Научная статья на тему 'Проектирование мехатронных и робототехнических устройств'

Проектирование мехатронных и робототехнических устройств Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
1708
315
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МЕХАТРОНИКА / MECHATRONICS / ПРОЕКТИРОВАНИЕ / ENGINEERING / РОБОТОТЕХНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО / ROBOTIC DEVICES

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Синяков Д. К., Сергеева Е. В.

Приводятся примеры проектирования мехатронных и робототехнических устройств.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Designing MECHATRONIC AND ROBOTIC DEVICES

The paper presents an example of the design of mechatronic and robotic devices.

Текст научной работы на тему «Проектирование мехатронных и робототехнических устройств»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2015. Том 1

УДК 621.865.8

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАТРОННЫХ И РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

Д. К. Синяков Научный руководитель - Е. В. Сергеева

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: [email protected]

Приводятся примеры проектирования мехатронных и робототехнических устройств.

Ключевые слова: мехатроника, проектирование, робототехническое устройство. DESIGNING MECHATRONIC AND ROBOTIC DEVICES

D. K. Sinyakov Scientific supervisors - E. V. Sergeeva

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The paper presents an example of the design of mechatronic and robotic devices.

Keywords: mechatronics, engineering, robotic devices.

Мехатроника - это современное направление науки и техники, которое стремительно развивается в последнее время во всем мире.

Цель мехатроники состоит в создании интеллектуальных машин и движущихся систем (роботов), обладающих качественно новыми функциями и свойствами.

Предметом мехатроники являются методы проектирования и компьютерного управления, а также новые технологические и информационные процессы, которые обеспечивают все этапы жизненного цикла при создании новых модулей и машин.

Задача мехатроники состоит в интеграции знаний из ранее обособленных областей (механики, компьютерного управления, информационных технологий и микроэлектроники). Научно-техническое решение можно считать «мехатронным», если все компоненты не просто взаимодействуют друг с другом, но при этом образованная система обладает новыми свойствами [1].

Сегодня к рынку наукоемкой продукции предъявляются жесткие требования по показателю цена/качество для нового поколения машин. Мехатроника уже вошла не только в профессиональную, но и в повседневную жизнь современного человека. Бытовые машины, автомобили, и цифровые устройства построены на мехатроных принципах. Поэтому в последние годы целый ряд мировых фирм-производителей продвигают свои новые товары на рынок под брендом мехатроники.

Стремительное развитие мехатроники в мире является закономерным процессом, который вызван принципиально новыми требования рынка к показателям качества технологических машин и движущихся систем. В последнее время класс машин или узлов машин базируется на использовании достижении точной механики, в том числе микроразмерной и наноразмерной. Рассмотрим структурный состав для проектирования мехатронных устройств:

1) устройства числового программного управления;

2) средства предоставления информации людям;

3) преобразователи (устройства подготовки сигналов);

4) устройства ввода данных от человека - оператора;

5) устройства логического и аппаратного согласования одних устройств с другими (адаптеры);

6) датчики состояния мехатронных устройств;

7) выходное механическое звено;

Секция «Проектирование и производство летательньк аппаратов»

8) электромеханические преобразователи;

9) управляемые источники питания.

При объединении мехатронных узлов (модулей, звеньев) образуется мехатронная машина, которая в дальнейшем приобретает возможность управляемого перемещения. При проектировании макро мехатронных устройств в целом используются те же способы и приемы, что и в проектировании изделий машиностроения и приборостроения. Проектирование микро и, особенно наномехатрон-ных изделий отличается существенной спецификой, связанной с особенностями технологии и моделирования, методами расчета, навыками и знаниями разработчика.

Проектирование функций различных элементов мехатронного устройства должно осуществляться таким образом, чтобы цели служебного назначения изделия достигались совместным выполнением этих функций без их дублирования и с максимальным эффектом (принцип синергетики) [2].

Добиться качественно новых характеристик позволяет конструктивное объединение элементов системы в единый модуль. Объединение в одном устройстве различных по своей физической сущности составляющих является сложной задачей. Ее решение основывается на современных научно-технических знаниях в области конструирования, технологий изготовления и управления машинами в сочетании с инженерной интуицией и изобретательством, без которых удачное и оригинальное решение невозможно.

Дальнейшее развитие мехатроники будет определяться тем, насколько эффективно будут решаться поставленные задачи при разработке и производстве мехатронных модулей, систем и машин нового поколения. При этом технико-экономическая эффективность модульных технологий проектирования определяется следующими основными факторами:

- сокращением сроков и трудоемкости проектирования многокоординатных мехатронных машин, относительно низкая цена благодаря высокому уровню унификации и стандартизации элементов и интерфейсов;

- возможностью быстрой реконфигурации системы в специализированную машину под конкретную технологическую задачу без функциональной избыточности;

- повышенной надежностью и ремонтопригодностью сложных комплексов при эксплуатации, так как модули являются объектом серийного производства [3].

В истории мировой инженерной деятельности изделия мехатроники и робототехники являются относительно новым продуктом, их разработка не исключается из общего русла развития инженерии. В то же время существует много различных взглядов на проектирование мехатронных и робототех-нических устройств. Еще больше существует методов и методик проектирования, регламентированных корпоративными, отраслевыми и даже государственными нормативами.

Библиографические ссылки

1. Подураев Ю. В. Мехатроника. Основы, методы, применение : учеб. пособие. М. : Машиностроение, 2006. 256 с.: ил.

2. Лукинов А. П. Проектирование мехатронных и робототехнических устройств : учеб. пособие. СПб. : Лань, 2012. 608 с.

3. Егоров О. Д., Подураев Ю. В. Мехатронные модули. Расчет и конструирование : учеб. пособие. М. : МГТУ «СТАНКИН», 2004. 360 с.: ил.

© Синяков Д. К., 2015

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.