1.1概述1.2智能機電系統(tǒng)的關鍵技術及發(fā)展趨勢1.3智能機電系統(tǒng)的開發(fā)類型及流程第一章緒論1.智能機電系統(tǒng)的基本概念及組成1.1概述

基本概念

智能機電系統(tǒng)通常是在機械主功能、動力功能、信息功能和控制功能的基礎上引入微電子技術，將機械裝置和電子裝置用相關軟件有機結合而成的系統(tǒng)。智能機電系統(tǒng)廣泛應用于制造、汽車、航空、航天、航海、醫(yī)療、食品等領域，例如數(shù)控機床、智能汽車、火星探測器、深海探測器、機器人以及裝配生產線等。1.智能機電系統(tǒng)的基本概念及組成1.1概述

系統(tǒng)組成

一個典型的智能機電系統(tǒng)通常由機械系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、感知系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)五個子系統(tǒng)組成。機械系統(tǒng)主要包括支承部件、傳動部件和執(zhí)行部件等，用于連接其他要素并形成一個有機整體。1.智能機電系統(tǒng)的基本概念及組成1.1概述

驅動系統(tǒng)：主要包括電力驅動、液壓驅動和氣壓驅動等幾種類型，其作用是為機械系統(tǒng)提供所需要的運動和動力。

1.智能機電系統(tǒng)的基本概念及組成1.1概述

動力系統(tǒng)：為驅動系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)提供動力源，以確保其他系統(tǒng)正常工作，如電源、液壓源、氣源等。

1.智能機電系統(tǒng)的基本概念及組成1.1概述

感知系統(tǒng)：利用傳感器及檢測等技術將產品運行過程中自身和外界環(huán)境中的各種參數(shù)。1.智能機電系統(tǒng)的基本概念及組成1.1概述

控制系統(tǒng)：利用計算機、運動控制卡、以及輸入輸出設備等硬件和控制軟件，對來自傳感系統(tǒng)的反饋信息和外部輸入命令進行處理、運算和決策。2.智能機電系統(tǒng)的主要特點及應用1.1概述

綜合性、系統(tǒng)性強結構簡單，操作方便，效率高精度高，功能全可靠性高、穩(wěn)定性好自動化、柔性化、智能化程度高

主要特點

2.智能機電系統(tǒng)的主要特點及應用1.1概述

工業(yè)生產

應用

2.智能機電系統(tǒng)的主要特點及應用1.1概述

社會服務

2.智能機電系統(tǒng)的主要特點及應用1.1概述

科學探索

1.關鍵技術1.2

智能機電系統(tǒng)的關鍵技術及發(fā)展趨勢

機械技術

機械技術是智能機電系統(tǒng)設計與開發(fā)的基礎，主要包括機械設計、加工工藝和制造技術等。感知技術

感知技術是指對產品運行狀態(tài)和環(huán)境進行實時檢測及反饋的技術，主要包括傳感信號的感知、辨識、提取與處理技術等，是產品實現(xiàn)自動化、智能化的關鍵環(huán)節(jié)1.關鍵技術1.2

智能機電系統(tǒng)的關鍵技術及發(fā)展趨勢

伺服驅動技術

伺服驅動技術的主要研究對象是伺服驅動單元及其驅動裝置，作用是根據(jù)控制指令，控制驅動元件使機械運動部件按照指令要求動作，并保持良好的工作性能。自動控制技術

自動控制技術主要包括自動控制方法、控制系統(tǒng)設計技術、系統(tǒng)仿真技術、現(xiàn)場調試技術及運行測試技術等方向。常見控制方法有程序控制、PID控制、前饋控制、自適應控制、自學習控制等方法。1.關鍵技術1.2

智能機電系統(tǒng)的關鍵技術及發(fā)展趨勢

信息處理技術

信息處理技術主要是指產品在工作過程中信息的交換、存取、運算、診斷和決策等技術。物聯(lián)網技術

物聯(lián)網技術（InternetofThings，IoT）是指通過信息傳感設備實時采集物體或過程中的各種有用信息，并按約定協(xié)議與網絡連接，通過信息傳播媒介進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能的技術。1.關鍵技術1.2

智能機電系統(tǒng)的關鍵技術及發(fā)展趨勢

故障診斷技術

故障診斷技術是指綜合利用各種監(jiān)測、檢查和測試手段，進行故障發(fā)現(xiàn)、故障診斷、故障預測的技術。系統(tǒng)總體技術

系統(tǒng)總體技術是指圍繞系統(tǒng)整體目標，使用系統(tǒng)工程設計方法，將系統(tǒng)分解成相互有機聯(lián)系的若干功能單元，找出各功能單元的具體實現(xiàn)技術方案，然后再把功能和技術方案組合并進行分析、評價和優(yōu)選的綜合應用技術。2.發(fā)展趨勢1.2

智能機電系統(tǒng)的關鍵技術及發(fā)展趨勢

隨著科學技術的發(fā)展和社會經濟的進步，我們已經或即將邁入全面數(shù)字化、信息化、網絡化和智能化時代。面向我國智能機電行業(yè)領域需求的不斷擴大和對產品功能、性能要求的不斷提高，未來的智能機電系統(tǒng)將向高性能化、模塊化、網絡化、智能化、微型化、集成化、綠色化以及人性化等方向發(fā)展。2.發(fā)展趨勢1.2

智能機電系統(tǒng)的關鍵技術及發(fā)展趨勢

高性能化

在產品的高速度、高精度、高效率和高可靠性等方面，一直是產品開發(fā)持續(xù)追求的目標。模塊化主要體現(xiàn)產品零部件的通用性和互換性，提高產品的可裝配性、可維修性，以減少產品的開發(fā)、生產和服務成本。網絡化主要體現(xiàn)在網絡互聯(lián)、數(shù)據(jù)分析、智慧管理以及智能服務等方面。智能化主要體現(xiàn)在產品設計、生產、使用、維護的智能化等方面。2.發(fā)展趨勢1.2

智能機電系統(tǒng)的關鍵技術及發(fā)展趨勢

微型化

主要體現(xiàn)在微觀領域的發(fā)展。例如，微機電一體化系統(tǒng)（MEMS，一般幾何尺寸不超過1cm3）因體積小、能耗少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有很好的發(fā)展前景。2.發(fā)展趨勢1.2

智能機電系統(tǒng)的關鍵技術及發(fā)展趨勢

綠色化

主要體現(xiàn)在低能源消耗、低材料消耗、健康環(huán)保以及可再生利用等方面。人性化主要體現(xiàn)在人-機-環(huán)的協(xié)同上，強調以人為本，注重使用者在產品的便利性以及心理甚至精神需求方面的尊重和滿足。1.開發(fā)類型1.3

智能機電系統(tǒng)的開發(fā)類型及流程

智能機電系統(tǒng)種類繁多，覆蓋面極為廣泛，且涉及多學科專業(yè)技術領域，其開發(fā)目的是綜合運用各項關鍵技術，實現(xiàn)產品（或系統(tǒng)）內部各單元之間的合理匹配和最佳的整體效能。智能機電系統(tǒng)常見的開發(fā)類型分為原創(chuàng)型和適應型兩種。1.開發(fā)類型1.3

智能機電系統(tǒng)的開發(fā)類型及流程

原創(chuàng)型

原創(chuàng)型開發(fā)就是指在既無參考產品又無具體方案的情況下，根據(jù)產品功能、性能等要求進行原創(chuàng)性研究開發(fā)，是一個從無到有的創(chuàng)造過程。例如，最初的新能源汽車、人形機器人、空間站以及天文望遠鏡等均屬于原創(chuàng)型智能機電系統(tǒng)。1.開發(fā)類型1.3

智能機電系統(tǒng)的開發(fā)類型及流程

適應型

適應型開發(fā)就是指在產品主要原理和設計方案基本保持不變的情況下，通過技術更新、功能及結構改進等方式，使產品功能增加、性能和質量提高、成本降低、效率提升等的開發(fā)方式。2.開發(fā)流程1.3

智能機電系統(tǒng)的開發(fā)類型及流程

隨著社會經濟和科學技術的進步和發(fā)展，人們對開發(fā)新產品的要求越來越高，不但要物美、價廉，更要被消費者所接受。因此，基于產品全生命周期管理理念，智能機電系統(tǒng)的開發(fā)一般從市場或需求出發(fā)，其研發(fā)流程通常包括產品規(guī)劃、總體設計、詳細設計、生產制造以及運營服務等五個環(huán)節(jié)。2.開發(fā)流程1.3

智能機電系統(tǒng)的開發(fā)類型及流程

產品規(guī)劃階段

在產品規(guī)劃階段，需要圍繞總體目標開展市場調研、資料收集、需求分析、市場預測、可行性分析、經濟性分析以及機理分析等工作，確定產品用途、工作方式、主要參數(shù)、技術指標以及使用環(huán)境等要求，最終形成設計任務書，作為后續(xù)開發(fā)環(huán)節(jié)的依據(jù)。2.開發(fā)流程1.3

智能機電系統(tǒng)的開發(fā)類型及流程

總體設計階段

在總體設計階段，需要根據(jù)設計任務書中提出的一系列要求，從智能機電系統(tǒng)的基本組成入手，進行總體方案設計與評價。主要包括產品的總體布局設計、概念設計等部分。2.開發(fā)流程1.3

智能機電系統(tǒng)的開發(fā)類型及流程

詳細設計階段

在詳細設計階段，是根據(jù)確定后的原理方案從技術層面完成所有細節(jié)內容具體化實現(xiàn)的過程，最終形成產品樣機試制所需全部技術圖紙、設計說明書及相關技術文件。該階段的目的是為產品樣機試制提供詳細的技術檔案資料和參考依據(jù)。2.開發(fā)流程1.3

智能機電系統(tǒng)的開發(fā)類型及流程

生產制造階段

在生產制造階段，需要進行產品的樣機試制、試驗與運行測試、評價與定型等工作。樣機試制主要包括零部件的工藝設計與加工、外購件的采購以及機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等內容。2.開發(fā)流程1.3

智能機電系統(tǒng)的開發(fā)類型及流程

運營服務階段

在運營服務階段，主要目標是通過不斷改進和創(chuàng)新，實現(xiàn)產品質量的不斷提高、市場份額的不斷擴大和用戶滿意度的持續(xù)提升，保持產品的競爭力不斷增強。產品運營服務主要包括市場推廣、銷售、售后服務、產品改進