Що таке мехатроніка

Слово «мехатроніка» утворено з двох слів – «механіка» і «електроніка». Цей термін в 1969 році запропонував старший розробник фірми Yaskawa Electric, японець на ім’я Тецуро Морі.

У 20 столітті компанія Yaskawa Electric спеціалізувалася на розробці та вдосконаленні електроприводів і електродвигунів постійного струму, в зв’язку з чим досягла великих успіхів на даному напрямку, наприклад перший двигун постійного струму з дисковим якорем був розроблений саме там.

Далі були розробки, що стосуються перших апаратних систем ЧПУ. А в 1972 році тут же був зареєстрований бренд «Мехатроніка». Незабаром компанія сильно досягла успіху в розвитку техніки електроприводу. Пізніше від слова «Мехатроніка», як від торгової марки, в компанії вирішили відмовитися, оскільки термін отримав дуже широке поширення як в Японії, так і по всьому світу.

У будь-якому випадку, саме Японія є батьківщиною найбільш активного становлення такого підходу в техніці, коли для реалізації високоточного управління електроприводом стало необхідним об’єднати механічні елементи, електричні машини, силову електроніку, мікропроцесори і ПО.

Мета мехатроніки – створення якісно нових модулів руху, мехтронних модулів руху, інтелектуальних мехатронних модулів, а на їх основі – рухомих інтелектуальних машин і систем.

Історично мехатроніка розвинулася з електромеханіки і, спираючись на її досягнення, йде далі шляхом системного об’єднання електромеханічних систем з комп’ютерними пристроями управління, вбудованими датчиками і інтерфейсами.

Електронні, цифрові, механічні, електротехнічні, гідравлічні, пневматичні та інформаційні елементи – можуть входити до складу мехатронної системи, як спочатку елементи різної фізичної природи, проте зібрані разом для отримання від системи якісно нового результату, якого неможливо було б досягти від кожного елемента як від окремого виконавця.

Окремий шпиндельний двигун не зможе сам висунути лоток DVD-плеєра, але під управлінням схеми з ПО на мікроконтролері, та будучи правильно з’єднаним із гвинтовою передачею – все легко вийде, і виглядати буде так, немов це – проста монолітна система. Проте, не дивлячись на зовнішню простоту, одна Мехатронні система по визначенню включає в себе кілька мехатронних вузлів і модулів, пов’язаних один з одним, і спільно взаємодіючих для виконання конкретних функціональних дій, для вирішення якоїсь певної задачі.

Один Мехатронні модуль – це самостійний виріб (конструктивно і функціонально), призначене для здійснення рухів з взаємопроникненням і одночасної цілеспрямованої апаратно-програмної інтеграцією його складових.

Типова Мехатронні система являє собою об’єднані один з одним електромеханічні компоненти і компоненти силової електроніки, які в свою чергу керуються ПК або микроконтроллерами.

При проектуванні і побудові такої мехатронної системи, намагаються уникнути зайвих вузлів і інтерфейсів, прагнуть зробити все лаконічно і як можна більш цілісно, ​​не тільки для того щоб поліпшити масо-габаритні характеристики пристрою, але і для підвищення надійності системи в цілому.

Іноді інженерам доводиться непросто, вони змушені знаходити дуже незвичайні рішення саме в силу того, що різні вузли знаходяться в різних робочих умовах, роблять абсолютно різний. Наприклад, подекуди звичайний підшипник не підійде, і його замінюють на електромагнітний підвіс (так зроблено, зокрема, в турбінах, які качають газ по трубах, оскільки звичайний підшипник швидко вийшов би тут з ладу через проникнення в його мастило газу).

Так чи інакше, сьогодні мехатроніка проникла усюди, починаючи від побутової техніки, закінчуючи будівельної робототехнікою, зброєю і космічної авіацією. Всі верстати з ЧПУ, жорсткі диски, електричні замки, система АБС в вашому автомобілі і т. Д. – скрізь мехатроніка виявляється не просто корисною, а необхідною. Уже рідко де можна зустріти ручне управління, все йде до того, що натиснув на кнопку без фіксації або просто доторкнувся до сенсора – отримав результат – ось, мабуть, самий примітивний приклад того, що сьогодні являє собою мехатроніка.

Перший рівень інтеграції утворюють мехатронні пристрої та їх елементи. Другий рівень інтеграції утворюють інтегровані мехатронні модулі. Третій рівень інтеграції утворюють інтеграційні мехатронні машини. Четвертий рівень інтеграції утворюють комплекси мехатронних машин. П’ятий рівень інтеграції утворюють на єдиної інтеграційної платформі комплекси мехатронних машин і роботи, які передбачають формування реконфігурованих гнучких виробничих систем.

Сьогодні мехатронні модулі та системи знаходять широке застосування в наступних областях:

  • верстатобудування і обладнання для автоматизації, технологічних процесів в машинобудуванні;
  • промислова і спеціальна робототехніка;
  • авіаційна і космічна техніка;
  • військова техніка, машини для поліції та спецслужб;
  • електронне машинобудування і обладнання для швидкого прототипування;
  • автомобілебудування (приводні модулі «мотор-колесо», антиблокувальні пристрої гальм, автоматичні коробки передач, системи автоматичного паркування);
  • нетрадиційні транспортні засоби (електромобілі, електровелосипеди, інвалідні коляски);
  • офісна техніка (наприклад, копіювальні та факсимільні апарати);
  • периферійні пристрої комп’ютерів (наприклад, принтери, плоттери, дисководи CD-ROM);
  • медичне та спортивне обладнання (біоелектричні і екзоскелетние протези для інвалідів, тонусні тренажери, керовані діагностичні капсули, масажери і т. д.);
  • побутова техніка (пральні, швейні, посудомийні машини, автономні пилососи);
  • мікромашини (для медицини, біотехнології, засобів зв’язку і телекомунікації);
  • контрольно-вимірювальні пристрої та машини;
  • ліфтове й складське устаткування, автоматичні двері в готелях і аеропортах; фото- і відеотехніка (програвачі відеодисків, пристрої фокусування відеокамер);
  • тренажери для підготовки операторів складних технічних систем і пілотів;
  • залізничний транспорт (системи контролю та стабілізації руху поїздів);
  • інтелектуальні машини для харчової та м’ясомолочної промисловості;
  • поліграфічні машини;
  • інтелектуальні пристрої для шоу-індустрії, атракціони.
  • Відповідно зростає потреба в кадрах, які володіють Мехатронні технологіями.
Посилання на основну публікацію