Mechatronika - Mechatronics
Mechatronika , zwana także inżynierią mechatroniczną , to interdyscyplinarna gałąź inżynierii, która koncentruje się na integracji systemów mechanicznych, elektronicznych i elektrotechnicznych, a także obejmuje kombinację robotyki , elektroniki , informatyki , telekomunikacji , systemów , sterowania i inżynierii produktu .
Wraz z postępem technologicznym z biegiem czasu różne poddziedziny inżynierii odniosły sukces zarówno w adaptacji, jak i mnożeniu. Intencją mechatroniki jest stworzenie rozwiązania projektowego, które ujednolici każdą z tych różnych poddziedzin. Początkowo pole mechatroniki miała być niczym więcej niż połączenie mechaniki i elektroniki, stąd nazwa jest kontaminacja mecha NIC i elek Tronics ; jednakże w miarę jak złożoność systemów technicznych stale ewoluowała, definicja została poszerzona o więcej obszarów technicznych.
Słowo mechatronika pochodzi z języka japońsko-angielskiego i zostało stworzone przez Tetsuro Mori, inżyniera Yaskawa Electric Corporation . Słowo mechatronika zostało zarejestrowane jako znak towarowy przez firmę w Japonii pod numerem rejestracyjnym „46-32714” w 1971 roku. Później firma wydała prawo do publicznego używania tego słowa, a słowo zaczęło być używane na całym świecie. Obecnie słowo to jest tłumaczone na wiele języków i jest uważane za podstawowe pojęcie dla zaawansowanej automatyki przemysłowej.
Wiele osób traktuje mechatronikę jako nowoczesne hasło, które jest synonimem automatyki , robotyki i elektromechaniki .
Francuska norma NF E 01-010 podaje następującą definicję: „podejście mające na celu synergiczną integrację mechaniki, elektroniki, teorii sterowania i informatyki w ramach projektowania i wytwarzania produktu w celu poprawy i/lub optymalizacji jego funkcjonalności”.
Opis
Inżynier mechatronik łączy zasady mechaniki, elektroniki i informatyki, aby stworzyć prostszy, bardziej ekonomiczny i niezawodny system. Termin „mechatronika” został wymyślony przez Tetsuro Mori, starszego inżyniera japońskiej firmy Yaskawa w 1969 roku. Robot przemysłowy jest doskonałym przykładem systemu mechatronicznego; obejmuje aspekty elektroniki, mechaniki i informatyki do wykonywania codziennych zadań.
Cybernetyka inżynierska zajmuje się zagadnieniami inżynierii sterowania systemów mechatronicznych. Służy do sterowania lub regulacji takiego systemu (patrz teoria sterowania ). Dzięki współpracy moduły mechatroniczne realizują cele produkcyjne i dziedziczą elastyczne i sprawne właściwości produkcyjne w schemacie produkcyjnym. Nowoczesne urządzenia produkcyjne składają się z modułów mechatronicznych, które są zintegrowane zgodnie z architekturą sterowania. Najbardziej znane architektury obejmują hierarchię , poliarchię , heterarchię i hybrydę . Sposoby osiągnięcia efektu technicznego są opisane przez algorytmy sterowania , które mogą, ale nie muszą wykorzystywać w swoim projektowaniu metod formalnych . Systemy hybrydowe ważne dla mechatroniki obejmują systemy produkcyjne , napędy synergiczne, łaziki eksploracyjne planet , podsystemy motoryzacyjne, takie jak układy przeciwblokujące i spin-assist, oraz sprzęt codziennego użytku, taki jak kamery z autofokusem, wideo, dyski twarde , odtwarzacze CD i telefony.
Struktura kursu
Studenci Mechatroniki uczęszczają na kursy z różnych dziedzin:
- Matematyka inżynierska
- Inżynieria mechaniczna oraz materiałoznawstwo i inżynieria
- Inżynieria elektroniczna
- Inżynieria elektryczna
- Inżynieria komputerowa ( inżynieria oprogramowania i sprzętu)
- Informatyka
- Inżynieria systemowa
- Inżynieria sterowania
- Inżynieria optyczna
- Telekomunikacja
- Technologia informacyjna
- Robotyka
- Zarządzanie projektami
Aplikacje
- Mechaniczna wizja
- Automatyka i robotyka
- Serwomechanika
- Systemy wykrywania i sterowania
- Inżynieria motoryzacyjna, wyposażenie motoryzacyjne w projektowaniu podsystemów, takich jak układy przeciwblokujące,
- Automatyka budynkowa / Automatyka domowa
- Komputerowe sterowanie maszyną, takie jak maszyny sterowane komputerowo, takie jak frezarki CNC, dysze wodne CNC i przecinarki plazmowe CNC
- Systemy eksperckie
- Towary przemysłowe
- Produkty konsumenckie
- Systemy mechatroniczne
- Mechatronika medyczna, systemy obrazowania medycznego
- Strukturalne systemy dynamiczne
- Systemy transportowe i samochodowe
- Mechatronika jako nowy język samochodu
- Wspomagane komputerowo i zintegrowane systemy produkcyjne
- Projektowanie wspomagane komputerowo
- Systemy inżynieryjne i produkcyjne
- Opakowania
- Mikrokontrolery / PLC
- Mikroprocesory
Wdrożenia fizyczne
Modelowanie mechaniczne wymaga modelowania i symulacji złożonych zjawisk fizycznych w ramach podejścia wieloskalowego i wielofizycznego. Oznacza to wdrożenie i zarządzanie metodami i narzędziami modelowania i optymalizacji, które są zintegrowane w podejściu systemowym. Specjalność skierowana jest do studentów mechaniki, którzy chcą otworzyć swój umysł na inżynierię systemów i potrafią zintegrować różne fizyki lub technologie, a także do studentów mechatroniki, którzy chcą poszerzyć swoją wiedzę w zakresie optymalizacji i multidyscyplinarnych technik symulacji. Specjalność kształci studentów w zakresie solidnych i/lub zoptymalizowanych metod koncepcji konstrukcji lub wielu systemów technologicznych oraz głównych narzędzi modelowania i symulacji stosowanych w R&D. Proponowane są również specjalne kursy do zastosowań oryginalnych (kompozyty wielomateriałowe, innowacyjne przetworniki i siłowniki , systemy zintegrowane, …) w celu przygotowania studentów do nadchodzącego przełomu w dziedzinach obejmujących materiały i systemy. W przypadku niektórych systemów mechatronicznych głównym problemem nie jest już sposób wdrożenia systemu sterowania, ale sposób wdrożenia siłowników. W dziedzinie mechatronicznej do wytwarzania ruchu/ruchu wykorzystywane są głównie dwie technologie.
Wariant pola
Powstającym wariantem tej dziedziny jest biomechatronika , której celem jest integracja części mechanicznych z człowiekiem, najczęściej w postaci wymiennych gadżetów, takich jak egzoszkielet . To jest „prawdziwa” wersja cyberware .
Innym wariantem jest sterowanie ruchem dla Advanced Mechatronics, obecnie uznawane za kluczową technologię w mechatronice. Solidność sterowania ruchem będzie reprezentowana jako funkcja sztywności i podstawa praktycznej realizacji. Cel ruchu jest parametryzowany przez sztywność sterowania, która może być zmienna w zależności od odniesienia zadania. Solidność ruchu systemu zawsze wymaga bardzo dużej sztywności w sterowniku.
Awionika jest również uważana za odmianę mechatroniki, ponieważ łączy kilka dziedzin, takich jak elektronika i telekomunikacja, z inżynierią lotniczą .
Internet przedmiotów
Internet rzeczy (Internet przedmiotów) jest inter-sieci urządzeń fizycznych, osadzonych z elektroniki , oprogramowania , czujników , siłowników i połączeń sieciowych , które umożliwiają tych obiektów do gromadzenia i wymiany danych .
IoT i mechatronika uzupełniają się. Wiele inteligentnych komponentów związanych z Internetem Rzeczy będzie zasadniczo mechatronicznych. Rozwój IoT zmusza inżynierów mechatroników, projektantów, praktyków i nauczycieli do badania sposobów postrzegania, projektowania i wytwarzania systemów i komponentów mechatronicznych. Pozwala im to stawić czoła nowym problemom, takim jak bezpieczeństwo danych, etyka maszyn i interfejs człowiek-maszyna.
Zobacz też
- Cybernetyka
- Teoria kontroli
- Ekomechatronika
- Elektromechanika
- Inżynieria materiałowa
- Technologia inżynierii mechanicznej
- Robotyka
- Inżynieria systemowa
- Biomechatronika
Bibliografia
Źródła
- Bradley, Dawson i in., Mechatronika, Elektronika w produktach i procesach , Chapman i Hall Verlag, Londyn , 1991.
- Karnopp, Dean C., Donald L. Margolis, Ronald C. Rosenberg, Dynamika systemu: modelowanie i symulacja systemów mechatronicznych , wydanie 4, Wiley, 2006. ISBN 0-471-70965-4 Bestsellerowa książka o dynamice systemów z wykorzystaniem podejścia grafu wiązań.
- Cetinkunt, Sabri, Mechatronika , John Wiley & Sons, Inc, 2007 ISBN 9780471479871
- James J. Nutaro (2010). Budowanie oprogramowania do symulacji: teoria i algorytmy, z aplikacjami w C++ . Wileya.
- Zhang, Jianhua. Mechatronika i Inżynieria Automatyki. Materiały z Międzynarodowej Konferencji Mechatroniki i Inżynierii Automatyki (ICMAE2016). Xiamen, Chiny, 2016.
Dalsza lektura
- Biskup Robert H., Mechatronika: wprowadzenie . Prasa CRC , 2006.
- De Silva, Clarence W., Mechatronika: zintegrowane podejście . Prasa CRC, 2005
- Onwubolu, Godfrey C., Mechatronika: zasady i zastosowania . Butterworth-Heinemann, 2005.
- Rankers, Adrian M., Dynamika maszyn w systemach mechatronicznych . Uniwersytet Twente, 1997
Zewnętrzne linki
- Transakcje IEEE/ASME dotyczące mechatroniki.
- Dziennik Mechatroniki – Elsevier
- zastosowania i realizacja mechatroniczna Lista publikacji dotyczących przykładów
- Instytucja Inżynierów Mechaników - Mechatronika, Informatyka i Kontroli Group (MICG)
- NF E 01-010 2008 – AFNOR ( norma francuska NF E 01-010 )
- XP E 01-013 2009 – AFNOR (norma francuska NF E 01-013)