в чем разница между мехатроникой и робототехникой
Мехатроника и робототехника как перспективные научные направления
Смотрите также
Мехатроника: что изучает и как зародилось данное научное направление?
Мехатроника – это область науки, целью которой является объединение в систему механизмов точной механики с электронными и компьютерными устройствами для создания машин с интеллектуальным управлением.
Подвижные интеллектуальные машины и системы в современном мире используются повсеместно, однако широкое развитие мехатроника получила не так давно.
Впервые термин был употреблен в конце 1960-х годов. «Мехатроника» образовалась от сочетания слов «механика» и «электроника». Позже данное название было зарегистрировано как товарный знак японской фирмы, которая и была создателем термина.
Изначально к изделиям мехатроники относились только электроприводы, которые поддавались регулированию. Однако позднее сюда стали добавляться станки с числовым программным управлением, первые роботизированные системы, бытовые машины.
В современном мире к достижениям мехатроники относят новейшие компьютеры, модули управления автомобильной техники (парковочные системы, автопилот, стабилизация движения), роботы с интеллектуальным управлением, микромашины, космическая и военная техника и другие новейшие разработки.
Робототехника как наиболее перспективная отрасль мехатроники
Робототехникой называют прикладную науку, целью которой является создание автоматизированных технических систем. Они являются главным фактором, стимулирующим повышение производительности заводов и других организаций.
Современные роботы могут функционировать самостоятельно. Они помогают осваивать новые планеты, ухаживать за сельскохозяйственными культурами, тушить пожары, облегчать работу специалистам различных производств.
Широко начинают применяться медицинские роботы. Они представляют собой искусственные конечности, которые полностью заменяют утерянные части тела. Устройства считывают импульсы мозга и моментально выполняют действия, которые запланировал пользователь.
Широкое распространение и усложнение изделий робототехники требует поиска способов повышения срока службы нагруженных подвижных узлов.
Например, для обслуживания шестерен, зубчатых передач, регулировочных пластин, деталей подъемных устройств и других механизмов роботов используют антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY 1014, MODENGY 1066, MODENGY 1005.
Они обеспечивают низкий коэффициент трения подвижных деталей, защиту от коррозии и преждевременного износа.
Безусловным преимуществом таких материалов перед традиционными пластичными и жидкими смазками является длительный срок службы. Они не нуждаются в обновлении на протяжении всего срока службы изделий.
Роботы российского производства
Российские предприятия, занимающиеся роботостроением, выпускают изделия для определенной области. Предприятий, разрабатывающих отечественных роботов совсем немного ввиду высокой наукоемкости отрасли и необходимости значительных капиталовложений. Однако некоторые российские ученые создали прорывные технологии.
Промышленные роботы выпускают компании Aripix Robotics, BID Technologies, Bitrobotics, Hamster Robotics, АвангардПЛАСТ.
Роботы позволят не только решить проблему дефицита кадров на производстве, в строительной и других отраслях, но и повысить безопасность работы людей на опасных производствах.
Роботы российского производства для сельского хозяйства разрабатывают и производят Аgro Robotic Systems, Avrora Robotics, Агрополи.
В изготовлении отечественных экзоскелетов и других медицинских роботов добились успеха ЭкзоАтлет, НПО «Андроидная техника», Юго-Западный госуниверситет, научно-исследовательская лаборатория мехатроники и робототехники (ЮЗГИ).
Такие устройства используются для помощи в реабилитации лицам, перенесшим сложные заболевания и операции. Кроме этого, медицинские роботы помогают вернуть активность людям, лишенным конечностей.
Присоединяйтесь
© 2004 – 2021 ООО «АТФ». Все авторские права защищены. ООО «АТФ» является зарегистрированной торговой маркой.
В чем разница между электромеханикой и мехатроникой?
Термины электромеханика и мехатроника кажутся похожими, но между ними существуют различия. В связи с последним резким рывком робототехники и систем искусственного интеллекта эта разница лишь усилилась.
Электромеханика – это термин более старый, происходящий примерно с 1885 года, когда инженеры определенных ВУЗов начали ее изучение. В основном электромеханика включает в себя сочетание электротехники и машиностроения. Обратите внимание, что классическая электромеханика не включает в себя изучение интегральных микросхем и полупроводников. Эти области относятся в электронике.
До 1950 года использовалось минимальное количество устройств, питающихся электрической энергией. Самыми широко используемыми были лампы накаливания и радиоприемники. Для получения полезной работы от электрических машин или магнитов, они должны подсоединяться к механическим устройствам, таким как ременные или зубчатые передачи. Эти сочленения используются для создания различных электромеханических систем, начиная от примитивных кофемолок, и заканчивая сложнейшими автоматизированными роботами. Электромеханика соединила в себе знания об электротехнике и механике, а также о работе различных узлов и агрегатов.
В 1947 году был изобретен транзистор, что стало первым толчком эволюции электронных компонентов. Инженеры начали активно заменять механические элементы систем автоматического управления на электронные компоненты. Электроника стала менее дорогостоящей, менее склонной к сбоям и ошибкам, а так же отсутствие механических частей привело к исчезновению проблем с механическим износом компонентов. Более того, появление электронных компонентов стало началом активного развития компьютерных технологий и программного обеспечения. При этом рост был таким быстрым, что не все производители успевали воспользоваться современными технологиями.
К концу 1960-х Yaskawa начал применять электронные компоненты управления для систем электроприводов. Именно в те годы был придуман термин «мехатроника». Вскоре этот термин стал восприниматься как комбинация электронных и механических компонентов в связке с программным обеспечением. Yaskawa даже зарегистрировал этот термин как товарный знак.
Основное различие между старыми электромеханическими и новыми мехатронными версиями заключаются в том, что последние предлагают более гибкие решение в проектировании и эксплуатации. Плата может иметь несколько механических устройств и быть запрограммированной на выполнение нескольких задач с одной и той же элементной базой. Мехатроника позволяет повысить скорость и точность в системах управления движением. Более того, это позволяет автоматизировать сбор данных и отчетность.
Некоторые инженеры считают, что мехатроника вышла из робототехники. Они основывают это убеждение на факте, что несколько новшеств, впервые примененных к роботам, в конечном счете проникли и в другие машины. К ним относятся сенсорная обратная связь и координация движений.
К 1990-м годам мехатроника также включала связь между машинами, например, сетевое производственное оборудование, а вскоре и информационные технологии, средства управления, датчики и приводы все «попали под мехатронику».
Сегодня две основные концепции продвигают мехатронику – более быстрая и дешевая разработка новых продуктов и гибкость, что позволяет компаниям удовлетворять глобальным требованиям и идти в ногу со временем.
Но некоторые хотят, чтобы мехатроника включала в себя что-либо с механической частью и некоторой электроникой, которые кажутся слишком обширными. В настоящее время общепринятые различия между электромеханикой и мехатроникой заключаются в том, что первая представляет собой комбинацию электрических и механических компонентов, в то время как последняя включает в себя элементы управления на базе микросхем, программного обеспечения и сетей.
Что такое мехатроника и робототехника
Мехатроника и робототехника
Когда говорят о создании роботов и автоматизированных систем, два родственных направления инженерной мысли — мехатроника и робототехника — часто упоминаются вместе. У этих дисциплин общие корни, а цели и методы переплетаются.
мехатроника и робототехника
Поэтому и специальность, в которой будущие инженеры могут найти себя, носит двойное название. Термин «робототехника» зачастую понятен даже тем, кто далек от науки. Попробуем разобраться, что из себя представляет мехатроника и почему она неотделима от роботостроения.
Происхождение термина
Основы мехатроники были заложены гораздо раньше, чем эта отрасль знания обрела имя. Она появилась в результате слияния достижений двух других областей — механики и электроники. В 1930-х годах зарубежные конструкторы ввели термин «электропривод», который использовался для обозначения механических устройств, работающих на электроэнергии. Их использовали в ходе автоматизации промышленных процессов.
Слово «мехатроника» придумано в 1969 году компанией «Yaskawa Electric Corp.» в Японии, в 1972 стало торговой маркой фирмы.
Термин подхватили во всех странах мира, поэтому годы спустя владельцы решили сделать его общественным достоянием. В России новое понятие вошло в научный обиход в 1990-е годы.
Чем занимается мехатроника
Первоначальная задача мехатроники — сконструировать механизм, который приводится в движение с помощью электричества и управляется программно. Со временем перед специалистами вставали новые проблемы, для решения которых приходилось искать ответы в других областях науки. Теперь сложные мехатронные системы должны не просто двигаться, подчиняясь командам компьютера, но и собирать и анализировать внешние данные, делать соответствующие выводы и менять свое поведение, используя встроенные алгоритмы.
системы мехатроники
Обязательно предусматривается возможность взаимодействия с оператором. Все компоненты такой системы связаны воедино, обмениваются информацией и энергией. Но соединить разнородные детали и снабдить их источником питания недостаточно: мехатронная система должна обладать новыми особенностями, не характерными для ее звеньев, чтобы эффективно функционировать.
Автоматы, способные передвигаться и реагировать на внешнюю среду, обладающие зачатками искусственного интеллекта, заставляют вспомнить и о роботах. В самом деле, робототехника — одно из направлений мехатроники. Поэтому современная мехатроника и робототехника изучаются в комплексе, чтобы будущие специалисты реализовали свои таланты в разных отраслях, занимались как сугубо теоретическими задачами, так и решали производственные вопросы.
Эти ветви знания с каждым днем все сильнее влияют на нашу повседневную жизнь. Сферы их применения не ограничиваются промышленностью, военными операциями, космическими исследованиями, работой с опасными веществами и представлениями с участием андроидов и зооморфных роботов.
Компьютеры, стиральные машины и другая бытовая техника, кресла для инвалидов, офисное оборудование, автопилот и система автоматической парковки в машине, тренажеры-симуляторы для медиков, пилотов и водителей — в создании и совершенствовании этих приспособлений проявили себя профессионалы от роботостроения и мехатроники.
Подготовка специалистов
Желающие получить специальность «Мехатроника и робототехника» должны изучить ряд гуманитарных, естественнонаучных, точных и технических дисциплин, поскольку это направление черпает идеи и решения из других разделов человеческого знания. Освоить программирование, электронику, инженерное дело, кибернетику, механику, принципы математического и автоматического управления, электротехнику, детали и схемы мехатронных модулей, гидравлику и другие предметы важно не только в теории.
кем работать по специальности мехатроника и робототехника
Много времени уделяется и ручной работе, сборке моделей разной степени сложности. Развитая фантазия и неистощимое любопытство помогут одолеть нелегкий путь. Владение иностранным языком позволит находить актуальные сведения и сделает будущего конструктора востребованным специалистом на родине и за рубежом, что означает заманчивые перспективы и заработок выше среднего.
Где, как и кем работать
Выпускник сможет проектировать составные части и целые мехатронные системы, разрабатывать для них документацию и оформлять патенты, собирать, испытывать, совершенствовать, корректировать и чинить механизмы. Также можно заняться исследовательской работой или преподаванием, ведь наука не стоит на месте, а передавать знания нужно и новому поколению коллег, и работникам других отраслей, в которых используются автоматы и роботы.
Перспективы и заработок инженеров зависят от опыта и сферы деятельности. Заработная плата варьируется: молодой техник может рассчитывать на 30 тысяч рублей, при наличии опыта доход в два раза больше, а для высококвалифицированного разработчика — до 100 тысяч и выше, особенно на руководящей должности. При наличии деловой хватки возможно открытие собственного дела.
Будь то частное или государственное предприятие, производственное, коммерческое, научное или образовательное учреждение, работа найдется всегда: мехатроников и робототехников не хватает, в дальнейшем спрос на них будет расти, а свежие силы требуются в любой области, где не обойтись без высоких технологий.
Мехатроника и мобильная робототехника
Происхождение терминов
Отвечая на вопрос, что за профессии мехатроника и робототехника, следует рассмотреть историю возникновения понятий. Мехатроника — итог слияния механики и электроники. Слово введено в научный обиход японской компанией Yaskawa Electric Corp в 1969 году. В России его широко употребляют с 1990-х годов.
Первичная задача мехатроники — конструирование механизмов, работающих от электросети и регулируемых с помощью программ. Требования к сложным механическим системам растут. Первоначально ученые изобрели электропривод, используемый для обозначения механических агрегатов, питающихся от электросети. Это был важный шаг к автоматизации производственных процессов.
Решение новых технических задач требовало усложнения мехатронных систем. Теперь они должны были не просто работать от сети, но и подчиняться программе компьютера, собирать данные, менять поведение согласно встроенным алгоритмам. Компоненты систем являются единым целым и управляются с помощью операторов. Однако соединить элементы и узлы, обеспечить им электрический ток и программное обеспечение недостаточно. Для эффективного функционирования у мехатронной системы должны быть новые особенности, не свойственные ее звеньям.
Автоматы, которые передвигаются, реагируют на изменение внешних условий, имеют зачатки искусственного интеллекта.
В действительности робототехника — одно из подразделений мехатроники, и указанные дисциплины изучаются в комплексе. Это позволяет готовить специалистов, способных решать теоретические задачи и с успехом справляться с производственными вопросами.
Наука мехатроника
Сферы применения мехатроники и робототехники не ограничиваются промышленностью, военным делом, работой с опасными средами, космонавтикой, представлениями андроидов. Эти науки все чаще требуются в повседневной жизни для житейских нужд и облегчения бытовых проблем. Профессионалы приложили руку ко многому, что окружает современных людей — бытовой технике, ассистентам водителей, тренажерам стимуляторов для медицинских нужд.
Мехатронные системы формируются из нескольких составляющих, связанных энергетическими и информационными потоками:
Функции мехатронных систем
Мехатроника призвана решать проблемы преобразования входящей информации в требуемые механические движения. При их проектировании используется принцип обратной связи. Это означает интеграцию нескольких элементов разной природы в один функциональный модуль. Специальность людей, которые занимаются выполнением операции, может быть разной. В идеале при полном предоставлении нужной информации удается достичь планируемого результата.
Среди функций, присущих мехатронным системам, выделяют четыре наиболее важные:
Преимущества направления
Мехатроника и робототехника активно развиваются. При этом новые специалисты используют в работе накопленный опыт и готовы к изучению данных.
Преимущество дисциплины по сравнению с обычными средствами автоматизации:
Примеры из жизни
Технологии и системы, созданные при помощи робототехники — не редкость в современной жизни. Их можно встретить в любых сферах.
Зная о понятии и функциях дисциплин, несложно понять, что к ним относят:
Подготовка кадров
Мехатроника и робототехника — дисциплины, которые черпают знания из точных, естественных и гуманитарных наук. Желающие освоить профессию сталкиваются с необходимостью изучить множество дисциплин.
Среди них такие направления:
При обучении специалистов робототехнике преподаватели много времени уделяют конструкторской работе и сбору моделей разной степени сложности.
Преодолеть тернистый путь и стать профессионалом в этой области молодым людям помогают пытливый ум, стремление к инновационным и нестандартным решениям, глубокие знания прикладных дисциплин, желание опережать время. Хорошим подспорьем станет знание английского языка. Оно открывает возможность найти хорошо оплачиваемую работу за рубежом.
Где учиться по специальности мехотроника и робототехника, зависит от города проживания, результатов ЕГЭ, финансовых возможностей будущего абитуриента. Обучение ведут столичные и региональные ВУЗы.
В Москве абитуриентов ждут:
Профильные факультеты занимаются подготовкой специалистов высокого класса, способных работать со сложными техническими агрегатами и комплексами, используемыми для выполнения определенных функций. Молодые кадры также ориентированы на научно-исследовательскую работу, проектирование сложных роботизированных механизмов. Они проходят курс подготовки управления существующей техники, оттачивают организаторские способности.
Продолжительность очного обучения на бакалавриате — 4 года, заочного — 5 лет.
Навыки молодых специалистов
ВУЗы обучают широкому спектру навыков. Освоив стандартную программу, молодые специалисты приступают к работе по специальности.
Успех в своем деле им гарантируют такие умения:
Где и кем востребованы профессии
Кем работать мехатронику и робототехнику, молодые специалисты решают после получения диплома бакалавра. Кто-то остается учиться дальше на платной основе, получает диплом магистра, который открывает более широкие перспективы.
Специальность дает возможность освоить наиболее актуальные в современном мире профессии:
На рынке труда эти профессии очень востребованы. Предприятия приглашают как теоретиков, проектирующих новые идеи, так и практиков, благодаря которым проекты воплощаются в жизнь.
Вышеперечисленные должности — одни из наиболее высокооплачиваемых в России и в мире. У мехатроника и робототехника зарплата в начале карьеры — 30000 руб. и выше. Оклад ведущих специалистов измеряется в шестизначных цифрах.
Преимущества окончания магистратуры
Балакавриат нередко приравнивают к колледжу. Обучение в магистратуре идет по более углубленным программам. Магистры являются более подготовленными, технически подкованными, что дает им преимущество не только при трудоустройстве, но и в оплате труда.
К другим достоинствам магистратуры можно отнести:
Есть нехватка профессиональных кадров, поэтому на работу охотно берут самородков, которые демонстрируют достаточный уровень практических навыков и умений. Однако это не исключает дальнейшего обучения.
Мехатроники трудятся над разработкой неизвестных систем, развивают стартапы, становятся частью команд научных институтов, частных и государственных предприятий.
Отзывы учащихся и работающих
Учусь на третьем курсе УГАТУ на факультете «мехатроника и роботостроение». Эта профессия для ребят, неравнодушных к науке и технике. За время учебы у меня 4 научные работы, участие в олимпиадах и студенческих веснах. Учеба довольно сложная, из-за чего самые нестойкие ребята уже отсеялись. Но я люблю трудности, очень хочу получить востребованную профессию и зарабатывать достойно.
Сын два года назад закончил вуз по специальности 220402 «Роботы и робототехнические системы» со специализацией «Информационное обеспечение робототехнических систем». По окончании — несколько предложений, одно другого лучше. Выбрал известный столичный завод. Растет по карьере. Специалистов толковых и правда не хватает.
Жалею, что раньше такой специальности 10 лет назад не было и близко, Работаю на производственном предприятии. Завезли станки и оборудование, которыми никто не смог управлять. Пригласили молодых выпускников вузов. Толковые ребята. И зарплатой, видно, не обидели. Сыну 14 лет, но уже сейчас толкуем с ним, что стоит пойти учиться на мехотроника.
Мехатроника и робототехника (специальность): кем работать? fixit-plus.ru
Что такое мехатроника?
Данный термин был получен при соединении слов «механика» и «электроника». Впервые он был применён в 1969 году. На данный момент времени мехатроника – это наука, которая посвящена созданию и целенаправленной эксплуатации машин и систем, движение которых определяется электронно-вычислительной техникой. Она базируется на знаниях механики, микропроцессорной техники, информатики, электроники и компьютерном управлении движения агрегатов и машин. Изучить основы мехатроники можно при желании, поскольку научно-образовательной литературы по этому направлению достаточно. Для большего придётся приложить значительные усилия, чтобы найти необходимый материал. Хотя можно, теоретически, и самому додуматься, что представляет собой мехатроника. Что это такое мы уже выяснили, давайте перейдём к отдельным аспектам.
Связь с робототехникой
Очень часто их можно встретить вместе. Почему так? Дело в том, что робототехника – это самое перспективное направление мехатроники, которое может развиваться исключительно в её рамках. Здесь необходимо сделать небольшое отступление. Дело в том, что сейчас мехатроника занимается автомобильной, авиационной, космической, бытовой, медицинской и спортивной техникой. Но чтобы изготавливать предметы этого типа существуют отдельные специальности. И специально, чтобы акцентировать внимание на том, что студенты будут заниматься проектированием роботов, станков с численно-программным управлением и подобных устройств, а также их созданием, направление подготовки и называется «мехатроника и робототехника».
Общее описание практической составляющей
Что нам даёт мехатроника? Что это такое с точки зрения практики создания? Давайте рассмотрим общую схему построения машин, которые имеют компьютерное управление и ориентированы на то, чтобы автоматизировать производственные и бытовые задачи. Внешней средой для них является технологическое окружение, с которым будет происходить взаимодействие. Когда мехатронная система выполняет свои функции, то это происходит благодаря рабочим органам. Следует отметить, что данное научное направление является довольно молодым, в нём много неточностей и расплывчатых формулировок даже в научной литературе, поэтому со временем некоторые теоретические принципы могут поменяться. Мехатронные системы формируются из трех частей, которые связаны между собой информационными и энергетическими потоками:
Основные функции мехатронных систем
На данный момент времени их выделяют 4:
Задача мехатроники
Они должна решать проблему преобразования входной информации, что поступает с верхнего уровня управления в необходимые механические движения. При этом, как правило, используется принцип обратной связи. В проектировании эта задача выражается в том, что происходит интеграция в один функциональный модуль нескольких элементов, что имеют разную природу – в этом специфичность, которую имеет мехатроника. Специальность людей, которые занимаются выполнением данных целей может быть самой разной. В идеале при предоставлении планируемой информации будет получаться желаемый результат. Помочь в этой аппаратной составляющей должно программное обеспечение.
Преимущество мехатронного подхода при решении реальных задач
Сравнение будет проводиться с традиционными средствами автоматизации:
Вот благодаря чему развивается мехатроника и робототехника. Специальность в данном случае позволяет получить уже отобранные и готовые у изучению данные, тогда как при самообразовании придётся всё искать самому.
Примеры мехатроники в реальной жизни
Где можно найти подобные системы около нас? Для этого предлагаю взглянуть на такие области людской деятельности:
Продолжать этот список можно ещё очень долго.
Высшее образование: мехатроника и робототехника
Вузы предлагают возможность обучения широкому спектру профессиональных умений. Этот список может быть очень длинным, но постараемся сделать его как можно короче:
Вот что может предоставить своим студентам любой лицензированный министерством образования факультет мехатроники и робототехники. Их мало, в основном существуют отдельные кафедры, но и на них можно получить необходимое образование.
Самореализация человека, которому известна мехатроника и робототехника: кем работать?
Где можно будет трудоустроиться после получения образования? Специалисты данного профиля создают и конструируют робототехнические системы промышленного и бытового использования. Также они могут разрабатывать программное обеспечение, чтобы обеспечить управление ими и удобную эксплуатациею. После получения образования обычно начинают работать на должности помощников конструкторов, программистов и техников, хотя перспективы дальнейшего места работы очень широкие, ведь облегчение труда человека и улучшение его результата – вот конечная задача, которую имеет мехатроника. Что это такое, мы уже изучили. И напоследок хотим сообщить, что потенциально можно будет заниматься одним из таких видов деятельности:
Особенностью данной специальности является то, что ощущается значительная нехватка кадров. Поэтому не редкостью являются факты трудоустройства даже самоучек, которые смогли продемонстрировать значительный уровень умений и практических навыков.