мехатроника реферат. мехатронника РЕФЕРАТ. Реферат По теме применение мехатронных устройств в вооружении По дисциплине конструирование мехатронных устройств

• Название: Реферат По теме применение мехатронных устройств в вооружении По дисциплине конструирование мехатронных устройств
• Анкор: мехатроника реферат
• Дата: 10.10.2021
• Размер: 39.86 Kb.
• Имя файла: мехатронника РЕФЕРАТ.docx
• Тип: Реферат; #244463

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

Курганский государственный университет

Институт математики и интеллектуальных систем

Кафедра автоматизации производственных процессов

  

 

 

 

 

Реферат

По теме: применение мехатронных устройств в вооружении
По дисциплине

«КОНСТРУИРОВАНИЕ МЕХАТРОННЫХ УСТРОЙСТВ» 

 

 

 

Выполнил:

Студент группы № 30319с 

Борозденков М. С.

 

 

Курган

2021 г

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

Мехатроника уже вошла не только в профессиональную, но и в повседневную жизнь современного человека. Ведь и домашние бытовые машины, и трансмиссии новых автомобилей, и цифровые видеокамеры, и дисководы компьютеров построены на мехатронных принципах.

Задача мехатроники для систем вооружения как науки состоит в интеграции знаний из таких ранее обособленных областей, как прецизионная механика и компьютерное управление, информационные технологии и микроэлектроника. На стыках этих наук и возникают новые идеи мехатроники. Научно-техническое решение можно считать ’’истинно мехатронным”, если компоненты не просто взаимодействуют друг с другом, но при этом образованная система обладает новыми свойствами, которые не были присущи составляющим ее частям.

Актуальность проблемы заключается в том, что мехатроника стремится решать поставленные задачи путем внедрения цифровых электронных блоков и управляющих компьютеров непосредственно в механические узлы и системы. Эффективная реализация данного подхода стала возможна в последние годы благодаря появлению новейших информационных и производственных технологий. Именно эти технологические и экономические факторы дали импульс к созданию оригинальных мехатронных систем: реконфигурируемого технологического оборудования и интеллектуальных роботов, нового поколения авиационной и военной техники, микросистем и медицинского оборудования.

роботизированные средства (PC); военные роботы (Р).

1. Понятие мехатронники.

Мехатроника - это новое направление современной науки и техники, которое стремительно развивается в последнее десятилетие во всем мире. Цель мехатроники состоит в создании интеллектуальных машин и движущихся систем, обладающих качественно новыми функциями и свойствами. Именно принципиальная новизна мехатронных систем вызывает быстро растущий интерес к мехатронике во всем мире и стимулирует высокую активность специалистов в научно-исследовательской, образовательной, производственной сферах и, несомненно, мехатронные системы для систем вооружения представляют особый интерес.

Обратимся к определению мехатроники, которое утверждено в действующем Государственном образовательном стандарте РФ по направлению "Мехатроника и робототехника"¹ [14]: "Мехатроника - это область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающая проектирование и производство качественно новых модулей, систем и машин с интеллектуальным управлением их функциональными движениями".

Цель мехатроники как области науки и техники заключается в создании качественно новых модулей движения, а на их основе - движущихся интеллектуальных машин и систем.

Предметом мехатроники являются процессы проектирования и производства модулей, машин и систем для реализации заданных функциональных движений.

Функциональное движение мехатронной системы предусматривает ее целенаправленное механическое перемещение, которое координируется с параллельно управляемыми технологическими и информационными процессами.

1.1 Признаки и состав мехатронных систем

Мехатронные устройства – это выделившийся в последние десятилетия класс машин, или узлов этих машин, базирующийся на использовании в них точной механики, электропривода, электроники, компьютерного управления.

Мехатронная система – множество механических, процессорных, электронных и электротехнических компонентов, находящихся в связях друг с другом, образующих определенную целостность, единство.

Мехатронный объект – предмет (изделие), представляющий собой машину с компьютерным управлением как мехатронную систему устройств, самостоятельно функционирующую в соответствии с целевым назначением.

Мехатронный модуль – мехатронный узел (устройство), состоящее из интегрированного сочетания нескольких элементов, оформленный конструктивно как самостоятельное изделие и выполняющий определенную функцию в различных мехатронных объектах.

Исполнительный орган – функциональная часть мехатронного устройства, предназначенная для выполнения действий по сигналам от системы управления.

Рабочий орган – устройство, предназначенное для реализации технологического назначения объекта.

Мехатронный комплекс – совокупность связанных между собой мехатронных объектов, предназначенная для осуществления действий, определяемых общим целевым назначением.

2. Пример мехатронной системы в вооружени

2.1 Мехатронный робот-станок "РОСТ 300"

Мехатронный робот-станок предназначен для финишной обработки: пера лопаток газовых и паровых турбин, энергетических станций и установок, газотурбинных двигателей, лопастей водяных турбин, гребных винтов различного назначения¹.

Создание этой мехатронной машины для систем вооружения вызвано необходимостью стабилизации геометрических параметров и качества поверхности лопаток, определяющих вибрационные и шумовые характеристики турбоагрегатов, а также автоматизировать тяжелые и вредные для здоровья человека технологические операции.

Машина имеет нелинейную компоновку, отличием которой является отсутствие традиционных прямолинейных направляющих. Все формообразующие движения реализуются мехатронными модулями вращательного типа. Мехатронные модули построены на базе высоко моментных двигателей серии ТМА швейцарской фирмы ETEL S.A., которые встроены в конструкцию машины. Станок оснащен цифровыми сервоприводами "Indramat DIAX04" и устройством числового программного управления серии PA8000NT фирмы Power Automation AG. Оптоэлектронная измерительная система позволяет осуществлять контроль обрабатываемой поверхности заготовки с целью привязки к базовым поверхностям станка и задания оптимальных режимов обработки.

Наряду с очевидными преимуществами опыт внедрения машин с параллельной и гибридной кинематикой в реальное производство выявил ряд актуальных научно-технических проблем. К ним в первую очередь следует отнести следующие вопросы:

• сложность системной интеграции, необходимость дополнительного времени для анализа и поиска неисправностей;

• большая трудоемкость обслуживания и программирования машины по сравнению с традиционным оборудованием;

• сложность и необработанность процедуры калибровки машины;

• необходимость знаний как в области станков с ЧПУ, так и промышленных роботов для обучения персонала методике программирования;

• неоднородность (анизотропия) характеристик машины в различных областях рабочей зоны, наличие особых конфигураций.

На эффективность решения эти задач, поставленных практикой производственного применения, необходимо обратить особое внимание при создании машин нового поколения.

Технические характеристики робота-станка "РОСТ 300"

Число одновременно управляемых координат - 6

Масса машины, кг - 2500

Максимальные размеры обрабатываемого изделия, мм - 150 х 40 х 80

Диаметр шлифовального круга, мм - 30…80

Точность контурной обработки, мм - 0,025

Пределы рабочих подач по осям, мин^-1 - 120.. .2000

Скорость быстрого перемещения, мм/мин - 24 000

Скорость вращения шлифовального электрошпинделя, мин^-1 - 6000...24 000

3. Перспективы дальнейшего применения мехатронных систем в рассматриваемой области

Всеохватывающая компьютеризация, пронизывающая все сферы современной жизни, и быстрый прогресс электроники подготавливают настоящую революцию в военной стратегии и тактике. Уже сейчас на полях войны широко используются разнообразные чувствительные элементы, транспортные устройства и некоторые виды оружия, обладающие полной автономией. В течение ближайшего десятилетия эти машины смогут, по мнению военных планировщиков, взять на себя самые опасные, тяжелые и трудоемкие обязанности, которые сегодня приходится выполнять людям.

 Уже существует привычка к автономным сторожевым устройствам, ведущим наблюдения за полем битвы на земле, в воздухе и с космических орбит с помощью радаров, видеокамер, микрофонов, инфракрасных датчиков и другой электронной аппаратуры. Эта аппаратура во многих случаях способна обнаруживать ложные цели и маскировку, эффективно работать в темноте и в плохих погодных условиях. 
В ближайшие годы, обнаруживаемые цели все чаще будут уничтожаться ракетами и бомбами с беспилотных устройств, как это уже случалось в Йемене и Афганистане с боевиками "Аль-Кайды", причем аппаратура будет автоматически опознавать врагов и отличать их от друзей. 

К 2023-му году или даже раньше, как говорят представители Министерства обороны США, беспилотные самолеты и автоматические танкетки смогут наводить телеуправляемые бомбардировщики на цель, беспилотные вертолеты смогут управлять караванами из автоматических грузовиков, а автоматические подводные лодки будут вылавливать, и обезвреживать мины и запускать крейсирующие ракеты. 
Несколько лет назад автономные прослушивающие аппараты, разбрасываемые по территории противника, весили по 15 килограммов. Сейчас они весят по полтора килограмма и их можно сбрасывать с самолетов. Эти аппараты засекают шумы и вибрации почвы. Используя компьютеризованную библиотеку шумов, издаваемых двигателями вражеских машин и гусеницами танков, аппараты сообщают, какая техника проходит по местности.

 Следующим этапом будет интеграция данных от автономных прослушивающих аппаратов с потоками информации, поступающей от беспилотных самолетов и спутников, говорит доктор Прадо, работающий в компании, которая выпускает эту акустическую аппаратуру. 

Синтез новых прецизионных, информационных и измерительных наукоемких технологий дает основу для проектирования и производства интеллектуальных мехатронных модулей и систем.

В дальнейшем мехатронные машины и системы будут объединяться в мехатронные комплексы на базе единых интеграционных платформ. Цель создания таких комплексов - добиться сочетания высокой производительности и одновременно гибкости технико-технологической среды за счет возможности ее реконфигурации, что позволит обеспечить конкурентоспособность и высокое качество выпускаемой продукции на рынках XXI века.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование Интернет-технологий в мехатронике и робототехнике открывает новые перспективы в развитии распределенных систем управления и сбора данных. Задачи дистанционного мониторинга экспериментов и контроля удаленных технических систем с помощью Интернета могут быть выполнены с минимальными затратами практически в любой точке мира за счет широкого распространения и доступности глобальной сети.

Дистанционное управление мехатронными объектами с использованием Интернета подразумевает не только сбор данных при помощи информационно-измерительной аппаратуры, но и подачу управляющих воздействий на исполнительные элементы различных типов. Эта задача для систем вооружения является, пожалуй, наиболее перспективной, но вместе с тем сложной для практической реализации. Анализ современных тенденций, а также ряда реально осуществленных проектов показывает, что Интернет является достаточно эффективным и удобным средством организации дистанционного управления техническими объектами, преимуществами которого являются:

- возможность организовать дистанционное управление реальными объектами и экспериментами практически из любой точки мира;

- снижение затрат на создание специализированных каналов связи;

- возможность организации доступа широкого круга специалистов экспертов, территориально удаленных друг от друга, к уникальному оборудованию в режиме реального времени.

Перспективные области применения Интернет-робототехники прежде всего для систем вооружения включают:

- дистанционное управление в условиях агрессивной окружающей среды (мобильные роботы);

- астрономия (создание роботизированных автономных телескопов);

- дистанционное образование (создание виртуальных лабораторий удаленного доступа);

- удаленное управление роботизированными ячейками и системами;

- индустрия развлечений (виртуальные визиты в музеи, соревнования по управлению Интернет-роботом и т.п.).

Проблемы, которые на сегодняшний день являются ещё не разрешенными в системе вооружения. При использовании глобальной сети как канала связи следует учитывать следующие важные факторы:

- ограничения по пропускной способности сети: приложение может потребовать передачи таких объемов данных и с такой скоростью, которые невозможно обеспечить с помощью Интернета;

- временные задержки, верхняя граница которых непредсказуема и зависит от качества удаленного соединения;

- флуктуация времени задержки в широких пределах, связанной с изменением загрузки сети во времени;

- возможность потери отдельных пакетов передаваемых данных при переполнении входных буферов промежуточных серверов, через которые проходят данные.

По прогнозам американского института робототехники, до 2020 г. в армиях всех стран будут внедряться только роботизированные военные средства, но не военные роботы, притом наиболее предпочтительными направлениями роботизации являются средства разведки, минирования и разминирования, транспортные и различные самообучающие системы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Новые методы управления сложными системами. М.: Наука, 2004.

2. Крайнев А.Ф. Механика машин: Фундаментальный словарь. М.: Машиностроение, 2016

3. Илюхин Ю.В. Создание высокоэффективных систем управления исполнительными движениями роботов и мехатронных устройств на основе технологически обусловленного метода синтеза: Диссертация д-ра техн. наук. М.: МГТУ "СТАНКИН", 2011.

4. Аршанский М.М. Мехатронные технологии обработки материалов резанием // Мехатроника. 2018. № 1.

5. Афонин В.Л. Обрабатывающее оборудование с элементами искусственного интеллекта // Приводная техника. 2003. № 4.

6. Разработка и освоение производства мехатронных модулей движения и других узлов для производственных машин. М.: НИЦ "Мехатроника" - НПО "ЭНИМС", 2000.

7. Руденко В.Н. Планетарные и волновые передачи. М.: Машиностроение, 2009.

8. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление подготовки дипломированного специалиста 652000 - Мехатроника и робототехника / Министерство образования РФ. М ., 2000.

9. Демидов С.В., Зомба Г.А., Конюша В.П. Мехатронные обрабатывающие центры на базе мехатронных модулей вращения // Приводная техника. 2008. № 4 .

10. Егоров О.Д., Подураев Ю.В. Конструирование мехатронных модулей: Учебник. М.: МГТУ "СТАНКИН", 2004. 360 с.

11. Ермолов И.Л., Лысенко О.Н., Подураев Ю.В. Математические модели "робот-рабочий орган-инструмент-рабочий процесс" в системе автоматизированного программирования промышленных технологических роботов // Мехатроника. 2014. № 2.

1^ 14. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление подготовки дипломированного специалиста 652000 - Мехатроника и робототехника / Министерство образования РФ. М ., 2000.

1^ 2.3.1 . Афонин В.Л. Обрабатывающее оборудован и е с элементами искусственного интеллекта // Приводная техника. 2003. № 4.