Mekatronik

Mekatronik
Robotic bartender.jpg
Ockupation
Namn Mekatronikingenjör
Typ av yrke
 Teknik
Verksamhetssektorer
 El- och mekanisk industri, verkstadsindustri
Specialitet Maskinteknik, el-/elektronikteknik, datateknik, mjukvaruprogrammering, systemteknik, styrsystem, smart och intelligent system, automation och robotik
Beskrivning
Kompetenser Multidisciplinär teknisk kunskap, elektromekanisk systemdesign, systemintegration och underhåll

Arbetsområden _
Vetenskap, teknik, teknik, industri, dator, prospektering

Mekatronikteknik, även kallad mekatronik , är en tvärvetenskaplig gren av ingenjörskonst som fokuserar på integrationen av mekaniska, elektriska och elektroniska ingenjörssystem, och inkluderar även en kombination av robotik , elektronik , datavetenskap , telekommunikation , system , styrning och produktteknik .

I takt med att tekniken går framåt över tiden har olika delområden inom tekniken lyckats både anpassa sig och multiplicera. Mekatronikens avsikt är att ta fram en designlösning som förenar vart och ett av dessa olika delområden. Ursprungligen var fältet mekatronik avsett att inte vara något annat än en kombination av mekanik, elektrisk och elektronik, därav namnet är en sammanslagning av orden " mekanik " och "elektronik " ; Men eftersom komplexiteten hos tekniska system fortsatte att utvecklas, hade definitionen breddats till att omfatta fler tekniska områden.

Ordet mekatronik har sitt ursprung i japansk-engelska och skapades av Tetsuro Mori, en ingenjör på Yaskawa Electric Corporation . Ordet mekatronik registrerades som varumärke av företaget i Japan med registreringsnumret "46-32714" 1971. Företaget släppte senare rätten att använda ordet till allmänheten, och ordet började användas globalt. För närvarande är ordet översatt till många språk och anses vara en viktig term för avancerad automatiserad industri.

Många människor behandlar mekatronik som ett modernt modeord synonymt med automation , robotik och elektromekanik .

Fransk standard NF E 01-010 ger följande definition: "tillvägagångssätt som syftar till en synergistisk integration av mekanik, elektronik, styrteori och datavetenskap inom produktdesign och tillverkning, för att förbättra och/eller optimera dess funktionalitet".

Historia

Ordet mekatronik registrerades som varumärke av företaget i Japan med registreringsnumret "46-32714" 1971. Företaget släppte senare rätten att använda ordet till allmänheten, och ordet började användas globalt.

Med tillkomsten av informationsteknologi på 1980-talet introducerades mikroprocessorer i mekaniska system, vilket förbättrade prestandan avsevärt. På 1990-talet tillämpades framsteg inom beräkningsintelligens på mekatronik på ett sätt som revolutionerade området.

Beskrivning

Aerial Euler diagram från RPI :s hemsida beskriver de fält som utgör mekatroniken

En mekatronikingenjör förenar principerna för mekanik, el, elektronik och datoranvändning för att skapa ett enklare, mer ekonomiskt och tillförlitligt system.

Teknisk cybernetik behandlar frågan om styrteknik av mekatroniska system. Det används för att styra eller reglera ett sådant system (se styrteori ) . Genom samarbete utför de mekatroniska modulerna produktionsmålen och ärver flexibla och smidiga tillverkningsegenskaper i produktionsschemat. Modern produktionsutrustning består av mekatroniska moduler som är integrerade enligt en styrarkitektur. De mest kända arkitekturerna involverar hierarki , polyarki , heterarki och hybrid. Metoderna för att uppnå en teknisk effekt beskrivs av kontrollalgoritmer, som kan eller kanske inte använder formella metoder i sin design. Hybridsystem som är viktiga för mekatroniken inkluderar produktionssystem , synergidrivningar, prospekteringsrovers , fordonsundersystem som låsningsfria bromssystem och spin-assist, och daglig utrustning som autofokuskameror, video, hårddiskar , CD-spelare och telefoner.

Kursens upplägg

Mekatronikstudenter tar kurser inom olika områden: [ citat behövs ]

Ansökningar

Tillämpad mekatronik

Tillämpad mekatronik

Fysiska implementeringar

Mekatroniskt system

Mekanisk modellering kräver modellering och simulering av fysiska komplexa fenomen inom ramen för ett mångskaligt och multifysiskt tillvägagångssätt. Detta innebär att implementera och hantera modellering och optimeringsmetoder och verktyg, som är integrerade i ett systemiskt tillvägagångssätt. Specialiteten vänder sig till studenter inom mekanik som vill öppna sitt sinne för systemteknik, och kunna integrera olika fysik eller teknologier, samt studenter inom mekatronik som vill öka sina kunskaper inom optimering och multidisciplinära simuleringstekniker. Specialiteten utbildar studenter i robusta och/eller optimerade konceptionsmetoder för strukturer eller många tekniska system, och till de viktigaste modellerings- och simuleringsverktygen som används inom FoU. Specialkurser föreslås också för originalapplikationer (kompositer i flera material, innovativa givare och ställdon , integrerade system, ...) för att förbereda studenterna för det kommande genombrottet inom de områden som täcker materialen och systemen. För vissa mekatroniska system är huvudfrågan inte längre hur man implementerar ett styrsystem, utan hur man implementerar ställdon. Inom det mekatroniska området används främst två teknologier för att producera rörelse/rörelse.

Ämne

  • Automation och programmerade logiska kontroller
  • Kraft och körelektronik
  • Moderna och digitala styrsystem
  • Robotsystem
  • Mekatroniksystem
  • Automatiserad kontroll
  • Datorapplikationer för mekatronik
  • Kalkyl
  • Elektriska kretsar
  • Systemdynamik
  • Dynamik och vibrationer
  • Artificiell intelligens
  • Teknisk matematik
  • Numeriska ingenjörsmetoder
  • Termostatologi
  • Allmän fysik
  • Praktisk allmän fysik
  • Signalmätningar och bearbetning
  • Allmän kemi
  • Praktisk allmän kemi/laboratorium
  • Principer för statistik
  • Sensorer och krafttransformatorer
  • Automatiserat kontrolllaboratorium
  • Elektriska kretslaboratorium
  • Dynamik och vibrationslaboratorium
  • Laboratoriet för förmåga och körelektronik
  • Elektroniklab för mekatronik
  • Bearbetningslaboratorium och mikrokontroller
  • Digital Logic Lab
  • Laboratoriet för hydraulik och antennsystem
  • Fluid Capability Engineering Laboratory
  • Bearbetning och mikrokontroller
  • Digital logik
  • Ingenjörsmaterial och tillverkningsteknik
  • Maskinmekanik
  • Vätskekapacitetsteknik
  • Matematik

Underdiscipliner

Mekanisk

Huvudartikel: Maskinteknik
Vy över Volkswagens dubbelkopplingsväxellåda med direktväxling .

Maskinteknik är en viktig del av mekatronikteknik. Det inkluderar studiet av den mekaniska karaktären hos hur ett objekt fungerar. Mekaniska element hänvisar till mekanisk struktur, mekanism, termovätska och hydrauliska aspekter av ett mekatroniksystem. Studiet av termodynamik , dynamik , fluidmekanik , pneumatik och hydraulik . Mekatronikingenjör som arbetar som maskiningenjör kan specialisera sig på hydraulik och pneumatiksystem , där de kan hittas som arbetar inom bilindustrin. En mekatronikingenjör kan också designa ett fordon eftersom de har en stark mekanisk och elektronisk bakgrund. Kunskaper om mjukvaruapplikationer såsom datorstödd design och datorstödd tillverkning är avgörande för att designa produkter. Mekatronik täcker en del av den mekaniska kursplanen som är allmänt tillämpad inom bilindustrin.

Mekatroniska system representerar en stor del av en bils funktioner. Styrslingan som bildas av sensor—informationsbearbetning—aktuator—mekanisk (fysisk) förändring finns i många system. Systemstorleken kan vara väldigt olika. Antilåsningssystemet (ABS) är ett mekatroniskt system . Bromsen i sig är också en. Och kontrollslingan som bildas av körkontroll (till exempel farthållare), motor, fordonets körhastighet i den verkliga världen och hastighetsmätning är också ett mekatroniskt system. Mekatronikens stora betydelse för fordonstekniken framgår också av att fordonstillverkarna ofta har utvecklingsavdelningar med "Mekatronik" i sina namn.

Elektronik och el

Huvudartikel: Elektronik och elektroteknik

Elektronik- och telekommunikationsteknik är specialiserad på elektronikenheter och telekomenheter i ett mekatroniksystem. En mekatronikingenjör specialiserad på elektronik och telekommunikation har kunskap om hårdvaruenheter. Överföring av signal är huvudapplikationen för detta delområde av mekatronik. Där digitala och analoga system också utgör en viktig del av mekatroniksystem. Telekommunikationsteknik handlar om överföring av information över ett medium.

Elektronikteknik är relaterat till datateknik och elektroteknik . Kontrollteknik har ett brett utbud av elektroniska tillämpningar från flyg- och framdrivningssystem för kommersiella flygplan till farthållaren som finns i många moderna bilar . VLSI- design är viktigt för att skapa integrerade kretsar. Mekatronikingenjörer har djup kunskap om mikroprocessorer, mikrokontroller, mikrochips och halvledare. Tillämpningen av mekatronik inom elektroniktillverkningsindustrin kan bedriva forskning och utveckling på elektroniska konsumentprodukter såsom mobiltelefoner, datorer, kameror etc. För mekatronikingenjörer är det nödvändigt att lära sig att använda datorapplikationer som MATLAB och Simulink för att designa och utveckla elektroniska produkter .

Mekatronikteknik är en tvärvetenskaplig kurs, den innehåller begrepp om både elektriska och mekaniska system. En mekatronikingenjör ägnar sig åt att designa högeffekttransformatorer eller radiofrekvensmodulsändare .

Avionics

Huvudartikel: Avionics
En flygtekniker använder ett oscilloskop för att verifiera signaler på flygplansutrustning

Avionik anses också vara en variant av mekatronik eftersom den kombinerar flera områden som elektronik och telekom med flygteknik . Det är underdisciplinen mekatronikteknik och flygteknik som är ingenjörsgren med fokus på elektroniksystem för flygplan. Ordet flygelektronik är en blandning av flyg och elektronik. Flygplanens elektroniksystem inkluderar adresserings- och rapporteringssystem för flygplan , flygnavigering , flygkontrollsystem för flygplan , system för att undvika kollisioner , flygmätare , väderradar och blixtdetektor . Dessa kan vara så enkla som en strålkastare för en polishelikopter eller lika komplicerade som det taktiska systemet för en luftburen plattform för tidig varning .

Avancerad mekatronik

Huvudartikel: Mekatronik

En annan variant är Motion control for Advanced Mechatronics, som för närvarande erkänns som en nyckelteknologi inom mekatronik. Rörelsestyrningens robusthet kommer att representeras som en funktion av styvhet och en grund för praktiskt förverkligande. Rörelsemål parametreras av kontrollstyvhet som kan variera enligt uppgiftsreferensen. Systemets robusthet i rörelse kräver alltid mycket hög styvhet i regulatorn.

Industriell

Huvudartikel: Industriteknik
Industriingenjörer i tjänst

Branschen industriingenjör omfattar design av maskiner, monterings- och processlinjer för olika tillverkningsindustrier. Denna gren kan sägas något lik automation och robotik. Mekatronikingenjörer som arbetar som industriingenjörer designar och utvecklar infrastrukturen för en tillverkningsanläggning. Man kan också säga att de är maskinarkitekter. Man kan arbeta som industridesigner för att designa den industriella layouten och planera för etablering av en tillverkningsindustri eller som industritekniker för att se över de tekniska kraven och reparationen av den specifika fabriken.

Robotik

Huvudartikel: Robotik
En industrirobot tillverkad av ABB

Robotik är ett av de nyaste underområdena inom mekatronik. Det är studiet av robotar att hur de tillverkas och drivs. Sedan 2000 lockar denna gren av mekatronik ett antal aspiranter. Robotik hänger ihop med automation eftersom det inte heller här krävs mycket mänskligt ingripande. Ett stort antal fabriker, särskilt i bilfabriker, finns robotar i löpande band där de utför jobbet med borrning, installation och montering. Programmeringskunskaper är nödvändiga för specialisering inom robotik. Kunskaper i programmeringsspråk — ROBOTC är viktigt för fungerande robotar. En industrirobot är ett utmärkt exempel på ett mekatroniksystem; det inkluderar aspekter av elektronik, mekanik och datoranvändning för att göra sina dagliga jobb.

Dator

Huvudartiklar: Datateknik och Internet of things
Teleskop automatiskt kontrollsystem och ett observationssystem för rymdobjekt

Sakernas internet ( IoT) är sammankopplingen av fysiska enheter, inbäddade med elektronik , mjukvara , sensorer , ställdon och nätverksanslutning som gör det möjligt för dessa objekt att samla in och utbyta data . IoT och mekatronik kompletterar varandra. Många av de smarta komponenterna förknippade med Internet of Things kommer i huvudsak att vara mekatroniska. Utvecklingen av IoT tvingar mekatronikingenjörer, designers, praktiker och utbildare att undersöka hur mekatroniska system och komponenter uppfattas, designas och tillverkas. Detta gör att de kan möta nya frågor som datasäkerhet, maskinetik och gränssnittet människa-maskin.

Kunskaper om programmering är mycket viktigt. En mekatronikingenjör måste göra programmering på olika nivåer till exempel.— PLC-programmering , drönarprogrammering , hårdvaruprogrammering , CNC-programmering etc. På grund av kombinationen av elektronikteknik är mjuka färdigheter från datorsidan viktigt. Viktiga programmeringsspråk för mekatronikingenjörer att lära sig är programmeringsspråket Java , Python , C ++ och C.

Se även

Källor

  • Bradley, Dawson et al., Mechatronics, Electronics in products and processes , Chapman och Hall Verlag, London , 1991.
  •   Karnopp, Dean C., Donald L. Margolis, Ronald C. Rosenberg, System Dynamics: Modeling and Simulation of Mechatronic Systems, 4:e upplagan, Wiley, 2006. ISBN 0-471-70965-4 Bästsäljande systemdynamikbok med tillvägagångssätt för obligationsgrafer.
  •   Cetinkunt, Sabri, Mechatronics , John Wiley & Sons, Inc, 2007 ISBN 9780471479871
  • James J. Nutaro (2010). Bygga programvara för simulering: teori och algoritmer, med applikationer i C++ . Wiley.
  • Zhang, Jianhua. Mekatronik och automationsteknik. Proceedings of the International Conference on Mechatronics and Automation Engineering (ICMAE2016). Xiamen, Kina, 2016.

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Mechatronics&oldid=1141534146 "