Mechatronika

A mechatronika  a tudomány és a technológia olyan területe, amely a precíziós mechanikai egységek szinergikus kombinációján alapul elektronikus , elektromos és számítógépes alkatrészekkel, amelyek minőségileg új mechanizmusok, gépek és rendszerek tervezését és gyártását biztosítják funkcionális mozgásuk intelligens vezérlésével.

Célok, célkitűzések és módszerek

A mechatronika fejlesztése számos heterogén és elszigetelt terület információinak egyesítése alapján történik: precíziós mechanika, elektrotechnika, mikroelektronika, információtechnológia, teljesítményelektronika és más tudományos és műszaki tudományágak. Úgy gondolják, hogy közös használatuk eredménye csak akkor nevezhető "igazán mechatronikusnak", ha alkotóelemei olyan alapvetően új tulajdonságokkal rendelkező rendszert alkotnak, amelyek az alkotórészeiben nem figyelhetők meg [1] .

A mechatronika, mint tudomány-műszaki tudományág fő célja alapvetően új, motoros funkciókat megvalósító funkcionális egységek, blokkok, modulok kifejlesztése, amelyek a mobil intelligens gépek és rendszerek alapjául szolgálnak. E tekintetben a mechatronika tárgya a szükséges motorfunkcionalitás megvalósítására alkalmas rendszerek, gépek tervezésének és gyártásának technológiai folyamatai. A mechatronika keretében alkalmazott módszertan a természettudományi és mérnöki területek (számítástechnika, precíziós mechanika, mikroelektronika, automata vezérlés stb.) teljes listájáról származó technológiák, szerkezeti elemek, információk és energetikai folyamatok kölcsönös integrációján alapul. eltérő fizikai természetűek, és összességében a mechatronika középpontjában áll annak interdiszciplináris lényege [2] . A szisztematikus megközelítésre törekvő mechatronika tehát a dekompozíció klasszikus tudományos elvének leküzdését testesíti meg [3] .

A kifejezésről

Az 1930-as évek óta egyes külföldi országokban (lásd a Siemens Hajtástechnikai Osztályát) és a Szovjetunióban az elektromos hajtás (rövidítve elektromos hajtás ) kifejezést használják a szükséges mozgást biztosító rendszerek elnevezésére .

Az elektromos hajtások fejlődésével és alkalmazási lehetőségeivel az ipari, termelési és közlekedési rendszerekben nyilvánvalóvá vált az igény az elektromos hajtás alkotóelemeinek teljes integrálására: mechanika, elektromos gépek, teljesítményelektronika, mikroprocesszor technológia és szoftverek az elektromos hajtás képességeinek legteljesebb kihasználása és azok precíziós mozgásának biztosítása.

Mivel ezek az irányzatok leginkább Japánban alakultak ki , és nem ismerték az "elektromos hajtás" kifejezést, mint önálló műszaki rendszert, Japánban bevezették a "mechatronika" kifejezést e rendszerek leírására. A közvetlen szerző a japán Tetsuro Mori (Tetsuro Mori), a Yaskawa Electric vezető mérnöke, maga a kifejezés pedig 1969-ben jelent meg [4] .

A kifejezés két részből áll - a „mecha-”, a mechanika szóból és a „-tronics”, az elektronika szóból . Ez a kifejezés eleinte védjegy volt (1972-ben jegyezték be), de széles körű elterjedése után a cég felhagyott a bejegyzett védjegyként való használattal.

Japánból a mechatronika elterjedt az egész világon. A külföldi kiadványokból a "mechatronika" kifejezés Oroszországba került, és széles körben ismertté vált.

Ma a mechatronikán olyan elektromos hajtásrendszereket értünk, amelyek viszonylag kis teljesítményű hajtóművekkel rendelkeznek, precíziós mozgásokat biztosítanak és fejlett vezérlőrendszerrel rendelkeznek. Maga a "mechatronika" kifejezés elsősorban az általános ipari elektromos hajtásrendszerektől való elkülönítésre és a mechatronikai rendszerekkel szemben támasztott speciális követelmények hangsúlyozására szolgál. Ebben az értelemben a mechatronika mint műszaki terület ismert a világon.

Kapcsolódó fogalmak

Szabványos definíció (1995):

A mechatronikai modul funkcionálisan és szerkezetileg független termék mozgások megvalósítására, az alkotóelemei eltérő fizikai természetű elemeinek áthatolásával és szinergikus hardver-szoftver integrációjával.

A különféle fizikai természetű elemek közé tartoznak a mechanikai, elektromos, elektronikus, digitális, pneumatikus, hidraulikus, információs stb. alkatrészek.

A mechatronikai rendszer több mechatronikai modulból és összeállításból álló halmaz, amelyek szinergikusan kapcsolódnak egymáshoz egy adott funkcionális feladat végrehajtása érdekében.

A mechatronikai rendszer jellemzően elektromechanikus alkatrészek és teljesítményelektronika kombinációja, amelyeket különféle mikrokontrollerek , PC -k vagy más számítástechnikai eszközök vezérelnek. Ugyanakkor a valóban mechatronikus szemléletű rendszer a szabványos komponensek alkalmazása ellenére is a lehető legmonolitabban épül fel, a tervezők igyekeznek a rendszer minden részét egyben kombinálni anélkül, hogy a modulok között szükségtelen interfészeket használnának. Különösen a közvetlenül mikrokontrollerekbe , intelligens áramátalakítókba stb. beépített ADC -k használata. Ez csökkenti a rendszer súlyát és méretét, növeli a megbízhatóságot, és további előnyökkel is jár. Minden olyan rendszer mechatronikusnak tekinthető, amely a meghajtók egy csoportját vezérli.

Néha a rendszer olyan alkatrészeket tartalmaz, amelyek tervezési szempontból alapvetően újak, például elektromágneses felfüggesztéseket , amelyek helyettesítik a hagyományos csapágyszerelvényeket . Az ilyen felfüggesztések drágák és nehezen kezelhetők, és ritkán használják őket Oroszországban (2005-től). Az elektromágneses szuszpenziók egyik alkalmazási területe a csővezetékeken keresztül gázt szivattyúzó turbinák. A hagyományos csapágyak itt rosszak, mert a gázok behatolnak a kenőanyagba - elveszti tulajdonságait.

Mechatronika ma

Sok modern rendszer mechatronikus vagy mechatronika elemeit használja fel, így a mechatronika fokozatosan "minden tudományává" válik. A mechatronikát számos iparágban és területen használják, például: robotika , autóipar , repülés és űrtechnológia , orvosi és sportfelszerelések , háztartási készülékek , exoskeletonok

Példák mechatronikai rendszerekre

Tipikus mechatronikai rendszer az ABS -sel (blokkolásgátló rendszer) felszerelt autó fékrendszere.

A személyi számítógép egyben mechatronikai rendszer is: a számítógép számos mechatronikai alkatrészt tartalmaz: merevlemezeket, optikai meghajtókat [1] .

• robotok
• CNC gépek
• pneumatikus posta
• exoskeleton

Lásd még

• Elektromechanotronika
• Kiberfizikai rendszer
• mechatron
• Szinergia

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 Poduraev Yu. V. Bevezetés // Mechatronika: alapok, módszerek, alkalmazások. - 2. - M . : "Mérnökség", 2007. - S. 10. - 256 p. - ISBN 978-5-217-03388-1 .
2. ↑ Poduraev Yu. V. A mechatronika fogalma // Mechatronika: alapok, módszerek, alkalmazások. - 2. - M . : "Mérnökség", 2007. - S. 16. - 256 p. - ISBN 978-5-217-03388-1 .
3. ↑ B. M. Gotlib. Előszó // Bevezetés a mechatronikába. oktatóanyag. - Jekatyerinburg : Uráli Állami Kommunikációs Egyetem, 2007. - S. 8. - 782 p.
4. ↑ B. M. Gotlib. Mechatronika - a szellemi technológia új generációjának alapja // Bevezetés a mechatronikába. oktatóanyag. - Jekatyerinburg: Uráli Állami Kommunikációs Egyetem, 2007. - P. 11. - 782 p.

Irodalom

• Mechatronika: Japánból fordítva. / Ishii H., Inoue H., Shimoyama I. et al. - M .: Mir, 1988. - S. 318. - ISBN 5-03-000059-3
• Bevezetés a mechatronikába: 2 könyvben. Tankönyv / A. K. Tugengold, I. V. Boguslavsky, E. A. Lukyanov és mások. Szerk. A. K. Tugengold. — Rostov n/a. : DSTU Publishing Center, 2004. - ISBN 5-7890-0294-3 .
• Karnaukhov N. F. Elektromechanikus és mechatronikai rendszerek. — Rostov n/a. : Phoenix, 2006. - 320 p. - (Felsőoktatás). - 3000 példányban.  — ISBN 5-222-08228-8 .
• Egorov O. D. , Poduraev Yu. V. Mechatronikai modulok tervezése. - M .: Az MSTU "Stankin" kiadója, 2004. - 368 p.
• Braga N.  Robotok létrehozása otthon. - M. : NT Press, 2007. - 368 p. - ISBN 5-477-00749-4 .
• Kamlyuk V.S., Kamlyuk D.V. Mechatronikai modulok és rendszerek a mikroelektronikai technológiai berendezésekben: tankönyv - Minszk: RIPO, 2016. - 383 p. : diagramok, tab. — Bibliográfus. könyvben. — ISBN 978-985-503-627-3
• Kamlyuk V. S. Új paradigma – mechatronizáció. - Moszkva: ed.sis. Ridero, 2018. - 32 p. UDC 82-9, BBC 76.01, K18- ISBN 978-5-4493-7287-1

Linkek

• "A mechatronika fejlődésének elméleti és gyakorlati problémái" (elérhetetlen link) . Archiválva az eredetiből 2007. január 8-án. (határozatlan) 

Szótárak és enciklopédiák	nagy kínai Nagy orosz Treccani
Bibliográfiai katalógusokban BNF : 119850628 GND : 4238812-0 J9U : 987007551577105171 LCCN : sh93001518 NDL : 01080340 NKC : ph122728