機電一體化設計的概念

機電一體化設計和傳統機械設計及自動控制有很大的不同。特別是在計算機控制技術出現以後,對傳統機械的設計有了一個飛躍。

採用計算機控制技術能將機械的自動化、智慧化水平大大提高,能將機械結構大大簡化。例如,微控制器已經滲透到日常家電產品及高科技的產品中,PLC用於機器控制能簡化機械結構和控制電路,程式設計也非常簡單。

傳統的機械工程和自動控制工程從專業學習到工程設計基本上是兩個專業、兩個人的工作。但是,隨著計算機控制技術的發展,應用已經變得越來越容易,使得傳統的機械工程和自動控制工程從專業學習到工程設計可以一體化了。

關於機電一體化的定義和概念,許多書籍都是根據國外書籍的定義和概念引用的。而國外書籍關於機電一體化的定義和概念,基本上強調的是機器人和數控機床的概念。雖然機器人和數控機床是機電一體化中具有一定代表性的產品,但是,這絕非是機電一體化的全部內容,而僅僅是部分內容。機械的門類很多:化工機械、輕工機械、重工機械、紡織機械等,而上述每一類機械又可細分為許多種類,如輕工機械可分為包裝機械、食品機械、醫療機械、製鞋機械等。機電一體化強調的是機械產品的自動化和智慧化問題。這樣,涉及各行各業的機械產品的自動化和智慧化的問題也絕非是機器人和數控機床的問題。目前機器人和數控機床的概念還僅僅是對機械動作的控制問題。在化工機械中,除了機械動作的控制以外還有溫度、壓力、流量等物理量的控制問題。溫度、壓力、流量等物理量的控制問題一般是透過感測器和機械動作的控制配合來解決。各行業的機電一體化有各自的特點,但也有一些共性。這是學習機電一體化首先必須明確的問題。

筆者根據幾十年從事機電一體化設計的體會和參考國內外的相關書籍,編寫了本書,希望儘可能將機電一體化設計中實用的、有用的、常用的一些機械設計、計算機控制技術知識和設計方法介紹給大家。

機電一體化設計的概念