메카트로닉스, 메카트로닉 요소, 모듈, 기계 및 시스템이란 무엇입니까?

"mechatronics"라는 단어는 "mechanics"와 "electronics"라는 두 단어로 구성됩니다. 이 용어는 1969년 Yaskawa Electric의 선임 개발자인 Tetsuro Mori라는 일본인이 제안했습니다. 20세기에 Yaskawa Electric은 전기 드라이브 및 DC 모터의 개발 및 개선을 전문으로 했기 때문에 이 방향에서 큰 성공을 거두었습니다. 예를 들어 최초의 디스크 전기자 DC 모터가 그곳에서 개발되었습니다.

최초의 하드웨어 CNC 시스템에 관한 개발이 뒤따랐습니다. 그리고 1972년에는 메카트로닉스 브랜드가 이곳에 등록되었습니다. 회사는 곧 전기 구동 기술 개발에 큰 진전을 이루었습니다. 회사는 나중에 "Mechatronics"라는 용어가 일본과 전 세계에서 널리 사용됨에 따라 상표로 "Mechatronics"라는 단어를 삭제하기로 결정했습니다.

어쨌든 일본은 고정밀 전기 구동 제어를 구현하기 위해 기계 요소, 전기 기계, 전력 전자 장치, 마이크로프로세서 및 소프트웨어를 결합해야 했을 때 기술에서 이러한 접근 방식을 가장 활발하게 개발한 곳입니다.

메카트로닉스에 대한 일반적인 그래픽 기호는 RPI(미국 뉴욕 소재 Rensselaer Polytechnic Institute) 웹사이트의 다이어그램입니다.

메카트로닉스는 세계에서 가장 최신 공학 분야 중 하나이며 UNESCO에 따르면 가장 유망하고 수요가 많은 10개 분야 중 하나입니다.

일반적으로 "메카트로닉스"라는 용어는 다음과 같이 정의할 수 있습니다. 정밀 기계, 전기 공학, 전자 공학, 마이크로 프로세서 기술, 다양한 전원, 전기, 유압 및 공압 드라이브와 지능형 제어는 최신 자동화 생산 시스템의 블록 생성 및 작동에 중점을 두었습니다.

메카트로닉스는 컴퓨터화된 모션 제어입니다.

메카트로닉스의 목표는 질적으로 새로운 모션 모듈, 메카트로닉 모션 모듈, 지능형 메카트로닉 모듈 및 이를 기반으로 움직이는 지능형 기계 및 시스템을 만드는 것입니다.

역사적으로 메카트로닉스는 전기 기계에서 진화했으며 그 성과에 따라 전기 기계 시스템을 컴퓨터 제어 장치, 내장형 센서 및 인터페이스와 체계적으로 결합하여 발전했습니다.

메카트로닉스 시스템의 다이어그램

메카트로닉스 시스템의 일반화된 구조

전자, 디지털, 기계, 전기, 유압, 공압 및 정보 요소 — 메카트로닉스 시스템의 일부가 될 수 있습니다. 처음에는 다른 물리적 특성의 요소가 결합되어 시스템의 질적으로 새로운 결과를 얻을 수 있지만 이는 달성할 수 없습니다. 별도의 연주자가 각 요소별로.

별도의 스핀들 모터는 자체적으로 DVD 플레이어 트레이를 꺼낼 수 없지만 마이크로 컨트롤러 소프트웨어가 있고 웜 기어에 올바르게 연결된 회로 제어하에 모든 것이 쉽게 작동하고 단순한 모 놀리 식 시스템처럼 보입니다. 그러나 외형적인 단순성에도 불구하고 메카트로닉 시스템은 정의상 특정 작업을 해결하기 위해 특정 기능적 작업을 수행하기 위해 서로 연결되고 상호 작용하는 여러 메카트로닉 장치와 모듈을 포함합니다.

메카트로닉 모듈은 구성 요소의 상호 침투 및 동시에 의도적인 하드웨어 및 소프트웨어 통합을 통해 동작을 수행하도록 설계된 독립적인 제품(구조적 및 기능적)입니다.

일반적인 메카트로닉 시스템은 컴퓨터나 마이크로컨트롤러에 의해 차례로 제어되는 상호 연결된 전기 기계 및 전력 구성 요소로 구성됩니다.

이러한 메카트로닉 시스템을 설계하고 구축할 때 불필요한 노드와 인터페이스를 피하고 모든 것을 간결하고 매끄럽게 만들려고 노력합니다. 이는 장치의 대량 크기 특성을 개선할 뿐만 아니라 신뢰성을 높이기 위해서입니다. 일반적으로 시스템의.

때때로 엔지니어에게는 쉽지 않은데, 서로 다른 장치가 서로 다른 작업 조건에 있고 완전히 다른 작업을 수행한다는 사실 때문에 매우 특이한 솔루션을 정확하게 찾아야합니다. 예를 들어, 일부 장소에서는 기존 베어링이 작동하지 않고 전자기 서스펜션으로 대체됩니다(특히 파이프를 통해 가스를 펌핑하는 터빈에서 수행됩니다. 그것의 윤활제).

어떤 식으로든 오늘날 메카트로닉스는 가전 제품에서 건설 로봇, 무기 및 항공 우주에 이르기까지 모든 것에 스며들었습니다. 모든 CNC 기계, 하드 드라이브, 전기 잠금 장치, 자동차의 ABS 시스템 등 — 모든 곳에서 메카트로닉스는 유용할 뿐만 아니라 필요합니다. 이제 수동 제어를 찾을 수 있는 곳은 거의 없습니다. 고정 없이 버튼을 누르거나 단순히 센서를 만졌다는 사실로 귀결됩니다. 결과를 얻었습니다. 이것은 아마도 오늘날 메카트로닉스가 무엇인지에 대한 가장 원시적인 예일 것입니다.

메카트로닉스 통합 수준의 계층 다이어그램

통합의 첫 번째 수준은 메카트로닉 장치와 해당 요소로 구성됩니다. 통합의 두 번째 수준은 통합된 메카트로닉 모듈에 의해 형성됩니다. 통합의 세 번째 수준은 통합 메카트로닉스 기계에 의해 형성됩니다. 네 번째 수준의 통합은 메카트로닉스 기계의 복합물에 의해 형성됩니다. 다섯 번째 통합 수준은 재구성 가능한 유연한 생산 시스템의 형성을 의미하는 메카트로닉스 기계 및 로봇 복합물의 단일 통합 플랫폼에 형성됩니다.

오늘날 메카트로닉 모듈 및 시스템은 다음 영역에서 널리 사용됩니다.

• 기계 공학 및 자동화 장비, 기계 공학의 기술 프로세스;

• 산업용 및 특수 로봇 공학;

• 항공 및 우주 기술;

• 군사 장비, 경찰 및 특별 서비스용 차량;

• 전자 공학 및 급속 프로토타이핑 장비;

• 자동차 산업(모터 휠 구동 모듈, 잠김 방지 브레이크, 자동 변속기, 자동 주차 시스템);

• 비전통적 차량(전기 자동차, 전기 자전거, 휠체어);

• 사무실 장비(예: 복사기 및 팩스기);

• 컴퓨터 주변기기(예: 프린터, 플로터, CD-ROM 드라이브);

• 의료 및 스포츠 장비(장애인을 위한 생체 전기 및 외골격 보철물, 토닝 트레이너, 제어 진단 캡슐, 마사지기 등);

• 가전제품(세탁, 재봉, 식기세척기, 독립 진공청소기);

• 마이크로머신(의학, 생명공학, 통신 및 원거리 통신용);

• 제어 및 측정 장치 및 기계;

• 엘리베이터 및 창고 장비, 호텔 및 공항의 자동문; 사진 및 비디오 장비(비디오 디스크 플레이어, 비디오 카메라 초점 장치);

• 복잡한 기술 시스템 및 조종사 교육용 시뮬레이터;

• 철도 운송(열차 제어 및 안정화 시스템);

• 식품, 육류 및 유제품 산업을 위한 지능형 기계;

• 인쇄기;

• 쇼 산업을 위한 스마트 기기, 어트랙션.

이에 따라 메카트로닉스 기술을 보유한 인력의 필요성이 높아지고 있습니다.