Мехатроника - Mechatronics

Мехатронная система

Мехатроника , также называемая мехатронной инженерией , является междисциплинарной отраслью инженерии, которая фокусируется на интеграции механических, электронных и электротехнических систем, а также включает сочетание робототехники , электроники , информатики , телекоммуникаций , систем , управления и разработки продуктов .

По мере развития технологий различные области инженерии преуспели как в адаптации, так и в умножении. Цель мехатроники - создать проектное решение, объединяющее каждую из этих различных подполей. Первоначально поле мехатроники было предназначено не быть ничего более , чем сочетание механики и электроники, отсюда и название будучи портманто ме троники и элек троники ; однако по мере того, как сложность технических систем продолжала развиваться, определение было расширено и теперь включает больше технических областей.

Слово мехатроника произошло из японско-английского языка и было придумано 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 широкой публике, и это слово стало использоваться во всем мире. В настоящее время это слово переведено на многие языки и считается важным термином для передовой автоматизированной индустрии.

Многие люди считают мехатронику современным модным словом, синонимом автоматизации , робототехники и электромеханики .

Французский стандарт NF E 01-010 дает следующее определение: «подход, направленный на синергетическую интеграцию механики, электроники, теории управления и информатики в процессе проектирования и производства продукта с целью улучшения и / или оптимизации его функциональности».

Описание

Антенна Euler схема с RPI сайта «s описывает поля , которые составляют мехатроники

Инженер-мехатроник объединяет принципы механики, электроники и вычислений для создания более простой, экономичной и надежной системы. Термин «мехатроника» был придуман Тетсуро Мори, старшим инженером японской компании Yaskawa в 1969 году. Промышленный робот является ярким примером системы мехатроники; он включает в себя аспекты электроники, механики и вычислений для повседневной работы.

Инженерная кибернетика имеет дело с вопросом о контрольных техниках мехатронных систем. Он используется для управления или регулирования такой системы (см. Теорию управления ). Благодаря совместной работе мехатронные модули достигают производственных целей и наследуют гибкие и маневренные производственные свойства производственной схемы. Современное производственное оборудование состоит из мехатронных модулей, интегрированных в соответствии с архитектурой управления. Наиболее известные архитектуры включают иерархию , полиархию , гетерархию и гибрид. Методы достижения технического эффекта описываются алгоритмами управления , которые могут использовать или не использовать формальные методы в своей разработке. Гибридные системы, важные для мехатроники, включают производственные системы , синергетические приводы, марсоходы для исследования планет , автомобильные подсистемы, такие как антиблокировочные тормозные системы и ассистент вращения, а также повседневное оборудование, такое как камеры с автофокусировкой, видео, жесткие диски , проигрыватели компакт-дисков и телефоны.

Структура курса

Студенты мехатроники проходят курсы по различным направлениям:

Приложения

Физические реализации

Механическое моделирование требует моделирования и моделирования сложных физических явлений в рамках многомасштабного и мультифизического подхода. Это подразумевает внедрение и управление методами и инструментами моделирования и оптимизации, которые интегрированы в системный подход. Специальность предназначена для студентов-механиков, которые хотят открыть свой разум для системной инженерии и могут интегрировать различные физики или технологии, а также для студентов-мехатроников, которые хотят повысить свои знания в области оптимизации и междисциплинарных методов моделирования. Специальность обучает студентов надежным и / или оптимизированным методам концепции для конструкций или многих технологических систем, а также основным инструментам моделирования и симуляции, используемым в исследованиях и разработках. Также предлагаются специальные курсы для оригинальных приложений (композиты из нескольких материалов, инновационные преобразователи и приводы , интегрированные системы и т. Д.), Чтобы подготовить студентов к грядущему прорыву в областях, охватывающих материалы и системы. Для некоторых мехатронных систем главный вопрос уже не в том, как реализовать систему управления, а в том, как реализовать исполнительные механизмы. В области мехатроники в основном используются две технологии для создания движения / движения.

Вариант поля

Возникающим вариантом этой области является биомехатроника , цель которой - объединить механические части с человеком, обычно в виде съемных устройств, таких как экзоскелет . Это «реальная» версия киберпрограммы .

Другой вариант - управление движением для усовершенствованной мехатроники, которая в настоящее время признана ключевой технологией в мехатронике. Надежность управления движением будет представлена ​​как функция жесткости и станет основой для практической реализации. Цель движения параметризуется жесткостью управления, которая может изменяться в соответствии с заданием. Устойчивость системы к движению всегда требует очень высокой жесткости контроллера.

Авионика также считается вариантом мехатроники, поскольку она сочетает в себе несколько областей, таких как электроника и телекоммуникации, с аэрокосмической техникой .

Интернет вещей

Интернет вещей (IoT) является между сети физических устройств, внедренных с электроникой , программным обеспечением , датчики , исполнительные механизмы и подключения к сети , которые позволяют эти объекты для сбора и обмена данными .

Интернет вещей и мехатроника дополняют друг друга. Многие интеллектуальные компоненты, связанные с Интернетом вещей, будут по сути мехатронными. Развитие Интернета вещей заставляет инженеров, проектировщиков, 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.

Смотрите также

использованная литература

Источники

  • Брэдли, Доусон и др., Мехатроника, Электроника в продуктах и ​​процессах , Chapman and Hall Verlag, Лондон , 1991.
  • Карнопп, Дин К., Дональд Л. Марголис, Рональд С. 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.
  • Cetinkunt, Sabri, Mechatronics , John Wiley & Sons, Inc, 2007 ISBN  9780471479871
  • Джеймс Дж. Нутаро (2010). Создание программного обеспечения для моделирования: теория и алгоритмы, с приложениями на C ++ . Вайли.
  • Чжан, Цзяньхуа. Мехатроника и автоматизация. Материалы Международной конференции по мехатронике и автоматизации (ICMAE2016). Сямэнь, Китай, 2016 г.

дальнейшее чтение

внешние ссылки