Структура и применение мехатронных систем
Мехатронная система – это совокупность нескольких мехатронных модулей и узлов, которые синергетически связаны между собой для выполнения конкретной функциональной задачи.
Основными составляющими мехатронной системы являются:
- Механическое устройство, конечным звеном которого является рабочий орган.
- Блок приводов, который включает исполнительные двигатели и силовые преобразователи.
- Устройство компьютерного управления, верхним уровнем для которого является человек-оператор или другая электронно-вычислительная машина, входящая в состав компьютерной сети.
- Сенсоры, которые предназначены для передачи в устройство управления данных о фактическом состоянии блоков машины и движении мехатронной системы.
Таким образом наличие трех частей: электронной, электромеханической и компьютерной, которые синергетически и потоками информации связаны между собой, является первичным признаком отличия мехатронной системы. Мехатронные системы нашли широкое применение в следующих областях:
- офисная техника,
- станкостроение,
- оборудование для автоматизации технологических процессов,
- космическая и авиационная техника,
- промышленная и специальная робототехника,
- военная техника,
- техника для полиции и спецслужб,
- электронное машиностроение,
- периферийные устройства компьютеров,
- спортивное и медицинское оборудование,
- микромашины,
- бытовая техника,
- складское и лифтовое оборудование,
- складское и лифтовое оборудование,
- железнодорожный транспорт,
- полиграфические машины,
- интеллектуальные машины для пищевой промышленности.
Мехатронные системы для полиции и спецслужб
Примерами мехатронных систем, которые используются полицией и спецслужбами являются: робот-разведчик Министерства атомной энергетики Российской Федерации, мехатронный робот станок «РОСТ 300», специальные мобильные роботы «Вездеход ТМ-3» и «Варан».
В роботе-разведчике манипулятор размещается на транспортном средстве, которое способно преодолевать небольшие препятствия, лестничные пролеты, траншеи, а также передвигаться по наклонным поверхностям. Манипулятор оснащается различными схватами или органом, способны наносить дезактивирующие полимеры. Данный робот способен обнаруживать источник радиации, благодаря гамма-локатору, в состав которого входят камера, дальномер, гамма-детектор, фоновый дозиметр. Управление транспортным средством и гамма-локатором осуществляется дистанционно с поста управление оператором по радиоканалу. Такой робот относится к мехатронным системам с дистанционно автоматическим управлением, принципы его построения были разработаны Кулешовым.
Для проведения антитеррористических операций необходимы мехатронные мобильные системы, которые обладают расширенными интеллектуальными свойствами. Робот «Вездеход ТМ-3» способен действовать на открытых пространствах, в помещениях, преодолевать препятствия высотой до 15 сантиметров, передвигаться по грунту. Такой робот оснащается манипулятором и поворотными телекамерами. Команды подаются по кабелю (длина до 100 метров) и по радиосети (до одного километра). Радиосеть робота содержит 20 каналов передачи сигнала управления и телевизионного изображения. Робот класса и «Варан» оснащается гусеничным шасси с двумя регулируемыми электрическими приводами. Такое устройство позволяет ему передвигаться по снежному покрову и пересеченной местности, преодолевать небольшие водные преграды и лестничные пролеты. Грузоподъемность такого робота составляет около 20 килограмм, также он может быть оснащен дополнительным оборудованием.
Мехатронный робот станок «РОСТ 300» используется для финишной обработки пера лопаток паровых и газовых турбин, энергетических станций и установок, газотурбинных двигателей, лопастей водяных турбин и гребных винтов различного назначения. Создание данного робота вызвано необходимостью стабилизации геометрических параметров и качества поверхности лопаток, которые определяют шумовые и вибрационные характеристик турбоагрегатов, а также автоматизации вредных технологических процессов.