智能機械的現(xiàn)狀,不足與發(fā)展

1、.智能機械及微機械的發(fā)展狀況 學院：機械與動力工程 班級:機制11-02 姓名:龍飛企 學號：311104001014智能機械及微機械的發(fā)展狀況 智能機械是機械發(fā)展的前沿領(lǐng)域，它的出現(xiàn)是機械發(fā)展歷史的一座里程碑。智能機械與傳統(tǒng)機械的區(qū)別非常顯著，有許多傳統(tǒng)機械不具有的特性。機械結(jié)構(gòu)的振動、噪聲、疲勞、損傷、斷裂、破壞以及環(huán)境的自適應(yīng)性，都影響機械及運載器的安全、可靠、舒適、節(jié)能及省料，這是機械設(shè)計的主要問題。自有機械以來，機械都是按照力學原理設(shè)計的，沒有生命、沒有智能，因此環(huán)境變化與人為因素會使機械的運行難以預(yù)測，可能導致機械損壞，使人民生命財產(chǎn)受到嚴重威脅。為了盡可能保證機械的運行安全，設(shè)計

2、者往往采用保守設(shè)計，比如增大尺寸與重量，從而增加了能耗，減小了機械的有效載荷因此，為了減少上述不利影響，即減小尺寸與重量來降低能耗，增加機械的有效載荷，必須對機械的構(gòu)造做出重大改進，或者是附加一些設(shè)備（可以不是機械或機構(gòu)）。由此智能機械應(yīng)運而生。智能機械是相對于傳統(tǒng)機械定義的，目前還沒有智能機械的嚴格統(tǒng)一的定義，但各類說法大體相同。下面列出三種對智能機械所具有的基本結(jié)構(gòu)的解讀：）智能結(jié)構(gòu)，就是在基體中嵌人或粘貼傳感器和致動器，并具有對致動器有控制作用的控制裝置，從而能感知外界環(huán)境的變化及自身的實際狀態(tài)，并能通過自身的感知，做出判斷，發(fā)出指令，執(zhí)行和完成動作，實現(xiàn)動態(tài)或在線狀態(tài)下的自檢測、自診斷

3、、自監(jiān)控、自修復及自適應(yīng)等多種功能。）智能機械和結(jié)構(gòu)主要由驅(qū)動元件、傳感元件、信息處理方法和控制系統(tǒng)等組成，系統(tǒng)等組成，目前的應(yīng)用主要是在智能控制、智能診斷和智能修復等方面，尤其是在減振降噪，智能機械結(jié)構(gòu)，智能表層結(jié)構(gòu)特性控制，智能自適應(yīng)機械等方面的研究很活躍。）傳感器、致動器和控制器是智能機械結(jié)構(gòu)重要的三個組成部分。傳感器要求具有高度感受結(jié)構(gòu)力學狀態(tài)的能力，能夠?qū)?yīng)變或位移直接轉(zhuǎn)換成電信號輸出，它擔負著感知外界環(huán)境變化，收集外界信息的任務(wù)。用作傳感器有光纖傳感器、電阻應(yīng)變片傳感器、壓電材料傳感器等。致動器的功能是執(zhí)行信息處理單元發(fā)出的控制指令，并按照規(guī)定的方式對外界或內(nèi)部狀態(tài)與特性變化做出合

4、理的反應(yīng)，能直接將控制器輸出的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)的應(yīng)變或位移，具有改變智能結(jié)構(gòu)形狀、剛度、位置、固有頻率、阻尼及其它機械特性的能力。致動器有壓電材料致動器、電致伸縮材料致動器、磁致伸縮材料致動器、形狀記憶合金致動器、電流變體致動器等?？刂破魇侵悄芙Y(jié)構(gòu)的神經(jīng)中樞，智能結(jié)構(gòu)的控制器集成于結(jié)構(gòu)之中，其控制對象是結(jié)構(gòu)本身。控制器應(yīng)具有很強的魯棒性、實時性和在線性?？梢钥闯觯悄軝C械與傳統(tǒng)機械的區(qū)別非常顯著，有許多傳統(tǒng)機械不具有的某些特性。而恰恰是這些特性使智能機械在高科技領(lǐng)域中占有一席之地，成為眾人矚目的焦點。智能機械是機械發(fā)展的前沿領(lǐng)域，可以說它的出現(xiàn)使機械發(fā)展的歷史跨越了一座里程碑。目前智能機械的例

5、子有智能機械腳；農(nóng)業(yè)機械智能化；計算智能，它包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊系統(tǒng)、進化計算和專家系統(tǒng)等；用于深潛救生艇水下對接的智能機械手等。但是它的發(fā)展也面臨著瓶頸首先，成本高昂。其次，較易損壞。再次，維修困難。針對上述不足，應(yīng)采取有效措施以減小或消除不利的因素，發(fā)揮優(yōu)勢因素。智能機械是時代發(fā)展的產(chǎn)物，不以個人意志為轉(zhuǎn)移，其強大的生命力決定了它不可能因為一些不足而停止發(fā)展，其改進與普及是大勢所趨。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，20世紀80年代中后期興起了對微型機械(或稱微型機電系統(tǒng))的研制，以適應(yīng)生物，環(huán)境控制，醫(yī)學，航空航天，數(shù)字通信，傳感技術(shù)，靈巧武器等領(lǐng)域在微小型化方面提出的日益增長的要求。微型機械不是將傳統(tǒng)機械直接微型化，它遠遠超出了傳統(tǒng)機械的概念和范疇，微型機械在尺度，構(gòu)造，材料，制造方法和工作原理等方面都與傳統(tǒng)機械截然不同。微型機械具有體積小，重量輕，能耗低，集成度高和智能化程度高等特點，它與微電子學，現(xiàn)代光學，氣動力學，液體力學，熱力學，聲學，磁學，自動控制，仿生學，材料科學以及表面物理與化學等領(lǐng)域緊密結(jié)合。因此，微型機械式設(shè)計多學科的綜合技術(shù)的應(yīng)用。目前已經(jīng)研制出210m100m的滑塊，直徑為60m的靜電電機，供情報收集用的“蚊子機器人”等等?？梢韵嘈?，微型人造衛(wèi)星，在人體血管內(nèi)爬行的微型步行機器人以及進行眼科手術(shù)的微型機械手等等一定會在不遠的