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

8 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

85393. Государственная система мониторинга окружающей среды 77.5 KB
  Государственная система мониторинга окружающей среды. отходы w w w v w wсущественный объём информации; vограниченная информация отдельные вопросы Распределение функций мониторинга по различным ведомствам не связанным между собой приводило к дублированию усилий снижало эффективность всей системы мониторинга и затрудняло доступ к необходимой информации как для граждан так и для государственных организаций. Поэтому в 1993 году было принято решение о создании Единой государственной системы экологического мониторинга ЕГСЭМ которая должна...
85394. Глобальный мониторинг окружающей среды 48.5 KB
  Глобальный мониторинг окружающей среды Всемирной метеорологической организацией ВМО в шестидесятые годы была создана мировая сеть станций мониторинга фонового загрязнения атмосферы БАПМоН. Ее цель состояла в получении информации о фоновых уровнях концентрации атмосферных составляющих их вариациях и долгопериодных изменениях по которым можно судить о влиянии человеческой деятельности на состояние атмосферы. Развёрнутая там программа Глобальные системы мониторинга окружающей среды имеет 7 направлений: организация и расширение системы...
85395. Фоновый мониторинг 41 KB
  Программа наблюдения на фоновых станциях Целью фонового мониторинга является проведение долговременных систематических наблюдений за уровнем содержания ЗВ во всех объектах окружающей среды в районах которые находятся на значительном расстоянии от источников вредных выбросов. Для осуществления фоновых наблюдений создана сеть станций которые подразделяются на базовые и региональные. Состав показателей гидрометеорологических наблюдений: температура и влажность скорость и направление ветра давление облачность атмосферные явления туман...
85396. Региональный и импактный мониторинг 35.5 KB
  Установить контрольный уровень загрязняющих веществ создать систему раннего предупреждения экологической катастрофы установить фоновые уровни для основных экосистем завершить изучение биогеохимических циклов цель глобального мониторинга. Задачами экологического мониторинга на региональном уровне являются: контроль за фоновыми загрязнениями; наблюдение оценка прогноз трансграничных переносов вредный веществ; формирование распределённой базы данных об экологической обстановке в регионе. Обычно приходится иметь дело с целым рядом...
85397. Приоритетность загрязняющих веществ 86.5 KB
  Глобальная система мониторинга окружающей среды ГСМОС была создана совместными усилиями мирового сообщества основные положения и цели программы были сформулированы в 1974 году на Первом межправительственном совещании по мониторингу. Первоочередной задачей была признана организация мониторинга загрязнения окружающей природной среды и вызывающих его факторов воздействия. Система мониторинга реализуется на нескольких уровнях которым соответствуют специально разработанные программы: импактном изучение сильных воздействий в локальном...
85398. Контактные и дистанционные методы наблюдений 40.5 KB
  Контактные и дистанционные методы наблюдений Существуют два способа контактных измерений. Методы мониторинга за состоянием атмосферы. Контактные физикохимические методы контроля. Методы аналитической химии.
85399. Космическое зондирование 301 KB
  Орбиты разной высоты обеспечивают необходимые условия съемки для различных целевых задач: низкие околоземные орбиты предназначены для детальной съемки; орбиты средней высоты для менее детальной но более оперативной и территориально более захватной съемки; удаленные орбиты для постоянного наблюдения за определенным районом. с момента проведения съемки создавать цифровые карты на большие участки территории...
85400. Методы дешифрирования и цифровой обработки изображений, полученных в результате ДЗ 430 KB
  Поэтому дешифровщики космических снимков конечно же обязательно зная механизм изучаемых явлений например биологический местоположение и природнохозяйственные условия опорных наземных объектов очень часто пользуются методом аналогий при котором основную роль играют такие характеристики снимков как цвет яркость геометрия размер текстура. А на земле на опорных объектах работниками специальных служб агрометеорологами гидрологами гидрогеологомелиораторами лесомелиораторами измеряются наземные параметры характеризующие...
85401. Применение ГИС технологий в экологическом мониторинге 154 KB
  Применение ГИС технологий в экологическом мониторинге Геоинформационные системы ГИС автоматизированные информационные cистемы предназначенные для обработки пространственновременных данных основой интеграции которых служит географическая информация. В ГИС проявляется множество новых технологий пространственного анализа данных. В силу этого ГИС служит мощным средством преобразования и синтеза разнообразных данных для задач управления. Как системы использующие базы данных ГИС характеризуются широким набором данных собираемых с помощью...