Основные понятия и определения мехатроники
Современный термин «Мехатроника» («Mechatronics»), согласно японским источникам, был введен фирмой Yaskawa Electric в 1969 году и зарегистрирован как торговая марка в 1972 году. Это название получено комбинацией слов «МЕХАника» и «элекТРОНИКА».
Начиная с 80-х годов прошлого века, термин «Мехатроника» все чаще применяется в мировой технической литературе как название целого класса машин с компьютерным управлением движением.
Мехатроника находится только в стадии становления, поэтому на сегодняшний день ее определения и базовая терминология еще полностью не сформированы.
Общее определение мехатроники в широком понимании дано в 1995 году в Государственном образовательном стандарте РФ специальности «Мехатроника»:
В данном определении особо подчеркнута триединая сущность мехатронных систем (МС), в основу построения которых заложена идея глубокой взаимосвязи механических, электронных и компьютерных элементов. Именно поэтому наиболее распространенным графическим символом мехатроники стали три пересекающихся круга (рис. 1.1), помещенные во внешнюю оболочку «Производство» — «Менеджмент» — «Требования рынка».
Рис. 1.1 Определение мехатронных систем
Таким образом, системная интеграция трех указанных видов элементов является необходимым условием построения мехатронной системы.
Известно несколько определений, опубликованных в периодических изданиях, трудах международных конференций и симпозиумов, где понятие о мехатронике конкретизируется и специализируется. На основе этих определений предложена следующая формулировка предмета мехатроники:
Мехатроника изучает синергетическое объединение узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами с целью проектирования и производства качественно новых модулей, систем, машин и комплексов машин с интеллектуальным управлением их функциональными движениями.
Это определение можно прокомментировать следующим образом:
Мехатроника изучает новый методологический подход (в некоторых работах даже используются более укрупненные понятия – «философия», «парадигма») в построении машин с качественно новыми характеристиками.
Важно подчеркнуть, что этот подход является весьма универсальным и может быть применен в машинах и системах различного назначения. Но при этом следует отметить, что обеспечить высокое качество управления мехатронной системой можно только с учетом специфики конкретного управляемого объекта. Поэтому учебные курсы по мехатронике целесообразно включать в программы подготовки по специальностям, предметом которых являются конкретные классы производственных машин и процессов (например, «Автоматизация технологических процессов и производств», «Металлорежущие станки», «Машины для обработки металлов давлением», «Роботы и робототехнические системы» и т. д.).
- В определении подчеркивается синергетический характер интеграции составляющих элементов в мехатронных объектах. Синергия – это совместное действие, направленное на достижение общей цели. При этом составляющие части не просто дополняют друг друга, но объединяются таким образом, что образованная система обладает качественно новыми свойствами.
В мехатронике все энергетические и информационные потоки направлены на достижение единой цели – реализации заданного управляемого движения. В некоторых определениях вместо термина «синергетическое» используются понятия «органическое», «системное» соединение частей в мехатронную систему.
Интегрированные мехатронные элементы выбираются разработчиком уже на стадии проектирования машины, а затем обеспечивается необходимая инженерная и технологическая поддержка при производстве и эксплуатации машины. В этом радикальное отличие мехатронных машин от традиционных, когда зачастую пользователь был вынужден самостоятельно объединять в систему разнородные механические, электронные и информационно-управляющие устройства различных изготовителей. Именно поэтому многие сложные комплексы (например, некоторые гибкие производственные системы в отечественном машиностроении) показали на практике низкую надежность и невысокую технико-экономическую эффективность.
Методологической основой разработки мехатронных систем служат методы параллельного проектирования. При традиционном проектировании машин с компьютерным управлением последовательно проводится разработка механической, электронной, сенсорной и компьютерной частей системы, а затем выбор интерфейсных блоков. Парадигма параллельного проектирования заключается в одновременном и взаимосвязанном синтезе всех компонентов системы.
Базовыми объектами изучения мехатроники являются мехатронные модули, которые выполняют движения, как правило, по одной управляемой координате. Из таких модулей, как из функциональных кубиков, компонуются сложные системы модульной архитектуры.
Мехатронные системы предназначены, как следует из определения, для реализации заданного движения. Критерии качества выполнения движения мехатронными системами (МС) являются проблемно-ориентированными, т. е. определяются постановкой конкретной прикладной задачи. Специфика задач автоматизированного машиностроения состоит в реализации перемещения выходного звена – рабочего органа технологической машины (например, инструмента для механообработки). При этом необходимо координировать управление пространственным перемещением МС с управлением различными внешними процессами. Таким образом, в мехатронике рассматривают многосвязные системы. Многосвязность системы означает, что движение каждого звена влияет на движение остальных звеньев. Указанное взаимовлияние происходит через механическое устройство как общую нагрузку, через общий источник энергии, а также вследствие естественных и искусственных динамических связей между каналами управления в блоке приводов. Следовательно, необходимо формировать управление движением мехатронной системы (особенно на высоких скоростях, где влияние динамических факторов существенно) с учетом перекрестных связей. Примерами таких процессов могут служить регулирование силового взаимодействия рабочего органа с объектом работ при механообработке, контроль и диагностика текущего состояния критических элементов МС (инструмента, силового преобразователя), управление дополнительными технологическими воздействиями (тепловыми, электрическими, электрохимическими) на объект работ при комбинированных методах обработки, управление вспомогательным оборудованием комплекса (конвейерами, загрузочными устройствами и т. п.), выдача и прием сигналов от устройств электроавтоматики (клапанов, реле, переключателей). Такие сложные координированные движения мехатронных систем будем в дальнейшем называть функциональными движениями.
В современных МС для обеспечения высокого качества реализации сложных и точных движений применяются методы интеллектуального управления. Данная группа методов опирается на новые идеи в теории управления, современные аппаратные и программные средства вычислительной техники, перспективные подходы к синтезу управляемых движений мехатронными системами.
studfiles.net
что это такое? Основы мехатроники. Мехатроника и робототехника (специальность): кем работать?
ХХ век был очень плодотворным на возникновение новых наук, одной из которых является мехатроника. Кем работать после освоения данной дисциплины? Что она представляет собой и чем занимается? Насколько она важна в современной жизни? Какие она открывает нам перспективы? Кем работают люди, которые изучают данную дисциплину в университетах и самостоятельно? Вот неполный список вопросов, на которые будет дан ответ в статье.
Что такое мехатроника?
Данный термин был получен при соединении слов «механика» и «электроника». Впервые он был применён в 1969 году. На данный момент времени мехатроника – это наука, которая посвящена созданию и целенаправленной эксплуатации машин и систем, движение которых определяется электронно-вычислительной техникой. Она базируется на знаниях механики, микропроцессорной техники, информатики, электроники и компьютерном управлении движения агрегатов и машин. Изучить основы мехатроники можно при желании, поскольку научно-образовательной литературы по этому направлению достаточно. Для большего придётся приложить значительные усилия, чтобы найти необходимый материал. Хотя можно, теоретически, и самому додуматься, что представляет собой мехатроника. Что это такое мы уже выяснили, давайте перейдём к отдельным аспектам.Связь с робототехникой
Очень часто их можно встретить вместе. Почему так? Дело в том, что робототехника – это самое перспективное направление мехатроники, которое может развиваться исключительно в её рамках. Здесь необходимо сделать небольшое отступление. Дело в том, что сейчас мехатроника занимается автомобильной, авиационной, космической, бытовой, медицинской и спортивной техникой. Но чтобы изготавливать предметы этого типа существуют отдельные специальности. И специально, чтобы акцентировать внимание на том, что студенты будут заниматься проектированием роботов, станков с численно-программным управлением и подобных устройств, а также их созданием, направление подготовки и называется «мехатроника и робототехника».
Общее описание практической составляющей
Что нам даёт мехатроника? Что это такое с точки зрения практики создания? Давайте рассмотрим общую схему построения машин, которые имеют компьютерное управление и ориентированы на то, чтобы автоматизировать производственные и бытовые задачи. Внешней средой для них является технологическое окружение, с которым будет происходить взаимодействие. Когда мехатронная система выполняет свои функции, то это происходит благодаря рабочим органам. Следует отметить, что данное научное направление является довольно молодым, в нём много неточностей и расплывчатых формулировок даже в научной литературе, поэтому со временем некоторые теоретические принципы могут поменяться. Мехатронные системы формируются из трех частей, которые связаны между собой информационными и энергетическими потоками:- Электромеханической. Сюда относят механические звенья, передачи, электродвигатели, сенсоры, рабочий орган, дополнительные электротехнические элементы, сенсоры. Все составляющие применяются для того, чтобы обеспечить необходимые движения. Особую важность для корректного выполнения поставленных задач имеют сенсоры. Они собирают данные про состояние объекта работ и внешней среды, непосредственно мехатронного устройства и его составляющих.
- Электронный. Сюда относят микроэлектронные устройства, силовые преобразователи и измерительные цепи.
- Компьютерной. Сюда относятся микроконтроллеры и электронно-вычислительные машины высшего уровня.
Основные функции мехатронных систем
На данный момент времени их выделяют 4:- Управление процессом механического движения в режиме реального времени с одновременной обработкой информации, что поступают с их сенсоров.
- Соорганизация своих действий с внешними источниками влияния.
- Взаимодействие с человеком посредством специального интерфейса в автономном режиме или в реальном времени.
- Организация обмена данными между сенсорами, периферийными устройствами и другими составляющими элементами системы.
Задача мехатроники
Они должна решать проблему преобразования входной информации, что поступает с верхнего уровня управления в необходимые механические движения. При этом, как правило, используется принцип обратной связи. В проектировании эта задача выражается в том, что происходит интеграция в один функциональный модуль нескольких элементов, что имеют разную природу – в этом специфичность, которую имеет мехатроника. Специальность людей, которые занимаются выполнением данных целей может быть самой разной. В идеале при предоставлении планируемой информации будет получаться желаемый результат. Помочь в этой аппаратной составляющей должно программное обеспечение.
Преимущество мехатронного подхода при решении реальных задач
Сравнение будет проводиться с традиционными средствами автоматизации:- Относительно низкая стоимость систем, что достигается благодаря значительной интеграции, стандартизации и унификации всех составляющих интерфейсов и элементов.
- Возможность реализации точных и сложных движений благодаря методам интеллектуального управления.
- Высокий уровень надежности, долговечности и помехозащищенности.
- Компактность используемых модулей, что позволяет обходиться меньшей площадью. Также их можно относительно легко совмещать для достижения возможности выполнения конкретных задач.
- Благодаря упрощению кинематических цепей машины обладают хорошими динамическими и массогабаритными характеристиками.
Вот благодаря чему развивается мехатроника и робототехника. Специальность в данном случае позволяет получить уже отобранные и готовые у изучению данные, тогда как при самообразовании придётся всё искать самому.
Примеры мехатроники в реальной жизни
Где можно найти подобные системы около нас? Для этого предлагаю взглянуть на такие области людской деятельности:- Станкостроение и изготовление оборудования для проведения автоматизации технологических процессов.
- Робототехника.
- Военная, космическая и авиационная техника.
- Автомобилестроение (так, мехатронными системами является стабилизация движения, автоматическая парковка и подобные разработки).
- Различные нестандартные средства передвижения и транспортировки (электророллеры, грузовые тележки, инвалидные коляски, электровелосипеды).
- Контрольно-измерительные машины и устройства.
- Офисная техника (факсимильные и копировальные аппараты).
- Медицинское оборудование (реанимационное, реабилитационное, клиническое).
- Бытовая техника (швейные, посудомоечные, стиральные и иные машины подобного типа).
- Тренажеры для подготовки операторов, водителей, пилотов.
- Системы светового и звукового оформления.
- Микромашины (активно применяются в медицине, биотехнологиях, средствах телекоммуникации).
Продолжать этот список можно ещё очень долго.
Высшее образование: мехатроника и робототехника
Вузы предлагают возможность обучения широкому спектру профессиональных умений. Этот список может быть очень длинным, но постараемся сделать его как можно короче:- Проводить оценку актуальности, перспективности и значимости проектов.
- Разрабатывать информационные, электромеханические, электрогидравлические, электронные и микропроцессорные макеты модулей систем.
- Создавать программное обеспечение, чтобы при необходимости осуществлять управление мехатронными приборами.
- Составлять проектные документы, в которых будет описываться конструкция и процесс изготовления отдельных деталей.
- Контролировать разработки на предмет соответствия стандартам.
- Изготавливать, собирать и испытывать проектируемую технику.
- Составлять патентные и лицензионные паспорта.
- Делать модернизацию и отладку мехатронных систем.
- Подготавливают инструкцию по использованию устройства.
Вот что может предоставить своим студентам любой лицензированный министерством образования факультет мехатроники и робототехники. Их мало, в основном существуют отдельные кафедры, но и на них можно получить необходимое образование.
Самореализация человека, которому известна мехатроника и робототехника: кем работать?
Где можно будет трудоустроиться после получения образования? Специалисты данного профиля создают и конструируют робототехнические системы промышленного и бытового использования. Также они могут разрабатывать программное обеспечение, чтобы обеспечить управление ими и удобную эксплуатациею. После получения образования обычно начинают работать на должности помощников конструкторов, программистов и техников, хотя перспективы дальнейшего места работы очень широкие, ведь облегчение труда человека и улучшение его результата – вот конечная задача, которую имеет мехатроника. Что это такое, мы уже изучили. И напоследок хотим сообщить, что потенциально можно будет заниматься одним из таких видов деятельности:
- Научно-исследовательской.
- Проектно-конструкторской.
- Эксплуатационной.
- Организационно-управленческой.
Особенностью данной специальности является то, что ощущается значительная нехватка кадров. Поэтому не редкостью являются факты трудоустройства даже самоучек, которые смогли продемонстрировать значительный уровень умений и практических навыков.
Заключение
Все профессии важны, все они нужны. Не преувеличивая, можно сказать, что описанная нами — одна из специальностей будущего. Спрос на работников умственного труда такого профиля постоянно растёт. Этот факт, а также хороший уровень денежного обеспечения позволяет говорить нам о том, что в это направление станет значительно популярней в ближайших десятилетиях. Возможно, что специальности юристов, экономистов и управленцев отойдут на задний план, и вперёд выйдет мехатроника. Что это такое, мы уже знаем, а с пониманием важности данной научной дисциплины будет приходить и согласие с данными словами.fb.ru
Мехатроника. Пора учиться — журнал «АБС-авто»
Металлообрабатывающий станок за последние десятилетия претерпел огромные изменения. Его функциональность все меньше и меньше определяется механическими компонентами. Главное место отдается сложным электротехническим элементам, которые в комбинации с компьютерными и информационными системами работают и в станках, и в автомобилях, и в подъемниках, и в сложных диагностических приборах.
Такие интегрированные решения управляют противоблокировочными системами автомобиля, станка с ЧПУ для промышленного производства, унифицированным оборудованием для проектирования и разработки новых видов продукции. Даже находясь на домашней кухне, сегодня мы имеем дело с программируемыми бытовыми устройствами. Для создания такого мира и обслуживания таких инженерных подходов была придумана профессия мехатроника.
Область ее задач состоит в конструировании систем и оборудования в интерфейсах между механическими, электрическими и электронными компонентами. Это обстоятельство делает профессию мехатроника очень востребованной и уважаемой специалистами как в Германии, так и во всем развитом мире. Если вам это интересно, тогда стоит продолжить чтение, чтобы узнать: как можно стать мехатроником, как построена система обучения и какие знания и опыт должен иметь кандидат на обучение этой прекрасной и перспективной профессии.
Итак, что такое мехатроника? Как стать мехатроником? В каких областях человеческой деятельности востребованы знания и опыт квалифицированного мехатроника после завершения обучения? Давайте обо всем по порядку.
Что такое мехатроника
Легко заметить, что термин «мехатроника» сложился из двух слов: механика и электроника. Истоки этой профессии следует искать в точной механике. Само определение впервые было применено японским производителем промышленных роботов уже в 1970-е годы. Далее эта профессия закрепилась во всем мире и обозначает междисциплинарный подход в проектировании и разработке новых видов продукции, в производстве и реализации на рынке современных разработок и систем.
Уже по названию можно оценить, насколько междисциплинарно построена профессия мехатроника. В ней такие области, как механика, электрика/электроника и информатика, сплавлены в единую систему. Задача этой системы заключается в том, чтобы транспортировать, преобразовывать и сохранять энергию, материю и информацию. И реализовывать это в практические решения поставленных человеком задач.
Это механическая лаборатория. Здесь студенты
самостоятельно изготавливают детали литьем из пластмасс.
А также практикуются в расточке, фрезеровке, сварке и др.Как стать мехатроником
Мехатроником можно стать различными способами: или через профессиональное обучение, или через обучение в институте или университете. С 1998 года профессию мехатроника можно освоить за 42 месяца путем получения теоретических знаний и практических занятий на промышленных предприятиях и в сфере обслуживания. Наряду с этим в настоящее время несколько десятков немецких вузов предлагают освоить профессию дипломированного инженера, или бакалавра/мастера по мехатронике подобно МВА. Некоторые университеты также предлагают построить дальнейшее обучение с получением высшего образования по мехатронике на основе уже полученных знаний на предприятии в режиме дуального обучения.
Лабораторая роботизации, моделирования
и программирования роботовКакую возможность вы решите использовать, решать вам. Правда, при выборе следует учитывать некоторые факторы. Наряду с высокими окладами окончание университета дает вам преимущество и возможность работать в науке и заниматься научными исследованиями и разработками. Это очень важно, так как возможность профессионального и карьерного роста без высшего образования очень ограничена.
Кто захочет объединить преимущество собственного практического опыта с преимуществами высшего образования, может принять решение и пройти сначала дуальное обучение в Германии. Затем, будучи уже опытным специалистом с квалификацией, поступить мастером в высшее учебное заведение и стать незаменимым профессионалом, а в перспективе – ученым. Что касается дуального обучения на начальной фазе вашей жизни, то это – интегральное обучение и интенсивная практическая работа, например, на СТОА. Завершить образование можно, получив степень бакалавра или статус «Мастер Инжиниринг» в университете, техническом вузе или в институте другого профиля.
Лаборатория визуализации и видеодокументирования проектов
роботизации и 3D-моделирования. Здесь же проводятся
обучения взрослых андрагогике. Кстати, это одна из тем,
которой Александр Леонидович Шмайлов занимается уже
более 10 летОбзор учебных программ
Обучение в вузе научным, естествоиспытательским и техническим дисциплинам – достаточно напряженная и весьма непростая задача. В отличие от многих других инженерных дисциплин обучение по мехатронике менее нагружено теорией и больше ориентировано на практические навыки работы студентов не только головой, но и руками. Такой симбиоз представляет собой массу навыков профессионального ремесленничества в таких работах, как сварка, фрезерование, токарные работы, прокладка кабелей, расчеты цепей, 3D-моделирование, изготовление деталей и узлов, проектирование в соответствующих компьютерных программах, сборка и монтаж оборудования, узлов, агрегатов, программирование компьютерных систем, написание прикладных компьютерных программ.
Студенты проводят много времени в лабораториях и работают над своими проектами, как индивидуальными, так и групповыми. Многие вузы предлагают целиком практический семестр, который органично включен в общую программу высшего образования на квалификацию «бакалавр-мехатроник», «дипломированный инженер-мехатроник». Обычно такие практические семестры предусмотрены на последних курсах вуза.
Профессор педагогики, который отвечает за обучение
квалификации мастера деловой мехатроники подобно МВАОчень часто в течение такого практического семестра студент работает за границей, где от него требуется не только отличное знание предмета – мехатроники, но и высокий уровень знания иностранного языка. Такой опыт позволяет выпускнику вуза – дипломированному инженеру или бакалавру-мехатронику иметь большие преимущества. Студенты также могут иметь возможность участвовать в экскурсиях по предприятиям и получать таким образом широкое представление о потенциальных работодателях, и это тоже является частью программы обучения.
Разработка данной высшей школы называется «сегвей»На первых курсах вуза в учебный план закладываются знания естествоиспытательских дисциплин. Помимо этого, даются общие знания, например, по таким дисциплинам, как измерительная техника и машиностроение. На старших курсах акцент смещается в сторону специализации. Получение степени бакалавра-мехатроника также имеет свою направленность и специализацию. Здесь обучение и получение высшего образования также направлено на поиск и анализ конкретных проблем и разработку уникальных решений.
Обучение на мехатроника в вузе имеет много интерфейсов, точек сопряжения и пересечений с обучением по электротехнике с тем преимуществом, что в данном виде высшего образования не предусматривается получение основ знаний в области механического машиностроения. Некоторые университеты предлагают программы обучения, включающие комбинированные курсы из электротехники и электромехатроники.
Если вы думаете о том, чтобы получить высшее образование по мехатронике, рекомендуется в начале получить обзор квалификаций, которые дают разные вузы, специализирующиеся как на электротехнике, так и на мехатронике. Квалификация, которую можно получить по окончании обучения в вузе, может звучать так: бакалавр-мехатроник или мастер-мехатроник. Время обучения в зависимости от курса и специализации может составлять от шести до десяти немецких семестров.
Многие университеты непосредственно перед началом обучения предлагают подготовительные курсы, на которых освежаются знания по основам математики. На первых двух семестрах их называют: «Год профессиональной ориентации»; даются необходимые знания по естествоиспытательским, инженерным и экономическим дисциплинам. Основной упор делается на такие предметы, как математика, физика и информатика. В последнем важное место отводится программе CAD.
На третьем и четвертом немецком семестре среди прочего изучаются такие модули, как сенсорика и акторика (подобласть техники привода), электроника, автомобильная мехатроника или программирование и инжиниринг. В заключение в зависимости от вуза и курса даются различные углубления и специализации. Но обязательными модулями во всех вузах являются такие дисциплины, как физика, математика, техническая информатика, материаловедение, электротехника, техническая механика, основы конструирования, кинематика и кинетика, программный инжиниринг (написание софта), мехатронные системы, сенсорика, акторика.
Углубляющие модули по выбору могут быть в основном из области электротехники, информатики или машиностроения. Не забыты также: экономика, маркетинг, менеджмент, а еще такие дисциплины, как техническая оптика, техника производственных зданий и сооружений, электрические приводы, производственное и продуктовое планирование, измерительная техника.
Студенты к окончанию бакалавриата должны сделать проект по мехатронике, в котором полученные теоретические знания и практические умения применяются в разработке и построении собственной машины-робота. Учащийся в этой работе должен реализовать определенные андроидные задачи. Например, машина-робот, которую он спроектировал, разработал, изготовил и «обучил», должна уметь перешагнуть препятствие и не упасть с рабочей площадки. Это задание довольно простое.
Оно может усложниться требованием создать трехногое транспортное средство с изменяющимся центром тяжести, которое способно преодолевать ограниченные по площади, но глубокие пустоты. Если проект был удачно протестирован и показал заданный результат – студент-выпускник может рассчитывать на диплом бакалавра. Если на демонстрации работы проект потерпел фиаско – диплом не выдается, но дипломнику позволяется переработать проект и вновь пройти тест.
Многие вузы имеют Numerus Clausus, в обиходе его называют NC. В случае обучения в вузах Германии это означает, что количество учебных мест при поступлении на ту или иную специальность ограничено. (Примеч. пер.: «нумерус клаузус» означает ограничение количества принимаемых на обучение абитуриентов в зависимости от выпускного балла оконченных ими учебных заведений). От вуза к вузу это число может серьезно отличаться. Поэтому вам желательно получить предварительную информацию по возможным Numerus Clausus каждого вуза. Они также могут отличаться от семестра к семестру. Поэтому вам предстоит в любом случае заранее обратиться к веб-страницам университета или института и получить информацию о возможных ограничениях.
Области и отрасли экономики, в которых могут работать мехатроники – выпускники вузов
Профессиональные возможности для мехатроников многочисленны и многообразны. Типичные работодатели для мехатроников – это фирмы, которые производят в промышленных масштабах оборудование и системы для управления производственными процессами. Кроме того – предприятия из отраслей автомобилестроения, авиационного и космического машиностроения. За счет знания выпускниками информатики они также имеют возможность работать в отраслях информационных продуктов и коммуникационной техники. В области медицины мехатроника начинает играть все большую роль, так что выпускники вузов по этой специализации могут найти хорошие возможности для высоких заработков и успешной карьеры, если посвятят себя медицинской технике.
Отрасль, которая не только в Германии, но и в международном масштабе приобретает все большее значение, это микро- и нанотехнологии. Это инновативное направление имеет огромный потенциал в ближайшем будущем, где знания и навыки мехатроников будут пользоваться значительным спросом. В первую очередь в разработке микромеханических компонентов или в биологической мехатронике. Основная задача мехатроника здесь – это разработка и планирование отдельных компонентов, а также их монтаж и сборка в сложные системы и установки. Кроме того, ввод в эксплуатацию, программирование и установка соответствующего программного обеспечения, а еще проверка, техническое обслуживание и ремонт станков и машин, приспособлений, механизмов, узлов и агрегатов – это области ответственности мехатроников.
Инженерное обучение – общий взгляд
«Подумайте о том, что собой представляют инженеры и техники, ведь они первые сделали демократию возможной. Они не только облегчили труд, ежедневный труд миллионов людей, но и сделали доступными труды великих мыслителей и гениальных художников и музыкантов», – так в свое время говорил Альберт Энштейн.
Наверное, самый гениальный инженер и изобретатель нового времени – это Томас Эдисон. Едва ли найдется человек, который его не знает. В эпоху индустриализации он изобрел фонограф и лампочку накаливания, сконструировал первую общественную электростанцию и работающую кинокамеру. В общем и целом он является автором более 2000 патентов на приборы и технологии, причем они настолько глубоко проработаны и завершены, что практически все имеют патентную зрелость.
В настоящее время от инженеров также требуются техническая дальновидность и изобретательский дух, а также ярко выраженное понимание современных технологических и конструкционных возможностей. Сюда добавляется еще и социальная, политическая и экологическая ответственность. Картина профессий и квалификаций за последнее время очень сильно изменилась, идет ли речь об автомобилях, телевизорах, компьютерах или мобильных телефонах – мы сегодня живем в высокотехнологизированном мире. НИОКР, эксплуатация и ремонт продукции и изделий становятся чрезвычайно сложными и ответственными задачами.
Инженер сегодня отвечает за строительство электростанций, производство оптико-волоконных трансатлантических кабелей, плазменных экранов мониторов, сателлитов и спутников, MP3-плейеров, фотосинтезирующих систем и гибридных автомобилей. Техника определяет, какова есть и, главное, какой будет наша жизнь, делает ее комфортнее, надежнее и эффективнее. Едва ли сегодня можно представить жизнь в Германии без посудомоечных комбайнов, микроволновых печей или легковых автомобилей. Часто мы даже не осознаем, что за всеми этими изобретениями и продуктами стоит огромное число инженеров. А что же, собственно, собой представляет инженер? В каких областях он работает, и как стать инженером?
На эти вопросы мы в дальнейшем намереваемся ответить в рамках нашего проекта «Мехатроника журнала АБС-авто». Планируем сделать и опубликовать серии статей с упором на необходимость осознания перехода России с подготовки инженеров-электриков, инженеров-механиков, инженеров-теплотехников, инженеров-информатиков на подготовку инженеров-мехатроников с углубленной специализацией по вышеуказанным направлениям. Практически каждое второе предприятие Германии находится в поиске инженеров. Сегодня на рынке они пользуются спросом, как никогда ранее. Можно сказать, что даже в самые сложные для рыночной коньюнктуры времена спрос на высоко-профессиональных и квалифицированных инженеров не снижался.
Хорошие перспективы на будущее имеют те, кто решил посвятить себя инженерным специальностям. На рынке труда интерес к работе инженера повсеместно расширяется. А с 2003 года в этом «забеге» инженер-мехатроник играет очень важную роль. Если вас интересует техника и вы хотели бы услышать, как «тикает» наш современный мир, если вас привлекает активная жизненная позиция, если вам интересно придумать что-то новенькое, для того чтобы улучшить существующее положение вещей, – профессия мехатроника, а в нашем варианте – автомобильного мехатроника – это, как говорится, «то, что доктор прописал». Мехатроник – это инженерная профессия «в квадрате» – очень правильный и, главное, современный выбор. Выбор в эпоху перехода человечества к универсальной автоматизации и роботизации.
Предпосылки для обучения
Для того чтобы пойти учиться на инженера-мехатроника в университет вы должны закoнчить школу и получить аттестат зрелости. Для обучения в вузе на инженера вам нужно «взять» с собой огромный интерес к таким естественным наукам, как биология, химия и, конечно же, физика. Вы также должны быть немножко математиком, необходимы глубокие знания и умения в обращении с компьютером и современным программным обеспечением.
Многие промышленные предприятия работают с филиалами по всему миру, и поэтому вам просто необходимо достаточно хорошее знание английского языка. Во времена глобализации рекомендуется помимо английского обратить внимание на иностранные языки вообще. Также с собой на обучение следует взять креативность, желание работать в команде, целеустремленность, а также ответственное мышление и действия.
Кто пока не успел освоить иностранный язык, не должен пугаться. Все вузы Германии предусматривают профессиональное обучение иностранным языкам, будь то университет или институт. Многие курсы по инженерным специальностям включают многомесячные практические проекты в различных компаниях по всему миру, в которых студенты должны обязательно участвовать. Как правило, такой практический семестр продолжается три месяца, но в зависимости от специализации и типа вуза он может длиться от шести месяцев до года.
Еще более детальную информацию по профессиональным возможностям и различным отраслям мехатроники вы найдете в наших следующих статьях, упражнениях и викторинах. Мы надеемся, что смогли дать вам общее представление о перспективах работы после выбора и обучения профессии мехатроника.
Александр Леонидович Шмайлов, подборка и перевод
- Владимир Смольников, редактор, издатель
abs-magazine.ru
Мехатроника Википедия
Мехатро́ника — это область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых механизмов, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями.
Цели, задачи и методы
Развитие мехатроники осуществляется на базе объединения сведений из ряда разнородных и обособленных областей: прецизионной механики, электротехники, микроэлектроники, информационных технологий, силовой электроники и других научно-технических дисциплин. Считается, что результат их совместного использования можно назвать «истинно мехатронным» только тогда, когда его компоненты образуют систему, обладающую принципиально новыми свойствами, которых не наблюдается у составляющих её частей[1].
Основной целью мехатроники, как научно-технической дисциплины, является разработка принципиально новых функциональных узлов, блоков и модулей, реализующих двигательные функции, которые используются как основа для подвижных интеллектуальных машин и систем. В связи с этим, предметом мехатроники становятся технологические процессы проектирования и выпуска систем и машин, способных реализовать требуемый двигательный функционал. Методология, используемая в рамках мехатроники, опирается на взаимную интеграцию технологий, структурных элементов, информационных и энергетических процессов из целого перечня естественно-научных и инженерных направлений (информатики, точной механики, микроэлектроники, автоматического управления и т. п.), которые обладают различной физической природой и, все вместе, закладывают в основе мехатроники её междисциплинарную сущность[2]. Таким образом, стремясь к системному подходу мехатроника воплощает в себе преодоление клaссического научного принципа декомпозиции[3].
О термине
Начиная c 1930-х годов в некоторых зарубежных странах (см. департамент Drive Technology фирмы Siemens) и СССР для названия систем обеспечения требуемых движений посредством электричества применяется термин электрический привод (сокращенно электропривод).
С развитием электрических приводов и возможностей их применения в индустриально-производственных и транспортных системах, стала очевидна необходимость полной интеграции составляющих элементов электропривода: механики, электрических машин, силовой электроники, микропроцессорной техники и программного обеспечения для наиболее полного использования возможностей электропривода и обеспечения им прецизионного движения.
Так как наиболее полное развитие данные тенденции получили в Японии, а с термином «электрический привод» как самостоятельной технической системой там знакомы не были, для описания данных систем в Японии был введен термин «мехатроника». Непосредственным автором является японец Тецуро Мори (Tetsuro Mori), старший инженер компании Yaskawa Electric, а сам термин появился в 1969 году[4].
Термин состоит из двух частей — «меха-», от слова механика, и «-троника», от слова электроника. Сначала данный термин был торговой маркой (зарегистрирована в 1972 году), но после его широкого распространения компания отказалась от его использования в качестве зарегистрированного торгового знака.
Из Японии мехатроника распространилась по всему миру. Из иностранных изданий термин «мехатроника» попал в Россию и стал широко известен.
Сейчас под мехатроникой понимают системы электропривода с исполнительными органами относительно небольшой мощности, обеспечивающие прецизионные движения и имеющие развитую систему управления. Сам термин «мехатроника» используется, прежде всего, для отделения от общепромышленных систем электропривода и подчеркивания особых требований к мехатронным системам. Именно в таком смысле мехатроника как область техники известна в мире.
Связанные понятия
Стандартное определение (1995):
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.
К элементам различной физической природы относят механические, электротехнические, электронные, цифровые, пневматические, гидравлические, информационные и т. д. компоненты.
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 микроконтроллеров, ПК или других вычислительных устройств. При этом система в истинно мехатронном подходе, несмотря на использование стандартных компонентов, строится как можно более монолитно, конструкторы стараются объединить все части системы воедино без использования лишних интерфейсов между модулями. В частности, применяя встроенные непосредственно в микроконтроллеры АЦП, интеллектуальные силовые преобразователи и т. п. Это уменьшает массу и размеры системы, повышает её 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, заменяющие обычные подшипниковые узлы. Такие подвесы дороги и сложны в управлении и в нашей стране применяются редко (на 2005 г.). Одной из областей применения электромагнитных подвесов являются турбины, перекачивающие газ по трубопроводам. Обычные подшипники здесь плохи тем, что в смазку проникают газы — она теряет свои свойства.
Мехатроника сегодня
Многие современные системы являются мехатронными или используют элементы мехатроники, поэтому постепенно мехатроника становится «наукой обо всём». Мехатроника применяется во многих отраслях и направлениях, например: робототехника, автомобильная, авиационная и космическая техника, медицинское и спортивное оборудование, бытовая техника, экзоскелеты
Примеры мехатронных систем
Учебная мехатронная система: учебный робот SCORBOT-ER 4u обслуживает настольные станки с ЧПУТипичная мехатронная система — тормозная система автомобиля с АБС (антиблокировочной системой).
Персональный компьютер также является мехатронной системой: ЭВМ содержит много мехатронных составляющих: жёсткие диски, оптические приводы[1].
См. также
Примечания
- ↑ 1 2 Подураев Ю. В. Введение // Мехатроника: основы, методы, применение. — 2-е. — М.: «Машиностроение», 2007. — С. 10. — 256 с. — ISBN 978-5-217-03388-1.
- ↑ Подураев Ю. В. Понятие о мехатронике // Мехатроника: основы, методы, применение. — 2-е. — М.: «Машиностроение», 2007. — С. 16. — 256 с. — ISBN 978-5-217-03388-1.
- ↑ Б. М. Готлиб. Предисловие // Введение в мехатронику. Учебное пособие. — Екатеринбург: Уральский государственный университет путей сообщения, 2007. — С. 8. — 782 с.
- ↑ Б. М. Готлиб. Мехатроника — основа интеллектуальной техники нового поколения // Введение в мехатронику. Учебное пособие. — Екатеринбург: Уральский государственный университет путей сообщения, 2007. — С. 11. — 782 с.
Литература
- Мехатроника: Пер с япон. / Исии Х., Иноуэ Х., Симояма И. и др. — М.: Мир, 1988. — С. 318. — ISBN 5-03-000059-3
- Введение в мехатронику: В 2-х кн. Учебное пособие / А. К. Тугенгольд, И. В. Богуславский, Е. А. Лукьянов и др. Под ред. А. К. Тугенгольда. — Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2004. — ISBN 5-7890-0294-3.
- Карнаухов Н. Ф. Электромеханические и мехатронные системы. — Ростов н/Д: Феникс, 2006. — 320 с. — (Высшее образование). — 3000 экз. — ISBN 5-222-08228-8.
- Егоров О. Д., Подураев Ю. В. Конструирование мехатронных модулей. — М.: Издательство МГТУ «Станкин», 2004. — 368 с.
- Брага Н. Создание роботов в домашних условиях. — М.: НТ Пресс, 2007. — 368 с. — ISBN 5-477-00749-4.
- Камлюк В. С., Камлюк Д. В. Мехатронные модули и системы в технологическом оборудовании для микроэлектроники: учебное пособие — Минск : РИПО, 2016. — 383 с. : схем., табл. — Библиогр. в кн. — ISBN 978-985-503-627-3
- Камлюк В.С. Новая парадигма – мехатронизация Москва; изд.сис. Ridero; 2018 – 32 с. УДК 82− 9,ББК 76.01,К18− ISBN 978-5-4493-7287-1
Ссылки
wikiredia.ru
Мехатроника. Пора учиться — АвтоЭкспертиза.ру
Металлообрабатывающий станок за последние десятилетия претерпел огромные изменения. Его функциональность все меньше и меньше определяется механическими компонентами. Главное место отдается сложным электротехническим элементам, которые в комбинации с компьютерными и информационными системами работают и в станках, и в автомобилях, и в подъемниках, и в сложных диагностических приборах.
Такие интегрированные решения управляют противоблокировочными системами автомобиля, станка с ЧПУ для промышленного производства, унифицированным оборудованием для проектирования и разработки новых видов продукции. Даже находясь на домашней кухне, сегодня мы имеем дело с программируемыми бытовыми устройствами. Для создания такого мира и обслуживания таких инженерных подходов была придумана профессия мехатроника.
Область ее задач состоит в конструировании систем и оборудования в интерфейсах между механическими, электрическими и электронными компонентами. Это обстоятельство делает профессию мехатроника очень востребованной и уважаемой специалистами как в Германии, так и во всем развитом мире. Если вам это интересно, тогда стоит продолжить чтение, чтобы узнать: как можно стать мехатроником, как построена система обучения и какие знания и опыт должен иметь кандидат на обучение этой прекрасной и перспективной профессии.
Итак, что такое мехатроника? Как стать мехатроником? В каких областях человеческой деятельности востребованы знания и опыт квалифицированного мехатроника после завершения обучения? Давайте обо всем по порядку.
Что такое мехатроника
Легко заметить, что термин «мехатроника» сложился из двух слов: механика и электроника. Истоки этой профессии следует искать в точной механике. Само определение впервые было применено японским производителем промышленных роботов уже в 1970-е годы. Далее эта профессия закрепилась во всем мире и обозначает междисциплинарный подход в проектировании и разработке новых видов продукции, в производстве и реализации на рынке современных разработок и систем.
Уже по названию можно оценить, насколько междисциплинарно построена профессия мехатроника. В ней такие области, как механика, электрика/электроника и информатика, сплавлены в единую систему. Задача этой системы заключается в том, чтобы транспортировать, преобразовывать и сохранять энергию, материю и информацию. И реализовывать это в практические решения поставленных человеком задач.
Это механическая лаборатория. Здесь студенты
самостоятельно изготавливают детали литьем из пластмасс.
А также практикуются в расточке, фрезеровке, сварке и др.Как стать мехатроником
Мехатроником можно стать различными способами: или через профессиональное обучение, или через обучение в институте или университете. С 1998 года профессию мехатроника можно освоить за 42 месяца путем получения теоретических знаний и практических занятий на промышленных предприятиях и в сфере обслуживания. Наряду с этим в настоящее время несколько десятков немецких вузов предлагают освоить профессию дипломированного инженера, или бакалавра/мастера по мехатронике подобно МВА. Некоторые университеты также предлагают построить дальнейшее обучение с получением высшего образования по мехатронике на основе уже полученных знаний на предприятии в режиме дуального обучения.
Лабораторая роботизации, моделирования и программирования роботовКакую возможность вы решите использовать, решать вам. Правда, при выборе следует учитывать некоторые факторы. Наряду с высокими окладами окончание университета дает вам преимущество и возможность работать в науке и заниматься научными исследованиями и разработками. Это очень важно, так как возможность профессионального и карьерного роста без высшего образования очень ограничена.
Кто захочет объединить преимущество собственного практического опыта с преимуществами высшего образования, может принять решение и пройти сначала дуальное обучение в Германии. Затем, будучи уже опытным специалистом с квалификацией, поступить мастером в высшее учебное заведение и стать незаменимым профессионалом, а в перспективе – ученым. Что касается дуального обучения на начальной фазе вашей жизни, то это – интегральное обучение и интенсивная практическая работа, например, на СТОА. Завершить образование можно, получив степень бакалавра или статус «Мастер Инжиниринг» в университете, техническом вузе или в институте другого профиля.
Лаборатория визуализации и видеодокументирования проектов роботизации и 3D-моделирования. Здесь же проводятся обучения взрослых андрагогике. Кстати, это одна из тем, которой Александр Леонидович Шмайлов занимается уже более 10 летОбзор учебных программ
Обучение в вузе научным, естествоиспытательским и техническим дисциплинам – достаточно напряженная и весьма непростая задача. В отличие от многих других инженерных дисциплин обучение по мехатронике менее нагружено теорией и больше ориентировано на практические навыки работы студентов не только головой, но и руками. Такой симбиоз представляет собой массу навыков профессионального ремесленничества в таких работах, как сварка, фрезерование, токарные работы, прокладка кабелей, расчеты цепей, 3D-моделирование, изготовление деталей и узлов, проектирование в соответствующих компьютерных программах, сборка и монтаж оборудования, узлов, агрегатов, программирование компьютерных систем, написание прикладных компьютерных программ.
Студенты проводят много времени в лабораториях и работают над своими проектами, как индивидуальными, так и групповыми. Многие вузы предлагают целиком практический семестр, который органично включен в общую программу высшего образования на квалификацию «бакалавр-мехатроник», «дипломированный инженер-мехатроник». Обычно такие практические семестры предусмотрены на последних курсах вуза.
Профессор педагогики, который отвечает за обучение квалификации мастера деловой мехатроники подобно МВАОчень часто в течение такого практического семестра студент работает за границей, где от него требуется не только отличное знание предмета – мехатроники, но и высокий уровень знания иностранного языка. Такой опыт позволяет выпускнику вуза – дипломированному инженеру или бакалавру-мехатронику иметь большие преимущества. Студенты также могут иметь возможность участвовать в экскурсиях по предприятиям и получать таким образом широкое представление о потенциальных работодателях, и это тоже является частью программы обучения.
Разработка данной высшей школы называется «сегвей»На первых курсах вуза в учебный план закладываются знания естествоиспытательских дисциплин. Помимо этого, даются общие знания, например, по таким дисциплинам, как измерительная техника и машиностроение. На старших курсах акцент смещается в сторону специализации. Получение степени бакалавра-мехатроника также имеет свою направленность и специализацию. Здесь обучение и получение высшего образования также направлено на поиск и анализ конкретных проблем и разработку уникальных решений.
Обучение на мехатроника в вузе имеет много интерфейсов, точек сопряжения и пересечений с обучением по электротехнике с тем преимуществом, что в данном виде высшего образования не предусматривается получение основ знаний в области механического машиностроения. Некоторые университеты предлагают программы обучения, включающие комбинированные курсы из электротехники и электромехатроники.
Если вы думаете о том, чтобы получить высшее образование по мехатронике, рекомендуется в начале получить обзор квалификаций, которые дают разные вузы, специализирующиеся как на электротехнике, так и на мехатронике. Квалификация, которую можно получить по окончании обучения в вузе, может звучать так: бакалавр-мехатроник или мастер-мехатроник. Время обучения в зависимости от курса и специализации может составлять от шести до десяти немецких семестров.
Многие университеты непосредственно перед началом обучения предлагают подготовительные курсы, на которых освежаются знания по основам математики. На первых двух семестрах их называют: «Год профессиональной ориентации»; даются необходимые знания по естествоиспытательским, инженерным и экономическим дисциплинам. Основной упор делается на такие предметы, как математика, физика и информатика. В последнем важное место отводится программе CAD.
На третьем и четвертом немецком семестре среди прочего изучаются такие модули, как сенсорика и акторика (подобласть техники привода), электроника, автомобильная мехатроника или программирование и инжиниринг. В заключение в зависимости от вуза и курса даются различные углубления и специализации. Но обязательными модулями во всех вузах являются такие дисциплины, как физика, математика, техническая информатика, материаловедение, электротехника, техническая механика, основы конструирования, кинематика и кинетика, программный инжиниринг (написание софта), мехатронные системы, сенсорика, акторика.
Углубляющие модули по выбору могут быть в основном из области электротехники, информатики или машиностроения. Не забыты также: экономика, маркетинг, менеджмент, а еще такие дисциплины, как техническая оптика, техника производственных зданий и сооружений, электрические приводы, производственное и продуктовое планирование, измерительная техника.
Студенты к окончанию бакалавриата должны сделать проект по мехатронике, в котором полученные теоретические знания и практические умения применяются в разработке и построении собственной машины-робота. Учащийся в этой работе должен реализовать определенные андроидные задачи. Например, машина-робот, которую он спроектировал, разработал, изготовил и «обучил», должна уметь перешагнуть препятствие и не упасть с рабочей площадки. Это задание довольно простое.
Оно может усложниться требованием создать трехногое транспортное средство с изменяющимся центром тяжести, которое способно преодолевать ограниченные по площади, но глубокие пустоты. Если проект был удачно протестирован и показал заданный результат – студент-выпускник может рассчитывать на диплом бакалавра. Если на демонстрации работы проект потерпел фиаско – диплом не выдается, но дипломнику позволяется переработать проект и вновь пройти тест.
Многие вузы имеют Numerus Clausus, в обиходе его называют NC. В случае обучения в вузах Германии это означает, что количество учебных мест при поступлении на ту или иную специальность ограничено. (Примеч. пер.: «нумерус клаузус» означает ограничение количества принимаемых на обучение абитуриентов в зависимости от выпускного балла оконченных ими учебных заведений). От вуза к вузу это число может серьезно отличаться. Поэтому вам желательно получить предварительную информацию по возможным Numerus Clausus каждого вуза. Они также могут отличаться от семестра к семестру. Поэтому вам предстоит в любом случае заранее обратиться к веб-страницам университета или института и получить информацию о возможных ограничениях.
Области и отрасли экономики, в которых могут работать мехатроники – выпускники вузов
Профессиональные возможности для мехатроников многочисленны и многообразны. Типичные работодатели для мехатроников – это фирмы, которые производят в промышленных масштабах оборудование и системы для управления производственными процессами. Кроме того – предприятия из отраслей автомобилестроения, авиационного и космического машиностроения. За счет знания выпускниками информатики они также имеют возможность работать в отраслях информационных продуктов и коммуникационной техники. В области медицины мехатроника начинает играть все большую роль, так что выпускники вузов по этой специализации могут найти хорошие возможности для высоких заработков и успешной карьеры, если посвятят себя медицинской технике.
Отрасль, которая не только в Германии, но и в международном масштабе приобретает все большее значение, это микро- и нанотехнологии. Это инновативное направление имеет огромный потенциал в ближайшем будущем, где знания и навыки мехатроников будут пользоваться значительным спросом. В первую очередь в разработке микромеханических компонентов или в биологической мехатронике. Основная задача мехатроника здесь – это разработка и планирование отдельных компонентов, а также их монтаж и сборка в сложные системы и установки. Кроме того, ввод в эксплуатацию, программирование и установка соответствующего программного обеспечения, а еще проверка, техническое обслуживание и ремонт станков и машин, приспособлений, механизмов, узлов и агрегатов – это области ответственности мехатроников.
Инженерное обучение – общий взгляд
«Подумайте о том, что собой представляют инженеры и техники, ведь они первые сделали демократию возможной. Они не только облегчили труд, ежедневный труд миллионов людей, но и сделали доступными труды великих мыслителей и гениальных художников и музыкантов», – так в свое время говорил Альберт Энштейн.
Наверное, самый гениальный инженер и изобретатель нового времени – это Томас Эдисон. Едва ли найдется человек, который его не знает. В эпоху индустриализации он изобрел фонограф и лампочку накаливания, сконструировал первую общественную электростанцию и работающую кинокамеру. В общем и целом он является автором более 2000 патентов на приборы и технологии, причем они настолько глубоко проработаны и завершены, что практически все имеют патентную зрелость.
В настоящее время от инженеров также требуются техническая дальновидность и изобретательский дух, а также ярко выраженное понимание современных технологических и конструкционных возможностей. Сюда добавляется еще и социальная, политическая и экологическая ответственность. Картина профессий и квалификаций за последнее время очень сильно изменилась, идет ли речь об автомобилях, телевизорах, компьютерах или мобильных телефонах – мы сегодня живем в высокотехнологизированном мире. НИОКР, эксплуатация и ремонт продукции и изделий становятся чрезвычайно сложными и ответственными задачами.
Инженер сегодня отвечает за строительство электростанций, производство оптико-волоконных трансатлантических кабелей, плазменных экранов мониторов, сателлитов и спутников, MP3-плейеров, фотосинтезирующих систем и гибридных автомобилей. Техника определяет, какова есть и, главное, какой будет наша жизнь, делает ее комфортнее, надежнее и эффективнее. Едва ли сегодня можно представить жизнь в Германии без посудомоечных комбайнов, микроволновых печей или легковых автомобилей. Часто мы даже не осознаем, что за всеми этими изобретениями и продуктами стоит огромное число инженеров. А что же, собственно, собой представляет инженер? В каких областях он работает, и как стать инженером?
На эти вопросы мы в дальнейшем намереваемся ответить в рамках нашего проекта «Мехатроника журнала АБС-авто». Планируем сделать и опубликовать серии статей с упором на необходимость осознания перехода России с подготовки инженеров-электриков, инженеров-механиков, инженеров-теплотехников, инженеров-информатиков на подготовку инженеров-мехатроников с углубленной специализацией по вышеуказанным направлениям. Практически каждое второе предприятие Германии находится в поиске инженеров. Сегодня на рынке они пользуются спросом, как никогда ранее. Можно сказать, что даже в самые сложные для рыночной коньюнктуры времена спрос на высоко-профессиональных и квалифицированных инженеров не снижался.
Хорошие перспективы на будущее имеют те, кто решил посвятить себя инженерным специальностям. На рынке труда интерес к работе инженера повсеместно расширяется. А с 2003 года в этом «забеге» инженер-мехатроник играет очень важную роль. Если вас интересует техника и вы хотели бы услышать, как «тикает» наш современный мир, если вас привлекает активная жизненная позиция, если вам интересно придумать что-то новенькое, для того чтобы улучшить существующее положение вещей, – профессия мехатроника, а в нашем варианте – автомобильного мехатроника – это, как говорится, «то, что доктор прописал». Мехатроник – это инженерная профессия «в квадрате» – очень правильный и, главное, современный выбор. Выбор в эпоху перехода человечества к универсальной автоматизации и роботизации.
Предпосылки для обучения
Для того чтобы пойти учиться на инженера-мехатроника в университет вы должны закoнчить школу и получить аттестат зрелости. Для обучения в вузе на инженера вам нужно «взять» с собой огромный интерес к таким естественным наукам, как биология, химия и, конечно же, физика. Вы также должны быть немножко математиком, необходимы глубокие знания и умения в обращении с компьютером и современным программным обеспечением.
Многие промышленные предприятия работают с филиалами по всему миру, и поэтому вам просто необходимо достаточно хорошее знание английского языка. Во времена глобализации рекомендуется помимо английского обратить внимание на иностранные языки вообще. Также с собой на обучение следует взять креативность, желание работать в команде, целеустремленность, а также ответственное мышление и действия.
Кто пока не успел освоить иностранный язык, не должен пугаться. Все вузы Германии предусматривают профессиональное обучение иностранным языкам, будь то университет или институт. Многие курсы по инженерным специальностям включают многомесячные практические проекты в различных компаниях по всему миру, в которых студенты должны обязательно участвовать. Как правило, такой практический семестр продолжается три месяца, но в зависимости от специализации и типа вуза он может длиться от шести месяцев до года.
Еще более детальную информацию по профессиональным возможностям и различным отраслям мехатроники вы найдете в наших следующих статьях, упражнениях и викторинах. Мы надеемся, что смогли дать вам общее представление о перспективах работы после выбора и обучения профессии мехатроника.
Владимир Смольников,
Александр Леонидович Шмайлов, подборка и перевод
expertauto.pro
Мехатроника — Википедия (с комментариями)
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Мехатро́ника — это область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых модулей, систем, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями. Для мехатроники характерно стремление к полной интеграции механики, электрических машин, силовой электроники, программируемых контроллеров, микропроцессорной техники и программного обеспечения.
О термине
Начиная c 1930-х годов в некоторых зарубежных странах (см. департамент Drive Technology фирмы Siemens) и СССР для названия систем обеспечения требуемых движений посредством электричества применяется термин электрический привод (сокращенно электропривод).
С развитием электрических приводов и возможностей их применения в индустриально-производственных и транспортных системах, стала очевидна необходимость полной интеграции составляющих элементов электропривода: механики, электрических машин, силовой электроники, микропроцессорной техники и программного обеспечения для наиболее полного использования возможностей электропривода и обеспечения им прецизионного движения.
Так как наиболее полное развитие данные тенденции получили в Японии, а с термином «электрический привод» как самостоятельной технической системой там знакомы не были, для описания данных систем в Японии был введен термин «мехатроника». Непосредственным автором является японец Тецуро Мори (Tetsuro Mori), старший инженер компании Yaskawa Electric, а сам термин появился в 1969 году.
Термин состоит из двух частей — «меха-», от слова механика, и «-троника», от слова электроника. Сначала данный термин был торговой маркой (зарегистрирована в 1972 году), но после его широкого распространения компания отказалась от его использования в качестве зарегистрированного торгового знака.
Из Японии мехатроника распространилась по всему миру. Из иностранных изданий термин «мехатроника» попал в Россию и стал широко известен.
Сейчас под мехатроникой понимают системы электропривода с исполнительными органами относительно небольшой мощности, обеспечивающие прецизионные движения и имеющие развитую систему управления. Сам термин «мехатроника» используется, прежде всего, для отделения от общепромышленных систем электропривода и подчеркивания особых требований к мехатронным системам. Именно в таком смысле мехатроника как область техники известна в мире.
Связанные понятия
Стандартное определение (1995):
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.
К элементам различной физической природы относят механические, электротехнические, электронные, цифровые, пневматические, гидравлические, информационные и т. д. компоненты.
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 микроконтроллеров, ПК или других вычислительных устройств. При этом система в истинно мехатронном подходе, несмотря на использование стандартных компонентов, строится как можно более монолитно, конструкторы стараются объединить все части системы воедино без использования лишних интерфейсов между модулями. В частности, применяя встроенные непосредственно в микроконтроллеры АЦП, интеллектуальные силовые преобразователи и т. п. Это уменьшает массу и размеры системы, повышает её 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, заменяющие обычные подшипниковые узлы. Такие подвесы дороги и сложны в управлении и в нашей стране применяются редко (на 2005 г.). Одной из областей применения электромагнитных подвесов являются турбины, перекачивающие газ по трубопроводам. Обычные подшипники здесь плохи тем, что в смазку проникают газы — она теряет свои свойства.
Мехатроника сегодня
Многие современные системы являются мехатронными или используют элементы мехатроники, поэтому постепенно мехатроника становится «наукой обо всём». Мехатроника применяется во многих отраслях и направлениях, например: робототехника, автомобильная, авиационная и космическая техника, медицинское и спортивное оборудование, бытовая техника.
Примеры мехатронных систем
Типичная мехатронная система — тормозная система автомобиля с АБС (антиблокировочной системой).
Персональный компьютер также является мехатронной системой: ЭВМ содержит много мехатронных составляющих: жёсткие диски, оптические приводы.К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)[источник не указан 2375 дней]
См. также
Напишите отзыв о статье «Мехатроника»
Литература
- Мехатроника: Пер с япон. / Исии Х., Иноуэ Х., Симояма И. и др. — М.: Мир, 1988. — С. 318. — ISBN 5-03-000059-3
- Подураев Ю. В. Мехатроника. Основы, методы, применение. — 2-е изд., перераб и доп. — М.: Машиностроение, 2007. — 256 с. — ISBN 978-5-217-03388-1
- Введение в мехатронику: В 2-х кн. Учебное пособие / А. К. Тугенгольд, И. В. Богуславский, Е. А. Лукьянов и др. Под ред. А. К. Тугенгольда. — Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2004. — ISBN 5-7890-0294-3.
- Карнаухов Н. Ф. Электромеханические и мехатронные системы. — Ростов н/Д: Феникс, 2006. — 320 с. — (Высшее образование). — 3000 экз. — ISBN 5-222-08228-8.
- Егоров О. Д., Подураев Ю. В. Конструирование мехатронных модулей. — М.: Издательство МГТУ «Станкин», 2004. — 368 с.
Ссылки
- [ysa.ifmo.ru/data/publications/BOOK004/paper013.pdf «Теоретические и практические проблемы развития мехатроники»]
Отрывок, характеризующий Мехатроника
Через несколько минут к Пьеру вышли официант и Десаль. Десаль от имени княжны передал Пьеру, что она очень рада видеть его и просит, если он извинит ее за бесцеремонность, войти наверх, в ее комнаты.В невысокой комнатке, освещенной одной свечой, сидела княжна и еще кто то с нею, в черном платье. Пьер помнил, что при княжне всегда были компаньонки. Кто такие и какие они, эти компаньонки, Пьер не знал и не помнил. «Это одна из компаньонок», – подумал он, взглянув на даму в черном платье.
Княжна быстро встала ему навстречу и протянула руку.
– Да, – сказала она, всматриваясь в его изменившееся лицо, после того как он поцеловал ее руку, – вот как мы с вами встречаемся. Он и последнее время часто говорил про вас, – сказала она, переводя свои глаза с Пьера на компаньонку с застенчивостью, которая на мгновение поразила Пьера.
– Я так была рада, узнав о вашем спасенье. Это было единственное радостное известие, которое мы получили с давнего времени. – Опять еще беспокойнее княжна оглянулась на компаньонку и хотела что то сказать; но Пьер перебил ее.
– Вы можете себе представить, что я ничего не знал про него, – сказал он. – Я считал его убитым. Все, что я узнал, я узнал от других, через третьи руки. Я знаю только, что он попал к Ростовым… Какая судьба!
Пьер говорил быстро, оживленно. Он взглянул раз на лицо компаньонки, увидал внимательно ласково любопытный взгляд, устремленный на него, и, как это часто бывает во время разговора, он почему то почувствовал, что эта компаньонка в черном платье – милое, доброе, славное существо, которое не помешает его задушевному разговору с княжной Марьей.
Но когда он сказал последние слова о Ростовых, замешательство в лице княжны Марьи выразилось еще сильнее. Она опять перебежала глазами с лица Пьера на лицо дамы в черном платье и сказала:
– Вы не узнаете разве?
Пьер взглянул еще раз на бледное, тонкое, с черными глазами и странным ртом, лицо компаньонки. Что то родное, давно забытое и больше чем милое смотрело на него из этих внимательных глаз.
«Но нет, это не может быть, – подумал он. – Это строгое, худое и бледное, постаревшее лицо? Это не может быть она. Это только воспоминание того». Но в это время княжна Марья сказала: «Наташа». И лицо, с внимательными глазами, с трудом, с усилием, как отворяется заржавелая дверь, – улыбнулось, и из этой растворенной двери вдруг пахнуло и обдало Пьера тем давно забытым счастием, о котором, в особенности теперь, он не думал. Пахнуло, охватило и поглотило его всего. Когда она улыбнулась, уже не могло быть сомнений: это была Наташа, и он любил ее.
В первую же минуту Пьер невольно и ей, и княжне Марье, и, главное, самому себе сказал неизвестную ему самому тайну. Он покраснел радостно и страдальчески болезненно. Он хотел скрыть свое волнение. Но чем больше он хотел скрыть его, тем яснее – яснее, чем самыми определенными словами, – он себе, и ей, и княжне Марье говорил, что он любит ее.
«Нет, это так, от неожиданности», – подумал Пьер. Но только что он хотел продолжать начатый разговор с княжной Марьей, он опять взглянул на Наташу, и еще сильнейшая краска покрыла его лицо, и еще сильнейшее волнение радости и страха охватило его душу. Он запутался в словах и остановился на середине речи.
Пьер не заметил Наташи, потому что он никак не ожидал видеть ее тут, но он не узнал ее потому, что происшедшая в ней, с тех пор как он не видал ее, перемена была огромна. Она похудела и побледнела. Но не это делало ее неузнаваемой: ее нельзя было узнать в первую минуту, как он вошел, потому что на этом лице, в глазах которого прежде всегда светилась затаенная улыбка радости жизни, теперь, когда он вошел и в первый раз взглянул на нее, не было и тени улыбки; были одни глаза, внимательные, добрые и печально вопросительные.
Смущение Пьера не отразилось на Наташе смущением, но только удовольствием, чуть заметно осветившим все ее лицо.
– Она приехала гостить ко мне, – сказала княжна Марья. – Граф и графиня будут на днях. Графиня в ужасном положении. Но Наташе самой нужно было видеть доктора. Ее насильно отослали со мной.
– Да, есть ли семья без своего горя? – сказал Пьер, обращаясь к Наташе. – Вы знаете, что это было в тот самый день, как нас освободили. Я видел его. Какой был прелестный мальчик.
Наташа смотрела на него, и в ответ на его слова только больше открылись и засветились ее глаза.
– Что можно сказать или подумать в утешенье? – сказал Пьер. – Ничего. Зачем было умирать такому славному, полному жизни мальчику?
– Да, в наше время трудно жить бы было без веры… – сказала княжна Марья.
– Да, да. Вот это истинная правда, – поспешно перебил Пьер.
– Отчего? – спросила Наташа, внимательно глядя в глаза Пьеру.
– Как отчего? – сказала княжна Марья. – Одна мысль о том, что ждет там…
Наташа, не дослушав княжны Марьи, опять вопросительно поглядела на Пьера.
– И оттого, – продолжал Пьер, – что только тот человек, который верит в то, что есть бог, управляющий нами, может перенести такую потерю, как ее и… ваша, – сказал Пьер.
Наташа раскрыла уже рот, желая сказать что то, но вдруг остановилась. Пьер поспешил отвернуться от нее и обратился опять к княжне Марье с вопросом о последних днях жизни своего друга. Смущение Пьера теперь почти исчезло; но вместе с тем он чувствовал, что исчезла вся его прежняя свобода. Он чувствовал, что над каждым его словом, действием теперь есть судья, суд, который дороже ему суда всех людей в мире. Он говорил теперь и вместе с своими словами соображал то впечатление, которое производили его слова на Наташу. Он не говорил нарочно того, что бы могло понравиться ей; но, что бы он ни говорил, он с ее точки зрения судил себя.
Княжна Марья неохотно, как это всегда бывает, начала рассказывать про то положение, в котором она застала князя Андрея. Но вопросы Пьера, его оживленно беспокойный взгляд, его дрожащее от волнения лицо понемногу заставили ее вдаться в подробности, которые она боялась для самой себя возобновлять в воображенье.
– Да, да, так, так… – говорил Пьер, нагнувшись вперед всем телом над княжной Марьей и жадно вслушиваясь в ее рассказ. – Да, да; так он успокоился? смягчился? Он так всеми силами души всегда искал одного; быть вполне хорошим, что он не мог бояться смерти. Недостатки, которые были в нем, – если они были, – происходили не от него. Так он смягчился? – говорил Пьер. – Какое счастье, что он свиделся с вами, – сказал он Наташе, вдруг обращаясь к ней и глядя на нее полными слез глазами.
wiki-org.ru
Что такое мехатроника и мехатронные системы
Термин «мехатроника» отразил синтез электроники и механики, что явилось основой для изобретения и разработки новых современных машин — мехатронных объектов, позволяющих автоматизировать различные технологические процессы. Одновременно с этим мехатроника не являет собой простое объединение двух наук, а её необходимо рассматривать как новейшую технологию, при которой в машину с механическими исполнительными механизмами включают программное обеспечение.
Производство станков
В настоящее время имеется множество иногда расплывчатых определений. В первом приближении можно руководствоваться определением, которое дал профессор Александров (МГУ). Мехатроника — это объединение механики и электроники, это наука о движении. Электроника является основной базой в компьютерной индустрии, поэтому можно сказать, что мехатроника — это компьютерное управлением движением. Мехатронные устройства — это появившаяся в недавнем времени группа машин, базирующихся на исполнении в них достижений точной механики, современного электропривода, электроники и компьютерного управления.
Структура мехатронной системы
Каждый год в мире происходит рост производства мехатронных систем и устройств, которые охватывают все больше сфер. Это станкостроение, робототехника, автомобилестроение, вычислительная и медицинская техника, различные измерительные и бытовые устройства. Использование мехатронных станков с ЧПУ решает задачу повышения эффективности обработки деталей с учетом параметров качества производительности и себестоимости.
Собранный из мехатронных единиц станок
О сайте
Данный сайт посвящен мехатронным станочным системам, автоматизированным комплексам и станкам с ЧПУ. Ресурс может быть полезен студентам, магистрам и всем учащимся по различным техническим специальностям. Здесь можно найти фундаментальную теорию и лекции по мехатронике. Также сайт будет интересен специалистам, работающим в области автоматизированного машиностроения и станкостроения. На mechatronic-systems.ru постоянно добавляются актуальные статьи, аналитика и новости отрасли. Карта сайта позволит быстро разобраться и понять структуру ресурса. Интересующие Вас вопросы можете присылать на почту, указанную в контактах. Читайте, учитесь, высказывайте свое мнение и принимайте участие в обсуждениях на страницах нашего сайта.
mechatronic-systems.ru