Mekatronik

Mekatronik  är ett område av vetenskap och teknik baserat på den synergistiska kombinationen av finmekaniska enheter med elektroniska , elektriska och datorkomponenter som säkerställer design och produktion av kvalitativt nya mekanismer, maskiner och system med intelligent kontroll av deras funktionella rörelser.

Mål, mål och metoder

Utvecklingen av mekatronik sker utifrån en kombination av information från ett antal heterogena och isolerade områden: finmekanik, elektroteknik, mikroelektronik, informationsteknik, kraftelektronik och andra vetenskapliga och tekniska discipliner. Man tror att resultatet av deras gemensamma användning kan kallas "verkligt mekatroniskt" endast när dess komponenter bildar ett system med fundamentalt nya egenskaper som inte observeras i dess beståndsdelar [1] .

Mekatronikens huvudmål, som en vetenskaplig och teknisk disciplin, är utvecklingen av i grunden nya funktionella enheter, block och moduler som implementerar motoriska funktioner, som används som grund för mobila intelligenta maskiner och system. I detta avseende är ämnet mekatronik de tekniska processerna för att designa och producera system och maskiner som kan implementera den nödvändiga motorfunktionaliteten. Metodiken som används inom ramen för mekatronik är baserad på ömsesidig integration av teknologier, strukturella element, informations- och energiprocesser från en hel lista av naturvetenskapliga och tekniska områden (datavetenskap, precisionsmekanik, mikroelektronik, automatisk styrning, etc.) som har olika fysisk natur och, tillsammans, ligger i hjärtat av mekatroniken dess tvärvetenskapliga väsen [2] . Således, strävar efter ett systematiskt tillvägagångssätt, förkroppsligar mekatronik övervinnandet av den klassiska vetenskapliga principen om nedbrytning [3] .

Om termen

Sedan 1930-talet, i vissa främmande länder (se Drive Technology Department of Siemens) och USSR , används termen elektrisk drivning (förkortad elektrisk drivning ) för att namnge system för att tillhandahålla de nödvändiga rörelserna genom elektricitet .

Med utvecklingen av elektriska drivenheter och möjligheterna för deras tillämpning i industri-, produktions- och transportsystem har behovet av fullständig integrering av den elektriska drivningens beståndsdelar blivit uppenbart: mekanik, elektriska maskiner, kraftelektronik, mikroprocessorteknik och mjukvara för den mest kompletta användningen av den elektriska drivenhetens möjligheter och ger dem precisionsrörelser.

Eftersom dessa trender var mest utvecklade i Japan , och de inte var bekanta med termen "elektrisk drivning" som ett oberoende tekniskt system, introducerades termen "mekatronik" i Japan för att beskriva dessa system. Den direkta författaren är japanen Tetsuro Mori (Tetsuro Mori), en senior ingenjör vid Yaskawa Electric , och själva termen dök upp 1969 [4] .

Termen består av två delar - "meka-", från ordet mekanik och "-tronik", från ordet elektronik . Till en början var denna term ett varumärke (registrerat 1972), men efter dess utbredda användning övergav företaget användningen som ett registrerat varumärke.

Från Japan spreds mekatroniken över hela världen. Från utländska publikationer kom termen "mekatronik" till Ryssland och blev allmänt känd.

Nu förstås mekatronik som elektriska drivsystem med ställdon med relativt låg effekt, som ger precisionsrörelser och har ett utvecklat styrsystem. Själva termen "mekatronik" används främst för att separera från allmänna industriella elektriska drivsystem och för att betona de speciella kraven för mekatroniska system. Det är i denna mening som mekatronik som tekniskt område är känt i världen.

Relaterade begrepp

Standarddefinition (1995):

En mekatronisk modul är en funktionellt och strukturellt oberoende produkt för implementering av rörelser med interpenetration och synergistisk hårdvaru-mjukvaruintegrering av dess beståndsdelar som har en annan fysisk natur.

Element av olika fysisk karaktär inkluderar mekaniska, elektriska, elektroniska, digitala, pneumatiska, hydrauliska, informations-, etc. komponenter.

Ett mekatroniskt system är en uppsättning av flera mekatroniska moduler och sammansättningar som är synergistiskt sammankopplade för att utföra en specifik funktionsuppgift.

Vanligtvis är ett mekatroniskt system en kombination av elektromekaniska komponenter med kraftelektronik, som styrs av olika mikrokontroller , datorer eller andra datorenheter. Samtidigt är systemet i ett verkligt mekatroniskt tillvägagångssätt, trots användningen av standardkomponenter, byggt så monolitiskt som möjligt, konstruktörerna försöker kombinera alla delar av systemet utan att använda onödiga gränssnitt mellan moduler. I synnerhet med användning av ADC:er inbyggda direkt i mikrokontroller , intelligenta effektomvandlare, etc. Detta minskar vikten och storleken på systemet, ökar dess tillförlitlighet och ger några andra fördelar. Alla system som styr en grupp av enheter kan betraktas som mekatroniska.

Ibland innehåller systemet komponenter som är fundamentalt nya ur designsynpunkt, till exempel elektromagnetiska upphängningar som ersätter konventionella lagerenheter . Sådana upphängningar är dyra och svåra att hantera och används sällan i Ryssland (från och med 2005). Ett av tillämpningsområdena för elektromagnetiska suspensioner är turbiner som pumpar gas genom rörledningar. Konventionella lager är dåliga här eftersom gaser tränger in i smörjmedlet - det förlorar sina egenskaper.

Mekatronik idag

Många moderna system är mekatroniska eller använder element av mekatronik, så mekatronik håller gradvis på att bli en "vetenskap om allt". Mekatronik används inom många branscher och områden, till exempel: robotik , fordon, flyg- och rymdteknik , medicinsk och sportutrustning, hushållsapparater , exoskelett

Exempel på mekatroniska system

Ett typiskt mekatroniskt system är bromssystemet i en bil med ABS (låsningsfria bromssystem).

En persondator är också ett mekatroniskt system: en dator innehåller många mekatroniska komponenter: hårddiskar, optiska enheter [1] .

• robotar
• CNC- maskiner
• pneumatisk post
• exoskelett

Se även

• Elektromekanotronik
• Cyberfysiskt system
• mekatron
• Synergi

Anteckningar

1. ↑ 1 2 Poduraev Yu. V. Introduktion // Mekatronik: grunder, metoder, tillämpningar. - 2:a. - M . : "Engineering", 2007. - S. 10. - 256 sid. - ISBN 978-5-217-03388-1 .
2. ↑ Poduraev Yu. V. Begreppet mekatronik // Mekatronik: grunder, metoder, tillämpningar. - 2:a. - M . : "Engineering", 2007. - S. 16. - 256 sid. - ISBN 978-5-217-03388-1 .
3. ↑ B. M. Gotlib. Förord ​​// Introduktion till mekatronik. Handledning. - Jekaterinburg : Ural State University of Communications, 2007. - S. 8. - 782 sid.
4. ↑ B. M. Gotlib. Mekatronik - grunden för en ny generation av intellektuell teknik // Introduktion till mekatronik. Handledning. - Jekaterinburg: Ural State University of Communications, 2007. - P. 11. - 782 sid.

Litteratur

• Mekatronik: Översatt från japanska. / Ishii H., Inoue H., Shimoyama I. et al. - M .: Mir, 1988. - S. 318. - ISBN 5-03-000059-3
• Introduktion till mekatronik: I 2 böcker. Lärobok / A. K. Tugengold, I. V. Boguslavsky, E. A. Lukyanov och andra. Ed. A.K. Tugengold. — Rostov n/a. : DSTU Publishing Center, 2004. - ISBN 5-7890-0294-3 .
• Karnaukhov N. F. Elektromekaniska och mekatroniska system. — Rostov n/a. : Phoenix, 2006. - 320 sid. - (Högre utbildning). - 3000 exemplar.  — ISBN 5-222-08228-8 .
• Egorov O. D. , Poduraev Yu. V. Design av mekatroniska moduler. - M .: Förlag för MSTU "Stankin", 2004. - 368 sid.
• Braga N.  Skapande av robotar hemma. - M. : NT Press, 2007. - 368 sid. - ISBN 5-477-00749-4 .
• Kamlyuk V.S., Kamlyuk D.V. Mekatroniska moduler och system i teknisk utrustning för mikroelektronik: lärobok - Minsk: RIPO, 2016. - 383 s. : diagram, tab. — Bibliograf. i bok. — ISBN 978-985-503-627-3
• Kamlyuk V. S. Nytt paradigm - mekatronisering. - Moskva: ed.sis. Ridero, 2018. - 32 sid. UDC 82- 9, BBC 76.01, K18- ISBN 978-5-4493-7287-1

Länkar

• "Teoretiska och praktiska problem med utvecklingen av mekatronik" (otillgänglig länk) . Arkiverad från originalet den 8 januari 2007. (obestämd) 

Ordböcker och uppslagsverk	stor kines Stor ryss Treccani
I bibliografiska kataloger BNF : 119850628 GND : 4238812-0 J9U : 987007551577105171 LCCN : sh93001518 NDL : 01080340 NKC : ph122728