機電整合的系統架構

機電整合的發展與日常生活以緊密結合並息息相關，而究竟何謂

「機電整合」呢? 機電整合是屬於標準的「科際整合」型態的技術(陳 以撒，1994)，他需要結合許多領域的知識，例如：機械、電子、電機、

資工、控制、工業工程等背景知識。因為其牽涉的範圍非常的廣泛，所 以產生了許多不同的定義，而從不同的角度出發，會有些許的差異，但 原則上殊途同歸，都有相當的基本共識。根據學者Buur 博士對機電整 合的定義如下：

Mechatronics is a technology which combines mechanics with electronics and information technology to form both functional interaction and spatial integration in components, modules, products and system.[70]

根據Buur 博士所下的定義，我們可以發現他針對了三個方面來對機電 整合的架構作闡述。[70-71]

1. 就背景知識層面：

機電整合包括了機械、電子與資訊。

2. 就研究對象層面：

機電整合涵蓋了元件、模組、產品與系統。

3. 就研究目標層面：

機電整合目標是希望能達到功能上的交互作用並完成空間上整合。

而根據研究者所查閱的參考文獻中，在1996年所出刊的IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 第一卷(Vol.1)的第一、二集(No. 1與No.2)，

這兩期對於機電整合的架構、內涵以及各國機電整合的發展與歷史有相 當詳盡的回顧，有助於瞭解機電整合整體發展過程與全貌。而值得注意 的是，在研究文獻中，普遍會發現一個現象，比如電子背景的人不懂機 械，懂機械的人不懂電機，而常常在彼此間的溝通上存在著很大的差距。

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然而，機電整合既然是「科技整合」他所牽涉的自然是一套完整的自動 化控制系統，一般而言，機電整合系統，可大致歸納為四大層面，包括 控制器(Controller)、感測器(Sensor)、驅動器(Actuator)與機構(Mechanism)。

如圖2-8所示。

圖2-8 機電整合四大層面

機電整合是在各種學科(機械、電機電子、控制、工業工程等)之不 同領域之間做整合的一項技術，其中涵蓋了控制、感測、驅動與機構，

為了落實機電整合的應用並將它付諸實現，自動化產業變成為了支撐機 電整合技術的重要核心，而機電整合則是自動化產業發展的重要推手 [76]-[78]。自動化產業中，機電系統為機電整合的實現與應用，一個完 整的機電整合系統之交互作用架構圖如圖2-9所示。

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圖2-9 機電整合交互作用架構圖

圖2-9說明了機電整合系統架構，其可大致歸納為四部分：控制器、

感測器、驅動器與機構。控制器就好比人類的大腦，透過使用者下達指 令，將訊息做訊號處理，送至驅動器產生運動，讓機構啟動運作，以達 到使用者所需的操作目的，一方面機構上裝置著各式各樣的感測器，就 好比人類的感官神經，將機構的訊息做訊號處理回饋至控制器，使控制 器不斷的做修正，以維持機構運作的穩定性並減少誤差。

由此可知，機電整合一門理論與實務兼具，高度跨領域且交叉整合 的學科，其中包括了控制、感測、驅動與機構等，它們的原理、架構的 設計不能被分開對待，而必須從「整合觀點」、「同步設計」、「系統 角度」出發[71-75]，來達到機電之間的介面整體最佳化。

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