Мехатроніка - що це таке? Основи мехатроніки. Мехатроніка та робототехніка (спеціальність): ким працювати?

ХХ століття було дуже плідним на виникненнянових наук, однією з яких є мехатроніка. Ким працювати після освоєння цієї дисципліни? Що вона є і чим займається? Наскільки вона важлива у сучасному житті? Які вона відкриває перспективи? Ким працюють люди, які вивчають цю дисципліну в університетах та самостійно? Ось неповний список питань, на які буде надано відповідь у статті.

Що таке мехатроніка?

Цей термін було отримано при з'єднанні слів«механіка» та «електроніка». Вперше він був застосований у 1969 році. На даний момент часу мехатроніка – це наука, яка присвячена створенню та цілеспрямованій експлуатації машин та систем, рух яких визначається електронно-обчислювальною технікою. Вона базується на знаннях механіки, мікропроцесорної техніки, інформатики, електроніки та комп'ютерного управління рухами агрегатів і машин. Вивчити основи мехатроніки можна за бажання, оскільки науково-освітньої літератури з цього напряму достатньо. Для більшого доведеться докласти значних зусиль, щоб знайти потрібний матеріал. Хоча можна, теоретично, і самому здогадатися, що є мехатронікою. Що це таке ми вже з'ясували, перейдемо до окремих аспектів.

Зв'язок із робототехнікою

Дуже часто їх можна зустріти разом.Чому так? Справа в тому, що робототехніка - це найперспективніший напрямок мехатроніки, який може розвиватися виключно в її рамках. Тут потрібно зробити невеликий відступ. Справа в тому, що зараз мехатроніка займається автомобільною, авіаційною, космічною, побутовою, медичною та спортивною технікою. Але щоб виготовляти предмети цього існують окремі спеціальності. І спеціально, щоб наголосити на тому, що студенти займатимуться проектуванням роботів, верстатів з чисельно-програмним управлінням та подібних пристроїв, а також їх створенням, напрямом підготовки і називається «мехатроніка та робототехніка».

Загальний опис практичної складової

Що нам дає мехатроніка?Що це з точки зору практики створення? Давайте розглянемо загальну схему побудови машин, які мають комп'ютерне керування та орієнтовані на те, щоб автоматизувати виробничі та побутові завдання. Зовнішнім середовищем для них є технологічне оточення, з яким відбуватиметься взаємодія. Коли мехатронна система виконує свої функції, це відбувається завдяки робочим органам. Слід зазначити, що цей науковий напрямок є досить молодим, у ньому багато неточностей і розпливчастих формулювань навіть у науковій літературі, тому згодом деякі теоретичні принципи можуть змінитися. Мехатронні системи формуються із трьох частин, які пов'язані між собою інформаційними та енергетичними потоками:

1. Електромеханічні.Сюди відносять механічні ланки, передачі, електродвигуни, детектори, робочий орган, додаткові електротехнічні елементи, детектори. Усі складові використовуються для того, щоб забезпечити необхідні рухи. p align="justify"> Особливу важливість для коректного виконання поставлених завдань мають сенсори. Вони збирають дані про стан об'єкта робіт та зовнішнього середовища, безпосередньо мехатронного пристрою та його складових.
2. Електронний. Сюди відносять мікроелектронні пристрої, силові перетворювачі та вимірювальні ланцюги.
3. Комп'ютерний. Сюди відносяться мікроконтролери та електронно-обчислювальні машини найвищого рівня.

Основні функції мехатронних систем

На даний момент часу їх виділяють 4:

1. Управління процесом механічного руху в режимі реального часу з одночасною обробкою інформації, що надходять з їх сенсорів.
2. Співорганізація своїх дій із зовнішніми джерелами впливу.
3. Взаємодія з людиною через спеціальний інтерфейс в автономному режимі або в реальному часі.
4. Організація обміну даними між сенсорами, периферійними пристроями та іншими елементами системи.

Завдання мехатроніки

Вони мають вирішувати проблему перетворення вхіднийінформації, що надходить з верхнього рівня управління у необхідні механічні рухи. При цьому зазвичай використовується принцип зворотного зв'язку. У проектуванні це завдання виявляється у тому, що відбувається інтеграція в один функціональний модуль кількох елементів, що мають різну природу – у цьому специфічність, яку має мехатроніка. Спеціальність людей, які займаються виконанням цих цілей може бути різною. В ідеалі при наданні запланованої інформації виходитиме бажаний результат. Допомогти в цій апаратній складовій має програмне забезпечення.

Перевага мехатронного підходу під час вирішення реальних завдань

Порівняння буде проводитись із традиційними засобами автоматизації:

1. Відносно низька вартість систем, що досягається завдяки значній інтеграції, стандартизації та уніфікації всіх складових інтерфейсів та елементів.
2. Можливість реалізації точних та складних рухів завдяки методам інтелектуального управління.
3. Високий рівень надійності, довговічності та схибленості.
4. Компактність модулів, що використовується, що дозволяє обходитися меншою площею. Також їх можна відносно легко поєднувати задля досягнення можливості виконання конкретних завдань.
5. Завдяки спрощенню кінематичних ланцюгів машини мають хороші динамічні та масогабаритні характеристики.

Ось завдяки чому розвивається мехатроніка таробототехніка. Спеціальність у даному випадку дозволяє отримати вже відібрані та готові до вивчення дані, тоді як при самоосвіті доведеться все шукати самому.

Приклади мехатроніки у реальному житті

Де можна знайти такі системи біля нас? Для цього пропоную поглянути на такі галузі людської діяльності:

1. Верстатобудування та виготовлення обладнання для проведення автоматизації технологічних процесів.
2. Робототехніка.
3. Військова, космічна та авіаційна техніка.
4. Автомобілебудування (так, мехатронними системами є стабілізація руху, автоматичне паркування та подібні розробки).
5. Різні нестандартні засоби пересування та транспортування (електролелери, вантажні візки, інвалідні візки, електровелосипеди).
6. Контрольно-вимірювальні машини та пристрої.
7. Офісна техніка (факсимільні та копіювальні апарати).
8. Медичне обладнання (реанімаційне, реабілітаційне, клінічне).
9. Побутова техніка (швейні, посудомийні, пральні та інші машини такого типу).
10. Тренажери для підготовки операторів, водіїв, пілотів.
11. Системи світлового та звукового оформлення.
12. Мікромашини (активно використовуються в медицині, біотехнологіях, засобах телекомунікації).

Продовжувати цей список можна ще довго.

Вища освіта: мехатроніка та робототехніка

ВНЗ пропонують можливість навчання широкому спектру професійних умінь. Цей список може бути дуже довгим, але постараємося зробити його якнайкоротше:

1. Проводити оцінку актуальності, перспективності та значущості проектів.
2. Розробляти інформаційні, електромеханічні, електрогідравлічні, електронні та мікропроцесорні макети модулів систем.
3. Створювати програмне забезпечення, щоб у разі потреби здійснювати управління мехатронними приладами.
4. Складатиме проектні документи, в яких описуватиметься конструкція та процес виготовлення окремих деталей.
5. Контролювати розробки щодо відповідності стандартам.
6. Виготовляти, збирати та випробовувати проектовану техніку.
7. Складати патентні та ліцензійні паспорти.
8. Робити модернізацію та налагодження мехатронних систем.
9. Готують інструкцію щодо використання пристрою.

Ось що може надати своїм студентам будь-хтоліцензований міністерством освіти факультет мехатроніки та робототехніки. Їх мало, здебільшого існують окремі кафедри, але й на них можна здобути необхідну освіту.

Самореалізація людини, якій відома мехатроніка та робототехніка: ким працювати?

Де можна буде працевлаштуватись після отриманняосвіти? Фахівці даного профілю створюють та конструюють робототехнічні системи промислового та побутового використання. Також вони можуть розробляти програмне забезпечення, щоб забезпечити керування ними та зручну експлуатацію. Після здобуття освіти зазвичай починають працювати на посаді помічників конструкторів, програмістів та техніків, хоча перспективи подальшого місця роботи дуже широкі, адже полегшення праці людини та покращення її результату – ось кінцеве завдання, яке має мехатроніка. Що це таке ми вже вивчили. І насамкінець хочемо повідомити, що потенційно можна буде займатися одним із таких видів діяльності:

1. Науково-дослідницькі.
2. Проектно-конструкторською.
3. Експлуатаційний.
4. Організаційно-управлінської.

Особливістю даної спеціальності є те,що відчувається значний брак кадрів. Тому не рідкістю є факти працевлаштування навіть самоучок, які змогли продемонструвати значний рівень умінь та практичних навичок.

висновок

Всі професії є важливими, всі вони потрібні.Не перебільшуючи, можна сказати, що описана нами – одна із спеціальностей майбутнього. Попит на працівників розумової праці такого профілю постійно зростає. Цей факт, а також хороший рівень грошового забезпечення дозволяє говорити нам про те, що в цей напрямок стане значно популярнішим у найближчих десятиліттях. Можливо, що спеціальності юристів, економістів та управлінців відійдуть на задній план, і вперед вийде мехатроніка. Що це таке, ми вже знаємо, а з розумінням важливості цієї наукової дисципліни приходитиме і згода з цими словами.