品的设计和制造过程中要充分考虑回收问题。 制造工艺
1、少无切削工艺利
用精密铸造、冷挤压、直接沉积等成型技术，从接近零件形状向精密成形、仿形发展，用自由成形制造代替切削加工，这样节约了传统毛坯制造时的能耗、物耗．也节约了大量的原材料，同时也缩短了生产周期。 2、干式切削工艺
干式切削就是在加工过程中不使用冷却润滑油的加工方法。这样可以消除加工时切削液带来的大量的污染问题，获得洁净无污染的切屑，节省了大量的切削液，同时也省去了处理切削液造成污染的大量费用。 3、先进制造技术
采用先进的现代制造技术，是实现绿色制造的有效途径。如精益生产(LP)、敏捷制造(AM)、虚拟制造(VM)和数字制造(DM)等。 4、噪声的消减和控制
机械制造车间特别是锻压车间，生产过程中产生强烈的噪声是环境污染的一个大问题，因此必须对噪声加以控制和消减。技术措施有：做好飞轮等刚转体的动平衡；在轴承和轴承座之间加弹性衬套，采用热模锻压力机，淘汰蒸汽锤锻压力机；在压力机产生噪声的主要部位加盖隔声罩t采用具有油减震器的无冲击模架等等 5、绿色包装的研究
绿色包装是指采用对环境和人体无污染，可回收重用或可再生的包装材料及其制品的包装。首先必须尽可能简化产品包装，避免过度包装。使包装可以多次重复使用或便于回收，且不会产生二次污染。在重视环境保护的世界氛围里，绿色包装在销售中的作用也越来越重要。
绿色包装技术就是从环境保护的角度优化产品包装方案，使得资源消耗和废弃物产生最少。绿色包装技术主要研究包装材料选择、改进包装结构和包装废弃物回收处理三个方面。
6、产品使用及其用后处置的研究
主要集中在延长产品的使用周期和减少使用中的能源浪费及环境污染。面向节省能源的设计有利于减少产品使用中的能源浪费及环境污染。德国联邦环境署研究表明德国家庭和办公室消耗的电力，至少有11%是披处于待机方式的设备消耗掉。美国能源部估计，美国每年要为待机的电视机和录像机支付约10亿美元的电费。待机功耗已经引起社会的广泛醺视。因此在产品的设计阶段，对其使用造成的能源消耗问题应给
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予足够的重视。目前对家电类产品的待机功耗问题，人们已研究了新型开关电源和“绿色芯片”，它们以绿色设计为目标，可以使许多电源在转入闲置待机方式时功耗大大减少。
绿色制造的思想精髓
绿色制造涉及三部分领域的问题：一是制造问题，包括产品生命周期全过程；二是环境保护问题；三是资源优化利用问题。
首先，绿色制造是“从摇篮到坟墓”的制造方式，它强调在产品的整个生命周期的每一个阶段并行、全面地考虑资源因素和环境因素，体现了现代制造科学的“大制造、大过程、学科交叉”的特点。绿色制造倡导高效、清洁制造方法的开发及应用，达到绿色设计目标的要求。这些目标包括提高各种资源的转换效率、减少所产生的污染物类型及数量、材料的有效回收利用等。
其次，绿色制造强调生产制造过程的“绿色性”．这意味着它不仅要求对环境的负影响最小，而且要达到保护环境的目的。
第三，绿色制造对输入制造系统的一切资源的利用达到最大化。粗放式的能源消耗导致的资源枯竭是人类可持续发展面临的最大难题，如何最有效地利用有限的资源获得最大的效益，使子孙后代有资源可用是人类生产活动亟待解决的重大问题。
第三章 机械电子工程要点： 一、机电一体化技术的发展概述 二、机电一体化的核心技术 三、机电一体化技术的特点
四、机电一体化技术的发展趋势 五、机电一体的代表：工业机器人 推荐阅读书目
1. 王孙安主编. 机械电子工程原理. 北京：机械工业出版社,2010.1 2. 高钟毓主编. 机械电子工程. 北京：人民交通出版社,2003.1 3. 李杰主编. 机械电子学. 北京：北京理工大学出版社,2010.2
4. 范宁军等编著. 光机电一体化系统设计. 北京：机械工业出版社,2010.3 一、机电一体化技术的发展概述
机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。
20世纪70年代由日本学者首先提出“机电一体化”(Mechatronics)这一概念，经过30多年的发展，机电一体化技术得到了世界各国科技界的普遍重视，并逐渐取得了共识。
机电一体化产品已从最初的机械＋电子的机械电子化、机械＋微机的机械电脑化进而发展到光、机、电、液一体化、机械智能化和微机械化。
机电一体化技术是在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展，向机械工业领域迅猛渗透，机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技
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术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质运动、能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。
机电液一体化
机电一体化的进展
二、机电一体化的核心技术
机电一体化系统一般由机械本体、检测传感部分、电子控制单元、执行器和动力源5个组成部分构成。
机电一体化的核心技术可以归纳为以下6个方面：精密机械技术、伺服传动技术、检测传感技术、自动控制及信息处理技术、接口技术、现场总线技术。
1、精密机械技术是机电一体化体系结构组成要素，包括机身、机架、支撑、联接装置等，是系统的所有功能要素的机械支持结构。因此，为了适应机电一体化发展，不但要充分利用传统机械技术的固有优点，而且要努力发展新技术，应用新材料，采用新设计方法，推广新工艺，研制新设备，制造出体积小、重量轻、精度高、性能好、寿命长、模块化、标准化、规格化、价廉物美的服务于机电一体化的新型机械结构。
2、伺服传动技术是机电一体化系统的动力组成要素，依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。包括交直流电动、气动、液压等各种类型的传动装置。由微机通过接口与这些传动装置相联接，控制它们的运动，带动工作机械作各种需要的运动。而各种类型的传动装置等的发展方向是不尽相同的。采用伺服系统主要目的：① 以小功率指令信号去控制大功率负载。②在没有机械连接的情况下，由输入轴控制位于远处的输出轴，实现远距同步传动。③使输出机械位移精确地跟踪电信号，如记录和指示仪表等。
3、检测传感技术是机电一体化系统的感知组成要素，对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。主要由检测、转换、指示、信息处理、
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记录等部分组成。信息传感方式有光、电流体和机械等，目前国内外市场上需求量最多的传感元件是光敏、力敏、热敏、磁敏、湿敏五大类，大多为物理型。随着集成电路与半导体集成技术的发展，各国已着手研究开发生物和化学传感器，智能机器人需要的三维视觉传感器。
4、自动控制及信息处理技术是机电一体化系统的智能组成要素，将来自测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。自动控制包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、再现,检索等技术等。信息处理包括信息输入、交换、运算、储存和输出技术。信息处理有输入输出设备、显示器、磁盘、计算机、PLC和数控装置等。信息处理技术主要问题是提高处理速度，提高可靠性与抗干扰能力以及标准化。
5、接口技术是机电一体化系统能否完整、自如、灵活、富于生命性的关键要素，是各要素相互连接的优化匹配和有机溶合的粘合剂，为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口用同一标准规格不仅给信息传递和维修带来方便，而且可以简化设计。目前，正致力于发展低成本、高速串行的接口中，来解决信号电缆非触化、光导纤维以及光耦器的大容量化、小型化、标准化等问题。
6、现场总线（Fieldbus）技术是当前自动化领域内技术发展的热点之一，受到各国产业界的普遍重视。一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。技术优点比较明显：
（1）节省硬件数量与投资
由于现场总线系统中分散在设备前端的智能设备能直接执行多种传感、控制、报警和计算功能，因而可减少变送器的数量，不再需要单独的控制器、计算单元等，也不再需要DCS系统的信号调理、转换、隔离技术等功能单元及其复杂接线，还可以用工控PC机作为操作站，从而节省了一大笔硬件投资，由于控制设备的减少，还可减少控制室的占地面积。
（2）节省安装费用
现场总线系统的接线十分简单，由于一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备，因而电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大减少，连线设计与接头校对的工作量也大大减少。当需要增加现场控制设备时，无需增设新的电缆，可就近连接在原有的电缆上，既节省了投资，也减少了设计、安装的工作量。据有关典型试验工程的测算资料，可节约安装费用60%以上。
（3）节省维护开销
由于现场控制设备具有自诊断与简单故障处理的能力，并通过数字通讯将相关的诊断维护信息送往控制室，用户可以查询所有设备的运行，诊断维护信息，以便早期分析故障原因并快速排除。缩短了维护停工时间，同时由于系统结构简化，连线简单而减少了维护工作量。
（4）用户具有高度的系统集成主动权
用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成系统。避免因选择了某一品牌的
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产品被“框死”了设备的选择范围，不会为系统集成中不兼容的协议、接口而一筹莫展，使系统集成过程中的主动权完全掌握在用户手中。
（5）提高了系统的准确性与可靠性
由于现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，它从根本上提高了测量与控制的准确度，减少了传送误差。同时，由于系统的结构简化，设备与连线减少，现场仪表内部功能加强:减少了信号的往返传输，提高了系统的工作可靠性。此外，由于它的设备标准化和功能模块化，因而还具有设计简单，易于重构等优点。
典型的现在总线有：基金会现场总线，即Foundation Fieldbus,简称FF、LonWorks、Profibus、CAN、HART、RS-485。
在制造业（包括工业过程自动化(PA)和制造业生产自动化(DP)）采用过程现场总线(PROFIBUS, Process Fieldbus)现场总线是适宜的。推广现场总线技术可带动仪表行业(传感器、执行器和控制装置等)的发展，有利于形成或实现工业过程自动化产业体系核心产品群及其相关关键技术群的发展。 三、机电一体化技术的6个特点
集成化 这是当今机电一体化产品发展的显著特征。例如，现代集成制造系统(CIMS)、快速成型制造系统(RPM, Rapid Prototyping Manufacturing)、智能制造系统(IMS, Intelligent Manufacturing System)等就是例证。
模块化 机电—体化产品模块化的发展促进了产品开发，缩短了开发周期，增多了花色品种。例如,以驱动为核心的驱动模块，以伺服为中心的运动控制模块等皆已形成了标准化产品。（以计算机为例）
网络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。
智能化 应用智能制造技术可实现机电一体化产品的智能化，如智能机器人、智能医用机械、智能探测仪、智能家用电器、智能电动机等等。
微型化 微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针以来，国内外在微机电系统(MEMS, Micro Electronic Mechanical Systems)工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展。
环保化 考虑到对于环境的保护，机电一体化产品也逐步在向清洁型、环保型、节能型等方向发展。能最有效地利用资源、最高限度地利用废弃物来设计环保化的机电一体化产品不仅是适应未来发展的一大特色，而且具有广大的市场前景。 四、机电一体化技术的发展趋势
1.光机电液技术
引进光学技术，实现光学技术的先天优点是能有效改进机电技术系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统，光机电技术是机电产品发展的重要趋势。
2.自律分配系统化——柔性化
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