Мехатроника в стиральной машине
Мехатроника в стиральной машине
Этот термин появился в Японии в 1969 году. Образовался от двух слов: «МЕХАника» и «элекТРОНИКА». Ныне он подразумевает достижения не только этих двух наук, но и цифровых систем управления, а также автоматизированного проектирования.
Каждая машина состоит приводной механической части и системы управления. Механика включает рабочий орган, который выполняет определенную работу: перемещает груз, обрабатывает детали и др., и механическую передачу, влияющую на скорость и характер движения.
В последние годы в машиностроении прослеживается тенденция к передаче функций механических узлов к компьютерным, электронным, информационным, т.е. интеллектуальным. Такие машины называю мехатронными.
Поэтому мехатроника – это научно-техническая отрасль, которая работает над созданием и обслуживанием машин с компьютерным управлением движения. Она базируется на знаниях в области электромеханики, электроники, автоматики, микропроцессорной техники, а также ІТ-технологий.
Одним из примеров мехатронной системы являются роботы и манипуляторы. Их все больше используют для различных видов работ на производстве и в быту.
Области применения мехатронных систем
Мехатронные модули распространены в таких сферах:
Востребованные профессии в мехатронике
Если вы решили посвятит себя этой науке, то работать мехатроником можно, получив образование: инженера-электроника, программиста, электротехника, конструктора, кибернетика, робототехника.
ВУЗ или специализированные курсы помогут получить вам необходимые знания. Надо разбираться в следующих направлениях:
Не каждому дано стать специалистом широкого профиля, но овладев данными навыками, вы сможете занять свою нишу в мехатронике, став наладчиком станков с ЧПУ, проектантом, конструктором и др.
Как связаны мехатроника и робототехника?
Эти два термина зачастую используют вместе. Объяснение простое: роботехника – самое популярное направление в мехатронике. А название специальности говорит о том, что специалист буде работать над разработкой роботов, станков с ЧПУ и подобных устройств.
Популярность роботов и другой умной техники говорит о том, что мехатроника – очень популярная сфера деятельности. Можно создавать новые системы и внедрять свои идеи в жизнь, создавая стартапы. Можно работать на предприятии и при этом хорошо зарабатывать.
К примеру, японские роботехники имеют среднюю зарплату 4 тыс.дол., а американские коллеги – 10.
В любом случае, вам есть к чему стремиться!
Что такое мехатроника, мехатронные элементы, модули, машины и системы
Далее последовали разработки, касаемые первых аппаратных систем ЧПУ. А в 1972 году здесь же был зарегистрирован бренд «Мехатроника». Вскоре компания сильно преуспела в развитии техники электропривода. Позже от слова «Мехатроника», как от торговой марки, в компании решили отказаться, поскольку термин получил очень широкое распространение как в Японии, так и по всему миру.
В любом случае, именно Япония является родиной наиболее активного становления такого подхода в технике, когда для реализации высокоточного управления электроприводом стало необходимым объединить механические элементы, электрические машины, силовую электронику, микропроцессоры и ПО.
Распространенным графическим символом мехатроники стала диаграмма с вебсайта RPI (Rensselaer Polytechnic Institute, NY,USA):
Мехатроника – это одно из новейших инженерных направлений в мире, которое, по данным ЮНЕСКО, входит в десятку самых перспективных и востребованных.
В общих чертах термину “Мехатроника” можно дать следующее определение – это область науки и техники, основанная на системном объединении узлов точной механики, электротехники, электроники, микропроцессорной техники, различных источников энергии, исполнительных электро-, гидро- и пневмоприводов, а также интеллектуального управления ими, ориентированная на создание и эксплуатацию агрегатов современных автоматизированных производственных систем.
Мехатроника — это компьютерное управление движением.
Есть очень много систем управления движением во всевозможных вещах, которыми мы владеем, о которых мы, вероятно, даже не подозреваем:
Эти системы управления движением являются распространенными технологиями в современном мире.
Привод мехатронного модуля
Цель мехатроники — создание качественно новых модулей движения, мехтронных модулей движения, интеллектуальных мехатронных модулей, а на их основе — движущихся интеллектуальных машин и систем.
Исторически мехатроника развилась из электромеханики и, опираясь на ее достижения, идет дальше путем системного объединения электромеханических систем с компьютерными устройствами управления, встроенными датчиками и интерфейсами.
Схема мехатронной системы
Обобщенная структура мехатронных систем
Электронные, цифровые, механические, электротехнические, гидравлические, пневматические и информационные элементы — могут входить в состав мехатронной системы, как изначально элементы разной физической природы, однако собранные вместе для получения от системы качественно нового результата, которого невозможно было бы достичь от каждого элемента как от отдельного исполнителя.
Отдельный шпиндельный двигатель не сможет сам выдвинуть лоток DVD-плеера, но под управлением схемы с ПО на микроконтроллере, да будучи правильно соединенным с винтовой передачей — все легко получится, и выглядеть будет так, словно это — простая монолитная система. Тем не менее, несмотря на внешнюю простоту, одна мехатронная система по определению включает в себя несколько мехатронных узлов и модулей, связанных друг с другом, и совместно взаимодействующих для выполнения конкретных функциональных действий, для решения какой-то определенной задачи.
Один мехатронный модуль — это самостоятельное изделие (конструктивно и функционально), предназначенное для осуществления движений с взаимопроникновением и одновременной целенаправленной аппаратно-программной интеграцией его составляющих.
Типичная мехатронная система представляет собой объединенные друг с другом электромеханические компоненты и компоненты силовой электроники, которые в свою очередь управляются ПК или микроконтроллерами.
При проектировании и построении такой мехатронной системы, стараются избежать лишних узлов и интерфейсов, стремятся сделать все лаконично и как можно более цельно, не только для того чтобы улучшить массо-габаритные характеристики устройства, но и для повышения надежности системы в целом.
Иногда инженерам приходится непросто, они вынуждены находить очень необычные решения именно в силу того, что разные узлы находятся в разных рабочих условиях, делают совершенно разное. Например, кое-где обычный подшипник не подойдет, и его заменяют на электромагнитный подвес (так сделано, в частности, в турбинах, качающих газ по трубам, поскольку обычный подшипник быстро вышел бы здесь из строя из-за проникновения в его смазку газа).
Схема иерархии уровней интеграции в мехатронике
Первый уровень интеграции образуют мехатронные устройства и их элементы. Второй уровень интеграции образуют интегрированные мехатронные модули. Третий уровень интеграции образуют интеграционные мехатронные машины. Четвертый уровень интеграции образуют комплексы мехатронных машин. Пятый уровень интеграции образуют на единой интеграционной платформе комплексы мехатронных машин и роботы, которые предполагают формирование реконфигурируемых гибких производственных систем.
Сегодня мехатронные модули и системы находят широкое применение в следующих областях:
станкостроение и оборудование для автоматизации, технологических процессов в машиностроении;
промышленная и специальная робототехника;
авиационная и космическая техника;
военная техника, машины для полиции и спецслужб;
электронное машиностроение и оборудование для быстрого прототипирования;
автомобилестроение (приводные модули «мотор-колесо», антиблокировочные устройства тормозов, автоматические коробки передач, системы автоматической парковки);
нетрадиционные транспортные средства (электромобили, электровелосипеды, инвалидные коляски);
офисная техника (например, копировальные и факсимильные аппараты);
периферийные устройства компьютеров (например, принтеры, плоттеры, дисководы CD-ROM);
медицинское и спортивное оборудование (биоэлектрические и экзоскелетные протезы для инвалидов, тонусные тренажеры, управляемые диагностические капсулы, массажеры и т. д.);
бытовая техника (стиральные, швейные, посудомоечные машины, автономные пылесосы);
микромашины (для медицины, биотехнологии, средств связи и телекоммуникации);
контрольно-измерительные устройства и машины;
лифтовое и складское оборудование, автоматические двери в отелях и аэропортах; фото- и видеотехника (проигрыватели видеодисков, устройства фокусировки видеокамер);
тренажеры для подготовки операторов сложных технических систем и пилотов;
железнодорожный транспорт (системы контроля и стабилизации движения поездов);
интеллектуальные машины для пищевой и мясомолочной промышленности;
интеллектуальные устройства для шоу-индустрии, аттракционы.
Соответственно возрастает потребность в кадрах, владеющих мехатронными технологиями.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Почему мехатроника в настоящее время набирает популярность?
Аннотация: Статья включает в себя понятие мехатроники, ее цели и методы, историю возникновения, применение и профессии будущего.
Ключевые слова: мехатроника, робототехника, синергетическая интеграция, электропривод, роботы, станки с ЧПУ.
Что окружает нас вокруг? Автомобили, бытовая техника, производство. А знаем ли мы благодаря чему все это создается? В основе производства лежат знания научно-технической отрасли. В век высоких технологии всё большую популярность набирают мехатронные станции. Развитие мехатроники осуществляется на базе объединения сведений из ряда областей: прецизионной механики, электротехники, микроэлектроники, информационных технологий, силовой электроники и других научно-технических дисциплин. Перспективы развития в этой среде достаточно большие, так как в данное время все стремятся автоматизировать не только производство, но и повседневный быт. А что же такое мехатроника?
Мехатроника– это научно-техническая отрасль, которая работает над созданием и обслуживанием машин с компьютерным управлением движения. Она базируется на знаниях в области электромеханики, электроники, автоматики, микропроцессорной техники, а также ІТ-технологий.
Цель мехатроники состоит в создании интеллектуальных машин и физико-технических систем и процессов различного назначения, обладающих качественно новыми функциями и свойствами.
Метод мехатроники основан на системном сочетании таких ранее обособленных естественнонаучных и инженерных направлении, как точная механика, микроэлетроника, электротехника, компьютерное управление и информатика на всех этапах жизненного цикла изделий, начиная с маркетинга и проектирования и продолжая на этапах реализации, эксплуатации и утилизации Основой метода мехатроники является синергетическая интеграция структурных элементов, технологий, энергетических и информационных потоков для достижения единой цели. Одним из примеров мехатронной системы являются роботы и манипуляторы. Их все больше используют для различных видов работ на производстве и в быту.
Начиная c 1930-х годов в некоторых зарубежных странах и СССР для названия систем обеспечения требуемых движений посредством электричества применяется термин электрический привод (сокращенно электропривод). С развитием электрических приводов и возможностей их применения в индустриально-производственных и транспортных системах, стала очевидна необходимость полной интеграции составляющих элементов электропривода: механики, электрических машин, силовой электроники, микропроцессорной техники и программного обеспечения для наиболее полного использования возможностей электропривода и обеспечения им прецизионного движения. Так как наиболее полное развитие данные тенденции получили в Японии, а с термином «электрический привод» как самостоятельной технической системой там знакомы не были, для описания данных систем в Японии был введен термин «мехатроника». Непосредственным автором является японец Тецуро Мори, старший инженер компании Yaskawa Electric, а сам термин появился в 1969 году. Термин состоит из двух частей — «меха-», от слова механика, и «-троника», от слова электроника. Сначала данный термин был торговой маркой (зарегистрирована в 1972 году), но после его широкого распространения компания отказалась от его использования в качестве зарегистрированного торгового знака. Из Японии мехатроника распространилась по всему миру. Из иностранных изданий термин «мехатроника» попал в Россию и стал широко известен.
Многие современные системы являются мехатронными или используют ее элементы, поэтому постепенно мехатроника становится «наукой обо всём». Она применяется во многих отраслях и направлениях, например: робототехника, автомобильная, авиационная и космическая техника, медицинское и спортивное оборудование, бытовая техника, экзоскелеты. Мехатроника тесно связана с робототехникой. Почему? Все просто: роботехника – самое популярное направление в мехатронике. А название специальности говорит о том, что специалист будет работать над созданием роботов, станков с ЧПУ и подобных устройств. Популярность роботов и другой умной техники говорит о том, что мехатроника – очень популярная сфера деятельности. Если вы решили посвятит себя этой науке, то работать мехатроником можно, получив образование: инженера-электроника, программиста, электротехника, конструктора, кибернетика, робототехника.
Рассуждать о мехатронике можно долго, это набирающая популярность отрасль, которая является неотъемлемой частью нашего будующего. Сегодня мехатронику можно встретить во всем, начиная от земледелия, заканчивая космосом. Можно смело заявить о том, что за мехатроникой как профессией стоит будущее, и уже не такое далёкое.
2. Исии Х., Иноуэ Х., Симояма И. «Мехатроника», 1988
4. Парушев Г.Е.»Уровни интеграции мехатронных систем», 2015
5. Пелипко Н.Р.»История развития мехатроники»,2015
Что за специальность такая, Мехатроника?
Привет всем пикабушникам и пикабушницам!
Для начала расскажу о ней как об отрасли науки и техники (как это подразумевают ученые умы).
Мехатро́ника — это область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых механизмов, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями.
Википедия
Исторически профессия мехатроника была придумана в Японии и подразумевала курацию специалистов в каждой из областей знаний и налаживание контакта между ними, то есть, руководство группой узких специалистов, но в России, ввиду нераспростаненности профессии, все несколько иначе и ниже я опишу процесс и некоторые особенности обучения.
По окончании университета ограничения по профессиональному признаку менее строгие, чем после окончания узкоспециализированного направления. Но придется некоторое время доучиться на рабочем месте, чему и учат в университете.
Дальше расписаны впечатления и особенности учебного процесса юного мехатроника, испытанные мной на собственном опыте более подробно.
Большинство современных устройств (от телевизионного пульта до многотонных грузовых самолетов) содержат в себе компоненты, которые также не являются элементарными. Возьмем, к примеру, смартфон. Данное устройство является мехатронным (технологически сложным и раскладываемым на более технологически простые компоненты) и содержит в себе ряд компонентов:
1. Механической природы (корпус)
2. Электрической природы (элементы питания)
4. Компьютерные компоненты (софт)
Каждая из перечисленных категорий не является элементарной. То есть, для производства каждой из них необходимы специфичные знания. В теории, мехатроник должен обладать всеми знаниями для полного понимания принципов работы от самых элементарных до узкоспециализированных.
На практике же, ввиду ограниченности времени обучения удается вложить в головы студентов умение выбирать источники и подходящую информацию из них в кратчайшие сроки, а также некоторый набор технических знаний.
Специальность эта является достаточно молодой как в мире, так и в РФ, поэтому устоявшихся программ обучения пока не разработано. И это дает интересный бонус к знаниям новоиспеченного специалиста, а именно уклон знаний в сторону кафедры, на базе которой была организована специальность.
Простой пример. Обучаясь на кафедре, в основе которой была Автоматика, я получил хорошие знания по теоретической механике, теории автоматического управления, физике и программированию (микроконтроллеры, десктоп и чпу), а продолжив обучение на той же специальности, но на кафедре, во главе которой стояли Приводчики, дополнил знания электротехникой и немножко сопроматом.
Таким образом, набор знаний, получаемых студентом, варьируется от универа к универу. Также варьируется обучение в зависимости от обеспеченности кафедры обучающими материалами (стенды) и связями (возможности практики). Но это общая закономерность для любой специальности вообще. Однако, касательно мехатроники, это закладывает некое профессиональное направление студента через преподавателей, которые приводят примеры из своей практики и опыта. Я получил такие знания о машиностроении и металлургии.
Кроме общих сведений, необходимых для вышеозначенных сфер деятельности, я проходил также и курс по более новым технологиям. Например, генетические алгоритмы, нейросети, нечеткие регуляторы. Таким образом, наряду с устоявшимися технологиями студент получает и знания из современных областей, что позволяет расширить техническую грамотность.
По итогам, из универа выходят имеющие обширные, но не глубокие знания техники специалисты, которые умеют адаптироваться к работе, на которую их примут ввиду умения впихивать в голову достаточно большие объемы информации.
P.S. Сам я сейчас работаю программистом в энергетике и ни к машиностроению, ни к металлургии не имею прямого отношения. Я описал свое собственное впечатление и отношение к этой специальности и был бы рад услышать мнение других специалистов.
Если есть какие-либо вопросы и уточнения, добро пожаловать в комментарии.
Спасибо тем, кто потратил время на эту простыню)
1. Механической природы (корпус)
2. Электрической природы (элементы питания)
4. Компьютерные компоненты (софт)
Поправлю. Корпус к механике в мехатронном смысле не имеет отношение. Только та, которая управляется электроникой. Например перемещение оптики (автофокус)
Здравствуйте, мне интересно, в каком университете вы получали эту специальность. Поступать мне только через 2 года, но я уже задумалась над выбором универа. Хочу поступить на специальность «Мехатроника и робототехника» в МГТУ им. Баумана (кафедра «Специальное машиностроение»). Если возможно, порекомендуйте, пожалуйста, вузы, где я смогу получить качественные знания по этой специальности.
Может я чего то не понимаю, но смартфон мехатронным устройством не является. Т.к. для этого у него должны быть какие то двигающиеся элементы
кто со школы понял, что любит заниматься техникой, но не знает, что это такое эта ваша техника в полной мере
А я еще помню времена, когда таких называли жопоголовыми рукожопами.
Спойлер: это все херня. Даже если обучиться, то по специальности никуда (в России) не возьмут.
Про УПК и вождение
У нас тоже в школе с 10го класса было УПК.
На вождение брали всех,и девочек тоже.
Если на момент сдачи экзамена в автошколе тебе было 17 лет, то тебя допускали до сдачи в ГАИ, и твои права лежали ждали твоих 18ти. Если был младше, то выдавались документы об окончании автошколы, и ты ждал 17ти, потом шел сдавал, и в 18 забирал права.
Щас покопалась в документах, даже нашла книжку, с которой мы катались на вождении:
У нас в обучении были:
1. Устройство автомобиля. Системы, принципы работы и тд
Потом выдавали свидетельство:
Я получила 4, потому что запуталась в ведущем и ведомом диске сцепления на экзамене, исправилась в итоге, но. (выходишь к доске и по плакату полностью рассказываешь, из чего состоит система сцепления, как работает, пошагово, от поврота ключа до того как машина поехала).
Учили нас очень хорошо, и, главное, бесплатно. Бензин только оплачивали, естественно.
Наш преподаватель, Водонаев Александр Владимирович, всегда говорил «у меня каждый год учатся десятки таких как вы, сдают, заканчивают школы и разъезжаются. Я хочу спать спокойно, зная, что хорошо научил всех тех, кто потом за рулём по всему миру ездит.»
Александр Владимирович, мы ездим хорошо!
Ответ на пост «УПК»
Ответ на пост «УПК»
Вот такие воспоминания. Сам я до сих пор считаю, что иметь рабочую специальность при выпуске из школы было очень полезным. Сейчас даже здания не сохранилось от того УПК.
Не знаю как обстоит дело сейчас, но когда я учился в школе у старшеклассников в расписании были странные буквы УПК, причём занимали они весь день вторник или четверг, в зависимости от параллели, был у нашей школы. Вот я прихожу в 10-й класс и в первый четверг сентября я узнаю что УПК это Учебно Производственный Комбинат, где нас будут обучать различным профессиям по нашему(почти) выбору. Комбинат был один на район и туда ходили ребята со всех окрестных школ.
Самая популярная, среди парней, профессия была водитель, туда хотели попасть 9 из 10 парней, потому было условие что на момент выпуска тебе должно быть 18 или почти 18 лет. т.к. мне на момент выпуска было бы только 16 то я пролетал. Девушки выбирали между сестринским делом и машинописью, где главным образом учили слепому методу печати. Был ещё с десяток различных профессий, я в итоге попал на книжное дело.
УПК можно было выбрать в качестве выпускного экзамена по выбору (тогда ЕГЭ ещё не было), и самым приятным фактом было что его сдавали в конце апреля, а ещё присваивался какой-то разряд. Чем я и воспользовался.
Экзамен был разделен на две части, сначала надо было сдать практику в качестве переплётчика или наборщика. Я выбрал наборщика и в нужный норматив собрал форму для печати. На следующий день была теоретическая часть. И это было не совсем так как обычно проходили все экзамен у меня до этого. Тут была целая комиссия, помимо преподавателя, было ещё несколько лиц, но самое главное что там была директор этого комбината.
Надо сказать что директор была дама крайне сурового вида, её боялись абсолютно все. Помимо того что она была директором, ещё она какую-то профессию (уже не помню какую именно). Несколько девушек из нашего класса у неё занимались и потом рассказывали страшилки, как у них всё строго и вообще они боятся своего учителя и не хотят ходить к ней.
Начался экзамен, мы все зашли, взяли по билету и начали готовится. Директор сказала комиссии что у неё параллельно идёт ещё экзамен и что она будет ходить туда-сюда. По готовности начали отвечать. Директор первым двум позадовала вопросы, причём вопросы были, как говорится не в бровь а в глаз, но особо не жестила. После двух человек она пошла на другой экзамен, но перед выходом сказала «Когда будет отвечать этот молодой человек обязательно меня позовите» и показала на меня. Кажется в тот момент я отложил пару кирпичей и совершенно не понимал за что такая честь. Через пару человек подошла моя очередь, директора не было и я честно надеялся что её забудут позвать. Я начал отвечать, но не успел я закончить первое предложение, мой преподаватель вспомнила что надо позвать директора и убежала за ней. Ну всё, думаю я, хана мне, сейчас меня завалят и не видать мне экзамена.
Пришла директор, я начал заново отвечать билет. В конце моего ответа у меня реально начал дрожать голос и руки, я раньше никогда не испытывал ничего подобного, отчего мне становилось ещё страшнее.
Директор задала мне буквально пару уточняющих вопросов, а после повернувшись к моему преподавателю сказала «Этот молодой человек заслужил отлично». Мой преподаватель, как будто не услышала её и говорит «Хорошо, у меня есть несколько вопросов», на что директор ей отвечает «Я сказала не нужно больше вопросов, ставьте отлично». Сказать что я был в шоке, это как ничего не сказать. Это было максимально неожиданно для меня.
Прошло почти 20 лет с тех событий и, к сожалению, я не помню ни чьих имён. Но я хочу сказать спасибо и преподавателю за введение в интересную профессию, которой я не стал заниматься но которую очень люблю и уважаю. И директору за этот отличный опыт сдачи экзамена)