第1章 绪论 1
1.1 机电一体化技术概述 1
1.1.1 基本概念 1
1.1.2 机电一体化的应用领域 2
1.2 机电一体化系统的基本组成与共性关键技术 4
1.2.1 机电一体化系统的基本组成 4
1.2.2 机电一体化系统的共性关键技术 5
1.3 机电一体化技术的特征与发展趋势 7
1.3.1 机电一体化技术的主要特征 7
1.3.2 机电一体化技术的发展趋势 8
1.4 机电一体化系统的分类和设计 10
1.4.1 机电一体化系统的分类 10
1.4.2 机电一体化系统的设计 10
习题与思考题 11
第2章 机电一体化系统模型 12
2.1 机电一体化系统数学模型 12
2.1.1 机械系统模型 13
2.1.2 电路系统模型 20
2.1.3 液压、气压系统模型 27
2.2 机电耦合 39
2.2.1 电枢控制式直流电动机 39
2.2.2 磁场控制式直流电动机 40
2.2.3 直流发电机 41
2.2.4 电路系统和机械系统的比较 42
2.3 机电一体化系统数学建模实例 43
2.3.1 数学模型的分类 43
2.3.2 数学模型的建模方法 44
习题与思考题 45
第3章 伺服驱动技术 47
3.1 伺服系统概述 47
3.1.1 伺服系统的构成 47
3.1.2 伺服系统的类型 48
3.1.3 伺服系统的基本要求 51
3.2 伺服系统中的执行元件 52
3.2.1 执行元件的种类及特点 52
3.2.2 执行元件的基本要求 53
3.2.3 新型执行元件 53
3.3 电气伺服系统 58
3.3.1 直流伺服系统 58
3.3.2 交流伺服系统 64
3.3.3 步进伺服系统 68
3.4 电液伺服系统 75
3.4.1 电液伺服阀 76
3.4.2 电液伺服系统的类型 76
3.4.3 电液位置伺服系统 77
3.4.4 电液速度伺服系统 80
习题与思考题 82
第4章 传感检测技术 83
4.1 传感检测系统的作用及组成 83
4.1.1 传感检测系统在机电一体化中的作用 84
4.1.2 传感检测系统的组成 84
4.1.3 传感器的选用原则 86
4.2 机电一体化系统中常用的传感器 87
4.2.1 位移、位置传感器 87
4.2.2 速度、加速度传感器 95
4.2.3 力、扭矩传感器 99
4.2.4 测距传感器 103
4.2.5 图像传感器 105
4.3 新型生物电信号传感器 108
4.3.1 肌电传感器 108
4.3.2 脑电传感器 112
4.3.3 眼电传感器 113
4.3.4 心电传感器 114
4.4 智能传感器 115
4.4.1 智能传感器的定义与特点 116
4.4.2 智能传感器的基本组成与基本功能 116
4.4.3 智能传感器的分类 117
4.4.4 传感器智能化实现方法 118
4.5 检测信号处理技术 120
4.5.1 信号放大 120
4.5.2 调制与解调 122
4.5.3 滤波 126
4.5.4 采样与保持 128
习题与思考题 129
第5章 接口技术 130
5.1 概述 130
5.1.1 接口的功能 130
5.1.2 接口的分类 131
5.2 输入、输出接口 132
5.2.1 输出接口 133
5.2.2 输入接口 134
5.3 人机接口 135
5.3.1 人机接口的特点 135
5.3.2 人机输入接口设计 136
5.3.3 人机交互输出设备工作原理及接口设计 139
5.3.4 输出接口电路示例 142
5.4 机电接口 146
5.4.1 机电接口类型及特点 146
5.4.2 A/D转换器 147
5.4.3 D/A转换器 151
5.4.4 功率接口 155
5.5 总线接口 159
5.5.1 串行通信 159
5.5.2 串行通信标准总线 161
习题与思考题 164
第6章 计算机控制技术 165
6.1 概述 165
6.1.1 计算机控制系统基本结构 165
6.1.2 计算机控制系统的组成 166
6.1.3 计算机控制系统的特点及要求 168
6.1.4 计算机控制系统的分类 168
6.2 MCS-51系列单片机 172
6.2.1 MCS-51单片机的内部结构 172
6.2.2 MCS-51单片机引脚名称及功能 174
6.2.3 MCS-51单片机存储器结构 176
6.2.4 MCS-51单片机编程基础 178
6.3 可编程逻辑控制器（PLC） 181
6.3.1 PLC的硬件组成 181
6.3.2 PLC的工作方式、特点及性能指标 183
6.3.3 PLC的编程语言 185
6.4 总线工业控制计算机 188
6.4.1 工控机的主要结构 189
6.4.2 工控机常用总线类型 189
习题与思考题 193
第7章 机电一体化系统设计 194
7.1 机电一体化系统总体设计 194
7.1.1 总体设计的概念 194
7.1.2 系统总体设计方法论 194
7.1.3 总体设计的主要内容 196
7.1.4 总体设计的评价方法 201
7.2 机电一体化系统的性能指标与优化 203
7.2.1 使用要求分析 203
7.2.2 性能指标 205
7.2.3 优化指标 206
7.3 功能及性能指标的分配 209
7.3.1 功能分配 209
7.3.2 性能指标分配 211
7.4 机电一体化系统抗干扰技术 213
7.4.1 产生干扰的因素 213
7.4.2 干扰源 214
7.4.3 电源抗干扰的措施 215
7.4.4 控制微机抗干扰设计 217
7.4.5 感性负载瞬态噪声抑制及触点保护 219
7.4.6 软件抗干扰设计 221
7.4.7 屏蔽技术 223
7.5 机电一体化系统创新设计方法 224
7.5.1 机电一体化系统设计流程 224
7.5.2 创新设计方法 227
习题与思考题 229
第8章 典型机电一体化产品 230
8.1 典型案例1——便携式按摩机器人 230
8.1.1 结构设计 230
8.1.2 控制系统设计 234
8.1.3 人机交互设计 235
8.1.4 路径规划算法 236
8.1.5 人体背部实验 238
8.2 典型案例2——上肢康复外骨骼机器人 238
8.2.1 结构设计 238
8.2.2 人机耦合分析 242
8.2.3 控制系统设计 243
习题与思考题 247
参考文献 248