Mechatronika

Mechatronika  je vědní a technologický obor založený na synergické kombinaci jednotek přesné mechaniky s elektronickými , elektrickými a počítačovými komponenty, které zajišťují návrh a výrobu kvalitativně nových mechanismů, strojů a systémů s inteligentním řízením jejich funkčních pohybů.

Cíle, cíle a metody

Rozvoj mechatroniky probíhá na základě spojování informací z řady heterogenních a izolovaných oblastí: přesné mechaniky, elektrotechniky, mikroelektroniky, informačních technologií, výkonové elektroniky a dalších vědních a technických oborů. Má se za to, že výsledek jejich společného použití lze nazvat „skutečně mechatronickým“ pouze tehdy, když jeho součásti tvoří systém se zásadně novými vlastnostmi, které nejsou pozorovány u jeho součástí [1] .

Hlavním cílem mechatroniky jako vědní a technické disciplíny je vývoj zásadně nových funkčních celků, bloků a modulů realizujících motorické funkce, které slouží jako základ pro mobilní inteligentní stroje a systémy. V tomto ohledu jsou předmětem mechatroniky technologické postupy navrhování a výroby systémů a strojů schopných realizovat požadovanou motorickou funkcionalitu. Metodika používaná v rámci mechatroniky je založena na vzájemné integraci technologií, konstrukčních prvků, informačních a energetických procesů z celé řady přírodovědných a technických oblastí (informatika, jemná mechanika, mikroelektronika, automatické řízení atd.), které mají různou fyzikální povahu a všechny dohromady tvoří jádro mechatroniky její interdisciplinární podstata [2] . Mechatronika tak ve snaze o systematický přístup ztělesňuje překonání klasického vědeckého principu rozkladu [3] .

O termínu

Od 30. let 20. století se v některých cizích zemích (viz oddělení technologie pohonů společnosti Siemens) a v SSSR používá pojem elektrický pohon (zkráceně elektrický pohon ) pro pojmenování systémů pro zajištění požadovaných pohybů elektřinou .

S rozvojem elektrických pohonů a možnostmi jejich uplatnění v průmyslových, výrobních a dopravních systémech se stala zřejmá potřeba úplné integrace jednotlivých prvků elektrického pohonu: mechaniky, elektrických strojů, výkonové elektroniky, mikroprocesorové techniky a softwaru pro nejúplnější využití možností elektrického pohonu a zajištění jejich přesného pohybu.

Protože tyto trendy byly nejvíce rozvinuté v Japonsku a oni neznali termín “elektrický pohon” jako nezávislý technický systém, termín “mechatronika” byl představen v Japonsku popisovat tyto systémy. Přímým autorem je Japonec Tetsuro Mori (Tetsuro Mori), vedoucí inženýr společnosti Yaskawa Electric a samotný termín se objevil v roce 1969 [4] .

Termín se skládá ze dvou částí – „mecha-“, od slova mechanika a „-tronika“, od slova elektronika . Zpočátku byl tento výraz ochrannou známkou (zapsána v roce 1972), ale po jejím širokém rozšíření společnost od jejího používání jako registrované ochranné známky upustila.

Z Japonska se mechatronika rozšířila do celého světa. Ze zahraničních publikací se termín "mechatronika" dostal do Ruska a stal se široce známým.

Nyní je mechatronika chápána jako elektrické pohonné systémy s akčními členy s relativně nízkým výkonem, které zajišťují přesné pohyby a mají vyvinutý řídicí systém. Samotný termín "mechatronika" se používá především k oddělení od obecných průmyslových elektrických pohonných systémů a ke zdůraznění speciálních požadavků na mechatronické systémy. Právě v tomto smyslu je mechatronika jako technický obor ve světě známá.

Související pojmy

Standardní rozlišení (1995):

Mechatronický modul je funkčně a konstrukčně nezávislý produkt pro realizaci pohybů se vzájemným prostupem a synergickou hardwarově-softwarovou integrací jeho základních prvků, které mají odlišnou fyzikální povahu.

Mezi prvky různé fyzikální povahy patří mechanické, elektrické, elektronické, digitální, pneumatické, hydraulické, informační atd. komponenty.

Mechatronický systém je soubor několika mechatronických modulů a sestav, které jsou synergicky propojeny za účelem plnění konkrétního funkčního úkolu.

Typicky je mechatronický systém kombinací vlastních elektromechanických komponent s výkonovou elektronikou, která je řízena různými mikrokontroléry , PC nebo jinými výpočetními zařízeními. Zároveň je systém ve skutečně mechatronickém pojetí i přes použití standardních komponent postaven maximálně monoliticky, konstruktéři se snaží kombinovat všechny části systému dohromady bez použití zbytečných rozhraní mezi moduly. Zejména použití ADC zabudovaných přímo do mikrokontrolérů , inteligentních měničů výkonu atd. To snižuje hmotnost a velikost systému, zvyšuje jeho spolehlivost a poskytuje některé další výhody. Každý systém, který řídí skupinu pohonů, lze považovat za mechatronický.

Někdy systém obsahuje komponenty, které jsou z konstrukčního hlediska zásadně nové, jako jsou elektromagnetické závěsy , které nahrazují konvenční ložiskové sestavy . Taková pozastavení jsou drahá a obtížně ovladatelná a v Rusku se používají jen zřídka (od roku 2005). Jednou z oblastí použití elektromagnetických suspenzí jsou turbíny čerpající plyn potrubím. Konvenční ložiska jsou zde špatná, protože plyny pronikají do maziva – ztrácí své vlastnosti.

Mechatronika dnes

Mnoho moderních systémů je mechatronických nebo využívá prvky mechatroniky, mechatronika se tak postupně stává „vědou o všem“. Mechatronika se používá v mnoha průmyslových odvětvích a oblastech, například: robotika , automobilový průmysl, letectví a vesmírná technika , lékařské a sportovní vybavení, domácí spotřebiče , exoskeletony

Příklady mechatronických systémů

Typickým mechatronickým systémem je brzdový systém automobilu s ABS (protiblokovací systém).

Osobní počítač je také mechatronický systém: počítač obsahuje mnoho mechatronických součástí: pevné disky, optické mechaniky [1] .

• robotů
• CNC stroje
• pneumatická pošta
• exoskeleton

Viz také

• Elektromechanotronika
• Kyber-fyzikální systém
• mechatron
• Synergie

Poznámky

1. ↑ 1 2 Poduraev Yu.V. Úvod // Mechatronika: základy, metody, aplikace. - 2. - M. : "Inženýrství", 2007. - S. 10. - 256 s. - ISBN 978-5-217-03388-1 .
2. ↑ Poduraev Yu. V. Pojem mechatroniky // Mechatronika: základy, metody, aplikace. - 2. - M . : "Inženýrství", 2007. - S. 16. - 256 s. - ISBN 978-5-217-03388-1 .
3. ↑ B. M. Gotlib. Předmluva // Úvod do mechatroniky. Tutorial. - Jekatěrinburg : Ural State University of Communications, 2007. - S. 8. - 782 s.
4. ↑ B. M. Gotlib. Mechatronika - základ nové generace intelektuálních technologií // Úvod do mechatroniky. Tutorial. - Jekatěrinburg: Uralská státní univerzita komunikací, 2007. - S. 11. - 782 s.

Literatura

• Mechatronika: Přeloženo z japonštiny. / Ishii H., Inoue H., Shimoyama I. a kol. - M.: Mir, 1988. - S. 318. - ISBN 5-03-000059-3
• Úvod do mechatroniky: Ve 2 knihách. Učebnice / A. K. Tugengold, I. V. Boguslavsky, E. A. Lukyanov a další Ed. A. K. Tugengold. — Rostov n/a. : Vydavatelské centrum DSTU, 2004. - ISBN 5-7890-0294-3 .
• Karnaukhov N. F. Elektromechanické a mechatronické systémy. — Rostov n/a. : Phoenix, 2006. - 320 s. - (Vysoké vzdělání). - 3000 výtisků.  — ISBN 5-222-08228-8 .
• Egorov O. D. , Poduraev Yu. V. Návrh mechatronických modulů. - M .: Nakladatelství MSTU "Stankin", 2004. - 368 s.
• Braga N.  Tvorba robotů doma. - M. : NT Press, 2007. - 368 s. - ISBN 5-477-00749-4 .
• Kamlyuk V.S., Kamlyuk D.V. Mechatronické moduly a systémy v technologických zařízeních pro mikroelektroniku: učebnice - Minsk: RIPO, 2016. - 383 s. : schémata, tab. — Bibliograf. v knize. — ISBN 978-985-503-627-3
• Kamlyuk V. S. Nové paradigma - mechatronizace. - Moskva: ed.sis. Ridero, 2018. - 32 s. MDT 82-9, BBC 76.01, K18- ISBN 978-5-4493-7287-1

Odkazy

• "Teoretické a praktické problémy rozvoje mechatroniky" (nepřístupný odkaz) . Archivováno z originálu 8. ledna 2007. (neurčitý) 

Slovníky a encyklopedie	velká čínština Velký Rus Treccani
V bibliografických katalozích BNF : 119850628 GND : 4238812-0 J9U : 987007551577105171 LCCN : sh93001518 NDL : 01080340 NKC : ph122728