Мехатроника
Мехатроника
Мехатроника (от слов «механика» и «электроника» – отрасль научно-технического знания, которая базируется на синергетическом объединении узлов точной механики с компьютерными, электронными и электротехническими компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых модулей, систем и машин, включая управление их функциональными движениями. Мехатроника является важной современной особенностью проектирования сложных управляемых физических объектов. Собственно, сам термин «мехатроника» был введен японским инженером Тецуро Мориа в 1969 году. Является также допустимым употребление термина «мехатроника» применительно к электромеханике. Из Японии мехатроника распространилась по всему миру. Из иностранных изданий термин "мехатроника" попал в Россию и стал широко известен. В наше время под мехатроникой понимают системы электропривода с исполнительными органами относительно небольшой мощности, которые обеспечивают прецизионные движения и имеют развитую систему управления. Сам термин «мехатроника» используется, прежде всего, для отделения систем электропривода от общепромышленных и подчеркивания особых требований к мехатронным системам. Именно в таком смысле мехатроника как область техники широко известна в мире.
Основные понятия и параметры
Мехатронный модуль — это функционально и конструктивно самостоятельное изделие для реализации движений с взаимопроникновением и синергетической аппаратно-программной интеграцией составляющих его элементов, имеющих различную физическую природу. Мехатронная система — совокупность нескольких мехатронных модулей и узлов, синергетически связанных между собой для выполнения конкретной функциональной задачи. Обычно мехатронная система является объединением собственно электромеханических компонентов с силовой электроникой, которые управляются с помощью различных ПК, микроконтроллеров или других вычислительных устройств. При этом система в собственно мехатронном подходе, несмотря на использование стандартных компонентов, строится монолитно, при этом конструкторы стараются объединить все части системы воедино без использования лишних интерфейсов между модулями. В частности, применяются встроенные непосредственно в микроконтроллеры АЦП, интеллектуальные силовые преобразователи и другие подобные устройства. Это уменьшает массу и размеры системы, повышает ее надёжность и дает некоторые другие преимущества. Любая система, управляющая группой приводов, может считаться мехатронной.
Иногда система содержит принципиально новые с конструкторской точки зрения узлы, такие как электромагнитные подвесы, которые заменяют обычные подшипниковые узлы. Однако такие подвесы как правило достаточно дороги и сложны в управлении. Одной из областей применения электромагнитных подвесов являются турбины, перекачивающие газ по трубопроводам. Обычные подшипники в данном случае плохи тем, что в смазку проникают газы, и она теряет свои свойства. Многие современные системы являются мехатронными или используют элементы мехатроники, поэтому постепенно мехатроника становится «наукой обо всём». Мехатроника применяется во многих отраслях и направлениях, таких как робототехника, автомобильная, авиационная и космическая техника, медицинское и спортивное оборудование, бытовая техника. Типичная мехатронная система - это тормозная система автомобиля с антиблокировочной системой. Персональный компьютер также является мехатронной системой, поскольку содержит много мехатронных составляющих, таких как жёсткие диски и оптические приводы.
