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.

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.

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.

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

Сейчас автомобили снабжаются разными типами коробок. Времена, когда на машины устанавливалась только «механика», давно прошли. Сейчас больше половины современных авто оснащаются другими типам КПП. Даже отечественные производители стали потихоньку переходить на АКПП. Концерн «Ауди-Фольксваген» почти 10 лет назад представил новую трансмиссию - DSG. Что это за коробка? Каково ее устройство? Есть ли проблемы при эксплуатации? Обо всем этом и не только - далее в нашей статье.

Характеристика DSG

Что это за коробка? DSG представляет собой трансмиссию прямого переключения.

Она оснащена автоматическим приводом переключения скоростей. Одна из особенностей DSG "мехатроник" - наличие двух сцеплений.

Конструкция

Данная трансмиссия соединяется с мотором через два соосно расположенных диска сцепления. Один отвечает за четные передачи, а второй - за нечетные и заднюю скорость. Благодаря такому устройству машина едет более размеренно. Коробка осуществляет плавное переключение ступеней. Как работает автомат DSG? Возьмем пример. Машина едет на первой передаче. Когда ее шестерни вращаются и передают крутящий момент, вторая скорость уже находится в зацеплении. Вращается она вхолостую. Когда автомобиль переключается на следующую ступень, срабатывает электронный блок управления. В это время гидравлический привод трансмиссии отпускает первый и окончательно замыкает второй. Крутящий момент плавно переходит от одной шестерни на другую. И так до шестой или седьмой передачи. Когда автомобиль наберет достаточно высокую скорость, коробка переключится на последнюю ступень.

При этом шестерни предпоследней, то есть шестой или пятой передачи, будут в «холостом» зацеплении. При снижении скорости диски сцепления роботизированной коробки отключат последнюю ступень и перейдут в контакт с предпоследней шестерней. Таким образом, двигатель находится в постоянном контакте с коробкой. В это же время «механика» путем нажатия педали отводит диск сцепления, и трансмиссия больше не контактирует с двигателем. Здесь при наличии двух дисков передача крутящего момента производится плавно и без разрыва мощности.

Преимущества

В отличие от обычного автомата, роботизированная DSG АКПП требует меньшей нагрузки, за счет чего снижается расход топлива. Также, в отличие от простой АКПП, снижается время между Все благодаря наличию двух сцеплений. Кроме этого, водитель самостоятельно может перейти в режим «типтроник» и механически управлять переключением скоростей. Функцию педали сцепления будет выполнять электроника. Сейчас на автомобили «Шкода», «Ауди» и «Фольксваген» устанавливается система ECT, которая не только управляет переключением передач, но и контролирует открытие дроссельной заслонки. Таким образом, при езде создается чувство, что вы едете на одной передаче. Также электроника считывает множество других данных, в том числе и температуру двигателя. Производитель заявляет, что использование системы ECT позволяет увеличить ресурс работы роботизированной КПП и двигателя на 20 процентов.

Еще один плюс - возможность выбора режима работы трансмиссии. Их три: зимний, экономичный и спортивный. Что касается последнего, электроника меняет момент переключения передач на более поздний. Так увеличивается Но расход топлива при этом тоже становится больше.

Проблемы и неисправности трансмиссии

Так как роботизированная DSG коробка передач являет собой сложное электромеханическое устройство, она подвержена разным поломкам. Давайте рассмотрим их. Итак, самая первая проблема - это сцепление. Здесь стоит отметить износ корзины и ведомого диска, а также повышенную нагрузку на выжимной подшипник. Признак неисправности этих механизмов - пробуксовка сцепления. В результате теряется крутящий момент и ухудшается динамика разгона автомобиля.

Возникает аварийный режим Что это значит? Появляется лампочка на панели приборов, машина начинает дергаться и плохо стартовать с места.

Акутаторы

Проблемы DSG касаются и акутаторов. Это электромеханический привод переключения передач и сцепления. При частой эксплуатации и большом пробеге изнашиваются так называемые «щетки». Не исключен обрыв цепи электрического двигателя. Признак неисправности акутаторов - резкий старт и «дергание» автомобиля. Также данный симптом возникает при неправильных настройках сцепления. Поэтому нужно производить компьютерную диагностику. У каждой марки автомобиля свои коды неисправностей.

О 7-ступенчатых DSG

Что это за коробка, мы уже знаем. Принципиальных отличий в работе шести- и семиступенчатых «роботов» нет.

Но статистика говорит, что именно такие коробки наиболее подвержены поломкам. Если отдельно рассматривать семиступенчатый «робот», стоит отметить проблему блока управления «мехатроник» и сцепления сухого типа. Последнее подвержено сильному износу, особенно при переходе на повышенную или В результате оно изнашивается и коробка встает в «аварийный режим». Возникают пробуксовки, проблемы при старте с места и переключении скоростей. Сам производитель «Фольксваген» дает гарантийный срок 5 лет. За это время больше половины автомобилей с такой коробкой требуют замены сцепления. В этом и заключается вся проблема данной трансмиссии. Поэтому если автомобилю больше пяти лет, вся ответственность полностью ложится на плечи автовладельца. И он уже за свои деньги будет менять все узлы в данной коробке.

Мехатроник

Проблемы существуют не только с механической, но и электрической частью, а именно блоком управления. Данный элемент устанавливается в самой трансмиссии. Так как она постоянно подвергается нагрузкам, температура внутри узла возрастает.

Из-за этого выгорают контакты блока, нарушается исправность клапанов и датчиков. Также происходит засор каналов гидроблока. Сами датчики буквально магнитят на себя продукты износа коробки - мелкую металлическую стружку. В результате нарушается работа электрогидравлического блока управления. Машина начинает пробуксовывать, плохо едет, вплоть до полной остановки и прекращения работы агрегатов. Также следует отметить проблему износа вилки сцепления. В результате коробка не может включить одну из передач. Возникает гул при движении. Это происходит из-за износа Данная коробка передач устанавливается на автомобили разного сегмента. Но даже на дорогих машинах не исключены данные неисправности, хотя ее узлы рассчитаны на больший ресурс и нагрузки.

Как продлить срок эксплуатации?

Ввиду частых обращений в дилерские центры, сам концерн начал советовать автовладельцам, как продлить срок службы коробки.

Чтобы элементы трансмиссии подвергались меньшим нагрузкам, при остановке свыше пяти секунд производитель рекомендует переводить селектор КПП в нейтральное положение.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет Как видите, несмотря на многие преимущества, она имеет множество проблем. Поэтому ездить на таких автомобилях разумно только в случае, если она находится на гарантийном сроке. Приобретать такие автомобили на вторичном рынке, если им больше 5 лет, автолюбители не советуют. Надежность этих коробок под большим вопросом.

Это новая специальность в перечне рабочих профессий. Как правило, новые профессии – это потребность нового времени. Они с одной стороны возбуждают к ним интерес молодежи, а с другой – настороженность. Что является следствием недостаточной информированности о перспективах, которую отрывает новая специальность, как о возможности трудоустройства, так и о степени востребованности их на рынке, от чего собственно зависит заработная плата, а значит уровень жизни представителей этих новых профессий.

Работа мехатроником, как уже упоминалось, является такой новой сферой деятельности, которая связана с эксплуатацией машин, а также оборудования, которые оснащены компьютеризированным управлением в процессе их эксплуатации. Для того, чтобы получить профессию мехатроника необходимы знания в областях механики, электроники, техники, основанной на микропроцессорах, гидро-, пневмотехники, автоматики. Кроме этого необходимо получить знания, которые относятся к сфере компьютерного регулирования движением, как машин в целом, так и отдельных их агрегатов в виде обособленного оборудования.

Вот такая она, новая, довольно интересная, востребованная сегодня профессия мехатроник!

Где учится этой специальности, чтобы стать высококвалифицированным рабочим, имеющим среднее специальное образование? Для этого существуют как училища, так и колледжи профессионального технического обучения, где с недавнего времени (примерно с 2010-го года) появилась специальность «Мехатроника».

Мехатроник профессия

Квалификация мехатроник – это комплекс нескольких профессий, причем в каждой из них на уровне высококвалифицированного рабочего:

• для технического сопровождения тех или иных технологических процессов, с умением определять актуальное состояние станочного оборудования с его паспортными параметрами;
• осуществлять выбор и регулировку технологической оснастки, а также различных инструментов станков с ЧПУ. Знать, как составлять простейшие для них программы;
• осуществлять диагностирование и ремонт систем типа «Станок ЧПУ – робот» при помощи программ тестирования и наладки и прочие, в том числе, также монтажные работы.

Из этого, даже беглого перечня видно, что в профессии мехатроник инструкция требует освоения немалого количества сопутствующих специальностей, как знаний, так и практических навыков или так называемого интегрированного профессионального образования. Заказчиками профессиональных рабочих кадров являются, как правило, крупные машиностроительные заводы и компании, а также другие отрасли производства, в том числе и такие высокотехнологичные как авио- и космическая промышленность, а также производство умных автомобилей и бытовых машин с компьютерной начинкой. Вот собственно, почему мехатроника является новой профессией, в которой заинтересованы современные производства.

Обязанности мехатроника

Мехатроники в своей профессиональной деятельности могут совмещать функции операторов станков с ЧПУ, слесарей по их ремонту, наладчиков этих станков, а также различных манипуляторов. Должностная инструкция мехатроника содержит требования по разработке, как программ управления, так и настройки параметров, так называемых мехатронных систем.

Кроме этого в обязанности должностные мехатроника, могут входить как диагностика, так и ремонтные, а также монтажные работы разнообразных систем:

• механических, включая электромеханические системы;
• гидро-, а также пневматических сетей;
• компьютерных систем и программ управления, основанных как на аналоговых, так и на цифровых технологиях автоматики.

Мехатроник: обучение

Механики оборудования разнообразных сфер промышленности в совокупности со специальностями, связанными с электронными системами автоматизации, иначе говоря, мехатроники – это интересное, а главное успешное будущее на поприще профессиональной деятельности.

Что касается программы, а также продолжительности обучения, то помимо всего перечисленного она включает и обучение обработки металлов и различных материалов, как под давлением, так и резанием. Поэтому такие обширные знания, профессиональные навыки невозможно получить за короткое время обучение.

Полный курс обучения составляет не менее трех с половиной лет.

Относительно условий приема, то абитуриент должен обладать коммуникабельностью, умением работать в составе команды, при этом получать удовольствие от своей профессиональной деятельности. Впрочем, данные требования относятся ко всем без исключения профессиям.

После окончания училища или колледжа любой выпускник имеет возможность поступить в ВУЗ по специальности «Инженер мехатроник».

Представляя собой электронно-гидравлический блок, мехатроник является неотъемлемой частью современной преселективной коробки. Этот прибор располагается непосредственно в картере КПП и справедливо считается самым важным узлом трансмиссии.

Устройство блока

Мехатроник имеет довольно сложную конструкцию, объединяющую в себе:

• Электронный блок управления;
• Электрогидравлические компоненты (исполнительные механизмы);
• Входные датчики.

Только при исправном состоянии всех этих элементов возможна бесперебойная работа модуля. Задачей датчиков является сбор данных, таких как показатели температуры масла, уровня давления, а также частоты вращения на выходе/входе КПП. Электронный блок управления выполняет анализ полученных сведений, и в соответствии с заложенной программой, координирует электрогидравлический блок. Последний, в свою очередь, адаптирует гидравлический контур согласно поступившим с ЭБУ командам.

Mechatronic: функции

Без преувеличения можно сказать, что мехатроник полностью управляет коробкой передач. Собирая сигналы со всех систем автомобиля, прибор выбирает момент переключения передач и полностью регулирует выполнение этого процесса. Кроме того, он контролирует работу фрикционной муфты и выступает связующим звеном с другими блоками управления.

Так, в случае поломки mechatronic, порой машина попросту не сможет сдвинуться с места.
Однако, даже если сбой кажется несерьезным, следует временно отказаться от активной эксплуатации авто и посетить специалистов. Сбои в работе модуля могут привести к размыканию сцеплений во время движения, а также стать причиной серьезной поломки. Не откладывайте ремонт и записывайтесь на визит в нашу мастерскую ‒ профессиональное обслуживание и адекватные расценки позволят Вам забыть о любых неисправностях.

О том, что такое мехатроник не знают не только многие владельцы машин, но и представители некоторых СТО. Хотя с изучения именно этого агрегата стоит начинать знакомство с «роботами».

Роль мехатроника в ДСГ

Мехатронный модуль - важнейший элемент в системе трансмиссии. В список его задач входит все, что связано с управлением коробкой передач. Кроме того, агрегат является устройством контроля и связующим звеном. Однако его главная функция - своевременное переключение ступеней. Благодаря работе мехатрона, в коробках ДСГ этот процесс происходит крайне быстро и без потери мощности.

Собирая данные со всех систем автомобиля, модуль:

• Определяет момент переключения передач;
• Подает сигнал на узел сцепления;
• Задействует исполнительные механизмы, для управления другими элементами КПП;
• Контролирует успешность переключения.

Естественно, при выходе агрегата их строя, трансмиссия начинает работать некорректно. Неполадки могут проявляться в виде рывков при разгоне, посторонних шумах и вибрациях, задержках при включении ступеней. При наличии признаков поломки, эксплуатация машины затруднена и небезопасна.

Немного о конструкции

Mechatronic находится прямо в картере коробки передач. Несмотря на сложность устройства, его размеры довольно компактны. Условно, в конструкции можно выделить следующие элементы:

• Электронный блок управления, являющийся «мозгом». Программное обеспечение ЭБУ - это сложные алгоритмы, согласно котором и происходит управление РКПП;
• Гидравлический блок, имеющий отдельный масляный контур. Прибор регулирует подачу масла, тем самым изменяя силу давления на поршни толкателей и приводов;
• Исполнительные устройства. Механизмы, отвечающие непосредственно за переключение;
• Входные датчики. Аппаратура, снимающая показания: скорости вращения валов, оборотов двигателя, температуры масла, уровня давления и других параметров. Данные в режиме реального времени передаются на ЭБУ.

Чем отличаются мехатроники?

Каждая поколение DSG имеет свою версию мехатрона. Это не универсальный узел, который можно просто переставить с одной машины на другую. На заводе, в процессор прибора вносятся уникальные данные по конкретному автомобилю - особенности его двигателя, передаточные числа КПП и т.д.

Для корректной работы на «неродном» авто, модуль также должен пройти настройку и перепрошивку. Грамотно выполнить эту процедуру готовы мастера нашего техцентра.
Позвоните нам, если заинтересованы в профессиональном ремонте, диагностике или замене mechatronic.