Mechatronika - Mechatronics

Mechatronický systém

Mechatronika , nazývaná také mechatronické inženýrství , je interdisciplinární obor inženýrství, který se zaměřuje na integraci mechanických, elektronických a elektrotechnických systémů a zahrnuje také kombinaci robotiky , elektroniky , počítačové vědy , telekomunikací , systémů , řízení a produktového inženýrství.

Jak technologie postupuje v průběhu času, různé dílčí oblasti inženýrství se podařilo přizpůsobit i rozmnožovat. Záměrem mechatroniky je vytvořit konstrukční řešení, které sjednotí každé z těchto různých podoborů. Původně nemělo být pole mechatroniky ničím jiným než kombinací mechaniky a elektroniky, a proto se název nazýval portmanteau mechaniky a elektroniky ; jak se však složitost technických systémů stále vyvíjela, definice byla rozšířena tak, aby zahrnovala více technických oblastí.

Slovo mechatronika pochází z japonštiny a angličtiny a vytvořil jej Tetsuro Mori, inženýr společnosti Yaskawa Electric Corporation . Slovo mechatronics bylo zaregistrováno jako ochranná známka společností v Japonsku s registračním číslem „46-32714“ v roce 1971. Společnost později uvolnila právo používat toto slovo veřejnosti a slovo se začalo používat globálně. V současné době je slovo přeloženo do mnoha jazyků a je považováno za zásadní termín pro pokročilý automatizovaný průmysl.

Mnoho lidí považuje mechatroniku za moderní módní slovo, které je synonymem automatizace , robotiky a elektromechanického inženýrství .

Francouzská norma NF E 01-010 uvádí následující definici: „přístup zaměřený na synergickou integraci mechaniky, elektroniky, teorie řízení a počítačové vědy v rámci návrhu a výroby produktů s cílem zlepšit a/nebo optimalizovat její funkčnost“.

Popis

Aerial Euler diagram z webových stránek RPI popisuje pole, která tvoří mechatroniku

Inženýr mechatroniky spojuje principy mechaniky, elektroniky a výpočetní techniky, aby vytvořil jednodušší, ekonomičtější a spolehlivější systém. Termín „mechatronika“ vytvořil Tetsuro Mori, hlavní inženýr japonské společnosti Yaskawa v roce 1969. Průmyslový robot je ukázkovým příkladem systému mechatroniky; zahrnuje aspekty elektroniky, mechaniky a výpočetní techniky pro každodenní práci.

Inženýrská kybernetika se zabývá otázkou řídicí techniky mechatronických systémů. Slouží k ovládání nebo regulaci takového systému (viz teorie řízení ). Díky spolupráci provádějí mechatronické moduly výrobní cíle a dědí flexibilní a agilní výrobní vlastnosti ve výrobním schématu. Moderní výrobní zařízení se skládá z mechatronických modulů, které jsou integrovány podle řídicí architektury. Nejznámější architektury zahrnují hierarchii , polyarchii , heterarchii a hybrid. Metody pro dosažení technického účinku jsou popsány řídícími algoritmy , které mohou, ale nemusí využívat formální metody při jejich návrhu. Mezi hybridní systémy důležité pro mechatroniku patří produkční systémy , synergické pohony, planetové průzkumné rovery , automobilové subsystémy, jako jsou protiblokovací systémy brzd a pomoc při roztočení, a každodenní vybavení, jako jsou kamery s automatickým zaostřováním, video, pevné disky , přehrávače CD a telefony.

Struktura kurzu

Studenti mechatroniky absolvují kurzy v různých oblastech:

Aplikace

Fyzické implementace

Mechanické modelování vyžaduje modelování a simulaci fyzikálně složitých jevů v rámci víceúrovňového a vícefyzického přístupu. To znamená implementovat a spravovat metody a nástroje modelování a optimalizace, které jsou integrovány do systémového přístupu. Specializace je určena pro studenty mechaniky, kteří chtějí otevřít svou mysl systémovému inženýrství a kteří jsou schopni integrovat různé fyziky nebo technologie, a také pro studenty mechatroniky, kteří chtějí rozšířit své znalosti v oblasti optimalizace a multidisciplinárních simulačních technik. Specializace vzdělává studenty v robustních a/nebo optimalizovaných koncepčních metodách pro struktury nebo mnoho technologických systémů a v hlavních nástrojích modelování a simulace používaných ve výzkumu a vývoji. Jsou také navrženy speciální kurzy pro originální aplikace (kompozity z více materiálů, inovující měniče a akční členy , integrované systémy, ...), které připraví studenty na nadcházející průlom v oblastech pokrývajících materiály a systémy. U některých mechatronických systémů již hlavním problémem není, jak implementovat řídicí systém, ale jak implementovat akční členy. V mechatronickém poli se k pohybu/pohybu používají hlavně dvě technologie.

Varianta pole

Nově vznikající variantou tohoto oboru je biomechatronika , jejímž cílem je integrovat mechanické části s člověkem, obvykle ve formě odnímatelných pomůcek, jako je exoskeleton . Toto je „skutečná“ verze kyberwaru .

Další variantou je Motion control for Advanced Mechatronics, v současnosti uznávaný jako klíčová technologie v mechatronice. Robustnost řízení pohybu bude reprezentována jako funkce tuhosti a základ pro praktickou realizaci. Cíl pohybu je parametrizován tuhostí ovládání, která může být proměnná podle reference úkolu. Robustnost pohybu systému vždy vyžaduje velmi vysokou tuhost ovladače.

Avionika je také považována za variantu mechatroniky, protože kombinuje několik oborů, jako je elektronika a telekomunikace, s leteckým inženýrstvím .

Internet věcí

Internet věcí (Internet věcí) je inter-networking z fyzických zařízení, vestavěné s elektronikou , software , senzorů , akčních členů a připojení k síti , které umožní tyto objekty shromažďovat a vyměňovat údaje .

IoT a mechatronika se doplňují. Mnoho chytrých komponent spojených s internetem věcí bude v podstatě mechatronických. Vývoj internetu věcí nutí inženýry, designéry, praktiky a pedagogy mechatroniků, aby zkoumali způsoby, jakými jsou mechatronické systémy a součásti vnímány, navrhovány a vyráběny. To jim umožňuje čelit novým problémům, jako je zabezpečení dat, etika strojů a rozhraní člověk-stroj.

Viz také

Reference

Prameny

  • Bradley, Dawson et al., Mechatronics, Electronics in products and processes , Chapman and Hall Verlag, London , 1991.
  • Karnopp, Dean C., Donald L. Margolis, Ronald C. Rosenberg, System Dynamics: Modeling and Simulation of Mechatronic Systems , 4th Edition, Wiley, 2006. ISBN  0-471-70965-4 Nejprodávanější kniha o dynamice systému pomocí přístupu grafu vazby.
  • Cetinkunt, Sabri, Mechatronics , John Wiley & Sons, Inc, 2007 ISBN  9780471479871
  • James J. Nutaro (2010). Stavební software pro simulaci: teorie a algoritmy, s aplikacemi v C ++ . Wiley.
  • Zhang, Jianhua. Mechatronika a automatizační technika. Proceedings of the International Conference on Mechatronics and Automation Engineering (ICMAE2016). Xiamen, Čína, 2016.

Další čtení

externí odkazy