75428

Передумови розвитку мехатроніки і сфери застосування мехатронних систем. Класифікаційні ознаки мехатроніки

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Передумови розвитку мехатроніки і сфери застосування мехатронних систем. Класифікаційні ознаки мехатроніки Останніми роками виникла і бурхливо розвивається у всьому світі нова галузь науки і техніки мехатроніка. Вузли модулі і системи мехатроніки МС стають основою технологічних машин і агрегатів з новими властивостями для різних галузей промисловості а також вони можуть бути використані при розробці периферійних пристроїв устроїв...

Украинкский

2015-01-12

53.5 KB

7 чел.

ЛЕКЦІЯ 1

Вступ. Передумови розвитку мехатроніки| і сфери застосування мехатронних| систем. Класифікаційні  ознаки  мехатроніки

Останніми роками виникла і бурхливо розвивається у всьому світі нова галузь науки і техніки - мехатроніка|.   Мехатроніка базується на  знаннях в області механіки, електроніки, сучасних методах комп'ютерного управління і обробки інформації.  Вузли, модулі і системи мехатроніки (МС) стають основою технологічних машин і агрегатів з  новими властивостями для різних галузей промисловості, а також вони можуть бути використані при розробці периферійних пристроїв|устроїв| для комп'ютерної, офісної і побутової техніки, нетрадиційних транспортних засобів, медичного устаткування|обладнання|, мікромашин і інших сучасних технічних систем.

Конспект лекцій призначений для студентів, магістрів і аспірантів різних технічних напрямів|направлень| і спеціальностей, що вивчають мехатроніку|, а також може бути корисний фахівцям|спеціалістам|, що працюють в області автоматизованого машинобудування.

Матеріал присвячений викладу сучасних принципів побудови|шикування| і застосування|вживання| мехатронних| систем та їх основним модулям і вузлам, зокрема, сенсорам та давачам. Основний акцент зроблений на концептуальних питаннях інтеграції механічних, електронних і комп'ютерних елементів в єдині модулі і системи як ключового|джерельного| принципу мехатроніки|.

Передумови розвитку мехатроніки| і сфери застосування мехатронних| систем

У широкому сенсі|змісті| мехатроніка| вивчає технічні системи, агрегати, машини і комплекси машин різного призначення з|із| комп'ютерним управлінням рухом. Головна методологічна ідея мехатроніки| полягає в системному поєднанні таких раніше відособлених науково-технічних областей як точна механіка, мікроелектроніка, електротехніка, комп'ютерне управління і інформаційні технології.

У мехатронних| системах укрупнено|укрупняти| прийнято виділяти три складові частини - механічну, електронну і комп'ютерну, об'єднання яких і утворює систему в цілому|загалом|. Суть мехатронного| підходу полягає в тісному взаємозв'язку вказаних компонент на всіх етапах життєвого циклу виробу, починаючи|розпочинати| із|із| стадії його проектування і маркетингу і закінчуючи виробництвом і експлуатацією замовником.

Сьогодні мехатронні| модулі і системи знаходять|находять| широке застосування|вживання| в наступних|слідуючих| областях :

Верстатобудування і устаткування|обладнання| для автоматизації технологічних процесів;

Робототехніка (промислова і спеціальна);

Авіаційна, космічна і військова|воєнна| техніка;

- автомобілебудування (наприклад, антиблокувальні системи гальм, системи стабілізації руху автомобіля і автоматичної парковки);

Нетрадиційні транспортні засоби (електровелосипеди, вантажні візки, електроролери, інвалідні візки);

Офісна техніка (наприклад, копіювальні і факсимільні апарати);

- елементи обчислювальної техніки (наприклад, принтери, плоттери, дисководи);

Медичне устаткування|обладнання| (реабілітаційне, клінічне, сервісне);

Побутова техніка (пральні, швейні|швацькі|, посудомийні і інші машини);

Мікромашини (для медицини, біотехнології, засобів|коштів| зв'язку і телекомунікації);

Контрольно-вимірювальні пристрої|устрої| і машини;

Фото- і відеотехніка;

Тренажери для підготовки пілотів і операторів;

Шоу|шоу-бізнес|-індустрія (системи звукового і світлового оформлення).

Безумовно, цей список може бути розширений. В цілому|загалом| за даними ведучого періодичного журналу|часопису| по мехатроніці| вже в 2000 році світовий ринок мехатронних| систем склав більше 100 мільярдів доларів США, з|із| яких приблизно 1/10 припадає на частку робототехніки|.

Стрімкий розвиток мехатроніки| в останнє десятиліття як нового технічного напряму|направлення|  обумовлено  трьома основними чинниками|факторами|:

- нові тенденції світового індустріального розвитку;

- розвиток фундаментальних основ і методології мехатроніки| (базові, принципово| нові технічні і технологічні ідеї і рішення|розв'язання|;

- активність фахівців|спеціалістів| в науково-дослідній і освітній сферах.  

Сучасний етап розвитку автоматизованого машинобудування у відбувається|походить| в нових економічних реаліях, коли йдеться про технологічну спроможність і конкурентоздатність| продукції, що випускається.

Можна виділити наступні|слідуючі| тенденції зміни і ключові|джерельні| вимоги світового ринку в даній області:

Необхідність випуску і сервісу устаткування|обладнання| у відповідності з міжнародною|     системою  стандартів   якості;

Інтернаціоналізація ринку науково-технічної продукції і, як наслідок, необхідність активного впровадження в практику форм і методів міжнародного| інженерінгу і трансферу технологій;

Підвищення ролі малих і середніх виробничих підприємств в економіці| завдяки їх здатності до швидкого і гнучкого реагування на| вимоги ринку, що змінюються;

- бурхливий розвиток комп'ютерних систем і технологій, засобів|коштів| телекомунікації;

Прямим наслідком цієї загальної|спільної| тенденції є|з'являється| інтелектуалізація систем| управління механічним рухом і технологічними функціями сучасних машин.

Аналіз вказаних тенденцій показує, що досягти якісно нового рівня основного технологічного устаткування|обладнання| на основі традиційних підходів вже практично нереально.

За даними деяких прогнозів, підготовленого по матеріалах європейських виставок і конференцій, найближчими роками очікується різке зростання|зріст| відношення|ставлення| якість/ціна для нетрадиційних виробничих машин, виконаних на основі нових механізмів паралельних з'єднань|сполучень|. У останнє десятиліття дуже велика увага приділяється створенню|створінню| мехатронних| модулів для сучасних автомобілів, нового покоління технологічного устаткування|обладнання| (верстатів з|із| паралельною кінематикою, роботів з|із| інтелектуальним управлінням), мікромашин, новітньої|найновішої| комп'ютерної і офісної техніки.

Класифікаційні  ознаки  мехатроніки

Як основну класифікаційну ознаку в мехатроніці| видається доцільним прийняти рівень інтеграції елементів. Відповідно до цієї ознаки можна розділяти мехатронні| системи по рівнях або по поколіннях, якщо розглядати|розглядувати| їх появу на ринку наукоємкої|наукоємної| продукції історично.

Мехатронні модулі першого рівня є об'єднанням тільки|лише| двох початкових|вихідних| елементів. Типовим прикладом|зразком| модуля першого покоління може служити "мотор-редуктор", де механічний редуктор і керований двигун випускаються як єдиний функціональний елемент. Мехатронні системи на основі цих модулів знайшли широке застосування|вживання| при створенні|створінні| різних засобів|коштів| комплексної автоматизації виробництва (конвеєрів, транспортерів, поворотних столів, допоміжних маніпуляторів).

Мехатронні модулі другого рівня з'явилися|появлялися| в 80-х роках у зв'язку з розвитком нових електронних технологій, які дозволили створити мініатюрні датчики і електронні блоки для обробки їх сигналів. Об'єднання приводних модулів з|із| вказаними елементами привела до появи мехатронних| модулів руху, склад яких повністю|цілком| відповідає введеному|запроваджувати| вище визначенню, коли досягнута інтеграція трьох пристроїв|устроїв| різної фізичної природи, механічних, електротехнічних і електронних. На базі мехатронних| вузлів цього класу створені керовані енергетичні машини, верстати і промислові роботи з|із| числовим програмним  управлінням.

Розвиток   третього   покоління   мехатронних|   пристроїв|устроїв| пов'язаний з появою   на   ринку   порівняно   недорогих   контролерів  і інтелектуалізацію на  їх  базі всіх мехатронних|  систем, насамперед|передусім|  - функціональних; управління рухами машин і агрегатів,  розробка нових принципів і  технологій компактних механічних вузлів, а також датчиків зворотного зв'язку і інформації. Створення|створіння| нових прецизійних, інформаційних і вимірювальних наукоємких|наукоємних| технологій дає основу для проектування і виробництва інтелектуальних мехатронних| модулів і систем.

Надалі мехатронні| машини і системи об'єднуватимуться в мехатронні| комплекси на базі єдиних інтеграційних платформ. Мета|ціль| створення|створіння| таких комплексів - добитися поєднання високої продуктивності і одночасно гнучкості техніко-технологічного| середовища|середи| за рахунок можливості|спроможності| реконфігурації, що дозволить забезпечити конкурентоспроможність і високу якість продукції, яка випускається, на ринках XXI століття|віку|.

Важливо|поважно| підкреслити, що поштовхом для становлення мехатроніки| стали не загальні|спільні| теоретичні ідеї (як це було, наприклад, в історії робототехніки|), а технічні досягнення інженерів-практиків в різних галузях. Потім зацікавлені організації в кінці|у кінці| 80-х років почали|стали| об'єднуватися в науково-технічні співтовариства|спілки|. Координацію науково-технічних робіт здійснюють асоціації інноваційного машинобудування і мехатроніки|, створені і в багатьох країнах Европи, де особливо слід виділити діяльність Uk| Mechatronics| Forum| (Великобританія). У ці ж роки курси по мехатроніці| почали|стали| включати в учбові плани технічні університети.  Щорічно|щорік| в світі проводиться декілька спеціалізованих науково-технічних конференцій в області мехатроніки|.

У міру розширення сфери застосування мехатронних| систем і розширення міжнародних науково-технічних зв'язків, стає все більш значущим активний обмін нових виробничими і інформаційними технологіями між їх творцями і користувачами, між різними групами споживачів і розробників (науково-дослідними центрами, підприємствами різних форм власності, університетами). Вказані форми кооперації реалізуються в рамках|у рамках| міжнародного трансферу технологій. Розвиток мехатроніки| як міждисциплінарної науково-технічної області окрім очевидних техніко-технологічних| складнощів ставить і цілий ряд|лаву| нових організаційно-економічних проблем. Сучасні підприємства, що приступають до розробки і випуску мехатронних| виробів, повинні вирішити|рішати| в цьому плані наступні|слідуючі| основні завдання|задачі|:

Структурна інтеграція підрозділів механічного, електронного і інформаційного профілів (які, як правило функціонували автономно і роз'єднано) в єдині проектні і виробничі колективи;

Підготовка "мехатронно орієнтованих|" інженерів і менеджерів, здатних до системної інтеграції і керівництва роботою вузькопрофільних фахівців|спеціалістів| різної кваліфікації;

- інтеграція інформаційних технологій з|із| різних науково-технічних областей (механіка, електроніка, комп'ютерне управління; у єдиний інструментарій для комп'ютерної підтримки мехатронних| завдань|задач|; стандартизація і уніфікація всіх  використовуваних| елементів і процесів при проектуванні і виробництві мехатронних| систем.

Вирішення перерахованих проблем часто|частенько| вимагає подолання|здолання| традицій в управлінні, що склалися на підприємстві, і амбіцій менеджерів середньої ланки, звиклих вирішувати|рішати| тільки|лише| свої вузькопрофільні завдання|задачі|. Саме тому середні і малі підприємства, які можуть легко і гнучко варіювати свою структуру, виявляються|опиняються| більш підготовленими перейти до виробництва мехатронної| продукції.

Приведений аналіз сучасних тенденції об'єктивно і переконливо свідчать|засвідчують| про швидко зростаючий інтерес до мехатроніки| і високої активності фахівців|спеціалістів| в науково-дослідній, освітній і виробничій сферах, що визначає перспективу розвитку мехатроніки| в XXI столітті|віці| як одного з ключових|джерельних| напрямів|направлень| сучасної науки і техніки.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68191. Соціально-політичний розвиток Греції в умовах європейської інтеграції 165 KB
  Трансформація суспільної свідомості в бік визнання переваг демократичного ладу поступово призвела до переконання щодо необхідності більш активної участі у загальноєвропейських процесах свідченням чого став процес інтеграції Греції до структур ЄС.
68192. МЕТОДИЧНА ПІДГОТОВКА МАЙБУТНІХ УЧИТЕЛІВ МАТЕМАТИКИ З ВИКОРИСТАННЯМ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ 483 KB
  Динамічні зміни в усіх сферах життєдіяльності, реформування освіти України та загальна інформатизація навколишнього середовища спонукають до переусвідомлення чинних і пошуку нових концептуальних засад щодо вдосконалення якості освіти.
68193. СИНТЕЗ ВІСЕСИМЕТРИЧНИХ ЕЛЕКТРОМАГНІТІВ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ 1.97 MB
  Великий клас електромагнітних систем які знайшли широке застосування як основа електромагнітів електричних апаратів і інших електромеханічних пристроїв та механізмів являють собою електромагніти з осьовою симетрією.
68194. РОЗВИТОК ТВОРЧИХ ЗДІБНОСТЕЙ МОЛОДШИХ ШКОЛЯРІВ У РОБОТІ НАД ТЕКСТОМ НА УРОКАХ УКРАЇНСЬКОЇ МОВИ 195 KB
  Проблема розвитку творчих здібностей особистості є однією з центральних у педагогіці оскільки прогрес суспільства це шлях творчого зростання долання стереотипів і вироблення нових нестандартних часто несподіваних рішень оригінальних підходів і шляхів їх втілення.
68195. ПАТОГЕНЕЗ ПОРУШЕННЯ РАНОВОГО ПРОЦЕСУ ЗА УМОВ ЦУКРОВОГО ДІАБЕТУ 312 KB
  Глибокі й різноспрямовані дослідження СДС привели до розробки й впровадження ряду нових методів хірургічного лікування зокрема реваскуляризуючих операцій використання різноманітних ранових покрить та аплікацій на ранову поверхню стовбурових клітин аутофібробластів й різноманітних факторів росту...
68196. РОЗВИТОК ЗЕМЕЛЬНИХ ВІДНОСИН У СІЛЬСЬКОМУ ГОСПОДАРСТВІ 891 KB
  Ринкові трансформації національної економіки, невід’ємною складовою яких є земельна реформа, зумовили серйозні зрушення у формах власності на землю і господарювання на ній. Ринкове середовище вимагає удосконалення процесів регулювання земельних відносин, чим підвищується актуальність обраної теми.
68197. МЕХАНІЗМ ОПОДАТКУВАННЯ НЕРУХОМОГО МАЙНА В УКРАЇНІ 361.5 KB
  Сьогодні у нашій державі оподаткування нерухомості не відіграє значної фіскальної та соціальної ролі в порівнянні із зарубіжними країнами. Для зміцнення матеріальнофінансової бази місцевого самоврядування та нівелювання значної дохідної і майнової нерівності населення особливої...
68198. ЖИТЛОВО-БУДІВЕЛЬНИЙ КОМПЛЕКС В СИСТЕМІ РОЗВИТКУ РЕГІОНУ 2.24 MB
  Системне дослідження соціально-економічних процесів що відбуваються на рівні регіону передбачає виявлення галузевої структури учасників господарської діяльності визначення всіх структуроутворюючих підсистем та елементів їх аналіз і оцінка взаємного впливу.
68199. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ЗАСТОСУВАННЯ ОЛІЇ НАСІННЯ ВИНОГРАДУ В ЯКОСТІ РАНОЗАГОЮВАЛЬНОГО ЗАСОБУ 389 KB
  Олія насіння винограду є діючою речовиною рослинного походження що має бути перспективною у складі препаратів для місцевого лікування ран у 2й та 3й фазах ранового процесу. Вищезазначене обумовлює актуальність вивчення фармакологічних властивостей олії насіння винограду з метою обґрунтування її практичного...