Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Мехатронная система

Мехатроника , которую также называют мехатроникой, является междисциплинарной отраслью инженерии, которая фокусируется на разработке электронных, электрических и машиностроительных систем, а также включает сочетание робототехники , электроники , компьютеров , телекоммуникаций , систем , управления и разработки продуктов . [1] [2] Как технологияс течением времени, различные области инженерии преуспели как в адаптации, так и в умножении. Задача мехатроники - создать проектное решение, объединяющее каждую из этих различных подполей. Первоначально поле мехатроники было предназначено не быть ничего более , чем сочетание механики и электроники, отсюда и название будучи портманто ме троники и элек троники ; однако по мере того, как сложность технических систем продолжала развиваться, определение было расширено и теперь включает больше технических областей.

Слово мехатроника произошло из японско-английского языка и было создано Тетсуро Мори, инженером Yaskawa Electric Corporation . Слово « мехатроника» было зарегистрировано компанией в Японии в качестве товарного знака под регистрационным номером «46-32714» в 1971 году. Однако позже компания предоставила право на использование этого слова широкой публике, после чего это слово стало использоваться во всем мире. В настоящее время это слово переводится на многие языки и считается важным термином для передовой автоматизированной индустрии. [3]

Французский стандарт NF E 01-010 дает следующее определение: «подход, направленный на синергетическую интеграцию механики, электроники, теории управления и информатики при проектировании и производстве продукта с целью улучшения и / или оптимизации его функциональности».

Многие люди считают мехатронику современным модным словом, синонимом автоматизации , робототехники и электромеханики . [4] [5]

Описание [ править ]

Антенна Euler схема с RPI сайта «s описывает поля , которые составляют мехатроники

Инженер-мехатроник объединяет принципы механики, электроники и вычислений для создания более простой, более экономичной и надежной системы. Термин «мехатроника» был придуман Тетсуро Мори, старшим инженером японской компании Yaskawa в 1969 году. Промышленный робот является ярким примером системы мехатроники; он включает в себя аспекты электроники, механики и вычислений для повседневной работы.

Инженерная кибернетика имеет дело с вопросом о контрольных техниках мехатронных систем. Он используется для управления или регулирования такой системы (см. Теорию управления ). Благодаря совместной работе мехатронные модули достигают производственных целей и наследуют гибкие и маневренные производственные свойства производственной схемы. Современное производственное оборудование состоит из мехатронных модулей, интегрированных в соответствии с архитектурой управления. Наиболее известные архитектуры включают иерархию , полиархию , гетерархию и гибрид. Методы достижения технического эффекта описываются алгоритмами управления , которые могут использовать или не использовать формальные методы.в их дизайне. Гибридные системы, важные для мехатроники, включают производственные системы , синергетические приводы, марсоходы для исследования планет , автомобильные подсистемы, такие как антиблокировочные тормозные системы и ассистент вращения, а также повседневное оборудование, такое как камеры с автофокусировкой, видео, жесткие диски , проигрыватели компакт-дисков и телефоны.

Структура курса [ править ]

Студенты мехатроники проходят курсы по различным направлениям:

  • Машиностроение и материаловедение и инженерия
  • Электронная инженерия
  • Электротехника
  • Компьютерная инженерия (программная и аппаратная инженерия)
  • Информатика
  • Системная инженерия
  • Техника управления
  • Оптическая инженерия
  • Телекоммуникации

Приложения [ править ]

  • Прикладная мехатроника
    Машинное зрение
  • Автоматизация и робототехника
  • Сервомеханика
  • Чувствительная и система управления
  • Автомобильная техника , автомобильная техника в конструкции таких подсистем, как антиблокировочные тормозные системы
  • Автоматизация зданий / Домашняя автоматизация
  • Компьютерное управление станком, например станки с компьютерным управлением, такие как фрезерные станки с ЧПУ, гидроабразивные станки с ЧПУ и станки плазменной резки с ЧПУ.
  • Экспертные системы
  • Индустриальные товары
  • Потребительские товары
  • Системы мехатроники
  • Медицинская мехатроника, медицинские системы визуализации
  • Структурные динамические системы
  • Транспортные и автомобильные системы
  • Мехатроника как новый язык автомобилей
  • Компьютерные и интегрированные производственные системы
  • Системы автоматизированного проектирования
  • Инженерные и производственные системы
  • Упаковка
  • Микроконтроллеры / ПЛК
  • Микропроцессоры

Физические реализации [ править ]

Механическое моделирование требует моделирования и моделирования сложных физических явлений в рамках многомасштабного и мультифизического подхода. Это подразумевает внедрение и управление методами и инструментами моделирования и оптимизации, которые интегрированы в системный подход. Специальность предназначена для студентов-механиков, которые хотят открыть свой разум для системной инженерии и могут интегрировать различные физики или технологии, а также для студентов-мехатроников, которые хотят повысить свои знания в области оптимизации и междисциплинарных методов моделирования. Специальность обучает студентов надежным и / или оптимизированным методам концепции для конструкций или многих технологических систем, а также основным инструментам моделирования и симуляции, используемым в исследованиях и разработках. Также предлагаются специальные курсы для оригинальных приложений (композиты из нескольких материалов,инновационные преобразователи иприводы , интегрированные системы,…), чтобы подготовить студентов к предстоящему прорыву в областях, охватывающих материалы и системы. Для некоторых мехатронных систем главный вопрос уже не в том, как реализовать систему управления, а в том, как реализовать исполнительные механизмы. В области мехатроники в основном используются две технологии для создания движения / движения.

Вариант поля [ править ]

Возникающим вариантом этой области является биомехатроника , целью которой является объединение механических частей с человеческим существом, обычно в виде съемных устройств, таких как экзоскелет . Это «реальная» версия киберпрограмм .

Другой вариант, который мы можем рассмотреть, - это управление движением для продвинутой мехатроники, которое в настоящее время признано ключевой технологией в мехатронике. Надежность управления движением будет представлена ​​как функция жесткости и станет основой для практической реализации. Цель движения параметризуется жесткостью управления, которая может изменяться в соответствии с заданием. Однако устойчивость системы к движению всегда требует очень высокой жесткости контроллера. [6]

Авионика также считается вариантом мехатроники, поскольку она сочетает в себе несколько областей, таких как электроника и телекоммуникации, с аэрокосмической техникой .

Интернет вещей [ править ]

Интернет вещей (IoT) является между сети физических устройств, внедренных с электроникой , программным обеспечением , датчики , исполнительные механизмы и подключения к сети , которые позволяют эти объекты для сбора и обмена данными .

Интернет вещей и мехатроника дополняют друг друга. Многие интеллектуальные компоненты, связанные с Интернетом вещей, будут в основном мехатронными. Развитие Интернета вещей заставляет инженеров, проектировщиков, практиков и преподавателей мехатроники исследовать способы восприятия, проектирования и производства мехатронных систем и компонентов. Это позволяет им решать новые проблемы, такие как безопасность данных, машинная этика и человеко-машинный интерфейс. [7]

См. Также [ править ]

  • Кибернетика
  • Теория управления
  • Экомехатроника
  • Электромеханика
  • Материаловедение
  • Технология машиностроения
  • Робототехника
  • Системная инженерия

Ссылки [ править ]

  1. ^ Машиностроение и мехатроника. «Техника мехатроники» . Будущие студенты бакалавриата . Университет Ватерлоо . Проверено 21 ноября 2019 .
  2. ^ Факультет мехатроники, информатики и междисциплинарных исследований ТУЛ. «Мехатроника (бакалавр, инженер, доктор философии)» . Проверено 15 апреля 2011 года .
  3. ^ Msc. Мехатроника и автоматизация, Стратклайдский университет в Глазго, Институт инженерии и технологий, Соединенное Королевство. Проверено 29 ноября 2020.
  4. ^ "Electromechanical / Mechatronics Technology" Архивировано 16 мая 2014 г. на Wayback Machine . lcti.org
  5. ^ Лоуренс Дж. Камм (1996). Понимание электромеханической инженерии: введение в мехатронику . Джон Вили и сыновья. ISBN 978-0-7803-1031-5.
  6. ^ ″ Управление движением и продвинутая мехатроника ″ .
  7. ^ Брэдли, Дэвид; Рассел, Дэвид; Фергюсон, Ян (март 2015). «Интернет вещей - будущее или конец мехатроники». Мехатроника . 27 : 57–74. DOI : 10.1016 / j.mechatronics.2015.02.005 . ЛВП : 10059/1355 .

Источники [ править ]

  • Брэдли, Доусон и др., Мехатроника, Электроника в продуктах и ​​процессах , Chapman and Hall Verlag, Лондон , 1991.
  • Карнопп, Дин К., Дональд Л. Марголис, Рональд С. Розенберг, Системная динамика: моделирование и симуляция мехатронных систем , 4-е издание, Wiley, 2006. ISBN 0-471-70965-4 Бестселлер по системной динамике с использованием подхода графа облигаций. 
  • Cetinkunt, Sabri, Mechatronics , John Wiley & Sons, Inc, 2007 ISBN 9780471479871 
  • Джеймс Дж. Нутаро (2010). Создание программного обеспечения для моделирования: теория и алгоритмы, с приложениями на C ++ . Вайли.
  • Чжан, Цзяньхуа. Мехатроника и автоматизация. Труды Международной конференции по мехатронике и автоматизации (ICMAE2016). Сямэнь, Китай, 2016 г.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Роберт Манниг Шмидт, Георг Шиттер, Адриан Ранкерс и Ян ван Эйк, Дизайн высокопроизводительной мехатроники - 2-е исправленное издание . IOS Press, 2014.
  • Бишоп, Роберт Х., Мехатроника: введение . CRC Press , 2006.
  • Де Сильва, Кларенс В., Мехатроника: комплексный подход . CRC Press, 2005 г.
  • Онвуболу, Годфри К., Мехатроника: принципы и приложения . Баттерворт-Хайнеманн, 2005.
  • Ранкерс, Адриан М., Динамика машин в мехатронных системах . Университет Твенте, 1997 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • IEEE / ASME Transactions по мехатронике.
  • Журнал мехатроники - Elsevier
  • приложения и реализация мехатроники Список публикаций с примерами
  • Институт инженеров-механиков - Группа мехатроники, информатики и управления (MICG)
  • NF E 01-010 2008 - AFNOR ( французский стандарт NF E 01-010 )
  • XP E 01-013 2009 - AFNOR (французский стандарт NF E 01-013)