Відмінності між версіями «Основні поняття та визначення мехатроніки»
Матеріал з Вікі ЦДУ
9754625 (обговорення • внесок) |
9754625 (обговорення • внесок) |
||
| Рядок 1: | Рядок 1: | ||
== Основні поняття та визначення мехатроніки == | == Основні поняття та визначення мехатроніки == | ||
| − | Мехатроніка знаходиться | + | Мехатроніка є міждисциплінарною наукою, яка знаходиться на етапі активного розвитку. Оскільки її термінологія і базові поняття ще остаточно не сформовані, важливо розглянути визначення, що висвітлюють суть цієї науки в різних контекстах. |
=== Загальне визначення мехатроніки === | === Загальне визначення мехатроніки === | ||
| − | + | Мехатроніка в широкому розумінні: | |
| − | '''"Мехатроніка – це | + | '''"Мехатроніка – це галузь науки і техніки, що досліджує створення і експлуатацію машин і систем з комп'ютерним керуванням, що ґрунтується на знаннях у сфері механіки, електроніки, мікропроцесорної техніки, інформатики та комп'ютерного управління рухом машин і агрегатів."''' |
| − | + | Три основні елементи мехатроніки: механіка, електроніка та комп'ютерні технології є ключовими для побудови мехатронних систем. Найчастіше ці компоненти зображують у вигляді трьох пересічних кіл, що символізують їх взаємозв'язок. Інтеграція цих складових створює фундамент для розробки ефективних мехатронних систем. | |
| − | [[Файл: | + | [[Файл:круг.PNG|міні|центр|Рис. 1.1. Визначення мехатронних систем за Ю. В. Подураєвим]] |
| + | === Спеціальне визначення мехатроніки === | ||
| + | На основі різних визначень і підходів пропонується таке спеціальне формулювання: | ||
| + | '''"Мехатроніка – наука, що досліджує синергетичне об'єднання компонентів точної механіки з електронними, електротехнічними та комп'ютерними елементами для проектування і виробництва нових модулів, систем і машин з інтелектуальним керуванням рухом."''' | ||
| − | + | Це визначення підкреслює ключову роль інтеграції різних галузей знань для створення якісно нових машин, які можуть виконувати складні завдання з високим рівнем автоматизації та точністю управління. | |
| − | + | ||
| − | + | ||
=== Особливості мехатронних систем === | === Особливості мехатронних систем === | ||
| − | # Мехатроніка | + | # **Мехатроніка як міждисциплінарна наука:** Вона використовує концептуальний підхід до створення машин з новими функціональними можливостями. Цей підхід застосовний до різних типів машин і систем, але потребує врахування специфіки керованих об'єктів. |
| − | # | + | # **Синергетична інтеграція:** Синергія означає спільну дію компонентів системи для досягнення спільної мети. В мехатронних системах це досягається шляхом інтеграції механічних, електронних і комп'ютерних компонентів, що створює нові властивості системи. |
| − | # | + | # **Розробка інтегрованих систем:** Мехатронні елементи вибираються вже на стадії проектування, що забезпечує єдність функціональності та надійність системи на етапах виробництва і експлуатації. |
| − | # | + | # **Паралельне проектування:** Мехатроніка використовує методи паралельного проектування (concurrent engineering), що передбачає одночасну розробку всіх компонентів системи для досягнення кращої інтеграції. |
| − | # | + | # **Модульна архітектура:** Основними елементами мехатроніки є модулі, що виконують рухи по одній керованій координаті. Ці модулі об'єднуються у складні системи, які мають модульну архітектуру. |
| − | # | + | # **Функціональні рухи:** Основною задачею мехатронних систем є виконання керованих рухів, критерії якості яких визначаються конкретними завданнями автоматизованих систем. |
| − | # В сучасних | + | # **Інтелектуальне управління:** В сучасних системах застосовуються методи інтелектуального управління, що використовують новітні досягнення в теорії управління та обчислювальній техніці. |
=== Історія становлення мехатроніки === | === Історія становлення мехатроніки === | ||
| − | + | Термін "Мехатроніка" був запропонований у 1969 році японською фірмою ''Yaskawa Electric'' як комбінація слів "механіка" і "електроніка". У 1972 році фірма зареєструвала цей термін як торгову марку. | |
| + | |||
| + | У радянській літературі подібний термін – "Механотрон" – використовувався ще на початку 50-х років для позначення електронних ламп з рухомими електродами, що застосовувалися як датчики малих переміщень і прискорень. Починаючи з 80-х років, термін "Мехатроніка" став широко використовуватися в світовій науковій і технічній літературі для позначення класу машин з комп'ютерним управлінням рухом. | ||
| + | |||
| + | === Розвиток мехатронних систем за поколіннями === | ||
| + | Залежно від рівня інтеграції складових елементів, мехатронні системи класифікуються на кілька поколінь: | ||
| + | |||
| + | # **Мехатронні модулі першого покоління:** Це прості модулі, що складаються з об'єднання двох елементів. Прикладом є мотор-редуктор, де механічний редуктор і керований двигун створюють єдиний функціональний блок. Такі модулі широко використовуються в автоматизації виробничих процесів. | ||
| + | # **Мехатронні модулі другого покоління:** З'явилися в 80-х роках завдяки розвитку електронних технологій, що дозволило створювати мініатюрні датчики і електронні блоки для обробки сигналів. Це дозволило об'єднувати механічні, електронні та електротехнічні елементи в єдиний функціональний модуль. | ||
| + | # **Мехатронні системи третього покоління:** Інтелектуалізація процесів управління стала можливою завдяки поширенню мікропроцесорів і контролерів. Системи цього покоління відрізняються високим рівнем автоматизації і точністю функціональних рухів. | ||
| + | |||
| + | === Перспективи розвитку мехатроніки === | ||
| + | У майбутньому мехатронні системи об'єднуватимуться в складні мехатронні комплекси, що ґрунтуватимуться на інтеграційних платформах. Основна мета таких комплексів – досягнення високої продуктивності та гнучкості виробничих процесів. Завдяки можливості реконфігурації систем ці комплекси дозволять створювати конкурентоспроможну продукцію на світових ринках. | ||
| − | + | Мехатроніка поступово інтегрується в різні галузі, зокрема в автомобільну промисловість, робототехніку, мікромашини, побутову техніку та технологічне обладнання. Очікується, що з подальшим розвитком технологій інтеграція механічних, електронних і програмних компонентів стане ще більш глибокою, що дозволить створювати нові типи інтелектуальних систем і комплексів. | |
| − | == | + | == Див. також == |
| − | + | * [[Робототехніка]] | |
| − | + | * [[Автоматизація]] | |
| − | + | * [[Числове програмне керування]] | |
| − | + | * [[Інтелектуальне управління]] | |
| − | + | == Джерела == | |
| + | 1. Подураєв, Ю. В. ''Мехатронні системи.'' – Київ: Наукова думка, 2000. | ||
| + | 2. ''Oxford Illustrated Encyclopedia''. – Oxford University Press, 1992. | ||
| + | 3. Yaskawa Electric Corporation. ''Mechatronics: Combining Mechanics and Electronics.'' – Tokyo: Yaskawa, 1972. | ||
Версія за 08:12, 20 вересня 2024
Зміст
Основні поняття та визначення мехатроніки
Мехатроніка є міждисциплінарною наукою, яка знаходиться на етапі активного розвитку. Оскільки її термінологія і базові поняття ще остаточно не сформовані, важливо розглянути визначення, що висвітлюють суть цієї науки в різних контекстах.
Загальне визначення мехатроніки
Мехатроніка в широкому розумінні: "Мехатроніка – це галузь науки і техніки, що досліджує створення і експлуатацію машин і систем з комп'ютерним керуванням, що ґрунтується на знаннях у сфері механіки, електроніки, мікропроцесорної техніки, інформатики та комп'ютерного управління рухом машин і агрегатів."
Три основні елементи мехатроніки: механіка, електроніка та комп'ютерні технології є ключовими для побудови мехатронних систем. Найчастіше ці компоненти зображують у вигляді трьох пересічних кіл, що символізують їх взаємозв'язок. Інтеграція цих складових створює фундамент для розробки ефективних мехатронних систем.
Файл:Круг.PNG
Рис. 1.1. Визначення мехатронних систем за Ю. В. Подураєвим
Спеціальне визначення мехатроніки
На основі різних визначень і підходів пропонується таке спеціальне формулювання: "Мехатроніка – наука, що досліджує синергетичне об'єднання компонентів точної механіки з електронними, електротехнічними та комп'ютерними елементами для проектування і виробництва нових модулів, систем і машин з інтелектуальним керуванням рухом."
Це визначення підкреслює ключову роль інтеграції різних галузей знань для створення якісно нових машин, які можуть виконувати складні завдання з високим рівнем автоматизації та точністю управління.
Особливості мехатронних систем
- **Мехатроніка як міждисциплінарна наука:** Вона використовує концептуальний підхід до створення машин з новими функціональними можливостями. Цей підхід застосовний до різних типів машин і систем, але потребує врахування специфіки керованих об'єктів.
- **Синергетична інтеграція:** Синергія означає спільну дію компонентів системи для досягнення спільної мети. В мехатронних системах це досягається шляхом інтеграції механічних, електронних і комп'ютерних компонентів, що створює нові властивості системи.
- **Розробка інтегрованих систем:** Мехатронні елементи вибираються вже на стадії проектування, що забезпечує єдність функціональності та надійність системи на етапах виробництва і експлуатації.
- **Паралельне проектування:** Мехатроніка використовує методи паралельного проектування (concurrent engineering), що передбачає одночасну розробку всіх компонентів системи для досягнення кращої інтеграції.
- **Модульна архітектура:** Основними елементами мехатроніки є модулі, що виконують рухи по одній керованій координаті. Ці модулі об'єднуються у складні системи, які мають модульну архітектуру.
- **Функціональні рухи:** Основною задачею мехатронних систем є виконання керованих рухів, критерії якості яких визначаються конкретними завданнями автоматизованих систем.
- **Інтелектуальне управління:** В сучасних системах застосовуються методи інтелектуального управління, що використовують новітні досягнення в теорії управління та обчислювальній техніці.
Історія становлення мехатроніки
Термін "Мехатроніка" був запропонований у 1969 році японською фірмою Yaskawa Electric як комбінація слів "механіка" і "електроніка". У 1972 році фірма зареєструвала цей термін як торгову марку.
У радянській літературі подібний термін – "Механотрон" – використовувався ще на початку 50-х років для позначення електронних ламп з рухомими електродами, що застосовувалися як датчики малих переміщень і прискорень. Починаючи з 80-х років, термін "Мехатроніка" став широко використовуватися в світовій науковій і технічній літературі для позначення класу машин з комп'ютерним управлінням рухом.
Розвиток мехатронних систем за поколіннями
Залежно від рівня інтеграції складових елементів, мехатронні системи класифікуються на кілька поколінь:
- **Мехатронні модулі першого покоління:** Це прості модулі, що складаються з об'єднання двох елементів. Прикладом є мотор-редуктор, де механічний редуктор і керований двигун створюють єдиний функціональний блок. Такі модулі широко використовуються в автоматизації виробничих процесів.
- **Мехатронні модулі другого покоління:** З'явилися в 80-х роках завдяки розвитку електронних технологій, що дозволило створювати мініатюрні датчики і електронні блоки для обробки сигналів. Це дозволило об'єднувати механічні, електронні та електротехнічні елементи в єдиний функціональний модуль.
- **Мехатронні системи третього покоління:** Інтелектуалізація процесів управління стала можливою завдяки поширенню мікропроцесорів і контролерів. Системи цього покоління відрізняються високим рівнем автоматизації і точністю функціональних рухів.
Перспективи розвитку мехатроніки
У майбутньому мехатронні системи об'єднуватимуться в складні мехатронні комплекси, що ґрунтуватимуться на інтеграційних платформах. Основна мета таких комплексів – досягнення високої продуктивності та гнучкості виробничих процесів. Завдяки можливості реконфігурації систем ці комплекси дозволять створювати конкурентоспроможну продукцію на світових ринках.
Мехатроніка поступово інтегрується в різні галузі, зокрема в автомобільну промисловість, робототехніку, мікромашини, побутову техніку та технологічне обладнання. Очікується, що з подальшим розвитком технологій інтеграція механічних, електронних і програмних компонентів стане ще більш глибокою, що дозволить створювати нові типи інтелектуальних систем і комплексів.
Див. також
Джерела
1. Подураєв, Ю. В. Мехатронні системи. – Київ: Наукова думка, 2000. 2. Oxford Illustrated Encyclopedia. – Oxford University Press, 1992. 3. Yaskawa Electric Corporation. Mechatronics: Combining Mechanics and Electronics. – Tokyo: Yaskawa, 1972.
