CC BY
327
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
