Основні поняття та визначення мехатроніки
Зміст
Основні поняття та визначення мехатроніки
Мехатроніка знаходиться у стадії становлення, і оскільки до сьогоднішнього дня її визначення і базова термінологія ще повністю не сформовані, то доцільно розглянути визначення, які виражають суть предмету мехатроніки як в широкому, так і у вузькому (спеціальному) розумінні.
Загальне визначення мехатроніки
Загальне визначення мехатроніки в широкому розумінні: "Мехатроніка – це нова галузь науки і техніки, присвячена створенню та експлуатації машин і систем з комп'ютерним управлінським рухом, яка базується на знаннях в області механіки, електроніки та мікропроцесорної техніки, інформатики та комп'ютерного управління руху машин і агрегатів".
В даному визначенні підкреслені три елементи мехатронних систем, в основу побудови яких закладена ідея глибокого взаємозв'язку механіки, електроніки та комп'ютерної техніки. Найбільш поширеним графічним символом мехатроніки стали три пересічних кола, поміщені в зовнішню оболонку "Виробництво" – "Менеджмент" – "Вимоги ринку". Таким чином, системна інтеграція трьох зазначених складових є необхідною умовою побудови мехатронної системи.
Спеціальне формулювання мехатроніки
На основі розглянутих вище визначень пропонується наступне спеціальне формулювання предмета мехатроніки: "Мехатроніка – наука, яка вивчає синергетичне об'єднання вузлів точної механіки з електронними, електротехнічними і комп'ютерними компонентами з метою проектування і виробництва якісно нових модулів, систем, машин і комплексів машин з інтелектуальним керуванням функціональних рухів".
Особливості мехатронних систем
- Мехатроніка вивчає особливий методологічний (концептуальний) підхід в побудові машин з якісно новими характеристиками.
- У визначенні підкреслюється синергетичний характер інтеграції складових елементів в мехатронних об'єктах.
- Інтегровані мехатронні елементи вибираються розробником вже на стадії проектування машини.
- Методологічною основою розробки мехатронних систем служать методи паралельного проектування (concurrent engineering methods).
- Базовими об'єктами вивчення мехатроніки є мехатронні модулі, які виконують рухи по одній керованій координаті.
- Мехатронні системи призначені для реалізації заданого руху.
- В сучасних мехатронних системах для забезпечення високої якості реалізації складних і точних рухів застосовуються методи інтелектуального управління (advanced intelligent control).
Історія становлення мехатроніки
Історію мехатроніки прийнято відраховувати з 1969 року, коли японська фірма Yaskawa Electric ввела новий термін "Мехатроніка" як комбінацію слів "Механіка" і "Електроніка". У 1972 році фірма зареєструвала цей термін як товарний знак.
У вітчизняній літературі ще на початку 50-х років використовувався подібний термін – "Механотрон", яким називали електронні лампи з рухомими електродами, що застосовувалися в якості датчиків малих переміщень, прискорень, вібрацій тощо. Починаючи з 80-х років, термін "Мехатроніка" частіше використовується у світовій технічній літературі як назва цілого класу машин з комп'ютерним управлінням рухом.
Рівні розвитку мехатронних систем
Залежно від рівня інтеграції складових елементів, мехатронні системи можна класифікувати за поколіннями:
- Мехатронні модулі першого рівня: мотор-редуктор — механічний редуктор і керований двигун виготовляються як єдиний функціональний елемент.
- Мехатронні модулі другого рівня: з'явилися в 80-х роках, об'єднують приводні модулі з мініатюрними датчиками та електронними блоками для обробки сигналів.
- Мехатронні модулі третього рівня: інтелектуалізація управління функціональними рухами машин і агрегатів завдяки впровадженню мікропроцесорів і контролерів.
У майбутньому мехатронні машини і системи об'єднуватимуться в мехатронні комплекси на базі єдиних інтеграційних платформ, що забезпечить гнучкість техніко-технологічного середовища та високу конкурентоспроможність продукції.
