Mekatroniikka

Mekatroniikka  on tieteen ja teknologian ala, joka perustuu tarkkuusmekaniikan yksiköiden synergiseen yhdistelmään elektronisten , sähköisten ja tietokonekomponenttien kanssa , jotka varmistavat laadullisesti uusien mekanismien, koneiden ja järjestelmien suunnittelun ja tuotannon niiden toiminnallisten liikkeiden älykkäällä ohjauksella.

Tavoitteet, tavoitteet ja menetelmät

Mekatroniikan kehittäminen tapahtuu yhdistämällä tietoa useilta heterogeenisiltä ja eristyneiltä alueilta: tarkkuusmekaniikka, sähkötekniikka, mikroelektroniikka, tietotekniikka, tehoelektroniikka ja muut tieteen ja tekniikan tieteenalat. Uskotaan, että niiden yhteiskäytön tulosta voidaan kutsua "todella mekatroniseksi" vain silloin, kun sen komponentit muodostavat järjestelmän, jolla on täysin uusia ominaisuuksia, joita ei havaita sen osissa [1] .

Mekatroniikan päätavoitteena tieteellisenä ja teknisenä tieteenalana on kehittää olennaisesti uusia motorisia toimintoja toteuttavia toiminnallisia yksiköitä, lohkoja ja moduuleja, joita käytetään mobiilin älykkäiden koneiden ja järjestelmien perustana. Tässä suhteessa mekatroniikan aiheena ovat teknologiset prosessit suunnitella ja valmistaa järjestelmiä ja koneita, jotka pystyvät toteuttamaan vaaditun moottorin toiminnallisuuden. Mekatroniikan puitteissa käytettävä metodologia perustuu teknologioiden, rakenneosien, informaation ja energiaprosessien keskinäiseen integrointiin monilta luonnontieteen ja tekniikan aloilta (tietokonetiede, tarkkuusmekaniikka, mikroelektroniikka, automaattiohjaus jne.), niillä on erilainen fyysinen luonne, ja kaikki yhdessä ovat mekatroniikan poikkitieteellinen olemus [2] . Siten systemaattiseen lähestymistapaan pyrkivä mekatroniikka ilmentää klassisen tieteellisen hajoamisperiaatteen voittamisen [3] .

Tietoja termistä

Joissakin ulkomaissa (katso Siemensin käyttötekniikan osasto) ja Neuvostoliitossa 1930-luvulta lähtien termiä sähkökäyttö (lyhennetty sähkökäyttö ) on käytetty nimittämään järjestelmiä, jotka tarjoavat tarvittavat liikkeet sähköllä .

Sähkökäyttöjen ja niiden soveltamismahdollisuuksien kehittyessä teollisuudessa, tuotannossa ja kuljetusjärjestelmissä on tullut ilmeiseksi tarve integroida täydellisesti sähkökäytön osatekijät: mekaniikka, sähkökoneet, tehoelektroniikka, mikroprosessoriteknologia ja ohjelmistot sähkökäytön ominaisuuksien täydellisin hyödyntäminen ja tarkkuusliikkeen tarjoaminen.

Koska nämä suuntaukset kehittyivät täydellisimmillään Japanissa eivätkä he tunteneet termiä "sähkökäyttö" itsenäisenä teknisenä järjestelmänä, termi "mekatroniikka" otettiin käyttöön Japanissa kuvaamaan näitä järjestelmiä. Suora kirjoittaja on japanilainen Tetsuro Mori (Tetsuro Mori), Yaskawa Electricin vanhempi insinööri , ja itse termi ilmestyi vuonna 1969 [4] .

Termi koostuu kahdesta osasta - "mecha-" sanasta mekaniikka ja "-tronics" sanasta elektroniikka . Aluksi tämä termi oli tavaramerkki (rekisteröity vuonna 1972), mutta laajan käytön jälkeen yritys luopui käytöstä rekisteröitynä tavaramerkkinä.

Japanista mekatroniikka levisi ympäri maailmaa. Ulkomaisista julkaisuista termi "mekatroniikka" tuli Venäjälle ja tuli laajalti tunnetuksi.

Nykyään mekatroniikka ymmärretään sähkökäyttöisiksi käyttöjärjestelmiksi, joissa on suhteellisen pienitehoiset toimilaitteet, jotka tarjoavat tarkkoja liikkeitä ja joilla on kehittynyt ohjausjärjestelmä. Itse termiä "mekatroniikka" käytetään ensisijaisesti erottamaan yleisistä teollisista sähkökäyttöjärjestelmistä ja korostamaan mekatroniikkajärjestelmien erityisvaatimuksia. Juuri tässä mielessä mekatroniikka teknisenä alana tunnetaan maailmassa.

Aiheeseen liittyvät käsitteet

Vakiomäärittely (1995):

Mekatroninen moduuli on toiminnallisesti ja rakenteellisesti itsenäinen tuote liikkeiden toteuttamiseen, jossa sen eri fyysisiä elementtejä on tunkeutunut ja synergistinen laitteisto-ohjelmisto integraatio.

Erilaisia ​​fyysisiä elementtejä ovat mekaaniset, sähköiset, elektroniset, digitaaliset, pneumaattiset, hydrauliset, informaatio- jne. komponentit.

Mekatroninen järjestelmä on joukko useita mekatronisia moduuleja ja kokoonpanoja, jotka on yhdistetty synergistisesti tietyn toiminnallisen tehtävän suorittamiseksi.

Tyypillisesti mekatroninen järjestelmä on yhdistelmä sähkömekaanisia komponentteja, jotka ovat varsinaisia ​​tehoelektroniikan kanssa, joita ohjaavat erilaiset mikro -ohjaimet , PC :t tai muut tietokonelaitteet. Samalla aidosti mekatroninen järjestelmä on vakiokomponenttien käytöstä huolimatta rakennettu mahdollisimman monoliittisesti, suunnittelijat pyrkivät yhdistämään kaikki järjestelmän osat ilman tarpeettomia moduulien välisiä rajapintoja. Erityisesti käyttämällä suoraan mikrokontrollereihin , älykkäisiin tehomuuntimiin jne. sisäänrakennettuja ADC :itä. Tämä vähentää järjestelmän painoa ja kokoa, lisää sen luotettavuutta ja tarjoaa joitain muita etuja. Mitä tahansa järjestelmää, joka ohjaa taajuusmuuttajaryhmää, voidaan pitää mekatronisena.

Joskus järjestelmä sisältää komponentteja, jotka ovat suunnittelun kannalta täysin uusia, kuten sähkömagneettisia jousituksia , jotka korvaavat tavanomaiset laakerikokoonpanot . Tällaiset jousitukset ovat kalliita ja vaikeita hallita, ja niitä käytetään harvoin Venäjällä (vuodesta 2005). Yksi sähkömagneettisten suspensioiden käyttöalueista ovat turbiinit, jotka pumppaavat kaasua putkistojen kautta. Perinteiset laakerit ovat huonoja, koska kaasut tunkeutuvat voiteluaineeseen - se menettää ominaisuutensa.

Mekatroniikka tänään

Monet nykyaikaiset järjestelmät ovat mekatronisia tai käyttävät mekatroniikan elementtejä, joten mekatroniikasta on vähitellen tulossa "tiede kaikesta". Mekatroniikkaa käytetään monilla teollisuudenaloilla ja aloilla, esimerkiksi: robotiikassa , autoteollisuudessa, lento- ja avaruusteknologiassa , lääketieteellisissä ja urheilulaitteissa, kodinkoneissa , eksoskeletoneissa

Esimerkkejä mekatronisista järjestelmistä

Tyypillinen mekatroninen järjestelmä on ABS :llä (anti-lock braking system) varustetun auton jarrujärjestelmä.

Henkilökohtainen tietokone on myös mekatroninen järjestelmä: tietokone sisältää monia mekatronisia komponentteja: kiintolevyjä, optisia asemia [1] .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 Poduraev Yu. V. Johdanto // Mekatroniikka: perusteet, menetelmät, sovellukset. - 2. - M . : "Insinöörityö", 2007. - S. 10. - 256 s. - ISBN 978-5-217-03388-1 .
  2. ↑ Poduraev Yu. V. Mekatroniikan käsite // Mekatroniikka: perusteet, menetelmät, sovellukset. - 2. - M . : "Insinöörityö", 2007. - S. 16. - 256 s. - ISBN 978-5-217-03388-1 .
  3. ↑ B. M. Gotlib. Esipuhe // Johdatus mekatroniikkaan. Opastus. - Jekaterinburg : Ural State Communications University, 2007. - S. 8. - 782 s.
  4. ↑ B. M. Gotlib. Mekatroniikka - uuden sukupolven älyllisen teknologian perusta // Johdatus mekatroniikkaan. Opastus. - Jekaterinburg: Ural State Communications University, 2007. - P. 11. - 782 s.

Kirjallisuus

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
 Robotiikka
Tärkeimmät artikkelit
Robottityypit
Merkittäviä robotteja
Aiheeseen liittyvät termit
 Mekaniikan osat
Jatkuva mekaniikka
teorioita
sovellettua mekaniikkaa