- •Лекция 1. Раздел 1. Краткая история и современные задачи мехатроники
- •1.1. История становления мехатроники как науки
- •1.2. Современные задачи мехатроники
- •Лекция 2.
- •Раздел 2. Классификация мехатронных систем, сферы применения
- •2.1. Классификация мехатронных систем
- •2.2. Преимущества мехатронного подхода к созданию машин и механизмов
- •Лекция 3.
- •2.3. Степень подвижности мехатронных систем
- •2.4. Ключевые проблемы развития мехатронных устройств
- •Лекция 4
- •Лекция 5.
- •Лекция 6. Раздел 3. Машины нового поколения
- •3.1. Системы управления машинами нового поколения
- •3.2. Структурный и технологический базисы мехатроники
- •Лекция 7.
- •3.3. Гибридные технологии электромеханики и мехатроники
- •3.4. Цифровые технологии управления движением
- •Лекция 8.
- •3.5. Контроллеры движения
- •3.6. Робототехнические комплексы механообработки
- •Лекция 9.
- •Раздел 4. Применение мехатроники в машинах
- •4.2. Применение му в автомобилях
- •4.6. Минироботы
- •Минироботы будут лечить пациентов изнутри
- •Пилюля с микропроцессором.
- •Робот Да Винчи
- •Лекция 14
- •4.7. Бесшовное решение восстановления вращательной манжеты
- •Лекция 15.
- •Раздел 5. Другие сферы применения мехатронных устройств
- •5.1. Применение му в специальных агрессивных средах
2.2. Преимущества мехатронного подхода к созданию машин и механизмов
По данным прогноза Министерства науки и технологий РФ в 1998 году на основе европейских выставок и конференций ожидается резкий рост отношения «качество/цена» (то есть главным будет качество продукции) для НПМ1.
Задачей мехатронного модуля в идеальном варианте является выполнение с заданными показателями качества функциональной работы согласно полученной на входе информации и цели управления.
Программные средства МС должны обеспечивать непосредственный переход от замысла системы через ее математическое моделирование к управлению функциональным движением в реальном времени.
Основным признаком отличающим МС от обычных средств автоматизации являются наличие трех обязательных частей:
Механической (точнее электромеханической), включающей механические звенья и передачи, рабочий орган, электродвигатели, сенсоры и дополнительные электротехнические элементы (тормоза, муфты). Механическое устройство предназначено для преобразования движений звеньев в требуемое движение рабочего органа.
Электронной части, состоящей из микроэлектронных устройств, силовых преобразователей и электроники измерительных цепей.
Компьютерного управления.
Все три составные части МС связаны энергетическими и информационными потоками через сенсоры, собирающими информацию о фактическом состоянии внешней среды, информацию от объеме работ, механического устройства с блоком приводов, о первичной обработки этой информации, с последующей передачей этой информации в УКУ2.
МС представляет совокупность трех взаимодействующих систем:
1 – исполнительной;
2 – информационной;
3 – управляющей.
Исполнительная система механизма – это устройство для воспроизведения сложных пространственных движений с целью перемещения предметов производства и (или) инструмента и технологических оснастки по некоторой заданной траектории.
Исполнительная система представляет кинематическую цепь из звеньев, сочлененных между собой. Подвижное соединение звеньев называется кинематической парой. Существуют поступательные и вращательные пары.
Лекция 3.
2.3. Степень подвижности мехатронных систем
Степенью подвижности или степенью свободы точки называется ее способность совершать в пространстве перемещения либо вдоль одной из осей, либо вокруг одной из осей в прямоугольной системе координат.
Если ИМ3 содержит несколько звеньев, шарнирно соединенных между собой, то суммарная степень подвижности механизма равна сумме степеней подвижности всех звеньев.
Существуют три степени подвижности ИМ:
1 – межпозиционная;
2 – переносная;
3 – ориентирующая.
Межпозиционные степени подвижности – это степени подвижности устройства по выполнению операций транспортировки деталей между рабочими позициями и называются глобальными. С их помощью перемещается сам манипулятор.
Переносной называется степень подвижности, используемая при перемещении рабочего органа. Они называются также региональными (например, перемещения сварочной головки или пистолета при покраске). Совокупность региональных перемещений образует рабочую зону ИМ.
Ориентирующая степень подвижности. Рабочий орган ИМ должен быть при переносе соответствующим образом ориентирован относительно рабочей зоны. Ориентирующие движения называются также локальными.
Положение точки в пространстве определяется тремя ее координатами.
Существуют четыре системы координат:
1 – декартова (прямоугольная);
2 – цилиндрическая;
3 – полярная;
4 – угловая.
Рабочие органы, действующие в угловой системе координат, называются антропоморфными (человекоподобными, они более всего напоминают руку человека).
МС одна из важнейших составляющих комплексно-автоматизированных производств, когда обычные средства автоматизации становится неэффективным.
Мотивы, побудившие развитие и внедрение МС являются:
высокий уровень механизации и автоматизации не требовал создания МУ;
обострением конкурентной борьбой потребовало значительного увеличение производительности труда;
уменьшение серийности продукции с одновременным увеличением номенклатуры выпускаемых изделий;
значительное снижение стоимости узлов (электо, гидро, и пневматики) для МУ, а так же микропроцессорной техники;
растущий дефицит рабочей силы в сферах Западной Европы, и Северной Америке и одновременный рост её стоимости на фоне уменьшения стоимости комплектующих узлов для МУ.