Мехатроника

Мехатроника
Занятие
Имена	Инженер по мехатронике
Тип профессии	Инженерное дело
Секторы деятельности	Электротехническая и механическая промышленность, машиностроение
Специальность	Машиностроение, электротехника/электроника, компьютерная инженерия, программирование, системная инженерия, системы управления, интеллектуальные и интеллектуальные системы, автоматизация и робототехника.
Описание
Компетенции	Междисциплинарные технические знания, проектирование электромеханических систем, системная интеграция и обслуживание.
Области ; работа	Наука, технологии, инженерия, промышленность, компьютер, разведка

Мехатроника , также называемая мехатроникой , представляет собой междисциплинарную отрасль техники, которая фокусируется на интеграции машиностроения , электротехники , электронной инженерии и разработки программного обеспечения . ^[1] себя сочетание робототехники , информатики , телекоммуникаций , систем , автоматизации а также включает в управления и разработки продуктов . ^[2]^[3]

По мере развития технологий с течением времени различные области техники преуспели как в адаптации, так и в умножении. Целью мехатроники является создание проектного решения, которое объединяет каждую из этих различных подобластей. Первоначально область мехатроники задумывалась как не что иное, как сочетание механики, электричества и электроники, отсюда и название, состоящее из слов « механика » и «электроника » ; однако по мере того, как сложность технических систем продолжала развиваться, определение было расширено и теперь включает больше технических областей.

Слово мехатроника возникло на японско-английском языке 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. Позже компания предоставила право на использование этого слова публике, и это слово стало использоваться во всем мире. В настоящее время это слово переведено на многие языки и считается важным термином для современной автоматизированной промышленности. ^[4]

Многие люди рассматривают мехатронику как современное модное слово, синоним автоматизации , робототехники и электромеханики . ^[5]

Французский стандарт NF E 01-010 дает следующее определение: «подход, направленный на синергетическую интеграцию механики, электроники, теории управления и информатики в рамках проектирования и производства продукции с целью улучшения и/или оптимизации ее функциональности». ^[6]

История

Слово «мехатроника» было зарегистрировано компанией в Японии в качестве товарного знака под регистрационным номером «46-32714» в 1971 году. Позже компания предоставила право на использование этого слова публике, и это слово стало использоваться во всем мире.

С появлением информационных технологий в 1980-х годах в механические системы были внедрены микропроцессоры , что значительно повысило производительность. К 1990-м годам достижения в области вычислительного интеллекта были применены к мехатронике способами, которые произвели революцию в этой области.

Описание

Инженер-мехатроник объединяет принципы механики, электрики, электроники и вычислений для создания более простой, более экономичной и надежной системы. ^[7]

Инженерная кибернетика занимается вопросами техники управления мехатронными системами. Он используется для контроля или регулирования такой системы (см. теорию управления ). Благодаря сотрудничеству мехатронные модули достигают производственных целей и наследуют гибкие и динамичные производственные свойства в производственной схеме. Современное производственное оборудование состоит из мехатронных модулей, интегрированных по архитектуре управления. Наиболее известные архитектуры включают иерархию , полиархию , гетерархию и гибрид. Методы достижения технического эффекта описываются алгоритмами могут использовать или не использовать формальные методы управления, которые при своей разработке . Гибридные системы, важные для мехатроники, включают производственные системы , синергетические приводы, исследовательские вездеходы , автомобильные подсистемы, такие как антиблокировочная тормозная система и система помощи при вращении, а также повседневное оборудование, такое как камеры с автофокусировкой, видео, жесткие диски , проигрыватели компакт-дисков и телефоны.

Субдисциплины

Механический

Машиностроение является важной частью мехатроники. Он включает в себя изучение механической природы работы объекта. Механические элементы относятся к механической структуре, механизму, терможидкостным и гидравлическим аспектам мехатронной системы. Изучение термодинамики , динамики , механики жидкости , пневматики и гидравлики . Инженер-мехатроник, работающий инженером-механиком, может специализироваться на гидравлических и пневматических системах , где их можно найти работающими в автомобильной промышленности. Инженер-мехатроник также может спроектировать автомобиль, поскольку у него есть сильный опыт в области механики и электроники. Знание программных приложений, таких как автоматизированное проектирование и автоматизированное производство, имеет важное значение для проектирования продуктов. Мехатроника охватывает часть учебной программы по механике, которая широко применяется в автомобильной промышленности.

Мехатронные системы выполняют большую часть функций автомобиля. Контур управления, образованный датчиком — обработкой информации — исполнительным механизмом — механическим (физическим) изменением, встречается во многих системах. Размер системы может быть самым разным. Антиблокировочная система тормозов (ABS) является мехатронной системой. Сам тормоз тоже один. И контур управления, образованный управлением движением (например, круиз-контролем), двигателем, скоростью движения автомобиля в реальном мире и измерением скорости, также является мехатронной системой. ^[8] Большое значение мехатроники для автомобилестроения также очевидно из того факта, что производители автомобилей часто имеют отделы разработки со словом «мехатроника» в названии.

Электроника и электрика

Электроника и телекоммуникационная техника специализируется на электронных устройствах и телекоммуникационных устройствах мехатронной системы. Инженер-мехатроник, специализирующийся на электронике и телекоммуникациях, обладает знаниями в области компьютерного оборудования. Передача сигнала является основным применением этого раздела мехатроники. Где цифровые и аналоговые системы также составляют важную часть систем мехатроники. инженерия занимается передачей информации Телекоммуникационная через среду.

Электроника связана с вычислительной техникой и электротехникой . Техника управления имеет широкий спектр электронных приложений: от пилотажных и двигательных систем коммерческих самолетов до круиз-контроля, присутствующего во многих современных автомобилях . Проектирование СБИС важно для создания интегральных схем. Инженеры-мехатроники обладают глубокими знаниями в области микропроцессоров, микроконтроллеров, микрочипов и полупроводников. Применение мехатроники в производстве электроники позволяет проводить исследования и разработки потребительских электронных устройств, таких как мобильные телефоны, компьютеры, камеры и т. д. Инженерам-мехатроникам необходимо изучить работу компьютерных приложений, таких как MATLAB и Simulink, для проектирования и разработки электронных продуктов.

Мехатроника — это междисциплинарный курс, который включает в себя понятия как электрических, так и механических систем. Инженер-мехатроник занимается проектированием трансформаторов большой мощности или передатчиков радиочастотных модулей .

Авионика

Авионика также считается вариантом мехатроники, поскольку она сочетает в себе несколько областей, таких как электроника и телекоммуникации, с аэрокосмической техникой . Это раздел мехатроники и аэрокосмической техники, который является инженерной отраслью, специализирующейся на электронных системах самолетов. Слово «авионика» представляет собой смесь авиации и электроники. В систему электроники самолета входят система адресации и оповещения самолета , аэронавигация , система управления полетом самолета , системы предотвращения столкновений самолетов , бортовой самописец , метеорадиолокатор и детектор молний . Они могут быть такими простыми, как прожектор для полицейского вертолета , или такими сложными, как тактическая система для бортовой платформы раннего предупреждения .

Передовая мехатроника

Другой вариант — управление движением для современной 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 параметрируется жесткостью управления, которая может изменяться в зависимости от задания задачи. Устойчивость системы движения всегда требует очень высокой жесткости контроллера. ^[9]

Промышленный

Отрасль промышленного инженера включает в себя проектирование машин, сборочных и технологических линий различных отраслей обрабатывающей промышленности. Эта отрасль, можно сказать, чем-то похожа на автоматизацию и робототехнику. Инженеры-мехатроники, работающие промышленными инженерами, проектируют и разрабатывают инфраструктуру производственного предприятия. Также можно сказать, что они — архитекторы машин. Можно работать промышленным дизайнером для разработки промышленной планировки и плана организации обрабатывающего производства или промышленным техником для изучения технических требований и ремонта конкретного завода.

Робототехника

Робототехника — одна из новейших развивающихся областей мехатроники. Это изучение роботов, их производства и эксплуатации. С 2000 года эта отрасль мехатроники привлекает множество претендентов. Робототехника взаимосвязана с автоматизацией, поскольку здесь также не требуется большого вмешательства человека. На большом количестве заводов, особенно автомобильных, роботы встречаются на сборочных линиях, где они выполняют работу по сверлению, установке и подгонке. Навыки программирования необходимы для специализации в робототехнике. Знание языка программирования — ROBOTC — важно для функционирования роботов. — Промышленный робот яркий пример мехатронной системы; он включает в себя аспекты электроники, механики и вычислений для выполнения своей повседневной работы.

Компьютер

Интернет вещей (IoT) — это объединение физических устройств в сеть, электроникой оснащенное , программным обеспечением , датчиками , исполнительными механизмами и сетевыми подключениями , которые позволяют этим объектам собирать данные и обмениваться ими . Интернет вещей и мехатроника дополняют друг друга. Многие из интеллектуальных компонентов, связанных с Интернетом вещей, будут по существу мехатронными. Развитие Интернета вещей вынуждает инженеров, дизайнеров, 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. ^[10]

Знание программирования очень важно. Инженер-мехатроник должен заниматься программированием на разных уровнях. Пример: программирование ПЛК , программирование дронов , программирование аппаратного обеспечения , программирование ЧПУ и т. д. Из-за сочетания электроники важны мягкие навыки со стороны компьютера. Важными языками программирования, которые должен изучить инженер-мехатроник, являются Java , Python , Rust , C++ и языки программирования C.

См. также

Ссылки

^ Эскюдье, Марсель; Аткинс, Тони (2019). «Словарь машиностроения» . Оксфордский справочник . doi : 10.1093/acref/9780198832102.001.0001 .
^ Машиностроение и мехатроника (9 августа 2012 г.). «Мехатроника-техника» . Будущие студенты бакалавриата . Университет Ватерлоо . Проверено 21 ноября 2019 г.
^ Факультет мехатроники, информатики и междисциплинарных исследований ТУЛ. «Мехатроника (бакалавр, инженер, доктор философии)» . Проверено 15 апреля 2011 г.
^ Мск. Мехатроника и автоматизация, Университет Стратклайда в Глазго, Инженерно-технологический институт, Великобритания. Проверено 29 ноября 2020 г.
^ Лоуренс Дж. Камм (1996). Понимание электромеханики: введение в мехатронику. Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-7803-1031-5
^ Болтон, В. Мехатроника. Пирсон, 6-е издание, 2015 г. ISBN 978-1-292-07668-3
^ Справочник по мехатронике . Роберт Х. Бишоп (2-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. 2008. стр. Глава 1, страница 2. ISBN. 978-1-4398-3320-9 . OCLC 795209909 . {{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
^ Хилгерс, Майкл (2020). Технология коммерческого транспорта. Электрические системы и мехатроника . Берлин/Гейдельберг/Нью-Йорк: Springer. дои : 10.1007/978-3-662-60838-8 . ISBN 978-3-662-60837-1 .
^ «Управление движением и усовершенствованная мехатроника» .
^ Брэдли, Дэвид; Рассел, Дэвид; Фергюсон, Ян (март 2015 г.). «Интернет вещей – будущее или конец мехатроники». Мехатроника . 27 : 57–74. doi : 10.1016/j.mechatronics.2015.02.005 . hdl : 10059/1355 .

Источники

Брэдли, Доусон и др., Мехатроника, Электроника в продуктах и процессах , Чепмен и Холл Верлаг, Лондон , 1991.
Карнопп, Дин К., Дональд Л. Марголис, Рональд К. 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.
Четинкунт, Сабри, Мехатроника , John Wiley & Sons, Inc, 2007 г. ISBN 978-0-471-47987-1
Джеймс Дж. Нутаро (2010). Создание программного обеспечения для моделирования: теория и алгоритмы с приложениями на C++ . Уайли.
Чжан, Цзяньхуа. Мехатроника и автоматизация. Материалы Международной конференции по мехатронике и автоматизации (ICMAE2016). Сямынь, Китай, 2016 г.

Дальнейшее чтение

Бишоп, Роберт Х., Мехатроника: введение . ЦРК Пресс , 2006.
Де Сильва, Кларенс В., Мехатроника: комплексный подход . ЦРК Пресс, 2005.
Онвуболу, Годфри К., Мехатроника: принципы и приложения . Баттерворт-Хайнеманн, 2005 г.
Ранкерс, Адриан М., Динамика машин в мехатронных системах . Университет Твенте, 1997 г.

Внешние ссылки

Транзакции IEEE/ASME по мехатронике.
Журнал мехатроники – Elsevier
Мехатронные применения и реализация 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)

[1] Эскюдье, Марсель; Аткинс, Тони (2019). «Словарь машиностроения» . Оксфордский справочник . doi : 10.1093/acref/9780198832102.001.0001 .

[2] Машиностроение и мехатроника (9 августа 2012 г.). «Мехатроника-техника» . Будущие студенты бакалавриата . Университет Ватерлоо . Проверено 21 ноября 2019 г.

[CZU-3] Факультет мехатроники, информатики и междисциплинарных исследований ТУЛ. «Мехатроника (бакалавр, инженер, доктор философии)» . Проверено 15 апреля 2011 г.

[4] Мск. Мехатроника и автоматизация, Университет Стратклайда в Глазго, Инженерно-технологический институт, Великобритания. Проверено 29 ноября 2020 г.

[5] Лоуренс Дж. Камм (1996). Понимание электромеханики: введение в мехатронику. Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-7803-1031-5

[6] Болтон, В. Мехатроника. Пирсон, 6-е издание, 2015 г. ISBN 978-1-292-07668-3

[7] Справочник по мехатронике . Роберт Х. Бишоп (2-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. 2008. стр. Глава 1, страница 2. ISBN. 978-1-4398-3320-9 . OCLC 795209909 . {{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )

[8] Хилгерс, Майкл (2020). Технология коммерческого транспорта. Электрические системы и мехатроника . Берлин/Гейдельберг/Нью-Йорк: Springer. дои : 10.1007/978-3-662-60838-8 . ISBN 978-3-662-60837-1 .

[9] «Управление движением и усовершенствованная мехатроника» .

[10] Брэдли, Дэвид; Рассел, Дэвид; Фергюсон, Ян (март 2015 г.). «Интернет вещей – будущее или конец мехатроники». Мехатроника . 27 : 57–74. doi : 10.1016/j.mechatronics.2015.02.005 . hdl : 10059/1355 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]