機電一體化技術現狀及發展趨勢2022年5月2021/5/281目錄一、機電一體化的定義二、機電一體化技術的戰略地位三、機電一體化技術的發展現狀四、機電一體化的發展趨勢2021/5/282一、機電一體化的定義日本企業界在1970年左右最早提出“機電一體化技術”這一概念，當時他們取名為“Mechatronics”，即結合應用機械技術和電子技術于一體。

Mechanics（機械學）+Electronics

（電子學）目前,國際上普遍采用日本機械振興協會的定義：“機電一體化是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術,并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成的系統的總稱。”2021/5/283機電一體化技術是多種現代技術的融合

機械制造技術電子技術信息處理技術測試傳感器技術控制技術接口技術計算機技術伺服驅動機電一體化技術2021/5/284機電一體化技術在制造業中的應用機電一體化技術在制造業的應用從一般的數控機床、加工中心和機械手發展到智能機器人、柔性制造系統（FMS,FlexibleManufacturingSystem

）、無人生產車間和將設計、制造、銷售、管理集于一體的計算機集成制造系統（CIMS,ComputerIntegratedManufactureSystem)2021/5/285機電一體化系統的組成機電一體化系統的組成要素及功能

(a）

機電一體化系統的組成要素;(b）

機電一體化系統的功能

2021/5/286機器人和數控機床是

機電一體化的最重要應用美國機器協會（RIA）：

機器人是一種用于移動各種材料、零件、工具或專用裝置的，通過程序動作來執行各種任務，并具有編程能力的多功能操作機。1．國際上關于機器人的幾種定義（1）：2021/5/287日本工業機器人協會：工業機器人是一種裝備有記憶裝置和末端執行裝置的、能夠完成各種移動來代替人類勞動的通用機器。機器人和數控機床是

機電一體化的最重要應用1．國際上關于機器人的幾種定義（2）：2021/5/288國際標準化組織（ISO）：機器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能操作機，這種操作機具有幾個軸，能夠借助可編程操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執行各種任務。

機器人和數控機床是

機電一體化的最重要應用1．國際上關于機器人的幾種定義（3）：2021/5/289中國：機器人是一種擬人功能的機械電子裝置。機器人和數控機床是

機電一體化的最重要應用1．國際上關于機器人的幾種定義（4）：2021/5/28109、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2月-232月-23Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。16:27:4316:27:4316:272/3/20234:27:43PM11、人總是珍惜為得到。2月-2316:27:4316:27Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請。16:27:4316:27:4316:27Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2月-232月-2316:27:4316:27:43February3,202314、抱最大的希望，作最大的努力。03二月20234:27:43下午16:27:432月-2315、一個人炫耀什么，說明他內心缺少什么。。二月234:27下午2月-2316:27February3,202316、業余生活要有意義，不要越軌。2023/2/316:27:4316:27:4303February202317、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。4:27:43下午4:27下午16:27:432月-239、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2月-232月-23Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。16:27:4316:27:4316:272/3/20234:27:43PM11、人總是珍惜為得到。2月-2316:27:4316:27Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請。16:27:4316:27:4316:27Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2月-232月-2316:27:4316:27:43February3,202314、抱最大的希望，作最大的努力。03二月20234:27:43下午16:27:432月-2315、一個人炫耀什么，說明他內心缺少什么。。二月234:27下午2月-2316:27February3,202316、業余生活要有意義，不要越軌。2023/2/316:27:4316:27:4303February202317、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。4:27:43下午4:27下午16:27:432月-231958年，美國推出了世界上第一臺工業機器人實驗樣機。1967年，日本引進了美國的工業機器人技術，經過消化、仿制、改進、創新，到1980年，機器人技術在日本取得了極大的成功與普及。80年代以來，國際機器人的發展速度平均保持在25％~30％年增長率，所生產的機器人主要用于改善惡劣的工作條件。我國機器人技術起步較晚，1987年，北京首屆國際機器人展覽會上，我國展出了10余臺自行研制或仿制的工業機器人。經過“七五”、“八五”攻關，我國研制和生產的工業機器人已達到了工業應用水平。2．機器人工業發展史：機器人和數控機床是

機電一體化的最重要應用2021/5/2813數控技術：用數字信號構成的控制程序對某一對象進行控制的一門技術，簡稱NC(NumericalControl）。它所控制的一般是位移、角度、速度等機械量，也可以是溫度、壓力、流量、顏色等物理量。采用數控技術進行控制的生產機床即為數控機床。機器人和數控機床是

機電一體化的最重要應用3．數控機床的定義：2021/5/2814隨著生產和科學技術的發展，對制造機械產品的設備－機床提出了三高要求（高性能、高精度、高自動化）。現代生產中，單件和小批量產品占到70％－80％，而且產品改型相當頻繁，這些都要求機床能夠適應產品的變化。原來這些產品都是在通用機床、組合機床和自動機床上生產，這種加工方式已經不能適應現代生產的要求。機器人和數控機床是

機電一體化的最重要應用4．數控機床的產生（1）：2021/5/2815現代生產往往是單件、小批量、精度高、復雜型面零件的加工。1952年美國PARSONS公司和MIT研制了第一臺三坐標的數控銑床。這種機床對于不同零件的加工只需要改變加工程序，而不需改變機床硬件。機器人和數控機床是

機電一體化的最重要應用4．數控機床的產生（2）：2021/5/2816二、機電一體化技術的戰略地位實現機電一體化,可為傳統的機械工業注入新鮮血液,帶來新的活力,把機械生產從繁重的體力勞動中解脫出來,實現文明生產。農業是立國之本，工業是強國之路。機電一體化技術又是現代工業的關鍵技術。2021/5/2817機電一體化技術的戰略地位機電一體化占據主導地位是制造產業發展的必然趨勢,而制造產業是整個科學技術和國家經濟發展的基礎工業,因而機電一體化在當前激烈的國際政治、軍事、經濟競爭中起著舉足輕重的作用,受到各工業國家的極大重視。

2021/5/2818三、機電一體化技術的發展現狀1.國外機電一體化技術的發展現狀1）機電一體化產品幾乎遍及所有制造業領域。工業發達國家,數控機床占機床總數的30%～40%;工業機器人正向智能化和智能系統的方向發展,數量在未來十年將以25%～30%的速度增長。智能機器人將逐步進入辦公、管理、娛樂、家庭等各個領域。2021/5/2819背包機器人

PackBot裝配工業機器人

1.國外機電一體化技術的發展現狀2021/5/2820美國陸軍“魔爪”武裝機器人

武裝機器人“劍”

美軍在伊拉克和阿富汗已經部署了5000多臺機器人1.國外機電一體化技術的發展現狀2021/5/2821目前日本的工業機器人生產量占全世界工業機器人的70%左右，與工業機器人相關的專利則有90%以上掌握在日本企業手中。由此也可以看出，日本是名副其實的機器人王國。美國、德國分別居二、三位。1.國外機電一體化技術的發展現狀2021/5/2822在數控機床方面，目前世界最大的3家廠商是：日本FANUC、德國西門子、日本三菱。在重型機床、高精度機床、特種加工機床、鍛壓設備、前沿高技術機床等領域，日、德、意、美等國居于前列。數控機床的定位精度已由一般的0.01~0.02mm提高到0.008mm左右，亞微米級機床達到0.0005mm左右，納米級機床達到0.005~0.01μm，最小分辨率為1nm（0.000001mm）的數控系統和機床已有產品。

1.國外機電一體化技術的發展現狀2021/5/2823意大利產五軸聯動立式加工中心2021/5/28242)機電一體化從單機向整個制造業的集成化過渡。計算機集成制造系統(CIMS)是當今世界制造業發展的總趨勢,它打破原有部門之間的界線,以制造為基干來控制“物流”和“信息流”,實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合,而是全局動態的最優綜合。1.國外機電一體化技術的發展現狀2021/5/28253)激光技術進入機電一體化領域。光機電一體化是機電一體化技術發展的重要方向,是當今信息業與制造業的最佳結合點。4)微細加工技術與設備突飛猛進。微機電技術及其產業的高速發展,帶動了大量高新技術的興起。1.國外機電一體化技術的發展現狀2021/5/28261)數控技術方面。我國從1985年開始研究數控技術,經過20多年的發展,基本掌握了關鍵技術,建立了多處數控開發和生產基地,初步形成了自己的數控產業。2.國內機電一體化發展現狀2021/5/2827蘇州市精業機電設備有限公司五軸聯動加工中心2.國內機電一體化發展現狀2021/5/2828新聞聯播：通過自主創新，我國數控機床國內市場產量已經達到8萬6千多臺，是六年前的8倍。新聞聯播：中國機床工具工業協會總干事長吳柏林：我們有信心在今后5-10年，使我們的數控機床（國內市場）占有率提高到50%以上。2.國內機電一體化發展現狀2021/5/28292)工業機器人方面。我國1986年將機器人的研究開發列入國家科技計劃,現已掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制系統和軟件編程技術,可生產部分機器人的關鍵元器件,并開發出噴漆、焊接、裝配、搬運及能前后行走、爬墻、水下作業的多種機器人。2.國內機電一體化發展現狀2021/5/28302022年09我國自主研制的仿人機器人“匯童”，高１．６米，重６３公斤,具有視覺、語音對話、力覺、平衡覺等功能,實現了前進、后退、側行、轉彎、上下臺階及未知地面情況下的穩定行走。2.國內機電一體化發展現狀2021/5/28312022年10月，哈工大計算機學院展出的機器人隨著音樂表演團體操2.國內機電一體化發展現狀2021/5/28323）計算機集成制造系統方面。我國經過多年的理論和技術準備,CIMS已經有了較快發展。目前,已在清華大學建成國家CIMS工程研究中心,在著名高校和研究單位建立了7個CIMS單元技術實驗室和8個CIMS培訓中心。2.國內機電一體化發展現狀2021/5/2833某CIMS系統結構2.國內機電一體化發展現狀2021/5/2834四、機電一體化的發展趨勢1.智能化智能機電一體化產品可以模擬人類智能,具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。2021/5/28352.系統化系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采