其應用范圍大為擴大。

　�。ㄎ澹┱{整和維護方便。機電一體化產(chǎn)品在安裝調試時(shí)，可通過(guò)改變控制程序來(lái)實(shí)現工作方式的改變，以適應不同用戶(hù)對象的需要以及現場(chǎng)參數變化的需要。這些控制程序可通過(guò)多種手段輸入到機電一體化產(chǎn)品的控制系統中，而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件或零件。對于具有存儲功能的機電一體化產(chǎn)品，可以事先存入若干套不同的執行程序，然后根據不同的工作對象，只需給定一個(gè)代碼信號輸入，即可按指定的預定程序進(jìn)行自動(dòng)工作。機電一體化產(chǎn)品的自動(dòng)化檢驗和自動(dòng)監視功能可對工作過(guò)程中出現的故障自動(dòng)采取措施，使工作恢復正常。

　　機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的應用范圍非常廣泛，涉及到工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的所有領(lǐng)域，因此，機電一體化產(chǎn)品的種類(lèi)很多，而且還在不斷地增加。按照機電一體化產(chǎn)品的功能，可以將其分成下述幾類(lèi)。

　�、贁悼貦C械類(lèi)。主要產(chǎn)品包括數控機床、機器人、發(fā)動(dòng)機控制系統以及全自動(dòng)洗衣機等。這類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是執行機構為機械裝置。

　�、陔娮釉O備類(lèi)。主要產(chǎn)品包括電火花加工機床、線(xiàn)切割機、超聲波加工機以及激光測量?jì)x等。這類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是執行機構為電子裝置。

　�、蹤C電結合類(lèi)。主要產(chǎn)品包括自動(dòng)探傷機、形狀自動(dòng)識別裝置、CT掃描診斷機以及自動(dòng)售貨機等。這類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是執行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。

　�、茈娨核欧�類(lèi)。主要產(chǎn)品為機電液一體化的伺服裝置，如電子伺服萬(wàn)能材料試驗機。這類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是執行機構為液壓驅動(dòng)的機械裝置，控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。

　�、菪畔⒖刂祁�(lèi)。主要產(chǎn)品包括傳真機、磁盤(pán)存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等。這類(lèi)產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是執行機構的動(dòng)作由所接收的信息類(lèi)信號來(lái)控制。除此之外，機電一體化產(chǎn)品還可根據機電技術(shù)的結合程度分為功能附加型、功能替代型和機電融合型三類(lèi)。

　　二、機電一體化產(chǎn)品的構成及特點(diǎn)

　　機電一體化產(chǎn)品的功能是通過(guò)其內部各組成部分功能的協(xié)調和綜合來(lái)共同實(shí)現的。從其結構來(lái)看，機電一體化產(chǎn)品具有自動(dòng)化、智能化和多功能的特性，而實(shí)現這種多功能一般需要機電一體化產(chǎn)品具備五種內部功能，即主功能、動(dòng)力功能、檢測功能、控制功能和執行功能，而實(shí)現這些功能的各個(gè)組成部分及其技術(shù)就構成了機電一體化產(chǎn)品的總體或系統。

　�。ㄒ唬�機械系統。機電一體化產(chǎn)品的機械系統包括機身、框架、機械傳動(dòng)和聯(lián)接等機械部分。這部分是實(shí)現產(chǎn)品功能的基礎，因此對機械結構提出了更高的要求，需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿(mǎn)足機電一體化產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節能和小型輕量等要求。

　�。ǘ�）動(dòng)力系統。動(dòng)力系統為機電一體化產(chǎn)品提供能量和動(dòng)力功能，去驅動(dòng)執行機構工作以完成預定的主功能。動(dòng)力系統包括電、液、氣等動(dòng)力源。機電一體化產(chǎn)品以電能利用為主，包括電源、電動(dòng)機及驅動(dòng)電路等。

　�。ㄈ�）傳感與檢測系統。傳感器的作用是將機電一體化產(chǎn)品在運行過(guò)程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數轉換成可以測定的物理量，同時(shí)利用檢測系統的功能對這些物理量進(jìn)行測定，為機電一體化產(chǎn)品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統的功能一般由測量?jì)x器或儀表來(lái)實(shí)現，對其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測精度高、抗干擾等。

　�。ㄋ模┬畔⑻幚砑翱刂葡到y。根據機電一體化產(chǎn)品的功能和性能要求，信息處理及控制系統接收傳感與檢測系統反饋的信息，并對其進(jìn)行相應的處理、運算和決策，以對產(chǎn)品的運行施以按照要求的控制，實(shí)現控制功能。機電一體化產(chǎn)品中，信息處理及控制系統主要是由計算機的軟件和硬件以及相應的接口所組成。

　�。ㄎ澹﹫绦袡C構。執行機構在控制信息的作用下完成要求的動(dòng)作，實(shí)現產(chǎn)品的主功能。機電一體化產(chǎn)品的執行機構一般是運動(dòng)部件，常采用機械、電液、氣動(dòng)等機構。執行機構因機電一體化產(chǎn)品的種類(lèi)和作業(yè)對象不同而有較大的差異。執行機構是實(shí)現產(chǎn)品目的功能的直接執行者，其性能好壞決定著(zhù)整個(gè)產(chǎn)品的性能，因而是機電一體化產(chǎn)品中最重要的組成部分。機電一體化產(chǎn)品的五個(gè)組成部分在工作時(shí)相互協(xié)調，共同完成所規定的目的功能。在結構上，各組成部分通過(guò)各種接口及其相應的軟件有機地結合在一起，構成一個(gè)內部匹配合理、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。