Mecatronică

Mecatronica  este un domeniu al științei și tehnologiei bazat pe combinația sinergică a unităților mecanice de precizie cu componente electronice , electrice și computerizate care asigură proiectarea și producerea de mecanisme, mașini și sisteme calitativ noi cu control inteligent al mișcărilor funcționale ale acestora.

Scopuri, obiective și metode

Dezvoltarea mecatronicii se realizează pe baza combinării informațiilor dintr-un număr de domenii eterogene și izolate: mecanică de precizie, inginerie electrică, microelectronică, tehnologia informației, electronică de putere și alte discipline științifice și tehnice. Se crede că rezultatul utilizării lor în comun poate fi numit „cu adevărat mecatronic” doar atunci când componentele sale formează un sistem cu proprietăți fundamental noi, care nu sunt observate în părțile sale constitutive [1] .

Scopul principal al mecatronicei, ca disciplină științifică și tehnică, este dezvoltarea de unități funcționale, blocuri și module fundamental noi care implementează funcții motorii, care sunt folosite ca bază pentru mașini și sisteme mobile inteligente. În acest sens, subiectul mecatronicei îl constituie procesele tehnologice de proiectare și producere a sistemelor și mașinilor capabile să implementeze funcționalitatea motrice necesară. Metodologia utilizată în cadrul mecatronicii se bazează pe integrarea reciprocă a tehnologiilor, elementelor structurale, proceselor informaționale și energetice dintr-o listă întreagă de domenii de științe naturale și inginerie (informatică, mecanică de precizie, microelectronica, control automat etc.) care au natură fizică diferită și, toate împreună, se află în inima mecatronicii esența sa interdisciplinară [2] . Astfel, străduindu-se pentru o abordare sistematică, mecatronica întruchipează depășirea principiului științific clasic de descompunere [3] .

Despre termenul

Începând cu anii 1930, în unele țări străine (vezi Departamentul de tehnologie de acționare al Siemens) și URSS , termenul de acționare electrică (abreviat electric drive ) este folosit pentru a denumi sistemele pentru furnizarea mișcărilor necesare prin electricitate .

Odată cu dezvoltarea acționărilor electrice și a posibilităților de aplicare a acestora în sistemele industriale, de producție și de transport, a devenit evidentă necesitatea integrării complete a elementelor constitutive ale acționării electrice: mecanică, mașini electrice, electronică de putere, tehnologie cu microprocesoare și software pentru utilizarea cea mai completă a capacităților acționării electrice și oferirea acestora cu o mișcare de precizie.

Deoarece aceste tendințe au fost dezvoltate pe deplin în Japonia și nu erau familiarizați cu termenul „acționare electrică” ca sistem tehnic independent, termenul „mecatronică” a fost introdus în Japonia pentru a descrie aceste sisteme. Autorul direct este japonezul Tetsuro Mori (Tetsuro Mori), inginer senior la Yaskawa Electric , iar termenul în sine a apărut în 1969 [4] .

Termenul este format din două părți - „meca-”, din cuvântul mecanică și „-tronică”, din cuvântul electronică . La început, acest termen a fost o marcă comercială (înregistrată în 1972), dar după utilizarea sa pe scară largă, compania a abandonat utilizarea ca marcă înregistrată.

Din Japonia, mecatronica s-a răspândit în întreaga lume. Din publicațiile străine, termenul „mecatronică” a venit în Rusia și a devenit cunoscut pe scară largă.

Acum, mecatronica este înțeleasă ca sisteme de acționare electrică cu actuatoare de putere relativ scăzută, care asigură mișcări de precizie și având un sistem de control dezvoltat. Termenul „mecatronică” în sine este folosit în primul rând pentru a se separa de sistemele de acționare electrice industriale generale și pentru a sublinia cerințele speciale pentru sistemele mecatronice. În acest sens, mecatronica ca domeniu tehnic este cunoscută în lume.

Concepte înrudite

Definiție standard (1995):

Un modul mecatronic este un produs independent din punct de vedere funcțional și structural pentru implementarea mișcărilor cu întrepătrundere și integrare sinergică hardware-software a elementelor sale constitutive care au o natură fizică diferită.

Elementele de natură fizică variată includ componente mecanice, electrice, electronice, digitale, pneumatice, hidraulice, informaționale etc.

Un sistem mecatronic este un set de mai multe module mecatronice și ansambluri interconectate sinergie pentru a îndeplini o anumită sarcină funcțională.

De obicei, un sistem mecatronic este o combinație de componente electromecanice propriu-zise cu electronica de putere, care sunt controlate de diferite microcontrolere , PC-uri sau alte dispozitive de calcul. În același timp, sistemul într-o abordare cu adevărat mecatronică, în ciuda utilizării componentelor standard, este construit cât mai monolitic posibil, proiectanții încearcă să combine toate părțile sistemului împreună fără a utiliza interfețe inutile între module. În special, utilizarea ADC -urilor încorporate direct în microcontrolere , convertoare inteligente de putere etc. Acest lucru reduce greutatea și dimensiunea sistemului, crește fiabilitatea acestuia și oferă alte avantaje. Orice sistem care controlează un grup de unități poate fi considerat mecatronic.

Uneori, sistemul conține componente care sunt fundamental noi din punct de vedere al designului, cum ar fi suspensiile electromagnetice care înlocuiesc ansamblurile de rulmenți convenționale . Astfel de suspensii sunt costisitoare și greu de gestionat și sunt rareori utilizate în Rusia (din 2005). Unul dintre domeniile de aplicare a suspensiilor electromagnetice sunt turbinele care pompează gaz prin conducte. Rulmenții convenționali sunt răi aici, deoarece gazele pătrund în lubrifiant - își pierde proprietățile.

Mecatronica azi

Multe sisteme moderne sunt mecatronice sau folosesc elemente de mecatronică, așa că mecatronica devine treptat o „știință a tuturor”. Mecatronica este folosită în multe industrii și domenii, de exemplu: robotică , auto, aviație și tehnologie spațială , echipamente medicale și sportive, aparate de uz casnic , exoschelete

Exemple de sisteme mecatronice

Un sistem mecatronic tipic este sistemul de frânare al unei mașini cu ABS (sistem de frânare antiblocare).

Un computer personal este și un sistem mecatronic: un computer conține multe componente mecatronice: hard disk-uri, unități optice [1] .

• roboți
• Mașini CNC
• poștă pneumatică
• exoschelet

Vezi și

• Electromecanotronica
• Sistem ciber-fizic
• mechatron
• Sinergie

Note

1. ↑ 1 2 Poduraev Yu. V. Introducere // Mecatronică: baze, metode, aplicații. - al 2-lea. - M . : „Inginerie”, 2007. - S. 10. - 256 p. - ISBN 978-5-217-03388-1 .
2. ↑ Poduraev Yu. V. Conceptul de mecatronică // Mecatronică: baze, metode, aplicații. - al 2-lea. - M . : „Inginerie”, 2007. - S. 16. - 256 p. - ISBN 978-5-217-03388-1 .
3. ↑ B. M. Gotlib. Prefață // Introducere în mecatronică. Tutorial. - Ekaterinburg : Ural State University of Communications, 2007. - S. 8. - 782 p.
4. ↑ B. M. Gotlib. Mecatronica - baza unei noi generații de tehnologie intelectuală // Introducere în mecatronică. Tutorial. - Ekaterinburg: Ural State University of Communications, 2007. - P. 11. - 782 p.

Literatură

• Mecatronică: tradus din japoneză. / Ishii H., Inoue H., Shimoyama I. și colab. - M .: Mir, 1988. - S. 318. - ISBN 5-03-000059-3
• Introducere în mecatronică: În 2 cărți. Manual / A. K. Tugengold, I. V. Boguslavsky, E. A. Lukyanov și alții Ed. A. K. Tugengold. — Rostov n/a. : Centrul de Editură DSTU, 2004. - ISBN 5-7890-0294-3 .
• Karnaukhov N. F. Sisteme electromecanice și mecatronice. — Rostov n/a. : Phoenix, 2006. - 320 p. - (Educatie inalta). - 3000 de exemplare.  — ISBN 5-222-08228-8 .
• Egorov O. D. , Poduraev Yu. V. Proiectarea modulelor mecatronice. - M .: Editura MSTU „Stankin”, 2004. - 368 p.
• Braga N.  Crearea de roboți acasă. - M. : NT Press, 2007. - 368 p. - ISBN 5-477-00749-4 .
• Kamlyuk V.S., Kamlyuk D.V. Module și sisteme mecatronice în echipamente tehnologice pentru microelectronică: manual - Minsk: RIPO, 2016. - 383 p. : diagrame, tab. — Bibliograf. in carte. — ISBN 978-985-503-627-3
• Kamlyuk V. S. Noua paradigmă - mecatronizarea. - Moscova: ed.sis. Ridero, 2018. - 32 p. UDC 82- 9, BBC 76.01, K18- ISBN 978-5-4493-7287-1

Link -uri

• „Probleme teoretice și practice ale dezvoltării mecatronicii” (link inaccesibil) . Arhivat din original pe 8 ianuarie 2007. (nedefinit) 

Dicționare și enciclopedii	mare chinezesc Rusă mare Treccani
În cataloagele bibliografice BNF : 119850628 GND : 4238812-0 J9U : 987007551577105171 LCCN : sh93001518 NDL : 01080340 NKC : ph122728