Robototexnika fanining kelib chiqish tarixi

Mexatronikada kompyuter va aqlli boshqaruv
Turli ob'ektlar harakatini kompyuter orqali boshqarishni amalga oshiradigan kompyuterlar va mikrokontrollerlardan foydalanish mexatronik qurilmalar va tizimlarning o'ziga xos xususiyati hisoblanadi. Mexatronik tizim tarkibiy qismlarining holati va ushbu tizimga ta'sir ko'rsatadigan ta'sirlar to'g'risida ma'lumot olib boruvchi turli sensorlardan signallar boshqaruv kompyuteriga yuboriladi. Kompyuter axborotni unga kiritilgan raqamli boshqaruv algoritmlariga muvofiq qayta ishlaydi va tizimning ijro etuvchi elementlarida boshqaruv harakatlarini hosil qiladi.
Kompyuter mexatronik tizimda etakchi rol o'ynaydi, chunki kompyuter boshqaruvi yuqori aniqlik va mahsuldorlikka erishish, boshqaruv ob'ektlarining chiziqli bo'lmagan xususiyatlarini, ularning parametrlarining o'zgarishi va tashqi omillar ta'sirini hisobga oladigan murakkab va samarali boshqaruv algoritmlarini amalga oshirish imkonini beradi. omillar. Shu sababli, mexatronik tizimlar yangi sifatlarga ega bo'lib, mustahkamlikni oshiradi va bunday tizimlarning o'lchamlari, vazni va narxini pasaytiradi. Yuqori samarali va murakkab kompyuterni boshqarish qonunlarini amalga oshirish imkoniyati tufayli tizimlarning yangi, yuqori sifat darajasiga erishish mexatronika haqida texnik kibernetikaning zamonaviy rivojlanishining rivojlanayotgan kompyuter paradigmasi sifatida gapirish imkonini beradi.
Kompyuter boshqaruviga ega mexatronik tizimning odatiy namunasi - vektor boshqaruviga ega bo'lgan kontaktsiz ko'p fazali AC elektr mashinasiga asoslangan nozik servo haydovchi. Datchiklar guruhining mavjudligi, shu jumladan yuqori aniqlikdagi vosita mili holati sensori, raqamli ma'lumotlarni qayta ishlash usullari, boshqaruv qonunlarini kompyuterda amalga oshirish, elektr mashinasining matematik modelidan foydalanishga asoslangan transformatsiyalar va yuqori tezlikda boshqaruvchi. xizmat muddati 30-50 ming soatgacha yoki undan ko'p bo'lgan aniq yuqori tezlikli haydovchini qurishingiz kerak.
Kompyuter boshqaruvi ko'p koordinatali chiziqli bo'lmagan mexatronik tizimlarni qurishda juda samarali bo'lib chiqadi. Bunday holda, kompyuter barcha komponentlarning holati va tashqi ta'sirlar to'g'risidagi ma'lumotlarni tahlil qiladi, hisob-kitoblarni amalga oshiradi va uning matematik modelining xususiyatlarini hisobga olgan holda tizimning ijro etuvchi komponentlari bo'yicha boshqaruv harakatlarini hosil qiladi. Natijada, muvofiqlashtirilgan ko'p koordinatali harakatni boshqarishning yuqori sifatiga erishiladi, masalan, mexatronik texnologik mashinaning ishchi organi yoki mobil robot.
Mexatronikada alohida o'rin kompyuter boshqaruvini rivojlantirishning yuqori bosqichi bo'lgan va turli xil sun'iy intellekt texnologiyalarini amalga oshiradigan aqlli boshqaruvga ega. Ular mexatronik tizimga ma'lum darajada insonning intellektual qobiliyatlarini ko'paytirishga imkon beradi va shu asosda nazorat maqsadiga erishish uchun oqilona harakatlar to'g'risida qaror qabul qiladi. Mexatronikada eng samarali aqlli boshqaruv texnologiyalari loyqa mantiq texnologiyalari, sun'iy neyron tarmoqlar va ekspert tizimlaridir.
Intellektual boshqaruvdan foydalanish boshqaruv ob'ektining batafsil matematik modeli mavjud bo'lmaganda, turli noaniq omillar ta'sirida va tizimning ishlashida kutilmagan vaziyatlar xavfi ostida mexatronik tizimlar ishlashining yuqori samaradorligini ta'minlashga imkon beradi.
Mexatronik tizimlarni aqlli boshqarishning afzalligi shundaki, bunday tizimlarni qurish ko'pincha ularning batafsil matematik modelini va ularga ta'sir qiluvchi tashqi ta'sirlarning o'zgarishi qonunlarini bilishni talab qilmaydi va boshqaruv yuqori malakali mutaxassislarning tajribasiga asoslanadi.
https://bigenc.ru/technology_and_technique/text/4138417
So'nggi yillarda mexatronikaning jismoniy talqini "jismoniy tizimlarning ishlashini boshqarish to'g'risida qaror qabul qilish vositasi" yoki "kompyuter boshqaruvi" sifatida taklif qilindi boshqariladigan texnik tizimlarda jismoniy energiyani uzatish" (bu yerda energiya barcha turdagi moddalarning – mexanik, termal, elektromagnit, yadro, plazma, tortishish kuchi harakati va o'zaro ta'sirining miqdoriy o'lchovi vazifasini bajaradi va boshqalar) [2]. Ushbu ta'riflar mexatronikaning yaqin aloqasini taklif qiladi axborotni qayta ishlash va boshqarish uchun informatika va kompyuter texnologiyalari bilan: informatika uning nazariy, kompyuter texnologiyalari esa texnik komponent hisoblanadi.
Mexatronikaning maqsadi, mavzusi va usullarini belgilaydigan uchta asosiy savolga javob beramiz:
Mexatronika va robototexnika mavzusi nima?
Nima uchun bu yo'nalishlar juda tez rivojlanmoqda?
Mexatronik va robototexnika qanday yaratiladi
tizimlar?
Yuqoridagi uchta savolga javoblar quyidagicha shakllantiriladi
mexatronik tizimlarning kengaytirilgan fizik talqinidan.
Mexatronikaning maqsadi aqlli mashinalarni yaratishdir
va turli maqsadlar uchun fizik-texnik tizimlar va jarayonlar,
sifat jihatidan yangi funktsiyalar va xususiyatlarga ega.
Mexatronikaning predmeti sifat jihatidan yangi modullar va mashinalarni loyihalash va ishlab chiqarish usullari va jarayonlari bo'lib, ular bo'yicha
intellektual tadqiqot va sanoat o'zini o'zi tashkil etadigan va o'zini o'zi boshqaradigan texnik tizimlarga asoslangan. Mexatronika usuli bunday ilgari ajratilgan tabiiy fanlarning tizimli kombinatsiyasiga (sinergetik birlashmasiga) asoslangan va aniq mexanika, mikroelektronika, elektrotexnika, kompyuter boshqaruvi va informatika kabi muhandislik yo'nalishlari marketing va dizayndan boshlab va sotish (ishlab chiqarish), foydalanish va yo'q qilish bosqichlarida davom etadigan mahsulotlarning hayot aylanishining barcha bosqichlari. Mexatronika usulining asosini strukturaviy elementlarning sinergetik integratsiyasi (birlashishi) tashkil etadi, yagona maqsadga erishish uchun texnologiyalar, energiya va axborot oqimlari. Mexatronik mahsulotlarni loyihalashda elementlarning sinergetik integratsiyasi uchta asosiy printsipga asoslanadi:
- ikki yoki undan ortiq elementlarni bitta ko'p funktsiyali elementlarga birlashtirish orqali yaratilgan mahsulotlarni minimal miqdordagi tarkibiy va tarkibiy bloklar bilan sotish
modullar (bloklar);
- interfeyslarni (bloklar orasidagi bog'lanishlarni) mahalliy integratsiya nuqtalari sifatida tanlash va ortiqcha tarkibiy qismlarni yo'q qilish
ajratuvchi elementlar sifatida bloklar va interfeyslar;
- mexatronik tizimdagi funktsiyalarni apparat bloklaridan aqlli (kompyuter, axborot, dasturiy ta'minot) tarkibiy qismlarga qayta taqsimlash.
Mexatronik tizimning integratsiya darajasi mexatronikadagi asosiy tasniflash xususiyatlaridan biridir. Boshqalar orasida mexatronik tizimlar rivojlanishining tasniflash xususiyatlari intellektualizatsiya va miniatizatsiya ajralib turadi. Uchalasi ham batafsilroq mexatronikaning ushbu belgilari 2-ma'ruzada muhokama qilinadi. Mexatronik texnologiyalar marketing, dizayn va ishlab chiqarishni kompleks qo'llashga asoslangan, mexatronik mahsulotlarning to'liq hayot aylanishini ta'minlaydigan texnologik, kompyuter va axborot usullari va texnologiyalari. Mexatronika usuli va mexatronik texnologiyalar universal bo'lib, amaliy muhandislik ishlanmalariga ham, murakkab qurilishning nazariy asoslarini ishlab chiqishga ham tegishli fizik-texnik tizimlar (texnik ko'rish, "ovozdan" boshqarish, sahnani aniqlash, virtual muhandislik va tezkor prototiplash, avtomatik o'zini o'zi tashkil etish va o'zini o'zi boshqarish tizimlari va boshqalar). Dunyoda mexatronikaning jadal rivojlanishi tabiiydir tubdan yangi talablar tufayli yuzaga keladigan jarayon texnologik mashinalar sifati va murakkab ko'rsatkichlari uchun bozor fizik-texnik tizimlar va jarayonlar. Mashinasozlikda mexatronikaning maqsadi va predmeti mashinalar va mexanizmlarning belgilangan funktsional harakatlarini amalga oshirish uchun ularning asosida sifat jihatidan yangi harakat modullari va mashinalarini yaratish va ishlab chiqarishdir. Mexatronik tizimning funktsional harakati quyidagilarni ta'minlaydi parallel boshqariladigan texnologik bilan muvofiqlashtirilgan uning maqsadli mexanik harakati (harakati) va axborot jarayonlari. Shunday qilib, "harakat" tushunchasi funktsional harakatning ushbu ta'rifida talqin etiladi kengaytirish. Mexatronikaga mikrosistem texnologiyalari (mikroelektromekanik texnologiyalar, mikro-robototexnika va boshqalar) bilan yaqinlashishi natijasida katta imkoniyatlar ochildi.
Mexatronikada mustaqil yo'nalish sifatida shakllandi – mikromehatronika. So'nggi yillarda mexatronik texnologiyalarning nanotexnologiyaga kirib borishi qayd etildi. Bu, asosan, o'ziga xos Xususiyatlarga ega bo'lgan nanostrukturalarni tadqiq qilish va yaratish uchun nozik qurilmalar va asboblarni yaratishda ifodalanadi (tunnel mikroskop, atom kuchi mikroskopi, optik lazer kuchi mikroskopi, qismlarning sirt nanoinjiniringi va boshqalar). Bugungi kunda mexatronika quyidagi sohalarda keng qo'llaniladi:
- mashinasozlik (avtomatlashtirilgan mashinasozlik, mashinasozlik, elektron va energetika muhandisligi
va boshqalar);
- transport muhandisligi – aerokosmik muhandislik, avtostraktor muhandisligi, temir yo'l transporti,
an'anaviy bo'lmagan transport vositalari va boshqalar);
- turli maqsadlar uchun robototexnika;
- asbobsozlik (asboblar va mashinalar, ofis uskunalari, navigatsiya asboblari, kompyuter uskunalari);
- mikroelektromekanik tizimlar – mikromashinalar, mikrorobotlar va boshqalar);
- nanotexnologiya (mikroskoplar ,zondlar, qismlarning sirtini mikromekanik ishlov berish mashinalari va boshqalar);
- maishiy texnika (avtonom changyutgichlar, tikuv mashinalari, kir yuvish mashinalari, idishlarni yuvish mashinalari, sovutish moslamalari);
- tibbiy va sport anjomlari (bioelektrik
va nogironlar uchun ekzoskelet protezlari, simulyatorlar, massajchilar va vibratorlar va boshqalar).;
- foto va video uskunalar – videokameralarni fokuslash moslamalari,
video disk pleerlari va boshqalar);
- bosib chiqarish mashinalari;
-shou sanoati uchun aqlli diqqatga sazovor joylar.
Ushbu ro'yxat kengaytirilishi mumkin. Mexatronik texnologiyalar bozori jadal rivojlanmoqda va barqaror tendentsiyaga ega
o'sish uchun