Téma č. 10 MECHATRONICKÝ SYSTÉM

Úloha 10.1

• Vysvetliť vedný odbor mechatronika.
• Vysvetliť rozdiel medzi mechatronickým a nemechatronickým systémom.
• Nakresliť blokovú schému mechatronického systému, vysvetliť základné časti.

Úloha 10.2

• Vymenovať prvky mechatroniky.
• Vysvetliť oblastí použitia mechatroniky.

Úloha 10.3

• Definovať pojmy automatická signalizácia, automatická kontrola, automatická ochrana, automatické ovládanie, automatická regulácia, adaptívne automatické riadenie.
• Opísať trendy budúcnosti mechatroniky.
• Objasniť nanotechnológiu v mechatronike.

---

Úloha 10.1

Vysvetliť vedný odbor mechatronika.

Mechatronika je odbor v ktorom sa spája mechanika, elektronika a informatika. Mechatroniku priniesol vývoj, keď do mechanických konštrukcií a zariadení vstúpila elektronika vo forme snímačov, ovládacích a riadiacich členov - a tým možnosť riadiť a regulovať ich s využitím dátových tokov. Preto sa v niektorých prípadoch hovorí, že konštrukcie majú vyšší stupeň inteligencie, alebo že sú “mechatronické”

Vysvetliť rozdiel medzi mechatronickým a nemechatronickým systémom.

Rozdiel medzi mechatronickým a nemechatronickým zariadením je na príklade fotoaparátu alebo práčky. Kedysi bola konštrukcia fotoaparátov založená iba na jemnej optike a mechanike, kde si musel používateľ nastaviť všetky potrebné parametre ručne, a to najmä clonu, čas uzávierky a citlivosť. Dnešné moderné prístroje to vykonávajú v automatickom režime všetko za neho vrátane zaostrenia na snímaný predmet. Okrem presnej strojárskej technológie dnešné fotoaparáty obsahujú snímače, akčné členy, ako sú napr. motorčeky, výpočtové prostriedky – teda procesor so softvérom. Dnešné fotoaparáty majú všetky atribúty mechatronického systému.

Nakresliť blokovú schému mechatronického systému, vysvetliť základné časti.

→ mechanika — zodpovedná za vykonávanie všetkých mechanických pohybov a funkcií

→ akčné členy — dodávajúce mechanickú energiu mechanizmom

→ snímače — slúžia na spätnú kontrolu.

Úloha 10.2

Vymenovať prvky mechatroniky.

• senzory a mikrosenzory
• elektronické a elektrotechnické prvky a obvody, mikroprocesorové obvody
• presná a jemná mechanika, roboty
• PLC
• pneumatické a hydraulické prvky
• fotokamery
• Computer aided design (CAD) – návrh pomocou počítača
• Numerically controlled machine (NC) – číslicovo riadené stroje

Vysvetliť oblastí použitia mechatroniky.

inžinierska mechatronika - robotické sústavy, lesné roboty, roboty v poľnohospodárstve(pre žatvu ovocia a poľnohospodárskych plodín, strihanie ovocia, v jadrovej energetike, v chemickom priemysle a vo vojenstve, vozidlá s počítačom v miestach realizácie určitých činností, riadené pérovanie vozidiel, systémy kozmických sond, umelé satelity,

mikro a nanomechatronika je zameraná na zmenšovanie rozmerov a integráciu funkcií, v oblasti spotrebnej elektroniky, telekomunikácií, lekárskych prístrojov a automatizácie.

biomechatronika, ak sú aplikačnými okruhmi bioobjekty, predovšetkým ľudia. Sem patria napr. biomechanické sústavy, lekárske prístroje, poznávacie, klinické, rehabilitačné, ale i športové a pre invalidov napr. inteligentné protézy.

Úloha 10.3

Definovať pojmy automatická signalizácia, automatická kontrola, automatická ochrana, automatické ovládanie, automatická regulácia, adaptívne automatické riadenie.

AUTOMATICKÁ SIGNALIZÁCIA - prístroj automaticky hlási dosiahnutie určitej nastavenej hodnoty Pr: teplota v peci , prekročenie je indikované sirénou, svetlom…

AUTOMATICKÁ KONTROLA - prístroj kontroluje vymedzený rozsah veličiny Pr: kontrola priemeru obrobkov

AUTOMATICKÁ OCHRANA - prístroj kontroluje určité podmienky . Pri nesplnení niektorej alebo viacerých podmienok prevedie určitú činnosť. Pr: blokovanie prístupu k robotom. Pri vstupe nepovolanej osoby zariadenie vypína robot….

AUTOMATICKÉ OVLÁDANIE - nasledujúca operácia sa môže uskutočniť len pri splnení určitých podmienok. Pr: spustenie sústruhu je podmienené upnutím obroku….

AUTOMATICKÁ REGULÁCIA - zariadenie kontroluje výstupnú hodnotu veličiny a pomocou spätnej väzby upravuje riadenie vstupnej veličiny. Pr: kontrola výšky hladiny a jej udržanie v požadovanej výške….

ADAPTÍVNE AUTOMATICKÉ RIADENIE - riadiace systémy prispôsobujú svoje parametre podľa meniacich sa podmienok okolia. Pr: autopilot…

Opísať trendy budúcnosti mechatroniky.

Bude prebiehať ďalšie zjednodušovanie mechanizmov a nárast obsahu softvéru s cieľom zvyšovania vlastností a inteligencie mechatronických systémov. Snahou však nebude odstraňovať prípadné mechanické neduhy konštrukcie za každú cenu, pretože to je často finančne príliš nákladné. Namiesto toho sa bude hľadať optimálne riešenie mechatronického systému ako celku.

Objasniť nanotechnológiu v mechatronike.

Nanotechnológia (novogr. νάννος [nános] = trpaslík) je všeobecné označenie (častí) vedných odborov, ktoré sa zaoberajú tvorbou a využívaním technológií v meradle rádovo nanometrov (spravidla cca 1 – 100 nm).

Nanotechnológia je označenie pre oblasť vedy a priemyslu, ktorá cielene manipuluje s jednotlivými atómami tak, aby vznikli látky a materiály s netradičnými vlastnosťami, alebo objekty zložené z jednotlivých atómov. Takéto objekty potom fungujú ako miniatúrne stroje, roboti či integrované obvody tisíckrát menšie než obvody vyrábané bežnou technológiou.

1 nanometer = 1nm = 0.000000001 m = 1.10^-9 m