Шта је мехатроника, мехатронички елементи, модули, машине и системи

Реч "мехатроника" формирана је од две речи - "механика" и "електроника". Овај термин је 1969. године предложио старији програмер у Иаскава Елецтриц, Јапанац по имену Тетсуро Мори. У 20. веку Иаскава Елецтриц се специјализовала за развој и унапређење електричних погона и ДЦ мотора и због тога је постигла велики успех у овом правцу, на пример, тамо је развијен први ДЦ мотор са диск арматуром.

Након тога уследила су дешавања у вези са првим хардверским ЦНЦ системима. А 1972. године овде је регистрован бренд Мехатроника. Компанија је убрзо направила велике кораке у развоју технологија електричних погона. Компанија је касније одлучила да избаци реч "Мехатроника" као заштитни знак, пошто је израз био нашироко коришћен и у Јапану и широм света.

У сваком случају, Јапан је дом најактивнијег развоја таквог приступа у технологији, када је постало неопходно комбиновати механичке елементе, електричне машине, енергетску електронику, микропроцесоре и софтвер за имплементацију високопрецизног управљања електричним погоном.

Уобичајени графички симбол за мехатронику је дијаграм са веб странице РПИ (Ренсселаер Политецхниц Институте, НИ, УСА):

Мехатроника је једна од најновијих области инжењерства у свету, која је, према УНЕСЦО-у, једна од десет најперспективнијих и најтраженијих.

Уопштено говорећи, термин „мехатроника“ се може дати следећом дефиницијом — то је област науке и технологије заснована на систематској комбинацији јединица за прецизну механику, електротехнику, електронику, микропроцесорску технику, различите изворе напајања, електричне, хидрауличне и пнеуматски погони, као и њихово интелигентно управљање, фокусирани на креирање и рад блокова савремених аутоматизованих производних система.

Мехатроника је компјутеризована контрола кретања.

Циљ мехатронике је стварање квалитативно нових модула кретања, мехатроничких модула кретања, интелигентних мехатроничких модула и на њиховој основи покретних интелигентних машина и система.

Историјски гледано, мехатроника је еволуирала из електромеханике и, ослањајући се на своја достигнућа, отишла је даље систематским комбиновањем електромеханичких система са компјутерским контролним уређајима, уграђеним сензорима и интерфејсима.

Дијаграм мехатроничког система

Генерализована структура мехатроничких система

Електронски, дигитални, механички, електрични, хидраулички, пнеуматски и информациони елементи — могу бити део мехатроничког система, пошто су првобитно елементи различите физичке природе, међутим, спојени да би се добио квалитативно нови резултат система, који се не може постићи. сваким елементом као посебним извођачем.

Одвојени мотор са вретеном неће моћи сам да избаци ладицу ДВД плејера, али под контролом кола са софтвером микроконтролера и правилно повезаног са пужним зупчаником, све ће се лако одвијати и изгледати као једноставан монолитни систем. Међутим, упркос спољној једноставности, мехатронички систем по дефиницији укључује неколико мехатроничких јединица и модула који су међусобно повезани и међусобно делују како би извршили специфичне функционалне радње за решавање одређеног задатка.

Мехатронички модул је независан производ (структурно и функционално) дизајниран за извођење покрета уз међусобно прожимање и истовремену наменску хардверску и софтверску интеграцију његових компоненти.

Типичан мехатронички систем се састоји од међусобно повезаних електромеханичких и енергетских компоненти које заузврат контролишу рачунар или микроконтролери.

Приликом пројектовања и изградње оваквог мехатронског система, покушавају да избегну непотребне чворове и интерфејсе, покушавају да све учине што је могуће концизнијим и беспрекорнијим, не само да би побољшали карактеристике величине уређаја, већ и да би повећали поузданост. система уопште.

Понекад инжењерима није лако, они су принуђени да проналазе врло необична решења управо због чињенице да су различите јединице у различитим условима рада, радећи потпуно различите ствари. На пример, на неким местима конвенционални лежај неће радити, а замењује га електромагнетна суспензија (ово се ради, посебно, код турбина које пумпају гас кроз цеви, јер би конвенционални лежај брзо покварио због продирања гаса у његово мазиво).

На овај или онај начин, данас је мехатроника прожела све, од кућних апарата до грађевинске роботике, оружја и ваздухопловства. Све ЦНЦ машине, хард дискови, електричне браве, АБС систем у вашем аутомобилу итд. — свуда је мехатроника не само корисна, већ и неопходна. Сада је ретко где можете наћи ручну контролу, све се своди на то да сте притиснули дугме без фиксације или једноставно додирнули сензор — добили сте резултат — ово је можда најпримитивнији пример онога што је мехатроника данас.

Хијерархијски дијаграм нивоа интеграције у мехатроници

Први ниво интеграције чине мехатронички уређаји и њихови елементи. Други ниво интеграције чине интегрисани мехатронички модули. Трећи ниво интеграције чине интеграционе мехатроничке машине. Четврти ниво интеграције чине комплекси мехатронских машина. Пети ниво интеграције се формира на јединственој интеграционој платформи комплекса мехатронских машина и робота, који подразумевају формирање реконфигурабилних флексибилних производних система.

Данас се мехатронички модули и системи широко користе у следећим областима:

• опрема за машинство и аутоматизацију, технолошки процеси у машинству;

• индустријска и специјална роботика;

• ваздухопловна и свемирска технологија;

• војна опрема, возила за полицију и специјалне службе;

• опрема за електронски инжењеринг и брзу израду прототипа;

• аутомобилска индустрија (модули погона на точкове, антиблок кочнице, аутоматски мењачи, системи за аутоматско паркирање);

• нетрадиционална возила (електрични аутомобили, електрични бицикли, инвалидска колица);

• канцеларијска опрема (нпр. фотокопир апарати и факс машине);

• рачунарске периферије (нпр. штампачи, плотери, ЦД-РОМ уређаји);

• медицинска и спортска опрема (биоелектричне и егзоскелетне протезе за инвалиде, тренажери за тонирање, контролисане дијагностичке капсуле, масажери итд.);

• кућни апарати (прање, шивење, машине за прање судова, независни усисивачи);

• микромашине (за медицину, биотехнологију, комуникације и телекомуникације);

• контролно-мерни уређаји и машине;

• опрема за лифтове и складишта, аутоматска врата у хотелима и аеродромима; фото и видео опрема (плејери за видео дискове, уређаји за фокусирање видео камере);

• симулатори за обуку оператера сложених техничких система и пилота;

• железнички саобраћај (системи контроле и стабилизације возова);

• интелигентне машине за прехрамбену, месну и млечну индустрију;

• машине за штампање;

• паметни уређаји за шоу индустрију, атракције.

Сходно томе, повећава се потреба за кадровима са мехатроничким технологијама.