机电系统接口技术的探讨

[摘要]机电一体化技术是当代科学技术发展最为活跃的领域之一,随着计算数学、工程力学、机械动力学、电子信息技术及计算机技术的飞速发展,极大地丰富和发展了传统设计技术的内容。接口技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的，随着机电一体化技术的发展而变得越来越重要。文章重点介绍了机电系统接口技术。

[关键词] 机电一体化；电子信息技术；机械动力学

中图分类号:TM77 文献标识号:A文章编号:2306-1499(2014)07-0181-01

1.引言

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称 。接口技术是机电系统的一个重要组成部分，它是机电系统内部诸要素或子系统之间顺利进行物质、能量和信息的传递和交换的桥梁与纽带。机电系统中的接口设计问题其实质就是机械技术和电子的具体应用问题。

2.什么是接口

接口其实对大家来说，都很熟悉，接口就是环节间的连接点，这些点遍布于所有由环节组成的系统中。通过接口，系统可以实现能量传递、物质流通和信息交换。例如，银行就可以称得上一个接口，它是金融系统的接口；而商店就是商品流通系统的接口。

从以上我们可以看出，接口遍布于任何一个系统中，环节和部件通过接口而组成一个相互联系的系统。机电系统是一个相当繁琐复杂的系统，它包含许多要素和子系统，要素和系统要想取得联系就必须通过一种介质或纽带，这就是我们所谓的接口。

机电一体化是一门跨学科的边缘科学，它是微电子技术、计算机技术、信息技术与机械技术结合而成的综合性高技术。各国对其定义并不一致：

（1）日本：将机械装置与电子设备以及软件等有机结合而组成的系统。

（2）美国：由计算机信息网络协调与控制用于完成包括机械力、运动和能量流等多动力学任务的机械和(或)机电部件相互联系的系统 。

多技术的综合及多个部分的组合，使得机电技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就需要取长补短，不断向理想化方向发展。其结果使原来各种技术扬长避短，更趋于合理。

3.接口的功能

机电系统虽然有万千不同的接口遍布于各子系统之间，我们总结出气功能主要有以下三种 ：

（1）变换功能。在需要进行信息、能量传递的子系统或环节之间，信号有着不同的模式，例如，数字量与模拟量、光与电等信号的不同。因为模式不同。它们之间无法进行直接的信息传递和交流，只有通过接口进行传递。

（2）传递作用。能量、信息传递。

（3）连接功能。连接子系统和各环节。

4.接口分类

在机电系统中，我们使用了很多种类的接口，依据其作用和传递信息的不一样，我们将接口划分为以下四类。

（1）机械接口。机械接口指的是机械量在机电系统的两个环节之间占主要地位，是解决执行机构与驱动系统之间接口，目的是实现动力的传递和能量、运动的变换。

（2）物理接口。物理接口指的是受通过接口部位的物质、信息以及能量的具体形态和物理条件约束的接口，布置在机电系统的两个环节之间。

（3）信息接口。信息接口指的是受规格、标准、法律等逻辑和软件约束的接口。

（4）环境接口。环境接口指的是对周围诸如温度、湿度、火等环境条件有保护作用及隔绝作用的接口，布置在机电系统中。

5.接口技术的发展趋势

随着机电一体化技术发展，系统智能化程度越来越高，系统越来越复杂，系统间接口变得复杂，系统内部接口也很复杂。

从国内外机电技术发展趋势看，有以下几个方向：

（1）标准化

（2）智能化。

（3）微型化。

（4）人性化。

（5）网络化。

（6）绿色化。

标准化是指使不同模块具有一致的接口规范，在保证接口一致性前提下，还要保证能量和信息的顺畅流动。智能化是指接口不再简单进行能量和信息的传递，而是向着信息采集、处理的智能化方向发展。从某个方面来说，制约微机电技术发展的一个瓶颈就是接口技术。

总结

机电一体化系统未来的发展将更加注重人机关系，既要满足技术要求，更要注重人的心理感受，提高产品与人和环境的友好型，提高产品的可靠性和安全性，使人与系统有机融合在一起，形成新的机电一体化系统。

参考文献

[1]陈婵娟.机电系统设计[M].北京：北京工业出版社，2005.

[2]安琦.机械设计[M].北京：科学出版社，2008.

[3]王新华.高等机械设计[M].北京：化学工业出版社，2013.