Основы мехатроники и робототехники

15 
ГЛАВА 2. СТРУКТУРА И КЛАССИФИКАЦИЯ
МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ
2.1. Определение и предмет Мехатроники
 
Понятие «система» употребляется в различном контексте и является 
распространенным понятием в различных областях. Здесь под системой 
понимается совокупность связанных между собой определенным образом 
составляющих, способных совместно выполнять определенные действий, в 
результате которых перемещаются, запасаются материя, энергия, информация. 
Иногда составные части системы имеют различную природу, например, 
электрическую, химическую, механическую или биологическую.
Например, в компьютерах в качестве внешней памяти используются 
накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) – винчестеры. НЖМД 
представляют техническую систему, состоящую из совокупности элементов 
разной природы, а именно:

диска из сплавов алюминия или керамики, покрытого 
ферролаком; блока магнитных головок;

электродвигателей для вращения диска и управления 
головками;

электронного блока управления (контроллера).
В системе происходит преобразование энергии и информации. 
Действительно электрическая энергия преобразуется в механическую, что 
приводит к движению диска и головок, наряду с этим для осуществления этих 
движений одновременно идет передача и преобразование информации. Эта 
система позволяет хранить, записывать и считывать информацию. Можно 
снимать и тепловую энергию, так как при работе корпус НЖМД нагревается. 
В связи с развитием микроэлектроники, и технологии изготовления 
электронной аппаратуры стало возможным использовать микроэлектронику и 
средства вычислительной техники для управления движением. Это дало 
возможность создать мехатронные системы, объединяющие две составные 
части – механическую и электронную, задачей которых является выполнение 
заданных движений. Приведенный выше НЖМД является примером 
мехатронного устройства. 
Согласно японским прогнозам в будущем почти все машины – аппараты 
будут мехатронизированы, «мехатронные устройства станут предметом 
широкого спроса, обычным инструментом, которыми будут пользоваться люди 
в своей деятельности» [2] Область науки, занимающаяся созданием, 
эксплуатацией машин с компьютерным управлением – мехатронных систем 
получа название «Мехатроника». Предмет Мехатроники [4] можно 
сформулировать следующим образом:
Мехатроника изучает синергетическое объединение узлов точной 
механики с электронными, электротехническими и компьютерными 
компонентами с целью проектирования и производства качественно новых 

16 
модулей, систем, машин и комплексов машин с интеллектуальным управлением 
их функциональными движениями.
Под интеллектуальным управлением подразумевается то, что управление 
основывается на методах искусственного интеллекта, современных аппаратных 
и программных средствах на базе микроэлектроники.
Из данного определения следуют, что Мехатроника предлагает новый 
методологический подход в построении технических систем, а именно:
учитывать наличие и взаимосвязь энергетических и информационных потоков. 
В определении подчеркивается синергетический характер. Синергия - это 
совместное действие, направленное на достижение общей цели. В Мехатронике 
рассматривается, что энергетические и информационные потоки направлены 
на реализацию заданного движения. Мехатронные системы проектируются 
изначально исходя из синергетического подхода. Базовыми обьектами 
Мехатроники являются мехатронные модули, выполняющие как правило 
движение по одной управляемой координате. 

жүктеу/скачать 3,35 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: