機(jī)電接口技術(shù)論文
機(jī)電接口技術(shù)是研究機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口問(wèn)題，使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換更加順暢，下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的機(jī)電接口技術(shù)論文，希望你能從中得到感悟!
機(jī)電接口技術(shù)論文篇一
機(jī)電一體化系統(tǒng)的接口技術(shù)初探
摘 要：機(jī)電接口技術(shù)是研究機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口問(wèn)題，使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換更加順暢，使系統(tǒng)各部分有機(jī)的結(jié)合在一起，形成完整的系統(tǒng)。文章分析了機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及內(nèi)涵，并探討機(jī)電接口技術(shù)對(duì)機(jī)電一體化發(fā)展的影響。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 接口技術(shù) 動(dòng)力接口 智能接口
1前言
機(jī)電一體化產(chǎn)品的性能在很大程度上取決于接口的性能，即各要素和各子系統(tǒng)之間的接口性能是綜合系統(tǒng)性能優(yōu)劣的決定性因素。因此，機(jī)電接口技術(shù)是解決如何把機(jī)電及相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)有機(jī)地融為一體，從而設(shè)計(jì)出最優(yōu)的機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究領(lǐng)域。
2機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
機(jī)電一體化是建立在機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、傳感與測(cè)試等現(xiàn)代高新群體基礎(chǔ)上的一種先進(jìn)技術(shù)。機(jī)電一體化產(chǎn)品由機(jī)械分系統(tǒng)和微電子分系統(tǒng)兩大部分組成，二者又分別由若干要素構(gòu)成。要構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，就必須在系統(tǒng)各要素、各子系統(tǒng)之間順利地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換。即各要素和子系統(tǒng)的相接處必須具備一定的聯(lián)系條件，這個(gè)聯(lián)系條件即機(jī)電一體化系統(tǒng)接口。
在早期的機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械部分的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的中心。電能僅用于驅(qū)動(dòng)，為系統(tǒng)提供動(dòng)力。利用直流電動(dòng)機(jī)的變速功能，雖然可以簡(jiǎn)化機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，但因?yàn)闊o(wú)法控制運(yùn)動(dòng)部件的行程，因而程序自動(dòng)化仍然是系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)、速度和方向可控，運(yùn)動(dòng)部件位置和軌跡的單獨(dú)/聯(lián)動(dòng)控制使得柔性自動(dòng)化成為可能。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)不再是機(jī)械運(yùn)動(dòng)鏈的起點(diǎn)，而成為聯(lián)結(jié)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力以及控制的接口。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)已從“純”機(jī)械的設(shè)計(jì)延伸到控制領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)、數(shù)字電路、傳感器以及自動(dòng)控制理論已成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師不可或缺的知識(shí)基礎(chǔ)。信息技術(shù)和軟件設(shè)計(jì)已經(jīng)成為表達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和協(xié)調(diào)自動(dòng)化工作的重要工具。
機(jī)電一體化技術(shù)是一個(gè)不斷發(fā)展和完善的過(guò)程。產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)提出了不斷改進(jìn)伺服驅(qū)動(dòng)性能和發(fā)展控制算法的要求，而性能優(yōu)良的伺服驅(qū)動(dòng)既拓展了機(jī)械系統(tǒng)的功能、簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)，又要求機(jī)械系統(tǒng)具有合理的慣量和更好的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。傳感器的在線監(jiān)測(cè)確保了系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，反饋的信息通過(guò)閉環(huán)確保了先進(jìn)控制理論的實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)品的質(zhì)量要求。機(jī)、電、信息的密切交叉已經(jīng)使機(jī)電一體化系統(tǒng)中各部分的互相聯(lián)結(jié)和影響成為設(shè)計(jì)必須綜合考慮的重要內(nèi)容。早期的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)主要集中于系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)，隨著設(shè)計(jì)實(shí)踐的豐富和設(shè)計(jì)理論的成熟，機(jī)電接口技術(shù)作為機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的核心已經(jīng)受到專家和學(xué)者越來(lái)越多的關(guān)注。
3機(jī)電接口技術(shù)的內(nèi)涵
機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng)，其子系統(tǒng)之間的接口極為重要，從某種意義上說(shuō)，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是接口的設(shè)計(jì)。但現(xiàn)在對(duì)于機(jī)電接口技術(shù)的研究較少，通過(guò)對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行總結(jié)和歸納，我們提出了機(jī)電接口技術(shù)的概念，形成了如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。
3.1機(jī)電接口技術(shù)的內(nèi)涵
機(jī)電接口技術(shù)是一門(mén)新興的技術(shù)，它研究機(jī)電一體化系統(tǒng)中各組成部分(子系統(tǒng))和各組成技術(shù)之間的接口問(wèn)題。研究這門(mén)技術(shù)是為了更有效地進(jìn)行系統(tǒng)中信息能量的交互，融合各種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
3.2機(jī)電一體化系統(tǒng)接口(簡(jiǎn)稱機(jī)電接口)的功能
機(jī)電接口傳遞和轉(zhuǎn)換信息和能量，并將機(jī)電一體化各組成技術(shù)的特性融為一體。機(jī)電接口包括硬件和軟件，硬件主要在子系統(tǒng)之間或人與機(jī)電一體化系統(tǒng)之間建立連接，為信息和能量的輸入/輸出、傳遞和轉(zhuǎn)換提供物理通道。軟件主要是提供系統(tǒng)信息交互、轉(zhuǎn)換、調(diào)整的方法和過(guò)程，協(xié)調(diào)和綜合機(jī)電一體化組成技術(shù)，使各子系統(tǒng)集成并融合為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)新的功能。
3.3機(jī)電接口的分類
機(jī)電接口包括人―機(jī)接口、動(dòng)力接口、智能接口和機(jī)―電接口4類。
3.3.1人―機(jī)接口
人與機(jī)電一體化系統(tǒng)之間的接口，通過(guò)此接口，可以監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，控制其運(yùn)行過(guò)程，即通過(guò)人―機(jī)接口能夠使系統(tǒng)按照人的意志進(jìn)行工作。人―機(jī)接口是雙向的，硬件包括輸入/輸出設(shè)備，主要有顯示屏、鍵盤(pán)、按鈕等。
3.3.2動(dòng)力接口
動(dòng)力源連接到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的接口，為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供相應(yīng)的動(dòng)力。根據(jù)系統(tǒng)所需的動(dòng)力類型不同如直流電、交流電、氣動(dòng)、液壓等，動(dòng)力接口的形式也有很大的不同。但動(dòng)力接口有一個(gè)共同的特點(diǎn)，能夠通過(guò)較大的功率。
3.3.3智能接口
智能接口主要存在于三處，控制系統(tǒng)到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)到傳感器、傳感器到控制系統(tǒng)。智能接口的應(yīng)用情況相對(duì)比較復(fù)雜，但可以得出它的一些共性：智能接口傳遞和轉(zhuǎn)換各種信息，按照不同技術(shù)的要求改變信息形式，使不同的子系統(tǒng)、不同的技術(shù)能夠集成在一起，形成完整的系統(tǒng)。通常，智能接口是軟件表現(xiàn)出的功能連接。
3.3.4機(jī)―電接口
執(zhí)行機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和傳感器之間的接口。將驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的信號(hào)，或?qū)?zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換成傳感器所需的信號(hào)。
4機(jī)電接口技術(shù)對(duì)機(jī)電一體化發(fā)展的影響
社會(huì)需求推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)無(wú)法滿足日益增加的社會(huì)需求時(shí)，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)、信息技術(shù)等結(jié)合形成的機(jī)電一體化技術(shù)就成了機(jī)械技術(shù)發(fā)展的必然。機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)生之初，僅是機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的簡(jiǎn)單結(jié)合，它們結(jié)合的方式―接口也比較簡(jiǎn)單，而隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展成為集多種技術(shù)于一體的復(fù)雜系統(tǒng)，相應(yīng)的系統(tǒng)內(nèi)部的接口也就變得越來(lái)越復(fù)雜。
機(jī)電一體化技術(shù)的各組成技術(shù)的研究已經(jīng)進(jìn)行得非常深入且日趨成熟，同時(shí)，人們也意識(shí)到單純發(fā)展和研究各組成技術(shù)并不能保證機(jī)電一體化系統(tǒng)的最優(yōu)化。我們認(rèn)為無(wú)論是系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論還是系統(tǒng)集成和融合理論的研究都是必要的，但是，由于機(jī)電一體化系統(tǒng)的復(fù)雜性，這兩種理論都很難對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行具體的研究，只能停留在理論的層面上。而機(jī)電接口技術(shù)正為它們提供了一種有效的方法來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)研究，并將系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集成和融合理論應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)當(dāng)中。
現(xiàn)在，機(jī)電一體化正在向著智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展，智能化必然要求系統(tǒng)各部分的結(jié)合要更加緊密，信息傳遞和反饋更加迅速準(zhǔn)確。模塊化必然要對(duì)接口提出更高的要求，接口在保持一致性的情況下還要能保證系統(tǒng)信息和能量的傳遞、技術(shù)融合。網(wǎng)絡(luò)化要求系統(tǒng)的接口具有網(wǎng)絡(luò)功能，包括現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)功能。從機(jī)電一體化發(fā)展方向?qū)C(jī)電接口技術(shù)的要求來(lái)看，機(jī)電接口技術(shù)的研究與發(fā)展已經(jīng)成為必然，同時(shí)，機(jī)電接口技術(shù)的研究與發(fā)展也必然對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展起促進(jìn)作用。
5結(jié)論
機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)不斷融合各種新技術(shù)、新知識(shí)發(fā)展起來(lái)的。因此，從機(jī)械技術(shù)發(fā)展起來(lái)的機(jī)電一體化技術(shù)的復(fù)雜性和多學(xué)科性就決定了此技術(shù)的研究重點(diǎn)是各種技術(shù)在機(jī)械技術(shù)上的融合與創(chuàng)新。機(jī)電接口技術(shù)是研究機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口問(wèn)題，使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換更加順暢，使系統(tǒng)各部分有機(jī)的結(jié)合在一起，形成完整的系統(tǒng)。機(jī)電接口技術(shù)是在機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來(lái)越重要。同時(shí)機(jī)電接口技術(shù)的研究也必然促進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展，促進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)理論的發(fā)展。
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