Что такое мехатроника, мехатронные элементы, модули, машины и системы

Далее последовали разработки, касаемые первых аппаратных систем ЧПУ. А в 1972 году здесь же был зарегистрирован бренд «Мехатроника». Вскоре компания сильно преуспела в развитии техники электропривода. Позже от слова «Мехатроника», как от торговой марки, в компании решили отказаться, поскольку термин получил очень широкое распространение как в Японии, так и по всему миру.

В любом случае, именно Япония является родиной наиболее активного становления такого подхода в технике, когда для реализации высокоточного управления электроприводом стало необходимым объединить механические элементы, электрические машины, силовую электронику, микропроцессоры и ПО.

Распространенным графическим символом мехатроники стала диаграмма с вебсайта RPI (Rensselaer Polytechnic Institute, NY,USA):

Мехатроника – это одно из новейших инженерных направлений в мире, которое, по данным ЮНЕСКО, входит в десятку самых перспективных и востребованных.

В общих чертах термину “Мехатроника” можно дать следующее определение – это область науки и техники, основанная на системном объединении узлов точной механики, электротехники, электроники, микропроцессорной техники, различных источников энергии, исполнительных электро-, гидро- и пневмоприводов, а также интеллектуального управления ими, ориентированная на создание и эксплуатацию агрегатов современных автоматизированных производственных систем.

Мехатроника — это компьютерное управление движением.

Есть очень много систем управления движением во всевозможных вещах, которыми мы владеем, о которых мы, вероятно, даже не подозреваем:

Эти системы управления движением являются распространенными технологиями в современном мире.

Привод мехатронного модуля

Цель мехатроники — создание качественно новых модулей движения, мехтронных модулей движения, интеллектуальных мехатронных модулей, а на их основе — движущихся интеллектуальных машин и систем.

Исторически мехатроника развилась из электромеханики и, опираясь на ее достижения, идет дальше путем системного объединения электромеханических систем с компьютерными устройствами управления, встроенными датчиками и интерфейсами.

Схема мехатронной системы

Обобщенная структура мехатронных систем

Электронные, цифровые, механические, электротехнические, гидравлические, пневматические и информационные элементы — могут входить в состав мехатронной системы, как изначально элементы разной физической природы, однако собранные вместе для получения от системы качественно нового результата, которого невозможно было бы достичь от каждого элемента как от отдельного исполнителя.

Отдельный шпиндельный двигатель не сможет сам выдвинуть лоток DVD-плеера, но под управлением схемы с ПО на микроконтроллере, да будучи правильно соединенным с винтовой передачей — все легко получится, и выглядеть будет так, словно это — простая монолитная система. Тем не менее, несмотря на внешнюю простоту, одна мехатронная система по определению включает в себя несколько мехатронных узлов и модулей, связанных друг с другом, и совместно взаимодействующих для выполнения конкретных функциональных действий, для решения какой-то определенной задачи.

Один мехатронный модуль — это самостоятельное изделие (конструктивно и функционально), предназначенное для осуществления движений с взаимопроникновением и одновременной целенаправленной аппаратно-программной интеграцией его составляющих.

Типичная мехатронная система представляет собой объединенные друг с другом электромеханические компоненты и компоненты силовой электроники, которые в свою очередь управляются ПК или микроконтроллерами.

При проектировании и построении такой мехатронной системы, стараются избежать лишних узлов и интерфейсов, стремятся сделать все лаконично и как можно более цельно, не только для того чтобы улучшить массо-габаритные характеристики устройства, но и для повышения надежности системы в целом.

Иногда инженерам приходится непросто, они вынуждены находить очень необычные решения именно в силу того, что разные узлы находятся в разных рабочих условиях, делают совершенно разное. Например, кое-где обычный подшипник не подойдет, и его заменяют на электромагнитный подвес (так сделано, в частности, в турбинах, качающих газ по трубам, поскольку обычный подшипник быстро вышел бы здесь из строя из-за проникновения в его смазку газа).

Схема иерархии уровней интеграции в мехатронике

Первый уровень интеграции образуют мехатронные устройства и их элементы. Второй уровень интеграции образуют интегрированные мехатронные модули. Третий уровень интеграции образуют интеграционные мехатронные машины. Четвертый уровень интеграции образуют комплексы мехатронных машин. Пятый уровень интеграции образуют на единой интеграционной платформе комплексы мехатронных машин и роботы, которые предполагают формирование реконфигурируемых гибких производственных систем.

Сегодня мехатронные модули и системы находят широкое применение в следующих областях:

станкостроение и оборудование для автоматизации, технологических процессов в машиностроении;

промышленная и специальная робототехника;

авиационная и космическая техника;

военная техника, машины для полиции и спецслужб;

электронное машиностроение и оборудование для быстрого прототипирования;

автомобилестроение (приводные модули «мотор-колесо», антиблокировочные устройства тормозов, автоматические коробки передач, системы автоматической парковки);

нетрадиционные транспортные средства (электромобили, электровелосипеды, инвалидные коляски);

офисная техника (например, копировальные и факсимильные аппараты);

периферийные устройства компьютеров (например, принтеры, плоттеры, дисководы CD-ROM);

медицинское и спортивное оборудование (биоэлектрические и экзоскелетные протезы для инвалидов, тонусные тренажеры, управляемые диагностические капсулы, массажеры и т. д.);

бытовая техника (стиральные, швейные, посудомоечные машины, автономные пылесосы);

микромашины (для медицины, биотехнологии, средств связи и телекоммуникации);

контрольно-измерительные устройства и машины;

лифтовое и складское оборудование, автоматические двери в отелях и аэропортах; фото- и видеотехника (проигрыватели видеодисков, устройства фокусировки видеокамер);

тренажеры для подготовки операторов сложных технических систем и пилотов;

железнодорожный транспорт (системы контроля и стабилизации движения поездов);

интеллектуальные машины для пищевой и мясомолочной промышленности;

интеллектуальные устройства для шоу-индустрии, аттракционы.

Соответственно возрастает потребность в кадрах, владеющих мехатронными технологиями.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Мехатроник DSG (ДСГ)

Новые марки и модели в ценовой категории около 1 миллиона рублей и выше, оснащаются автоматическими коробками переключения передач (АКПП) разных вариантов: классический автомат, вариатор, робот. Все они управляются электронным блоком — ЭБУ АКПП. Электронный блок управления управляет трансмиссионным узлом, определяет нагрузки и другие факторы.

В роботизированных КПП с двойным сцеплением, главным устройством после ЭБУ является мехатроник. Что это такое и для чего он нужен?

Что такое мехатроник

Мехатроник — это электронно-гидравлический блок, устанавливающийся в преселективную коробку переключения передач DSG в моделях VAG. Dsg — это аббревиатура, в переводе с немецкого языка Direkt Schalt Getrieb — коробка прямого включения передач. В свою очередь, что такое преселективная коробка? Это коробка с двойным действием, то есть по сути — полуавтомат, который состоит из двух механических КПП с умной системой переключения с одной на другу.

Установленные в коробке датчики передают значения следующие значения в ЭБУ: температура, давление масла, число оборотов входного вала, число оборотов выходного вала и т.д. Электронный блок на основе этих данных формирует и посылает управляющие сигналы в гидроблок, где также, под управление ЭБУ начинает работать гидроконтур.

Если все узлы всей КПП работают отлично, то мехатроник эффективно управляет роботизированной КПП. ЭБУ, обработав данные с датчиков, подбирает оптимальный момент, когда надо повысить или понизить передачу.Кроме этого, мехатроник ДСГ следит за работой фрикционной муфтой и взаимодействует с другими элементами системы. Если мехатроник сломается, то машина дальше ехать не сможет, что иногда возможно с классической коробкой автомат.

Кроме получения таких данных, как температура и давление масла в коробке, мехатроник ДСГ — электронный блок управления трансмиссионным узлом получает сигналы рабочих характеристик ДВС, сервопривода, сцепления. Поэтому, если двигатель машины работает со сбоями, то мехатроник будет получать эти данные, что может также вылиться в неправильную работу коробки. Чтобы такие коробки служили долго, по их эксплуатации есть правила и рекомендации, которые мы рассматривали в этом материале: Как правильно ездить на автомате.

Первые образцы АКПП имели блоки встроенной памяти с записанными микропрограммами. Эти программы управляли работой коробки. Эти программы нельзя было перезаписать.

Потом появились модели коробок, в которых можно было перезаписать программы для разных режимов эксплуатации авто. Таким образом, возможность перепрошить АКПП сделала режим работы системы гибкой. Сейчас конструкции коробок автомат становятся сложнее, принцип их работы меняется.

Новое поколение коробок DSG также можно прошивать и изменять условия работы. Коробки в которых есть мехатроник, адаптивны, алгоритмы по которым работают такие коробки сложные.

Ремонт мехатроника DSG

Хоть такие коробки с мехатроником стоят дорого, они не долговечные и иногда ломаются. Первые образцы таких коробок были неремонтнопригодными, их не умели ремонтировать.

Сейчас, если коробка ДСГ вышла из строя, сделать ее ремонт или только ремонт мехатроника можно во многих специализированных сервисных центрах.

Так как мехатроник является электронным мозгом коробки передач, его ремонт не всегда актуален. Иногда выгоднее заменить его, чем ремонтировать.

Благодаря перепрошивки мехатроника, коробку можно поставить с одного автомобиля на другой, например, от Skoda (Шкода) на Audi (Ауди). Режимы работ для коробки выбираются исходя из мощности мотора.

Диагностика и признаки неисправностей

После изучения вопросов, что такое мехатроник, он же мехатрон, принцип его действия, надо научиться проводить диагностику и выявлять возможные неполадки.

В коробках ДСГ 6, ДСГ 7 наблюдаются такие признаки неисправностей, как:

Удары и толчки возникают при наборе скорости, а не при движении без ускорения.

Эти признаки относятся и к проблеме с диском сцепления, например в сцеплении Sachs. Если сцепление в норме, то причина в мехатронике (блоке управления).

Если есть диагностический кабель VAG com и ноутбук с соответствующим программным обеспечением, можно провести диагностику мехатроника своими руками.Стоимость кабеля примерна равна стоимости одного обращения в сервис для диагностики. Но, купив кабель и установив программу на ноутбук, в дальнейшем можно делать диагностику самому. Требуемое время на компьютерную диагностику занимает около 30 минут. С кабелем в комплекте идет инструкция по применению и расширенная баз с параметрами от завода.

Имея таблицу с заводскими параметрами, можно легко определить, есть ли отклонения при проведении диагностики. Считать ошибки DSG и расшифровать их по коду также можно в прилагаемой таблице.

Видео

В этом видео, о мехатронике автомобилей Ауди, Фольксваген Поло, Wv Golf с объемом двигателя до 2 литров. Mehatronic Dq 200, DSG 7.

Мехатроник ДСГ 7.

Как проверить мехатроник своими руками.

Источник

Что за специальность такая, Мехатроника?

Привет всем пикабушникам и пикабушницам!

Для начала расскажу о ней как об отрасли науки и техники (как это подразумевают ученые умы).

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.
Википедия

Исторически профессия мехатроника была придумана в Японии и подразумевала курацию специалистов в каждой из областей знаний и налаживание контакта между ними, то есть, руководство группой узких специалистов, но в России, ввиду нераспростаненности профессии, все несколько иначе и ниже я опишу процесс и некоторые особенности обучения.

По окончании университета ограничения по профессиональному признаку менее строгие, чем после окончания узкоспециализированного направления. Но придется некоторое время доучиться на рабочем месте, чему и учат в университете.

Дальше расписаны впечатления и особенности учебного процесса юного мехатроника, испытанные мной на собственном опыте более подробно.

Большинство современных устройств (от телевизионного пульта до многотонных грузовых самолетов) содержат в себе компоненты, которые также не являются элементарными. Возьмем, к примеру, смартфон. Данное устройство является мехатронным (технологически сложным и раскладываемым на более технологически простые компоненты) и содержит в себе ряд компонентов:

1. Механической природы (корпус)

2. Электрической природы (элементы питания)

4. Компьютерные компоненты (софт)

Каждая из перечисленных категорий не является элементарной. То есть, для производства каждой из них необходимы специфичные знания. В теории, мехатроник должен обладать всеми знаниями для полного понимания принципов работы от самых элементарных до узкоспециализированных.

На практике же, ввиду ограниченности времени обучения удается вложить в головы студентов умение выбирать источники и подходящую информацию из них в кратчайшие сроки, а также некоторый набор технических знаний.

Специальность эта является достаточно молодой как в мире, так и в РФ, поэтому устоявшихся программ обучения пока не разработано. И это дает интересный бонус к знаниям новоиспеченного специалиста, а именно уклон знаний в сторону кафедры, на базе которой была организована специальность.

Простой пример. Обучаясь на кафедре, в основе которой была Автоматика, я получил хорошие знания по теоретической механике, теории автоматического управления, физике и программированию (микроконтроллеры, десктоп и чпу), а продолжив обучение на той же специальности, но на кафедре, во главе которой стояли Приводчики, дополнил знания электротехникой и немножко сопроматом.

Таким образом, набор знаний, получаемых студентом, варьируется от универа к универу. Также варьируется обучение в зависимости от обеспеченности кафедры обучающими материалами (стенды) и связями (возможности практики). Но это общая закономерность для любой специальности вообще. Однако, касательно мехатроники, это закладывает некое профессиональное направление студента через преподавателей, которые приводят примеры из своей практики и опыта. Я получил такие знания о машиностроении и металлургии.

Кроме общих сведений, необходимых для вышеозначенных сфер деятельности, я проходил также и курс по более новым технологиям. Например, генетические алгоритмы, нейросети, нечеткие регуляторы. Таким образом, наряду с устоявшимися технологиями студент получает и знания из современных областей, что позволяет расширить техническую грамотность.

По итогам, из универа выходят имеющие обширные, но не глубокие знания техники специалисты, которые умеют адаптироваться к работе, на которую их примут ввиду умения впихивать в голову достаточно большие объемы информации.

P.S. Сам я сейчас работаю программистом в энергетике и ни к машиностроению, ни к металлургии не имею прямого отношения. Я описал свое собственное впечатление и отношение к этой специальности и был бы рад услышать мнение других специалистов.

Если есть какие-либо вопросы и уточнения, добро пожаловать в комментарии.

Спасибо тем, кто потратил время на эту простыню)

1. Механической природы (корпус)

2. Электрической природы (элементы питания)

4. Компьютерные компоненты (софт)

Поправлю. Корпус к механике в мехатронном смысле не имеет отношение. Только та, которая управляется электроникой. Например перемещение оптики (автофокус)

Здравствуйте, мне интересно, в каком университете вы получали эту специальность. Поступать мне только через 2 года, но я уже задумалась над выбором универа. Хочу поступить на специальность «Мехатроника и робототехника» в МГТУ им. Баумана (кафедра «Специальное машиностроение»). Если возможно, порекомендуйте, пожалуйста, вузы, где я смогу получить качественные знания по этой специальности.

Может я чего то не понимаю, но смартфон мехатронным устройством не является. Т.к. для этого у него должны быть какие то двигающиеся элементы

кто со школы понял, что любит заниматься техникой, но не знает, что это такое эта ваша техника в полной мере

А я еще помню времена, когда таких называли жопоголовыми рукожопами.

Спойлер: это все херня. Даже если обучиться, то по специальности никуда (в России) не возьмут.

Про УПК и вождение

У нас тоже в школе с 10го класса было УПК.

На вождение брали всех,и девочек тоже.

Если на момент сдачи экзамена в автошколе тебе было 17 лет, то тебя допускали до сдачи в ГАИ, и твои права лежали ждали твоих 18ти. Если был младше, то выдавались документы об окончании автошколы, и ты ждал 17ти, потом шел сдавал, и в 18 забирал права.

Щас покопалась в документах, даже нашла книжку, с которой мы катались на вождении:

У нас в обучении были:

1. Устройство автомобиля. Системы, принципы работы и тд

Потом выдавали свидетельство:

Я получила 4, потому что запуталась в ведущем и ведомом диске сцепления на экзамене, исправилась в итоге, но. (выходишь к доске и по плакату полностью рассказываешь, из чего состоит система сцепления, как работает, пошагово, от поврота ключа до того как машина поехала).

Учили нас очень хорошо, и, главное, бесплатно. Бензин только оплачивали, естественно.

Наш преподаватель, Водонаев Александр Владимирович, всегда говорил «у меня каждый год учатся десятки таких как вы, сдают, заканчивают школы и разъезжаются. Я хочу спать спокойно, зная, что хорошо научил всех тех, кто потом за рулём по всему миру ездит.»

Александр Владимирович, мы ездим хорошо!

Ответ на пост «УПК»

Ответ на пост «УПК»

Вот такие воспоминания. Сам я до сих пор считаю, что иметь рабочую специальность при выпуске из школы было очень полезным. Сейчас даже здания не сохранилось от того УПК.

Не знаю как обстоит дело сейчас, но когда я учился в школе у старшеклассников в расписании были странные буквы УПК, причём занимали они весь день вторник или четверг, в зависимости от параллели, был у нашей школы. Вот я прихожу в 10-й класс и в первый четверг сентября я узнаю что УПК это Учебно Производственный Комбинат, где нас будут обучать различным профессиям по нашему(почти) выбору. Комбинат был один на район и туда ходили ребята со всех окрестных школ.

Самая популярная, среди парней, профессия была водитель, туда хотели попасть 9 из 10 парней, потому было условие что на момент выпуска тебе должно быть 18 или почти 18 лет. т.к. мне на момент выпуска было бы только 16 то я пролетал. Девушки выбирали между сестринским делом и машинописью, где главным образом учили слепому методу печати. Был ещё с десяток различных профессий, я в итоге попал на книжное дело.

УПК можно было выбрать в качестве выпускного экзамена по выбору (тогда ЕГЭ ещё не было), и самым приятным фактом было что его сдавали в конце апреля, а ещё присваивался какой-то разряд. Чем я и воспользовался.

Экзамен был разделен на две части, сначала надо было сдать практику в качестве переплётчика или наборщика. Я выбрал наборщика и в нужный норматив собрал форму для печати. На следующий день была теоретическая часть. И это было не совсем так как обычно проходили все экзамен у меня до этого. Тут была целая комиссия, помимо преподавателя, было ещё несколько лиц, но самое главное что там была директор этого комбината.

Надо сказать что директор была дама крайне сурового вида, её боялись абсолютно все. Помимо того что она была директором, ещё она какую-то профессию (уже не помню какую именно). Несколько девушек из нашего класса у неё занимались и потом рассказывали страшилки, как у них всё строго и вообще они боятся своего учителя и не хотят ходить к ней.

Начался экзамен, мы все зашли, взяли по билету и начали готовится. Директор сказала комиссии что у неё параллельно идёт ещё экзамен и что она будет ходить туда-сюда. По готовности начали отвечать. Директор первым двум позадовала вопросы, причём вопросы были, как говорится не в бровь а в глаз, но особо не жестила. После двух человек она пошла на другой экзамен, но перед выходом сказала «Когда будет отвечать этот молодой человек обязательно меня позовите» и показала на меня. Кажется в тот момент я отложил пару кирпичей и совершенно не понимал за что такая честь. Через пару человек подошла моя очередь, директора не было и я честно надеялся что её забудут позвать. Я начал отвечать, но не успел я закончить первое предложение, мой преподаватель вспомнила что надо позвать директора и убежала за ней. Ну всё, думаю я, хана мне, сейчас меня завалят и не видать мне экзамена.

Пришла директор, я начал заново отвечать билет. В конце моего ответа у меня реально начал дрожать голос и руки, я раньше никогда не испытывал ничего подобного, отчего мне становилось ещё страшнее.

Директор задала мне буквально пару уточняющих вопросов, а после повернувшись к моему преподавателю сказала «Этот молодой человек заслужил отлично». Мой преподаватель, как будто не услышала её и говорит «Хорошо, у меня есть несколько вопросов», на что директор ей отвечает «Я сказала не нужно больше вопросов, ставьте отлично». Сказать что я был в шоке, это как ничего не сказать. Это было максимально неожиданно для меня.

Прошло почти 20 лет с тех событий и, к сожалению, я не помню ни чьих имён. Но я хочу сказать спасибо и преподавателю за введение в интересную профессию, которой я не стал заниматься но которую очень люблю и уважаю. И директору за этот отличный опыт сдачи экзамена)

Источник