Download
1 / 33
E N D
Ce este mecatronica • Mecatronica este un domeniu transdisciplinar al ingineriei care se bazează pe disciplinele clasice: ingineria mecanică, ingineria electrică şi ştiinţa calculatoarelor. Conceptul de mecatronică s-a născut în Japonia la începutul deceniului VIII al secolului trecut. Termenul a fost brevetat de către concernul Yaskawa Electric Co. şi a fost utilizat pentru a descrie fuziunea tehnologică: mecanică – electronică – informatică. • Tot ceea ce numim astăzi produs de înaltă tehnicitate, este produs mecatronic. Exemplele de produse mecatronice includ automobilul modern (automobilul mecatronic) la care putem aminti managementul motorului, sistemele de siguranţă active şi pasive, suspensia activă etc., maşinile-unelte cu comandă numerică, tehnica de calcul, tehnica de telecomunicaţii, aparatura de cercetare, roboţii, aparatura biomedicală, aparatura electrocasnică ş.a.m.d. • Revolutia informatica (a doua revolutie industriala) a marcat saltul de la societatea industrializata la societatea informationala, generand un val de innoiri in tehnologie si educatie.
Mecatronica s-a născut ca tehnologie şi a devenit foarte curând filosofie care s-a răspândit în întreaga lume. În ultimii ani mecatronica este definită simplu: ştiinţa maşinilor inteligente. Apariţia mecatronicii este rezultatul firesc al evoluţiei în dezvoltarea tehnologică. În opinia japonezilor, mecatronica este tehnologia mecanică cerută de societatea informaţională. Mecatronica se diferenţiază net de tehnologia tradiţională. În tehnologia tradiţională, elementele de bază sunt materialul şi energia. În mecatronică, acestor două elemente li se adaugă informaţia. Tehnologia mecatronică şi principiile mecatronice în educaţie au condus la definirea filosofiei mecatronice. Sistemele mecatronice sunt caracterizate de faptul că stochează, procesează şi analizează semnalele obţinute şi execută sarcini adecvate. Scopul este de a extinde şi de a completa sistemele mecanice cu senzori şi microprocesoare pentru a crea produse fiabile şi inteligente.
Conceptul de mecatronicaTermenul a fost utilizat pentru a descrie fuziunea tehnologica: mecanica-electronica-informatica.
Imaginea sugereaza faptul că, în activitatea de concepţie, pentru realizarea de produse şi servicii performante, abordarea tradiţională în baza căreia: ingineria mecanică studiază probleme specifice mişcării maselor, ingineria electrică – electronică, studiază probleme specifice mişcării electronilor, iar automatiştii, informaticienii, probleme specifice mişcării informaţiei, nu mai este posibilă. În structura unui produs mecatronic practic nu se pot separa cele trei mişcări.
În mecatronică elementul central îl constituie tehnologia mecanică, care, s-a dezvoltat către mecanizare.Progresele în domeniul tehnologiei electronice, apariţia circuitelor integrate, mici ca dimensiune, ieftine şi fiabile au permis includerea electronicii în structurile mecanice. Structurile electromecanice astfel obţinute nu dispun de inteligenţă proprie. Următorul pas în integrare a fost determinat de apariţia microprocesoarelor, astfel acestea devin inteligente.
Din figura se observa ca integrarea componentelor principale se realizeaza in baza unui management performant, in acord cu nevoile pietei cu scopul de a produce. Mecatronica este rezultatul evolutiei firesti in dezvoltarea tehnologica. Tehnologia electronica a stimulat aceasta evolutie. Dezvoltarea microelectronicii a permis integrarea electromecanica. In urmatoarea etapa, prin integrarea microprocesoarelor in structurile electromecanice, acestea devin inteligente si, astfel s-a ajuns la mecatronica, asa cum se arata in figura 2.
Exemple de produse si sisteme mecatronice • Practic tot ceea ce numim produs de inalta tehnicitate este produs mecatronic. Automobilul modern, robotii, tehnica de calcul, tehnica de telecomunicatii, aparatura biomedicala, sistemele de transport inteligent, aparatura de cercetare, aparatura electrocasnica, aparatura cine-foto si audio-video, masinile agricole moderne etc., sunt exemple reprezentative de produse mecatronice. • In continuare se prezinta cateva exemple de astfel de produse.
Produse mecatronice din domeniile: a) – sisteme de comunicatii, b) – robotica,c) - ingineria reabilitarii, d) – robotica medicala
Educatie mecatronicaMecatronica s-a nascut in mediul industrial. Concernul japonez Yaskawa Electric a brevetat termenul. • Stradaniile la nivel academic pentru a asigura pregatirea specialistilor in acord cu cerintele noii tehnologii au condus la conturarea principiilor mecatronice in educatie. • Aceste principii vizeaza: • dezvoltarea gandirii sistemice; • formarea deprinderilor de a lucra in echipa. • Educatia mecatronica asigura flexibilitate in actiune si gandire, trasaturi definitorii ale specialistului in economia de piata. • Oferind solutii eficiente pentru promovarea interdisciplinaritatii, mecatronica a devenit suportul demersurilor pentru stimularea initiativei si a creativitatii. • Laboratoarele interdisciplinare de mecatronica constituie baza pentru materializarea principiilor: “educatie prin practica”, “educatie prin cercetare”.
In literatura de specilalitate au devenit consacrate extinderi in alte domenii ca: hidronica, pneutronica, termotronica, autotronica, agromecatronica (agricultura de precizie). Evolutia in dezvoltarea tehnologica inseamna: micromecatronica, nanomecatronica si biomecatronica. Tendinta generala este de “intelectualizare a masinilor si sistemelor”
Continutul termenului de mecatronica s-a imbogatit continuu ca urmare fireasca a evolutiei in dezvoltarea tehnologica. Foarte curand mecatronica a devenit filosofie. Pentru practica inginereasca filosofia mecatronica a marcat saltul de la ingineria traditionala, secventiala, la ingineria simultana sau concurenta. In ultimii ani mecatronica este definita simplu: stiinta masinilor inteligente. Mai recent demersurile pentru innoire in educatie si cercetare aduc in atentie problema mecatronicii ca: mediu educational in societatea informationala respectiv, mediu de proiectare si fabricare integrata pe fundalul caruia s-a dezvoltat conceptul de proiectare pentru control.
Integronica este stiinta proceselor de integrare si a sistemelor hiperintegrate, asa cum este organismul uman. Ea tine seama de unitatea indisolubila a lumii in care traim si necesitatea unei perspective unice asupra acestei lumi. Unitatea stiintă, literatură, artă, tehnologie, se realizeaza in cadrul definit de matematica, cibernetica si filosofie.Personalitatea unui individ nu depinde atat de largimea orizontului si de bogatia cunostintelor sale, cat de modul in care le organizeaza si le integreaza, integrarea fiind mai importanta decat volumul si bogatia cunostintelor sale.
Experienta mondiala in domeniul tehnologiei si educatiei mecatronice • 1988 -Sub egida CE a fost lansat primul curs postuniversitar, european, de mecatronica. • 1995 –Sub egida CE a fost elaborat un proiect transnational de educatie mecatronica, pentru a sprijini pregatirea resurselor umane in Intreprinderile Mici si Mijlocii
Proiectul a fost elaborat de catre: Anglia, Franta, Spania, Belgia si Grecia. • O initiativa de ultima ora (ianuarie 2003) lansata de mediul academic are in vedere un proiect pentru construirea unei Retele Europene de Excelenta in Mecatronica. • Partenerii la proiect, in numar de 63 sunt institute, centre de cercetare, departamente de mecatronica si companii industriale din majoritatea tarilor Comunitare [57]. Din Estul Europei sunt invitate Cehia si Romania.
Educatia mecatronica in Romania • In tara noastra filosofia mecatronica a patruns prin infiintarea in 1991 a specializarilor de mecatronica in inginerie la: Universitatea “Transilvania” din Brasov, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Universitatea Tehnica “Gheorghe Asachi” din Iasi si Universitatea “Stefan cel Mare” din Suceava. • In 1994 s-au infiintat aceste specializari la Universitatea Politehnica Bucuresti si Universitatea Politehnica Timisoara.
Principalele domenii de cercetare sunt: • Mecatronica • Robotica • Biomecatronica • Mecanisme si transmisii in mecatronica • Educatie mecatronica
Structura hardware a unui sistem mecatronic • Un sistem este un grup de elemente de orice natura, care sunt intr-o stare de interdependenta, si care au un scop comun. • Produsele mecatronice sunt compuse din elemente mecanice, electronice si informatice care depind unul de celalalt si care au ca scop comun, adica de a realiza ceea ce omul sau situatia ii impune.
Sistemul de calcul • Este format din:procesoare, memorii si dispozitive de intrare/iesire, conectate intre ele. • Procesorul (CPU – Central Processing Unit = unitatea centrala de procesare) este cel care coordoneaza si integreaza totul, de la componentele instalate pe sistem pana la programele cele mai complexe. El proceseaza date si comenzi, primind si trimitand informatii codate in limbaj binar prin impulsuri electrice. In mare, el este raspunzatorul pentru viteza de reactie a calculatorului nostru.
Cam ce ar trebui sa va intereseze cand mergeti sa achizitionati un procesor: • Socket: aici trebuie sa discutam si despre placa de baza, pentru ca soclul (socket) este pozitionat pe aceasta si este cel care asigura compatibilitatea dintre cele 2 componente. • FSB(Front Side Bus): prin care se realizeaza comunicarea dintre procesor si placa de baza. Adica, rapiditatea cu care se interactioneaza cu placa de baza si cu celelalte componente. Deci degeaba un microprocesor are frecventa mare daca viteza de transfer este mica. • Frecventa de lucru (sau de tact) a procesorului arata capacitatea sa de prelucrare a datelor. Se masoara in megaherti (Mhz) dar odata cu evolutia microprocesoarelor, aceste frecvente au fost multiplicate, acum masurandu-se in gigaherti (Ghz). • Cooler: cu cat un procesor este mai mare consumator de energie, cu atat va fi mai predispus la supraincalzire, asta inseamna ca va trebui sa aibe un cooler pe masura. ( Cooler-ul ce vreti sa-l achizitionati trebuie sa fie destinat special procesorului detinut.) • Compatibiliatea cu memorii RAM: la fel ca la FSB, degeaba aveti un procesor performant daca memoria RAM este insuficienta. • Cache Memory: ce trebuie sa stiti este ca, cu cat memoria cache este mai mare cu atat informatiile vitale vor fi mai usor de accesat. Un program bun cu care puteti afla informatii despre procesorul dumneavoastra va recomand programul: CPU-Z
Mecatronica si modul de viată al japonezilor • Legătura dintre mecatronică şi modul de viaţă al japonezilor este reliefată de prin şase cuvinte: • Media • Îmbinare • Curat • Delicat • Educaţie • Flexibilitate
Media • În Europa şi SUA se face împărţirea consumatorilor în funcţie de venit:scăzut, mediu, ridicat. • În Japonia există o singură clasă, cea medie.Diferenţa între veniturile mari şi mici nu este mare. • Oamenii de afaceri fac zilnic naveta cu trenul de la locuinţă la birou cu trenul, aceasta însemnând 2-3 ore petrecute în mijlocul mulţimii de navetişti, obţinând astfel informaţii privind preocupările şi problemele angajaţilor. • Grupul şi nu individul este o problemă de principiu în Japonia, la şcoală şi în fabrici se pune mare accent pe lucrul în echipă.Munca în echipă este o cerinţă importantă pentru controlul de calitate în fabrici. Aceasta este semnificaţia legii mediei în Japonia.
Îmbinarea • Limba japoneză are multe caractere comune cu limba chinezăşi engleză.cultura japoneză este rezultatul fuziunii(îmbinării) culturii tradiţionale cu elemente de cultură importate. • Mecatronica este de asemenea rezultatul unei fuziunitehnologice.Japonezii au fost criticaţi că au copiat şi imitat foarte mult. • Ei consideră că aplicarea practică a rezultatelor cercetărilor ştiinţifice, reprezintă activităţi de creaţie cu nimic mai prejos decât descoperirile ştiinţifice şi invenţiile. Îmbinarea este o tehnologie creatoare.
Curat • Înalta calitate a circuitelor fabricate de japonezi se datorează printre altele şi curăţeniei deosebite din secţiile de producţie. • Tehnologiile de păstrare a curăţeniei sunt foarte importante pentru mecatronică.
Delicat • Maşinile pentru tehnologile avansate au în componenţa lor mecanisme de înaltă precizie, senzori fini, sistem de control foarte delicat şi o foarte delicată interfaţă(legătură) om-maşină. • Delicateţea şi sensibilitatea sunt de fapt trăsături caracteristice spiritului şi culturii japoneze.
Educaţie • Nivelul mediu de educaţie în Japonia este mai ridicat decât în alte ţări. • În societatea japoneză, şi în marile companii, cooperarea şi spiritul de echipă la nivelul mediu de inteligenţă este prioritară.
Flexibilitate • Cel mai tipic exeplu de flexibilitate îl constituie locuinţele japonezilor. Interiorul este astfel organizat încât nu este nici o problemă să se schimbe destinaţia camerelor. Flexibilitatea este o caracteristică a oricărui sistem mecatronic. • Flexibilitatea în acţiune şi gândire este o trăsătura specialistului în mecatronică.
