本書詳細介紹了機電一體化技術(shù)的相關(guān)技術(shù)，共8章。第1章是機電一體化技術(shù)的概述部分，講解了機電一體化技術(shù)概念、產(chǎn)品分類、技術(shù)組成、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢等內(nèi)容；第2章為機械技術(shù)，重點講解機械系統(tǒng)組成，機械系統(tǒng)建模（以傳動系統(tǒng)為例），典型的傳動機構(gòu)、導向機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)；第3章為計算機控制技術(shù)，重點講解計算機控制系統(tǒng)的組成、特點，典型的計算機控制系統(tǒng)，典型的工業(yè)控制計算機（Arduino、PLC、IPC）工作原理及其實例應用；第4章為PID控制技術(shù)，重點講解典型的PID控制算法（位置型算法和增量型算法）、PID各參數(shù)對控制系統(tǒng)的影響規(guī)律，以Arduino為控制器講解了液位PID算法程序；第5章為傳感器技術(shù)，重點講解機械量測量傳感器，包括位置、位移、速度、力矩測量傳感器；第6章為伺服技術(shù)，講解了伺服概念、分類，伺服系統(tǒng)的組成和要求，重點講解了步進電動機的組成、工作原理、驅(qū)動器與步進電動機的使用方法，交流伺服電動機的基本工作原理及伺服驅(qū)動器；第7章為MCGS組態(tài)軟件技術(shù)，介紹了MCGS組態(tài)軟件，以液位控制為實例重點講解了MCGS如何構(gòu)建上位機程序；第8章為典型機電一體化產(chǎn)品——工業(yè)機器人，介紹了工業(yè)機器人的分類、組成、控制系統(tǒng)及編程。
適讀人群 ：本書可作為普通高等院校和高職高專機械工程、電子工程、工業(yè)工程、農(nóng)業(yè)機械化工程、機電一體化工程等相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為機電一體化專業(yè)技術(shù)人員的學習和參考用書。
內(nèi)容新穎，每個章節(jié)基本配有實例，注重理論與實際應用相結(jié)合；
全面講解了機電一體化技術(shù)概念、產(chǎn)品分類、技術(shù)組成、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢等內(nèi)容
機電一體化技術(shù)即結(jié)合應用機械技術(shù)和電子技術(shù)于一體。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應用，機電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展，成為一門綜合計算機與信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和機械技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù)，目前正向光機電一體化技術(shù)方向發(fā)展，目前機電一體化產(chǎn)品已遍及人們?nèi)粘Ｉ詈蛧窠?jīng)濟的各個領(lǐng)域。
隨著科學技術(shù)的發(fā)展，機電一體化產(chǎn)品的概念不再局限于某一具體產(chǎn)品的范圍，已擴大到控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)品制造和過程控制。為了在當今國際范圍內(nèi)激烈的技術(shù)、經(jīng)濟競爭中占據(jù)優(yōu)勢，世界各國紛紛將機電一體化的研究和發(fā)展作為一項重要內(nèi)容而列入本國的發(fā)展計劃。
為推進我國由“制造大國”向“制造強國”的轉(zhuǎn)變，2016年4月6日國務院總理李克強主持召開國務院常務會議，會議通過了《裝備制造業(yè)標準化和質(zhì)量提升規(guī)劃》，要求對接《中國制造2025》。《中國制造2025》是我國實施制造強國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領(lǐng)。我國在實施制造強國戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)變過程中，需要能夠掌握核心與關(guān)鍵技術(shù)的人才進行自主創(chuàng)新，增強核心競爭力。目前，我國很多高校和高職高專院校在機械工程類專業(yè)中設(shè)立了機電一體化技術(shù)方向；企業(yè)及研究院所也有相當多的工程技術(shù)人員從事機電一體化技術(shù)方面的研究與開發(fā)工作。
本書以機電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)為基礎(chǔ)，圍繞各種技術(shù)的融合與綜合應用撰寫知識體系，使讀者了解和掌握機電一體化的實質(zhì)、理論和基本方法，從而能夠綜合運用共性關(guān)鍵技術(shù)進行機電一體化產(chǎn)品乃至系統(tǒng)的分析、設(shè)計與開發(fā)。
本書適用于普通高等院校、高職機電類和自動化類專業(yè)，具有實用性和適用性強等特點。在編寫過程中重點考慮了以下幾點：一是著重體現(xiàn)機電一體化領(lǐng)域中多學科的融合與交叉，本書知識點銜接性好，避免內(nèi)容的簡單堆砌；二是重點突出本門技術(shù)應用性強的特點，本書簡單介紹了技術(shù)原理，重點闡述了技術(shù)的實例應用；三是注重于知識的與時俱進，例如本書中增設(shè)了Arduino模塊，Arduino是近年來興起的開源電子原型平臺，相對于51單片機而言，該技術(shù)簡單易學，更能引起學生的興趣，另外本書增加了MCGS工業(yè)控制組態(tài)軟件，以水箱液位控制實例詳細講述了MCGS上位機的開發(fā)過程；四是內(nèi)容精簡，俗語說“樣樣會不如一樣通”，本書精簡文字、突出重點，力求將最實用的知識呈現(xiàn)給學生。
本書由郭文松、劉媛媛、雷福祥、張治娟、周嶺編寫完成，楊丙輝參與了機械方面的編寫與審核，劉潤澤參與了電氣方面的編寫與審核。
隨著機電一體化技術(shù)發(fā)展的日新月異，加之作者水平有限，本書難免存在錯誤和不足之處，真誠希望得到廣大專家和讀者的批評和指正。
前言
第1章 緒論
1.1 機電一體化技術(shù)概述
1.1.1 基本概念
1.1.2 機電一體化產(chǎn)品分類
1.2 國內(nèi)外機電一體化發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1 國外機電一體化發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.2 國內(nèi)機電一體化發(fā)展現(xiàn)狀
1.3 機電一體化技術(shù)基本組成
1.4 機電一體化技術(shù)體系
1.5 機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢
習題
第2章 機械系統(tǒng)設(shè)計理論
2.1 概述
2.1.1 機電一體化對機械系統(tǒng)的基本要求
2.1.2 機械系統(tǒng)的組成
2.1.3 機械系統(tǒng)的設(shè)計思想
2.2 機械系統(tǒng)性能分析
2.2.1 數(shù)學模型的建立
2.2.2 力學性能參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響
2.3 傳動機構(gòu)
2.3.1 機電一體化系統(tǒng)對機械傳動的要求
2.3.2 無側(cè)隙齒輪傳動機構(gòu)
2.3.3 諧波齒輪傳動機構(gòu)
2.3.4 滾珠花鍵傳動機構(gòu)
2.3.5 同步齒形帶傳動機構(gòu)
2.3.6 滾珠絲杠螺母副傳動機構(gòu)
2.4 導向機構(gòu)
2.4.1 導軌的分類和基本要求
2.4.2 滑動導軌
2.4.3 滾動導軌
2.4.4 導軌的潤滑與防護
2.4.5 提高導軌耐磨性的措施
2.5 執(zhí)行機構(gòu)
2.5.1 執(zhí)行機構(gòu)的基本要求
2.5.2 微動執(zhí)行機構(gòu)
2.5.3 工業(yè)機械手末端執(zhí)行器
習題
第3章 計算機控制技術(shù)
3.1 計算機控制系統(tǒng)
3.1.1 計算機控制系統(tǒng)概述
3.1.2 計算機控制系統(tǒng)的組成
3.1.3 計算機控制系統(tǒng)的特點
3.1.4 計算機控制系統(tǒng)的類型
3.2 工業(yè)控制計算機
3.2.1 工業(yè)控制計算機概述
3.2.2 工業(yè)控制計算機的特點
3.2.3 工業(yè)控制計算機的常用類型
3.3 Arduino
3.3.1 Arduino概述
3.3.2 Arduino硬件分類
3.3.3 Arduino IDE介紹
3.3.4 常用的Arduino第三方軟件介紹
3.3.5 Arduino使用方法
3.3.6 Arduino應用實例
3.4 可編程序控制器
3.4.1 PLC概述
3.4.2 PLC的組成結(jié)構(gòu)和工作原理
3.4.3 PLC應用實例
3.5 總線工業(yè)控制機
3.5.1 總線工業(yè)控制機的組成與特點
3.5.2 工控機的總線結(jié)構(gòu)
3.5.3 工控機I/O模塊
3.5.4 總線工控機I/O模塊應用實例
習題
第4章 PID控制算法
4.1 PID控制的原理和特點
4.1.1 模擬PID
4.1.2 數(shù)字PID
4.2 PID各環(huán)節(jié)對控制系統(tǒng)的影響
4.3 數(shù)字PID參數(shù)整定方法
4.4 PID控制算法應用實例
4.4.1 單容水箱恒液位值控制
4.4.2 PID智能控制器
4.4.3 Arduino控制器
習題
第5章 檢測技術(shù)
5.1 概述
5.1.1 傳感器組成
5.1.2 機械量測量傳感器
5.2 位置測量傳感器
5.2.1 位置傳感器的主要技術(shù)指標
5.2.2 常用的位置測量傳感器
5.3 位移測量傳感器
5.3.1 電感式位移傳感器
5.3.2 電容式位移傳感器
5.3.3 霍爾式位移傳感器
5.3.4 光柵位移傳感器
5.4 速度測量傳感器
5.4.1 測速發(fā)電機
5.4.2 光電式轉(zhuǎn)速傳感器
5.4.3 機械式轉(zhuǎn)速傳感器
5.5 力、力矩測量傳感器
5.5.1 電阻應變式力傳感器
5.5.2 壓電式測力傳感器
5.5.3 電阻應變式力矩傳感器
5.5.4 相位差式轉(zhuǎn)矩測量儀表
習題
第6章 伺服技術(shù)
6.1 伺服概述
6.1.1 伺服的概念
6.1.2 伺服系統(tǒng)的分類
6.2 伺服系統(tǒng)的組成及要求
6.2.1 伺服系統(tǒng)的組成
6.2.2 伺服系統(tǒng)的基本要求
6.2.3 伺服電動機概述
6.3 步進電動機
6.3.1 步進電動機分類
6.3.2 步進電動機的工作原理
6.3.3 步進電動機的運行特性
6.3.4 步進電動機的選用
6.3.5 步進電動機的驅(qū)動器
6.4 伺服電動機
6.4.1 交流伺服電動機
6.4.2 交流伺服驅(qū)動器
6.4.3 伺服控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
習題
第7章 MCGS組態(tài)軟件技術(shù)
7.1 MCGS組態(tài)軟件概述
7.1.1 MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成
7.1.2 MCGS組態(tài)軟件的工作方式
7.2 MCGS通用版組態(tài)軟件初步
7.2.1 建立一個新工程
7.2.2 設(shè)計畫面流程
7.3 讓動畫動起來
7.3.1 定義數(shù)據(jù)變量
7.3.2 動畫連接
7.3.3 模擬設(shè)備
7.3.4 編寫控制流程
7.4 報警顯示與報警數(shù)據(jù)
7.4.1 定義報警
7.4.2 報警顯示
7.4.3 報警數(shù)據(jù)
7.4.4 修改報警限值
7.4.5 報警動畫
7.5 報表輸出
7.5.1 實時報表
7.5.2 歷史報表
7.6 曲線顯示
7.6.1 實時曲線
7.6.2 歷史趨勢
7.7 安全機制
7.7.1 操作權(quán)限
7.7.2 系統(tǒng)權(quán)限管理
7.7.3 工程加密
7.8 設(shè)備在線調(diào)試
習題
第8章 典型機電一體化產(chǎn)品—工業(yè)機器人
8.1 工業(yè)機器人概述
8.1.1 工業(yè)機器人分類
8.1.2 工業(yè)機器人的基本組成及機能
8.1.3 工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)
8.2 典型工業(yè)機器人組成
8.2.1 工業(yè)機器人本體
8.2.2 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)
8.2.3 工業(yè)機器人編程
習題
參考文獻
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