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

4737. Основы технологии производства установок ЛА 8.68 MB
  Основы технологии производства установок ЛА. Основные понятия и определения. Процесс изготовления изделия проходит много этапов, начиная с добычи руды (продукт природы) и превращения её на металлургических предприятиях в металл или по...
4738. Конденсаційні установки. Замкненість пароводяного циклу ТЕС та АЕС 1.09 MB
  Конденсаційні установки Замкненість пароводяного циклу ТЕС та АЕС досягається конденсацією відпрацьованої пари у конденсаційній установці (конденсаторі). Цей процес відбувається при постійному тискові завдяки передачі тепла конденсації пари во...
4739. Применение уравнения Шредингера 120.5 KB
  Применение уравнения Шредингера Частица в потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Пусть в одномерном пространстве создано силовое поле, потенциальная энергия которого бесконечна везде, кроме области...
4740. Развитие и деловая оценка персонала на примере ФГУП Институт реакторных материалов 663.5 KB
  Введение Жизнестойкость, конкурентоспособность национальной экономики напрямую зависят от того, насколько образованы и подготовлены к профессиональной деятельности работники, насколько эффективно используются их знания и навыки, как отлажен механизм...
4741. Расчёт эксплуатационных свойств автомобиля 512 KB
  Введение Тяговый расчет автомобиля производится с целью определения его тяговых и динамических качеств. Тяговый расчет подразделяется на: тяговый расчет проектируемой машины поверочный тяговый расчет, производимый для существующей машины. Поверочны...
4742. Проектирование коробки скоростей станка 16К20 559.5 KB
  Проектирование коробки скоростей станка 16К20 Общая характеристика станка Станок предназначен для выполнения разнообразных токарных работ: нарезания правой и левой метрической, дюймовой, одно и многозаходных резьб с нормальным и увеличенным шагом н...
4743. Холодильник рыбный в г. Волгоград емкостью 4000 т 350.5 KB
  Задание на проектирование. Тип холодильника – рыбный. Место строительства – город Волгоград. Условная емкость – 4000 т. Холодильный агент – R 717 (аммиак). Технологическое оборудование: Скороморозильный аппарат 20 т всут. Система ...
4744. Реконструкция пятиэтажного двухсекционного жилого дома серии 1-447 С-39 481.5 KB
  Введение В курсовом проекте представлена реконструкция пятиэтажного двухсекционного жилого дома серии 1-447 С-39 массового строительства периода 60-х годов прошлого столетия. В виду того, что с момента постройки здания прошло уже порядка 45-50...
4745. Модернизацией производства на базе применения новейших достижений науки и техники 183.76 KB
  Введение Интенсификация производства в машиностроении неразрывно связана с техническимперевооружением и модернизацией производства на базе примененияновейшихдостижений науки и техники. Техническоеперевооружение, подготовка пр...