Мехатроника что это: МЕХАТРОНИКА • Большая российская энциклопедия – Мехатроника и робототехника: что изучают и кем работать

что это такое Основы мехатроники

ХХ век был очень плодотворным на возникновение новых наук, одной из которых является мехатроника. Кем работать после освоения данной дисциплины? Что она представляет собой и чем занимается? Насколько она важна в современной жизни? Какие она открывает нам перспективы? Кем работают люди, которые изучают данную дисциплину в университетах и самостоятельно? Вот неполный список вопросов, на которые будет дан ответ в статье.

Что такое мехатроника?

Данный термин был получен при соединении слов «механика» и «электроника». Впервые он был применён в 1969 году. Сейчас времени мехатроника – это наука, которая посвящена созданию и целенаправленной эксплуатации машин и систем, движение которых определяется электронно-вычислительной техникой. Она базируется на знаниях механики, микропроцессорной техники, информатики, электроники и компьютерном управлении движения агрегатов и машин. Изучить основы мехатроники можно при желании, поскольку научно-образовательной литературы по этому направлению достаточно. Для большего придётся приложить значительные усилия, чтобы найти необходимый материал. Хотя можно, теоретически, и самому додуматься, что представляет собой мехатроника. Что же все-таки это такое мы уже выяснили, давайте перейдём к отдельным аспектам.

Связь с робототехникой

Очень часто их можно встретить вместе. Почему так? Дело в том, что робототехника – это самое перспективное направление мехатроники, которое может развиваться только в её рамках. Здесь необходимо сделать небольшое отступление. Дело в том, что сейчас мехатроника занимается автомобильной, авиационной, космической, бытовой, медицинской и спортивной техникой. Но чтобы изготавливать предметы этого типа существуют отдельные специальности. И специально, чтобы акцентировать внимание на том, что студенты будут заниматься проектированием роботов, станков с численно-программным управлением и подобных устройств, также их созданием, направление подготовки и называется «мехатроника и робототехника».

Общее описание практической составляющей

Что нам даёт мехатроника? Что же все-таки это такое исходя из убеждений практики создания? Давайте рассмотрим общую схему построения машин, которые имеют компьютерное управление и ориентированы на то, чтобы автоматизировать производственные и бытовые задачи. Внешней средой для них является технологическое окружение, с которым будет происходить взаимодействие. Когда мехатронная система выполняет свои функции, то это получается благодаря рабочим органам. Необходимо подчеркнуть, что данное научное направление является довольно молодым, в нём много неточностей и расплывчатых формулировок даже в научной литературе, поэтому с течением времени некоторые теоретические принципы могут поменяться. Мехатронные системы формируются из трех частей, которые связаны между собой информационными и энергетическими потоками:

1. Электромеханической. Сюда относят механические звенья, передачи, электродвигатели, сенсоры, рабочий орган, дополнительные электротехнические элементы, сенсоры. Все составляющие применяются для того, чтобы обеспечить необходимые движения. Особую важность для корректного выполнения намеченных целей имеют сенсоры. Они собирают данные про состояние объекта работ и внешней среды, непосредственно мехатронного устройства и его составляющих.
2. Электронный. Сюда относят микроэлектронные устройства, силовые преобразователи и измерительные цепи.
3. Компьютерной. Сюда относятся микроконтроллеры и электронно-вычислительные машины высшего уровня.

Основные функции мехатронных систем

1. Управление процессом механического движения в режиме реального времени с одновременной обработкой информации, что поступают с их сенсоров.
2. Соорганизация своих действий с внешними источниками влияния.
3. Взаимодействие с человеком посредством специального интерфейса в автономном режиме или в реальном времени.
4. Организация обмена данными между сенсорами, периферийными устройствами и другими составляющими элементами системы.

Задача мехатроники

Они должна решать проблему преобразования входной информации, что поступает с верхнего уровня управления в необходимые механические движения. При всем этом, обычно, используется принцип обратной связи. В проектировании эта задача выражается в том, что происходит интеграция в один функциональный модуль нескольких элементов, что имеют разную природу – в этом специфичность, которую имеет мехатроника. Специальность людей, которые занимаются выполнением данных целей может быть самой разной. В идеале при предоставлении планируемой информации будет получаться желаемый результат. Помочь в этой аппаратной составляющей должно программное обеспечение.

Преимущество мехатронного подхода при решении реальных задач

Сравнение будет проводиться с народными средствами автоматизации:

1. Относительно низкая стоимость систем, что достигается благодаря значительной интеграции, стандартизации и унификации всех составляющих интерфейсов и элементов.
2. Возможность реализации точных и сложных движений благодаря методам интеллектуального управления.
3. Высокий уровень надежности, долговечности и помехозащищенности.
4. Компактность используемых модулей, что позволяет обходиться меньшей площадью. Также их можно относительно легко совмещать для достижения возможности выполнения конкретных задач.
5. Благодаря упрощению кинематических цепей машины обладают хорошими динамическими и массогабаритными характеристиками.

Вот по этому развивается мехатроника и робототехника. Специальность в этом случае позволяет получить уже отобранные и готовые у изучению данные, тогда как при самообразовании придётся всё искать самому.

Примеры мехатроники в реальной жизни

Где можно найти подобные системы около нас? Для этого предлагаю взглянуть на такие области людской деятельности:

1. Станкостроение и изготовление оборудования для проведения автоматизации технологических процессов.
2. Робототехника.
3. Военная, космическая и авиационная техника.
4. Автомобилестроение (так, мехатронными системами является стабилизация движения, автоматическая парковка и подобные разработки).
5. Различные нестандартные средства передвижения и транспортировки (электророллеры, грузовые тележки, инвалидные коляски, электровелосипеды).
6. Контрольно-измерительные машины и устройства.
7. Офисная техника (факсимильные и копировальные аппараты).
8. Медицинское оборудование (реанимационное, реабилитационное, клиническое).
9. Домашняя техника (швейные, посудомоечные, стиральные и иные машины подобного типа).
10. Тренажеры для подготовки операторов, водителей, пилотов.
11. Системы светового и звукового оформления.
12. Микромашины (активно применяются в медицине, биотехнологиях, средствах телекоммуникации).

Продолжать этот список можно ещё очень долго.

Высшее образование: мехатроника и робототехника

Вузы предлагают возможность обучения широкому спектру профессиональных умений. Этот список может быть очень длинным, но постараемся сделать его как можно короче:

1. Проводить оценку актуальности, перспективности и значимости проектов.
2. Разрабатывать информационные, электромеханические, электрогидравлические, электронные и микропроцессорные макеты модулей систем.
3. Создавать программное обеспечение, чтобы по мере надобности осуществлять управление мехатронными приборами.
4. Составлять проектные документы, в каких будет описываться конструкция и процесс изготовления отдельных деталей.
5. Контролировать разработки на предмет соответствия стандартам.
6. Изготавливать, собирать и испытывать проектируемую технику.
7. Составлять патентные и лицензионные паспорта.
8. Делать модернизацию и отладку мехатронных систем.
9. Подготавливают инструкцию по использованию устройства.

Вот что может предоставить своим студентам любой лицензированный министерством образования факультет мехатроники и робототехники. Их мало, в главном существуют отдельные кафедры, да и на них можно получить необходимое образование.

Самореализация человека, которому известна мехатроника и робототехника: кем работать?

Где можно будет трудоустроиться после получения образования? Специалисты данного профиля создают и конструируют робототехнические системы промышленного и бытового использования. Также они могут разрабатывать программное обеспечение, чтобы обеспечить управление ими и удобную эксплуатациею. После получения образования обычно начинают работать на должности помощников конструкторов, программистов и техников, хотя перспективы дальнейшего места работы очень широкие, ведь облегчение труда человека и улучшение его результата – вот конечная задача, которую имеет мехатроника. Что же все-таки это такое, мы уже изучили. И напоследок хотим сообщить, что потенциально можно будет заниматься одним из таких видов деятельности:

1. Научно-исследовательской.
2. Проектно-конструкторской.
3. Эксплуатационной.
4. Организационно-управленческой.

Особенностью данной специальности будет то, что ощущается значительная нехватка кадров. Поэтому не редкостью являются факты трудоустройства даже самоучек, которые смогли продемонстрировать значительный уровень умений и практических навыков.

Заключение

Все профессии важны, они все нужны. Не преувеличивая, можно сказать, что описанная нами — одна из специальностей будущего. Спрос на работников умственного труда такого профиля постоянно растёт. Этот факт, а также хороший уровень денежного обеспечения позволяет говорить нам о том, что в это направление станет значительно популярней в ближайших десятилетиях. Возможно, что специальности юристов, экономистов и управленцев отойдут на задний план, и вперёд выйдет мехатроника. Что же все-таки это такое, мы уже знаем, а с пониманием важности данной научной дисциплины будет приходить и согласие с данными словами.

Мехатроника — Википедия. Что такое Мехатроника

Мехатро́ника — это область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых механизмов, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями.

Цели, задачи и методы

Развитие мехатроники осуществляется на базе объединения сведений из ряда разнородных и обособленных областей: прецизионной механики, электротехники, микроэлектроники, информационных технологий, силовой электроники и других научно-технических дисциплин. Считается, что результат их совместного использования можно назвать «истинно мехатронным» только тогда, когда его компоненты образуют систему, обладающую принципиально новыми свойствами, которых не наблюдается у составляющих её частей^[1].

Основной целью мехатроники, как научно-технической дисциплины, является разработка принципиально новых функциональных узлов, блоков и модулей, реализующих двигательные функции, которые используются как основа для подвижных интеллектуальных машин и систем. В связи с этим, предметом мехатроники становятся технологические процессы проектирования и выпуска систем и машин, способных реализовать требуемый двигательный функционал. Методология, используемая в рамках мехатроники, опирается на взаимную интеграцию технологий, структурных элементов, информационных и энергетических процессов из целого перечня естественно-научных и инженерных направлений (информатики, точной механики, микроэлектроники, автоматического управления и т. п.), которые обладают различной физической природой и, все вместе, закладывают в основе мехатроники её междисциплинарную сущность^[2]. Таким образом, стремясь к системному подходу мехатроника воплощает в себе преодоление клaссического научного принципа декомпозиции^[3].

О термине

Начиная c 1930-х годов в некоторых зарубежных странах (см. департамент Drive Technology фирмы Siemens) и СССР для названия систем обеспечения требуемых движений посредством электричества применяется термин электрический привод (сокращенно электропривод).

С развитием электрических приводов и возможностей их применения в индустриально-производственных и транспортных системах, стала очевидна необходимость полной интеграции составляющих элементов электропривода: механики, электрических машин, силовой электроники, микропроцессорной техники и программного обеспечения для наиболее полного использования возможностей электропривода и обеспечения им прецизионного движения.

Так как наиболее полное развитие данные тенденции получили в Японии, а с термином «электрический привод» как самостоятельной технической системой там знакомы не были, для описания данных систем в Японии был введен термин «мехатроника». Непосредственным автором является японец Тецуро Мори (Tetsuro Mori), старший инженер компании Yaskawa Electric, а сам термин появился в 1969 году^[4].

Термин состоит из двух частей — «меха-», от слова механика, и «-троника», от слова электроника. Сначала данный термин был торговой маркой (зарегистрирована в 1972 году), но после его широкого распространения компания отказалась от его использования в качестве зарегистрированного торгового знака.

Из Японии мехатроника распространилась по всему миру. Из иностранных изданий термин «мехатроника» попал в Россию и стал широко известен.

Сейчас под мехатроникой понимают системы электропривода с исполнительными органами относительно небольшой мощности, обеспечивающие прецизионные движения и имеющие развитую систему управления. Сам термин «мехатроника» используется, прежде всего, для отделения от общепромышленных систем электропривода и подчеркивания особых требований к мехатронным системам. Именно в таком смысле мехатроника как область техники известна в мире.

Связанные понятия

Стандартное определение (1995):

Мехатронный модуль — это функционально и конструктивно самостоятельное изделие для реализации движений с взаимопроникновением и синергетической аппаратно-программной интеграцией составляющих его элементов, имеющих различную физическую природу.

К элементам различной физической природы относят механические, электротехнические, электронные, цифровые, пневматические, гидравлические, информационные и т. д. компоненты.

Мехатронная система — совокупность нескольких мехатронных модулей и узлов, синергетически связанных между собой, для выполнения конкретной функциональной задачи.

Обычно мехатронная система является объединением собственно электромеханических компонентов с силовой электроникой, которые управляются с помощью различных микроконтроллеров, ПК или других вычислительных устройств. При этом система в истинно мехатронном подходе, несмотря на использование стандартных компонентов, строится как можно более монолитно, конструкторы стараются объединить все части системы воедино без использования лишних интерфейсов между модулями. В частности, применяя встроенные непосредственно в микроконтроллеры АЦП, интеллектуальные силовые преобразователи и т. п. Это уменьшает массу и размеры системы, повышает её надёжность и дает некоторые другие преимущества. Любая система, управляющая группой приводов, может считаться мехатронной.

Иногда система содержит принципиально новые с конструкторской точки зрения узлы, такие как электромагнитные подвесы, заменяющие обычные подшипниковые узлы. Такие подвесы дороги и сложны в управлении и в нашей стране применяются редко (на 2005 г.). Одной из областей применения электромагнитных подвесов являются турбины, перекачивающие газ по трубопроводам. Обычные подшипники здесь плохи тем, что в смазку проникают газы — она теряет свои свойства.

Мехатроника сегодня

Многие современные системы являются мехатронными или используют элементы мехатроники, поэтому постепенно мехатроника становится «наукой обо всём». Мехатроника применяется во многих отраслях и направлениях, например: робототехника, автомобильная, авиационная и космическая техника, медицинское и спортивное оборудование, бытовая техника.

Примеры мехатронных систем

Учебная мехатронная система: учебный робот SCORBOT-ER 4u обслуживает настольные станки с ЧПУ

Типичная мехатронная система — тормозная система автомобиля с АБС (антиблокировочной системой).

Персональный компьютер также является мехатронной системой: ЭВМ содержит много мехатронных составляющих: жёсткие диски, оптические приводы^[1].

См. также

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Подураев Ю. В. Введение // Мехатроника: основы, методы, применение. — 2-е. — М.: «Машиностроение», 2007. — С. 10. — 256 с. — ISBN 978-5-217-03388-1.
2. ↑ Подураев Ю. В. Понятие о мехатронике // Мехатроника: основы, методы, применение. — 2-е. — М.: «Машиностроение», 2007. — С. 16. — 256 с. — ISBN 978-5-217-03388-1.
3. ↑ Б. М. Готлиб. Предисловие // Введение в мехатронику. Учебное пособие. — Екатеринбург: Уральский государственный университет путей сообщения, 2007. — С. 8. — 782 с.
4. ↑ Б. М. Готлиб. Мехатроника — основа интеллектуальной техники нового поколения // Введение в мехатронику. Учебное пособие. — Екатеринбург: Уральский государственный университет путей сообщения, 2007. — С. 11. — 782 с.

Литература

• Мехатроника: Пер с япон. / Исии Х., Иноуэ Х., Симояма И. и др. — М.: Мир, 1988. — С. 318. — ISBN 5-03-000059-3
• Введение в мехатронику: В 2-х кн. Учебное пособие / А. К. Тугенгольд, И. В. Богуславский, Е. А. Лукьянов и др. Под ред. А. К. Тугенгольда. — Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2004. — ISBN 5-7890-0294-3.
• Карнаухов Н. Ф. Электромеханические и мехатронные системы. — Ростов н/Д: Феникс, 2006. — 320 с. — (Высшее образование). — 3000 экз. — ISBN 5-222-08228-8.
• Егоров О. Д., Подураев Ю. В. Конструирование мехатронных модулей. — М.: Издательство МГТУ «Станкин», 2004. — 368 с.
• Брага Н.  Создание роботов в домашних условиях. — М.: НТ Пресс, 2007. — 368 с. — ISBN 5-477-00749-4.

Ссылки

Мехатроника. Пора учиться — журнал «АБС-авто»

Металлообрабатывающий станок за последние десятилетия претерпел огромные изменения. Его функциональность все меньше и меньше определяется механическими компонентами. Главное место отдается сложным электротехническим элементам, которые в комбинации с компьютерными и информационными системами работают и в станках, и в автомобилях, и в подъемниках, и в сложных диагностических приборах.

Такие интегрированные решения управляют противоблокировочными системами автомобиля, станка с ЧПУ для промышленного производства, унифицированным оборудованием для проектирования и разработки новых видов продукции. Даже находясь на домашней кухне, сегодня мы имеем дело с программируемыми бытовыми устройствами. Для создания такого мира и обслуживания таких инженерных подходов была придумана профессия мехатроника.

Область ее задач состоит в конструировании систем и оборудования в интерфейсах между механическими, электрическими и электронными компонентами. Это обстоятельство делает профессию мехатроника очень востребованной и уважаемой специалистами как в Германии, так и во всем развитом мире. Если вам это интересно, тогда стоит продолжить чтение, чтобы узнать: как можно стать мехатроником, как построена система обучения и какие знания и опыт должен иметь кандидат на обучение этой прекрасной и перспективной профессии.

Итак, что такое мехатроника? Как стать мехатроником? В каких областях человеческой деятельности востребованы знания и опыт квалифицированного мехатроника после завершения обучения? Давайте обо всем по порядку.

Что такое мехатроника

Легко заметить, что термин «мехатроника» сложился из двух слов: механика и электроника. Истоки этой профессии следует искать в точной механике. Само определение впервые было применено японским производителем промышленных роботов уже в 1970-е годы. Далее эта профессия закрепилась во всем мире и обозначает междисциплинарный подход в проектировании и разработке новых видов продукции, в производстве и реализации на рынке современных разработок и систем.

Уже по названию можно оценить, насколько междисциплинарно построена профессия мехатроника. В ней такие области, как механика, электрика/электроника и информатика, сплавлены в единую систему. Задача этой системы заключается в том, чтобы транспортировать, преобразовывать и сохранять энергию, материю и информацию. И реализовывать это в практические решения поставленных человеком задач.

Это механическая лаборатория. Здесь студенты самостоятельно изготавливают детали литьем из пластмасс. А также практикуются в расточке, фрезеровке, сварке и др.

Как стать мехатроником

Мехатроником можно стать различными способами: или через профессиональное обучение, или через обучение в институте или университете. С 1998 года профессию мехатроника можно освоить за 42 месяца путем получения теоретических знаний и практических занятий на промышленных предприятиях и в сфере обслуживания. Наряду с этим в настоящее время несколько десятков немецких вузов предлагают освоить профессию дипломированного инженера, или бакалавра/мастера по мехатронике подобно МВА. Некоторые университеты также предлагают построить дальнейшее обучение с получением высшего образования по мехатронике на основе уже полученных знаний на предприятии в режиме дуального обучения.

Лабораторая роботизации, моделирования и программирования роботов

Какую возможность вы решите использовать, решать вам. Правда, при выборе следует учитывать некоторые факторы. Наряду с высокими окладами окончание университета дает вам преимущество и возможность работать в науке и заниматься научными исследованиями и разработками. Это очень важно, так как возможность профессионального и карьерного роста без высшего образования очень ограничена.

Кто захочет объединить преимущество собственного практического опыта с преимуществами высшего образования, может принять решение и пройти сначала дуальное обучение в Германии. Затем, будучи уже опытным специалистом с квалификацией, поступить мастером в высшее учебное заведение и стать незаменимым профессионалом, а в перспективе – ученым. Что касается дуального обучения на начальной фазе вашей жизни, то это – интегральное обучение и интенсивная практическая работа, например, на СТОА. Завершить образование можно, получив степень бакалавра или статус «Мастер Инжиниринг» в университете, техническом вузе или в институте другого профиля.

Лаборатория визуализации и видеодокументирования проектов роботизации и 3D-моделирования. Здесь же проводятся обучения взрослых андрагогике. Кстати, это одна из тем, которой Александр Леонидович Шмайлов занимается уже более 10 лет

Обзор учебных программ

Обучение в вузе научным, естествоиспытательским и техническим дисциплинам – достаточно напряженная и весьма непростая задача. В отличие от многих других инженерных дисциплин обучение по мехатронике менее нагружено теорией и больше ориентировано на практические навыки работы студентов не только головой, но и руками. Такой симбиоз представляет собой массу навыков профессионального ремесленничества в таких работах, как сварка, фрезерование, токарные работы, прокладка кабелей, расчеты цепей, 3D-моделирование, изготовление деталей и узлов, проектирование в соответствующих компьютерных программах, сборка и монтаж оборудования, узлов, агрегатов, программирование компьютерных систем, написание прикладных компьютерных программ.

Студенты проводят много времени в лабораториях и работают над своими проектами, как индивидуальными, так и групповыми. Многие вузы предлагают целиком практический семестр, который органично включен в общую программу высшего образования на квалификацию «бакалавр-мехатроник», «дипломированный инженер-мехатроник». Обычно такие практические семестры предусмотрены на последних курсах вуза.

Профессор педагогики, который отвечает за обучение квалификации мастера деловой мехатроники подобно МВА

Очень часто в течение такого практического семестра студент работает за границей, где от него требуется не только отличное знание предмета – мехатроники, но и высокий уровень знания иностранного языка. Такой опыт позволяет выпускнику вуза – дипломированному инженеру или бакалавру-мехатронику иметь большие преимущества. Студенты также могут иметь возможность участвовать в экскурсиях по предприятиям и получать таким образом широкое представление о потенциальных работодателях, и это тоже является частью программы обучения.

Разработка данной высшей школы называется «сегвей»

На первых курсах вуза в учебный план закладываются знания естествоиспытательских дисциплин. Помимо этого, даются общие знания, например, по таким дисциплинам, как измерительная техника и машино­строение. На старших курсах акцент смещается в сторону специализации. Получение степени бакалавра-мехатроника также имеет свою направленность и специализацию. Здесь обучение и получение высшего образования также направлено на поиск и анализ конкретных проблем и разработку уникальных решений.

Обучение на мехатроника в вузе имеет много интерфейсов, точек сопряжения и пересечений с обучением по электротехнике с тем преимуществом, что в данном виде высшего образования не предусматривается получение основ знаний в области механического машиностроения. Некоторые университеты предлагают программы обучения, включающие комбинированные курсы из электротехники и электромехатроники.

Если вы думаете о том, чтобы получить высшее образование по мехатронике, рекомендуется в начале получить обзор квалификаций, которые дают разные вузы, специализирующиеся как на электротехнике, так и на мехатронике. Квалификация, которую можно получить по окончании обучения в вузе, может звучать так: бакалавр-мехатроник или мастер-мехатроник. Время обучения в зависимости от курса и специализации может составлять от шести до десяти немецких семестров.

Многие университеты непосредственно перед началом обучения предлагают подготовительные курсы, на которых освежаются знания по основам математики. На первых двух семестрах их называют: «Год профессиональной ориентации»; даются необходимые знания по естество­испытательским, инженерным и экономическим дисциплинам. Основной упор делается на такие предметы, как математика, физика и информатика. В последнем важное место отводится программе CAD.

На третьем и четвертом немецком семестре среди прочего изучаются такие модули, как сенсорика и акторика (подобласть техники привода), электроника, автомобильная мехатроника или программирование и инжиниринг. В заключение в зависимости от вуза и курса даются различные углубления и специализации. Но обязательными модулями во всех вузах являются такие дисциплины, как физика, математика, техническая информатика, материаловедение, электротехника, техническая механика, основы конструирования, кинематика и кинетика, программный инжиниринг (написание софта), мехатронные системы, сенсорика, акторика.

Углубляющие модули по выбору могут быть в основном из области электротехники, информатики или машиностроения. Не забыты также: экономика, маркетинг, менеджмент, а еще такие дисциплины, как техническая оптика, техника производственных зданий и сооружений, электрические приводы, производственное и продуктовое планирование, измерительная техника.

Студенты к окончанию бакалавриата должны сделать проект по мехатронике, в котором полученные теоретические знания и практические умения применяются в разработке и построении собственной машины-робота. Учащийся в этой работе должен реализовать определенные андроидные задачи. Например, машина-робот, которую он спроектировал, разработал, изготовил и «обучил», должна уметь перешагнуть препятствие и не упасть с рабочей площадки. Это задание довольно простое.

Оно может усложниться требованием создать трехногое транспортное средство с изменяющимся центром тяжести, которое способно преодолевать ограниченные по площади, но глубокие пустоты. Если проект был удачно протестирован и показал заданный результат – студент-выпускник может рассчитывать на диплом бакалавра. Если на демонстрации работы проект потерпел фиаско – диплом не выдается, но дипломнику позволяется переработать проект и вновь пройти тест.

Многие вузы имеют Numerus Clausus, в обиходе его называют NC. В случае обучения в вузах Германии это означает, что количество учебных мест при поступлении на ту или иную специальность ограничено. (Примеч. пер.: «нумерус клаузус» означает ограничение количества принимаемых на обучение абитуриентов в зависимости от выпускного балла оконченных ими учебных заведений). От вуза к вузу это число может серьезно отличаться. Поэтому вам желательно получить предварительную информацию по возможным Numerus Clausus каждого вуза. Они также могут отличаться от семестра к семестру. Поэтому вам предстоит в любом случае заранее обратиться к веб-страницам университета или института и получить информацию о возможных ограничениях.

Области и отрасли экономики, в которых могут работать мехатроники – выпускники вузов

Профессиональные возможности для мехатроников многочисленны и многообразны. Типичные работодатели для мехатроников – это фирмы, которые производят в промышленных масштабах оборудование и системы для управления производственными процессами. Кроме того – предприятия из отраслей автомобилестроения, авиационного и космического машиностроения. За счет знания выпускниками информатики они также имеют возможность работать в отраслях информационных продуктов и коммуникационной техники. В области медицины мехатроника начинает играть все большую роль, так что выпускники вузов по этой специализации могут найти хорошие возможности для высоких заработков и успешной карьеры, если посвятят себя медицинской технике.

Отрасль, которая не только в Германии, но и в международном масштабе приобретает все большее значение, это микро- и нанотехнологии. Это инновативное направление имеет огромный потенциал в ближайшем будущем, где знания и навыки мехатроников будут пользоваться значительным спросом. В первую очередь в разработке микромеханических компонентов или в биологической мехатронике. Основная задача мехатроника здесь – это разработка и планирование отдельных компонентов, а также их монтаж и сборка в сложные системы и установки. Кроме того, ввод в эксплуатацию, программирование и установка соответствующего программного обеспечения, а еще проверка, техническое обслуживание и ремонт станков и машин, приспособлений, механизмов, узлов и агрегатов – это области ответственности мехатроников.

Инженерное обучение – общий взгляд

«Подумайте о том, что собой представляют инженеры и техники, ведь они первые сделали демократию возможной. Они не только облегчили труд, ежедневный труд миллионов людей, но и сделали доступными труды великих мыслителей и гениальных художников и музыкантов», – так в свое время говорил Альберт Энштейн.

Наверное, самый гениальный инженер и изобретатель нового времени – это Томас Эдисон. Едва ли найдется человек, который его не знает. В эпоху индустриализации он изобрел фонограф и лампочку накаливания, сконструировал первую общественную электростанцию и работающую кинокамеру. В общем и целом он является автором более 2000 патентов на приборы и технологии, причем они настолько глубоко проработаны и завершены, что практически все имеют патентную зрелость.

В настоящее время от инженеров также требуются техническая дальновидность и изобретательский дух, а также ярко выраженное понимание современных технологических и конструкционных возможностей. Сюда добавляется еще и социальная, политическая и экологическая ответственность. Картина профессий и квалификаций за последнее время очень сильно изменилась, идет ли речь об автомобилях, телевизорах, компьютерах или мобильных телефонах – мы сегодня живем в высокотехнологизированном мире. НИОКР, эксплуатация и ремонт продукции и изделий становятся чрезвычайно сложными и ответственными задачами.

Инженер сегодня отвечает за строительство электростанций, производство оптико-волоконных трансатлантических кабелей, плазменных экранов мониторов, сателлитов и спутников, MP3-плейеров, фотосинтезирующих систем и гибридных автомобилей. Техника определяет, какова есть и, главное, какой будет наша жизнь, делает ее комфортнее, надежнее и эффективнее. Едва ли сегодня можно представить жизнь в Германии без посудомоечных комбайнов, микроволновых печей или легковых автомобилей. Часто мы даже не осознаем, что за всеми этими изобретениями и продуктами стоит огромное число инженеров. А что же, собственно, собой представляет инженер? В каких областях он работает, и как стать инженером?

На эти вопросы мы в дальнейшем намереваемся ответить в рамках нашего проекта «Мехатроника журнала АБС-авто». Планируем сделать и опубликовать серии статей с упором на необходимость осознания перехода России с подготовки инженеров-электриков, инженеров-механиков, инженеров-теплотехников, инженеров-информатиков на подготовку инженеров-мехатроников с углубленной специализацией по вышеуказанным направлениям. Практически каждое второе предприятие Германии находится в поиске инженеров. Сегодня на рынке они пользуются спросом, как никогда ранее. Можно сказать, что даже в самые сложные для рыночной коньюнктуры времена спрос на высоко-профессиональных и квалифицированных инженеров не снижался.

Хорошие перспективы на будущее имеют те, кто решил посвятить себя инженерным специальностям. На рынке труда интерес к работе инженера повсеместно расширяется. А с 2003 года в этом «забеге» инженер-мехатроник играет очень важную роль. Если вас интересует техника и вы хотели бы услышать, как «тикает» наш современный мир, если вас привлекает активная жизненная позиция, если вам интересно придумать что-то новенькое, для того чтобы улучшить существующее положение вещей, – профессия мехатроника, а в нашем варианте – автомобильного мехатроника – это, как говорится, «то, что доктор прописал». Мехатроник – это инженерная профессия «в квадрате» – очень правильный и, главное, современный выбор. Выбор в эпоху перехода человечества к универсальной автоматизации и роботизации.

Предпосылки для обучения

Для того чтобы пойти учиться на инженера-мехатроника в университет вы должны закoнчить школу и получить аттестат зрелости. Для обучения в вузе на инженера вам нужно «взять» с собой огромный интерес к таким естественным наукам, как биология, химия и, конечно же, физика. Вы также должны быть немножко математиком, необходимы глубокие знания и умения в обращении с компьютером и современным программным обеспечением.

Многие промышленные предприятия работают с филиалами по всему миру, и поэтому вам просто необходимо достаточно хорошее знание английского языка. Во времена глобализации рекомендуется помимо английского обратить внимание на иностранные языки вообще. Также с собой на обучение следует взять креативность, желание работать в команде, целеустремленность, а также ответственное мышление и действия.

Кто пока не успел освоить иностранный язык, не должен пугаться. Все вузы Германии предусматривают профессиональное обучение иностранным языкам, будь то университет или институт. Многие курсы по инженерным специальностям включают многомесячные практические проекты в различных компаниях по всему миру, в которых студенты должны обязательно участвовать. Как правило, такой практический семестр продолжается три месяца, но в зависимости от специализации и типа вуза он может длиться от шести месяцев до года.

Еще более детальную информацию по профессиональным возможностям и различным отраслям мехатроники вы найдете в наших следующих статьях, упражнениях и викторинах. Мы надеемся, что смогли дать вам общее представление о перспективах работы после выбора и обучения профессии мехатроника.

Александр Леонидович Шмайлов, подборка и перевод

• Владимир Смольников, редактор, издатель

Мехатроника Википедия

Мехатро́ника — область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых механизмов, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями.

Цели, задачи и методы

Развитие мехатроники осуществляется на базе объединения сведений из ряда разнородных и обособленных областей: прецизионной механики, электротехники, микроэлектроники, информационных технологий, силовой электроники и других научно-технических дисциплин. Считается, что результат их совместного использования можно назвать «истинно мехатронным» только тогда, когда его компоненты образуют систему, обладающую принципиально новыми свойствами, которых не наблюдается у составляющих её частей^[1].

Основной целью мехатроники, как научно-технической дисциплины, является разработка принципиально новых функциональных узлов, блоков и модулей, реализующих двигательные функции, которые используются как основа для подвижных интеллектуальных машин и систем. В связи с этим, предметом мехатроники становятся технологические процессы проектирования и выпуска систем и машин, способных реализовать требуемый двигательный функционал. Методология, используемая в рамках мехатроники, опирается на взаимную интеграцию технологий, структурных элементов, информационных и энергетических процессов из целого перечня естественно-научных и инженерных направлений (информатики, точной механики, микроэлектроники, автоматического управления и т. п.), которые обладают различной физической природой и, все вместе, закладывают в основе мехатроники её междисциплинарную сущность^[2]. Таким образом, стремясь к системному подходу мехатроника воплощает в себе преодоление клaссического научного принципа декомпозиции^[3].

О термине

Начиная c 1930-х годов в некоторых зарубежных странах (см. департамент Drive Technology фирмы Siemens) и СССР для названия систем обеспечения требуемых движений посредством электричества применяется термин электрический привод (сокращенно электропривод).

С развитием электрических приводов и возможностей их применения в индустриально-производственных и транспортных системах, стала очевидна необходимость полной интеграции составляющих элементов электропривода: механики, электрических машин, силовой электроники, микропроцессорной техники и программного обеспечения для наиболее полного использования возможностей электропривода и обеспечения им прецизионного движения.

Так как наиболее полное развитие данные тенденции получили в Японии, а с термином «электрический привод» как самостоятельной технической системой там знакомы не были, для описания данных систем в Японии был введен термин «мехатроника». Непосредственным автором является японец Тецуро Мори (Tetsuro Mori), старший инженер компании Yaskawa Electric, а сам термин появился в 1969 году^[4].

Термин состоит из двух частей — «меха-», от слова механика, и «-троника», от слова электроника. Сначала данный термин был торговой маркой (зарегистрирована в 1972 году), но после его широкого распространения компания отказалась от его использования в качестве зарегистрированного торгового знака.

Из Японии мехатроника распространилась по всему миру. Из иностранных изданий термин «мехатроника» попал в Россию и стал широко известен.

Сейчас под мехатроникой понимают системы электропривода с исполнительными органами относительно небольшой мощности, обеспечивающие прецизионные движения и имеющие развитую систему управления. Сам термин «мехатроника» используется, прежде всего, для отделения от общепромышленных систем электропривода и подчеркивания особых требований к мехатронным системам. Именно в таком смысле мехатроника как область техники известна в мире.

Связанные понятия

Стандартное определение (1995):

Мехатронный модуль — это функционально и конструктивно самостоятельное изделие для реализации движений с взаимопроникновением и синергетической аппаратно-программной интеграцией составляющих его элементов, имеющих различную физическую природу.

К элементам различной физической природы относят механические, электротехнические, электронные, цифровые, пневматические, гидравлические, информационные и т. д. компоненты.

Мехатронная система — совокупность нескольких мехатронных модулей и узлов, синергетически связанных между собой, для выполнения конкретной функциональной задачи.

Обычно мехатронная система является объединением собственно электромеханических компонентов с силовой электроникой, которые управляются с помощью различных микроконтроллеров, ПК или других вычислительных устройств. При этом система в истинно мехатронном подходе, несмотря на использование стандартных компонентов, строится как можно более монолитно, конструкторы стараются объединить все части системы воедино без использования лишних интерфейсов между модулями. В частности, применяя встроенные непосредственно в микроконтроллеры АЦП, интеллектуальные силовые преобразователи и т. п. Это уменьшает массу и размеры системы, повышает её надёжность и дает некоторые другие преимущества. Любая система, управляющая группой приводов, может считаться мехатронной.

Иногда система содержит принципиально новые с конструкторской точки зрения узлы, такие как электромагнитные подвесы, заменяющие обычные подшипниковые узлы. Такие подвесы дороги и сложны в управлении и в России применяются редко (на 2005 г.). Одной из областей применения электромагнитных подвесов являются турбины, перекачивающие газ по трубопроводам. Обычные подшипники здесь плохи тем, что в смазку проникают газы — она теряет свои свойства.

Мехатроника сегодня

Многие современные системы являются мехатронными или используют элементы мехатроники, поэтому постепенно мехатроника становится «наукой обо всём». Мехатроника применяется во многих отраслях и направлениях, например: робототехника, автомобильная, авиационная и космическая техника, медицинское и спортивное оборудование, бытовая техника, экзоскелеты

Примеры мехатронных систем

Учебная мехатронная система: учебный робот SCORBOT-ER 4u обслуживает настольные станки с ЧПУ

Типичная мехатронная система — тормозная система автомобиля с АБС (антиблокировочной системой).

Персональный компьютер также является мехатронной системой: ЭВМ содержит много мехатронных составляющих: жёсткие диски, оптические приводы^[1].

См. также

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Подураев Ю. В. Введение // Мехатроника: основы, методы, применение. — 2-е. — М.: «Машиностроение», 2007. — С. 10. — 256 с. — ISBN 978-5-217-03388-1.
2. ↑ Подураев Ю. В. Понятие о мехатронике // Мехатроника: основы, методы, применение. — 2-е. — М.: «Машиностроение», 2007. — С. 16. — 256 с. — ISBN 978-5-217-03388-1.
3. ↑ Б. М. Готлиб. Предисловие // Введение в мехатронику. Учебное пособие. — Екатеринбург: Уральский государственный университет путей сообщения, 2007. — С. 8. — 782 с.
4. ↑ Б. М. Готлиб. Мехатроника — основа интеллектуальной техники нового поколения // Введение в мехатронику. Учебное пособие. — Екатеринбург: Уральский государственный университет путей сообщения, 2007. — С. 11. — 782 с.

Литература

• Мехатроника: Пер с япон. / Исии Х., Иноуэ Х., Симояма И. и др. — М.: Мир, 1988. — С. 318. — ISBN 5-03-000059-3
• Введение в мехатронику: В 2-х кн. Учебное пособие / А. К. Тугенгольд, И. В. Богуславский, Е. А. Лукьянов и др. Под ред. А. К. Тугенгольда. — Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2004. — ISBN 5-7890-0294-3.
• Карнаухов Н. Ф. Электромеханические и мехатронные системы. — Ростов н/Д: Феникс, 2006. — 320 с. — (Высшее образование). — 3000 экз. — ISBN 5-222-08228-8.
• Егоров О. Д., Подураев Ю. В. Конструирование мехатронных модулей. — М.: Издательство МГТУ «Станкин», 2004. — 368 с.
• Брага Н.  Создание роботов в домашних условиях. — М.: НТ Пресс, 2007. — 368 с. — ISBN 5-477-00749-4.
• Камлюк В. С., Камлюк Д. В. Мехатронные модули и системы в технологическом оборудовании для микроэлектроники: учебное пособие — Минск : РИПО, 2016. — 383 с. : схем., табл. — Библиогр. в кн. — ISBN 978-985-503-627-3
• Камлюк В. С. Новая парадигма — мехатронизация Москва; изд.сис. Ridero; 2018 — 32 с. УДК 82− 9,ББК 76.01,К18− ISBN 978-5-4493-7287-1

Ссылки

Основные понятия и определения мехатроники

Современный термин «Мехатроника» («Mechatronics»), согласно японским источникам, был введен фирмой Yaskawa Electric в 1969 году и зарегистрирован как торговая марка в 1972 году. Это название получено комбинацией слов «МЕХАника» и «элекТРОНИКА».

Начиная с 80-х годов прошлого века, термин «Мехатроника» все чаще при­ме­няется в мировой технической литературе как название целого класса машин с компьютерным управлением движением.

Мехатроника находится только в стадии становления, поэтому на сегодняшний день ее определения и базовая терминология еще полностью не сформированы.

Общее определение мехатроники в широком понимании дано в 1995 году в Государственном образовательном стандарте РФ специальности «Мехатроника»:

Мехатроника – это новая область науки и техники, посвященная созданию и эксплуатации машин и систем с компьютерным управлением движением, которая базируется на знаниях в области механики, электроники и микропроцессорной техники, информатики и компьютерного управления движением машин и агрегатов.

В данном определении особо подчеркнута триединая сущность мехатронных систем (МС), в основу построения которых заложена идея глубокой взаимосвязи механических, электронных и компьютерных элементов. Именно поэтому наиболее распространенным графическим символом мехатроники стали три пересекающихся круга (рис. 1.1), помещенные во внешнюю оболочку «Производство» — «Менеджмент» — «Требования рынка».

Рис. 1.1 Определение мехатронных систем

Таким образом, системная интеграция трех указанных видов элементов является необходимым условием построения мехатронной системы.

Известно несколько определений, опубликованных в периодических изданиях, трудах международных конференций и симпозиумов, где понятие о мехатронике конкретизируется и специализируется. На основе этих определений предложена следующая формулировка предмета мехатроники:

Мехатроника изучает синергетическое объединение узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами с целью проектирования и производства качественно новых модулей, систем, машин и комплексов машин с интеллектуальным управлением их функциональными движениями.

Это определение можно прокомментировать следующим образом:

1. Мехатроника изучает новый методологический подход (в некоторых работах даже используются более укрупненные понятия – «философия», «парадигма») в построении машин с качественно новыми характеристиками.

Важно подчеркнуть, что этот подход является весьма универсальным и может быть применен в машинах и системах различного назначения. Но при этом следует отметить, что обеспечить высокое качество управления мехатронной системой можно только с учетом специфики конкретного управляемого объекта. Поэтому учебные курсы по мехатронике целесообразно включать в программы подготовки по специальностям, предметом которых являются конкретные классы производственных машин и процессов (например, «Автоматизация технологических процессов и производств», «Металлорежущие станки», «Машины для обработки металлов давлением», «Роботы и робототехнические системы» и т. д.).

2. В определении подчеркивается синергетический характер интеграции составляющих элементов в мехатронных объектах. Синергия – это совместное действие, направленное на достижение общей цели. При этом составляющие части не просто дополняют друг друга, но объединяются таким образом, что образованная система обладает качественно новыми свойствами.

В мехатронике все энергетические и информационные потоки направлены на достижение единой цели – реализации заданного управляемого движения. В некоторых определениях вместо термина «синергетическое» используются понятия «органическое», «системное» соединение частей в мехатронную систему.

2. Интегрированные мехатронные элементы выбираются разработчиком уже на стадии проектирования машины, а затем обеспечивается необходимая инженерная и технологическая поддержка при производстве и эксплуатации машины. В этом радикальное отличие мехатронных машин от традиционных, когда зачастую пользователь был вынужден самостоятельно объединять в систему разнородные механические, электронные и информационно-управляющие устройства различных изготовителей. Именно поэтому многие сложные комплексы (например, некоторые гибкие производственные системы в отечественном машиностроении) показали на практике низкую надежность и невысокую технико-экономическую эффективность.

3. Методологической основой разработки мехатронных систем служат методы параллельного проектирования. При традиционном проектировании машин с компьютерным управлением последовательно проводится разработка механической, электронной, сенсорной и компьютерной частей системы, а затем выбор интерфейсных блоков. Парадигма параллельного проектирования заключается в одновременном и взаимосвязанном синтезе всех компонентов системы.

4. Базовыми объектами изучения мехатроники являются мехатронные модули, которые выполняют движения, как правило, по одной управляемой координате. Из таких модулей, как из функциональных кубиков, компонуются сложные системы модульной архитектуры.

5. Мехатронные системы предназначены, как следует из определения, для реализации заданного движения. Критерии качества выполнения движения мехатронными системами (МС) являются проблемно-ориентированными, т. е. определяются постановкой конкретной прикладной задачи. Специфика задач автоматизированного машиностроения состоит в реализации перемещения выходного звена – рабочего органа технологической машины (например, инструмента для механообработки). При этом необходимо координировать управление пространственным перемещением МС с управлением различными внешними процессами. Таким образом, в мехатронике рассматривают многосвязные системы. Многосвязность системы означает, что движение каждого звена влияет на движение остальных звеньев. Указанное взаимовлияние происходит через механическое устройство как общую нагрузку, через общий источник энергии, а также вследствие естественных и искусственных динамических связей между каналами управления в блоке приводов. Следовательно, необходимо формировать управление движением мехатронной системы (особенно на высоких скоростях, где влияние динамических факторов существенно) с учетом перекрестных связей. Примерами таких процессов могут служить регулирование силового взаимодействия рабочего органа с объектом работ при механообработке, контроль и диагностика текущего состояния критических элементов МС (инструмента, силового преобразователя), управление дополнительными технологическими воздействиями (тепловыми, электрическими, электрохимическими) на объект работ при комбинированных методах обработки, управление вспомогательным оборудованием комплекса (конвейерами, загрузочными устройствами и т. п.), выдача и прием сигналов от устройств электроавтоматики (клапанов, реле, переключателей). Такие сложные координированные движения мехатронных систем будем в дальнейшем называть функциональными движениями.

6. В современных МС для обеспечения высокого качества реализации сложных и точных движений применяются методы интеллектуального управления. Данная группа методов опирается на новые идеи в теории управления, современные аппаратные и программные средства вычислительной техники, перспективные подходы к синтезу управляемых движений мехатронными системами.

Мехатроника. Пора учиться — АвтоЭкспертиза.ру

Металлообрабатывающий станок за последние десятилетия претерпел огромные изменения. Его функциональность все меньше и меньше определяется механическими компонентами. Главное место отдается сложным электротехническим элементам, которые в комбинации с компьютерными и информационными системами работают и в станках, и в автомобилях, и в подъемниках, и в сложных диагностических приборах.

Такие интегрированные решения управляют противоблокировочными системами автомобиля, станка с ЧПУ для промышленного производства, унифицированным оборудованием для проектирования и разработки новых видов продукции. Даже находясь на домашней кухне, сегодня мы имеем дело с программируемыми бытовыми устройствами. Для создания такого мира и обслуживания таких инженерных подходов была придумана профессия мехатроника.

Область ее задач состоит в конструировании систем и оборудования в интерфейсах между механическими, электрическими и электронными компонентами. Это обстоятельство делает профессию мехатроника очень востребованной и уважаемой специалистами как в Германии, так и во всем развитом мире. Если вам это интересно, тогда стоит продолжить чтение, чтобы узнать: как можно стать мехатроником, как построена система обучения и какие знания и опыт должен иметь кандидат на обучение этой прекрасной и перспективной профессии.

Итак, что такое мехатроника? Как стать мехатроником? В каких областях человеческой деятельности востребованы знания и опыт квалифицированного мехатроника после завершения обучения? Давайте обо всем по порядку.

Что такое мехатроника

Легко заметить, что термин «мехатроника» сложился из двух слов: механика и электроника. Истоки этой профессии следует искать в точной механике. Само определение впервые было применено японским производителем промышленных роботов уже в 1970-е годы. Далее эта профессия закрепилась во всем мире и обозначает междисциплинарный подход в проектировании и разработке новых видов продукции, в производстве и реализации на рынке современных разработок и систем.

Уже по названию можно оценить, насколько междисциплинарно построена профессия мехатроника. В ней такие области, как механика, электрика/электроника и информатика, сплавлены в единую систему. Задача этой системы заключается в том, чтобы транспортировать, преобразовывать и сохранять энергию, материю и информацию. И реализовывать это в практические решения поставленных человеком задач.

Это механическая лаборатория. Здесь студенты самостоятельно изготавливают детали литьем из пластмасс. А также практикуются в расточке, фрезеровке, сварке и др.

Как стать мехатроником

Мехатроником можно стать различными способами: или через профессиональное обучение, или через обучение в институте или университете. С 1998 года профессию мехатроника можно освоить за 42 месяца путем получения теоретических знаний и практических занятий на промышленных предприятиях и в сфере обслуживания. Наряду с этим в настоящее время несколько десятков немецких вузов предлагают освоить профессию дипломированного инженера, или бакалавра/мастера по мехатронике подобно МВА. Некоторые университеты также предлагают построить дальнейшее обучение с получением высшего образования по мехатронике на основе уже полученных знаний на предприятии в режиме дуального обучения.

Лабораторая роботизации, моделирования и программирования роботов

Какую возможность вы решите использовать, решать вам. Правда, при выборе следует учитывать некоторые факторы. Наряду с высокими окладами окончание университета дает вам преимущество и возможность работать в науке и заниматься научными исследованиями и разработками. Это очень важно, так как возможность профессионального и карьерного роста без высшего образования очень ограничена.

Кто захочет объединить преимущество собственного практического опыта с преимуществами высшего образования, может принять решение и пройти сначала дуальное обучение в Германии. Затем, будучи уже опытным специалистом с квалификацией, поступить мастером в высшее учебное заведение и стать незаменимым профессионалом, а в перспективе – ученым. Что касается дуального обучения на начальной фазе вашей жизни, то это – интегральное обучение и интенсивная практическая работа, например, на СТОА. Завершить образование можно, получив степень бакалавра или статус «Мастер Инжиниринг» в университете, техническом вузе или в институте другого профиля.

Лаборатория визуализации и видеодокументирования проектов роботизации и 3D-моделирования. Здесь же проводятся обучения взрослых андрагогике. Кстати, это одна из тем, которой Александр Леонидович Шмайлов занимается уже более 10 лет

Обзор учебных программ

Обучение в вузе научным, естествоиспытательским и техническим дисциплинам – достаточно напряженная и весьма непростая задача. В отличие от многих других инженерных дисциплин обучение по мехатронике менее нагружено теорией и больше ориентировано на практические навыки работы студентов не только головой, но и руками. Такой симбиоз представляет собой массу навыков профессионального ремесленничества в таких работах, как сварка, фрезерование, токарные работы, прокладка кабелей, расчеты цепей, 3D-моделирование, изготовление деталей и узлов, проектирование в соответствующих компьютерных программах, сборка и монтаж оборудования, узлов, агрегатов, программирование компьютерных систем, написание прикладных компьютерных программ.

Студенты проводят много времени в лабораториях и работают над своими проектами, как индивидуальными, так и групповыми. Многие вузы предлагают целиком практический семестр, который органично включен в общую программу высшего образования на квалификацию «бакалавр-мехатроник», «дипломированный инженер-мехатроник». Обычно такие практические семестры предусмотрены на последних курсах вуза.

Профессор педагогики, который отвечает за обучение квалификации мастера деловой мехатроники подобно МВА

Очень часто в течение такого практического семестра студент работает за границей, где от него требуется не только отличное знание предмета – мехатроники, но и высокий уровень знания иностранного языка. Такой опыт позволяет выпускнику вуза – дипломированному инженеру или бакалавру-мехатронику иметь большие преимущества. Студенты также могут иметь возможность участвовать в экскурсиях по предприятиям и получать таким образом широкое представление о потенциальных работодателях, и это тоже является частью программы обучения.

Разработка данной высшей школы называется «сегвей»

На первых курсах вуза в учебный план закладываются знания естествоиспытательских дисциплин. Помимо этого, даются общие знания, например, по таким дисциплинам, как измерительная техника и машино­строение. На старших курсах акцент смещается в сторону специализации. Получение степени бакалавра-мехатроника также имеет свою направленность и специализацию. Здесь обучение и получение высшего образования также направлено на поиск и анализ конкретных проблем и разработку уникальных решений.

Обучение на мехатроника в вузе имеет много интерфейсов, точек сопряжения и пересечений с обучением по электротехнике с тем преимуществом, что в данном виде высшего образования не предусматривается получение основ знаний в области механического машиностроения. Некоторые университеты предлагают программы обучения, включающие комбинированные курсы из электротехники и электромехатроники.

Если вы думаете о том, чтобы получить высшее образование по мехатронике, рекомендуется в начале получить обзор квалификаций, которые дают разные вузы, специализирующиеся как на электротехнике, так и на мехатронике. Квалификация, которую можно получить по окончании обучения в вузе, может звучать так: бакалавр-мехатроник или мастер-мехатроник. Время обучения в зависимости от курса и специализации может составлять от шести до десяти немецких семестров.

Многие университеты непосредственно перед началом обучения предлагают подготовительные курсы, на которых освежаются знания по основам математики. На первых двух семестрах их называют: «Год профессиональной ориентации»; даются необходимые знания по естество­испытательским, инженерным и экономическим дисциплинам. Основной упор делается на такие предметы, как математика, физика и информатика. В последнем важное место отводится программе CAD.

На третьем и четвертом немецком семестре среди прочего изучаются такие модули, как сенсорика и акторика (подобласть техники привода), электроника, автомобильная мехатроника или программирование и инжиниринг. В заключение в зависимости от вуза и курса даются различные углубления и специализации. Но обязательными модулями во всех вузах являются такие дисциплины, как физика, математика, техническая информатика, материаловедение, электротехника, техническая механика, основы конструирования, кинематика и кинетика, программный инжиниринг (написание софта), мехатронные системы, сенсорика, акторика.

Углубляющие модули по выбору могут быть в основном из области электротехники, информатики или машиностроения. Не забыты также: экономика, маркетинг, менеджмент, а еще такие дисциплины, как техническая оптика, техника производственных зданий и сооружений, электрические приводы, производственное и продуктовое планирование, измерительная техника.

Студенты к окончанию бакалавриата должны сделать проект по мехатронике, в котором полученные теоретические знания и практические умения применяются в разработке и построении собственной машины-робота. Учащийся в этой работе должен реализовать определенные андроидные задачи. Например, машина-робот, которую он спроектировал, разработал, изготовил и «обучил», должна уметь перешагнуть препятствие и не упасть с рабочей площадки. Это задание довольно простое.

Оно может усложниться требованием создать трехногое транспортное средство с изменяющимся центром тяжести, которое способно преодолевать ограниченные по площади, но глубокие пустоты. Если проект был удачно протестирован и показал заданный результат – студент-выпускник может рассчитывать на диплом бакалавра. Если на демонстрации работы проект потерпел фиаско – диплом не выдается, но дипломнику позволяется переработать проект и вновь пройти тест.

Многие вузы имеют Numerus Clausus, в обиходе его называют NC. В случае обучения в вузах Германии это означает, что количество учебных мест при поступлении на ту или иную специальность ограничено. (Примеч. пер.: «нумерус клаузус» означает ограничение количества принимаемых на обучение абитуриентов в зависимости от выпускного балла оконченных ими учебных заведений). От вуза к вузу это число может серьезно отличаться. Поэтому вам желательно получить предварительную информацию по возможным Numerus Clausus каждого вуза. Они также могут отличаться от семестра к семестру. Поэтому вам предстоит в любом случае заранее обратиться к веб-страницам университета или института и получить информацию о возможных ограничениях.

Области и отрасли экономики, в которых могут работать мехатроники – выпускники вузов

Профессиональные возможности для мехатроников многочисленны и многообразны. Типичные работодатели для мехатроников – это фирмы, которые производят в промышленных масштабах оборудование и системы для управления производственными процессами. Кроме того – предприятия из отраслей автомобилестроения, авиационного и космического машиностроения. За счет знания выпускниками информатики они также имеют возможность работать в отраслях информационных продуктов и коммуникационной техники. В области медицины мехатроника начинает играть все большую роль, так что выпускники вузов по этой специализации могут найти хорошие возможности для высоких заработков и успешной карьеры, если посвятят себя медицинской технике.

Отрасль, которая не только в Германии, но и в международном масштабе приобретает все большее значение, это микро- и нанотехнологии. Это инновативное направление имеет огромный потенциал в ближайшем будущем, где знания и навыки мехатроников будут пользоваться значительным спросом. В первую очередь в разработке микромеханических компонентов или в биологической мехатронике. Основная задача мехатроника здесь – это разработка и планирование отдельных компонентов, а также их монтаж и сборка в сложные системы и установки. Кроме того, ввод в эксплуатацию, программирование и установка соответствующего программного обеспечения, а еще проверка, техническое обслуживание и ремонт станков и машин, приспособлений, механизмов, узлов и агрегатов – это области ответственности мехатроников.

Инженерное обучение – общий взгляд

«Подумайте о том, что собой представляют инженеры и техники, ведь они первые сделали демократию возможной. Они не только облегчили труд, ежедневный труд миллионов людей, но и сделали доступными труды великих мыслителей и гениальных художников и музыкантов», – так в свое время говорил Альберт Энштейн.

Наверное, самый гениальный инженер и изобретатель нового времени – это Томас Эдисон. Едва ли найдется человек, который его не знает. В эпоху индустриализации он изобрел фонограф и лампочку накаливания, сконструировал первую общественную электростанцию и работающую кинокамеру. В общем и целом он является автором более 2000 патентов на приборы и технологии, причем они настолько глубоко проработаны и завершены, что практически все имеют патентную зрелость.

В настоящее время от инженеров также требуются техническая дальновидность и изобретательский дух, а также ярко выраженное понимание современных технологических и конструкционных возможностей. Сюда добавляется еще и социальная, политическая и экологическая ответственность. Картина профессий и квалификаций за последнее время очень сильно изменилась, идет ли речь об автомобилях, телевизорах, компьютерах или мобильных телефонах – мы сегодня живем в высокотехнологизированном мире. НИОКР, эксплуатация и ремонт продукции и изделий становятся чрезвычайно сложными и ответственными задачами.

Инженер сегодня отвечает за строительство электростанций, производство оптико-волоконных трансатлантических кабелей, плазменных экранов мониторов, сателлитов и спутников, MP3-плейеров, фотосинтезирующих систем и гибридных автомобилей. Техника определяет, какова есть и, главное, какой будет наша жизнь, делает ее комфортнее, надежнее и эффективнее. Едва ли сегодня можно представить жизнь в Германии без посудомоечных комбайнов, микроволновых печей или легковых автомобилей. Часто мы даже не осознаем, что за всеми этими изобретениями и продуктами стоит огромное число инженеров. А что же, собственно, собой представляет инженер? В каких областях он работает, и как стать инженером?

На эти вопросы мы в дальнейшем намереваемся ответить в рамках нашего проекта «Мехатроника журнала АБС-авто». Планируем сделать и опубликовать серии статей с упором на необходимость осознания перехода России с подготовки инженеров-электриков, инженеров-механиков, инженеров-теплотехников, инженеров-информатиков на подготовку инженеров-мехатроников с углубленной специализацией по вышеуказанным направлениям. Практически каждое второе предприятие Германии находится в поиске инженеров. Сегодня на рынке они пользуются спросом, как никогда ранее. Можно сказать, что даже в самые сложные для рыночной коньюнктуры времена спрос на высоко-профессиональных и квалифицированных инженеров не снижался.

Хорошие перспективы на будущее имеют те, кто решил посвятить себя инженерным специальностям. На рынке труда интерес к работе инженера повсеместно расширяется. А с 2003 года в этом «забеге» инженер-мехатроник играет очень важную роль. Если вас интересует техника и вы хотели бы услышать, как «тикает» наш современный мир, если вас привлекает активная жизненная позиция, если вам интересно придумать что-то новенькое, для того чтобы улучшить существующее положение вещей, – профессия мехатроника, а в нашем варианте – автомобильного мехатроника – это, как говорится, «то, что доктор прописал». Мехатроник – это инженерная профессия «в квадрате» – очень правильный и, главное, современный выбор. Выбор в эпоху перехода человечества к универсальной автоматизации и роботизации.

Предпосылки для обучения

Для того чтобы пойти учиться на инженера-мехатроника в университет вы должны закoнчить школу и получить аттестат зрелости. Для обучения в вузе на инженера вам нужно «взять» с собой огромный интерес к таким естественным наукам, как биология, химия и, конечно же, физика. Вы также должны быть немножко математиком, необходимы глубокие знания и умения в обращении с компьютером и современным программным обеспечением.

Многие промышленные предприятия работают с филиалами по всему миру, и поэтому вам просто необходимо достаточно хорошее знание английского языка. Во времена глобализации рекомендуется помимо английского обратить внимание на иностранные языки вообще. Также с собой на обучение следует взять креативность, желание работать в команде, целеустремленность, а также ответственное мышление и действия.

Кто пока не успел освоить иностранный язык, не должен пугаться. Все вузы Германии предусматривают профессиональное обучение иностранным языкам, будь то университет или институт. Многие курсы по инженерным специальностям включают многомесячные практические проекты в различных компаниях по всему миру, в которых студенты должны обязательно участвовать. Как правило, такой практический семестр продолжается три месяца, но в зависимости от специализации и типа вуза он может длиться от шести месяцев до года.

Еще более детальную информацию по профессиональным возможностям и различным отраслям мехатроники вы найдете в наших следующих статьях, упражнениях и викторинах. Мы надеемся, что смогли дать вам общее представление о перспективах работы после выбора и обучения профессии мехатроника.

Владимир Смольников,

Александр Леонидович Шмайлов, подборка и перевод

Обсуждение:Мехатроника — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Hi, there are an OpenOffice source file for the mechatronics diagram. You only need to change text of the image. [1]

Преамбула неэнциклопедична, в ней вместо определения понятия указано, что далее последует орисс (?). Текст тоже оставляет желать «далеко ходить не надо», «В нашей стране…» (в какой? русский раздел Википедии не привязан к России) и пр. Нужно полностью переписывать. —Dmitry Rozhkov 09:18, 13 октября 2008 (UTC)

В списке вузов России, выпускающих инженеров по специальности «Мехатроника» (220401). отсутствует Новосибирский Государственный Технический Университет. 90.189.227.93 16:36, 29 июня 2009 (UTC)

Удалил список ВУЗов, т.к. Википедия — не каталог ссылок! Читайте правила. 92.36.51.216 16:09, 31 августа 2009 (UTC)

• можно ли привести, для примеру, какой учебник по специальности? —Tpyvvikky 21:50, 24 февраля 2013 (UTC)

Неправильная определение термина «Мехатроника»[править код]

«Мехатро́ника — это направление прикладной автоматики для построения систем электрических приводов, где основной упор делается на обеспечение требуемого движения, прежде всего, высокоточного, а не на его энергетические характеристики.» — такое определение принципиально неверно. Привожу известный и наиболее точный термин:
Мехатроника — это область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых модулей, систем, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями

1. Цель мехатроники построение машин с требуемыми характеристикам. Не путайте мехатронику и робототехнику. Высокоточное движение является частным случаем. Например,Противобуксовочная система — это тоже мехатронная система. В ней присутствуют компоненты «электроника», «компьютер+управление» и механика. Обеспечение точного движения в данной системе не требуется.
2. Мехатронная система не обязана содержать электрический привод.Мехатроника быть и в механике: в зависимости от структуры системы управления и алгоритмов управления одни и те же агрегаты могут иметь разные характеристики. Тогда задача сводится «каким образом надо изменить механическую часть этого модулю, чтобы получить требуемые характеристики»
   http://ru.wikipedia.org/wiki/Файл:MechatronicsDiagram_(ru).svg
   

Владимир 176.122.66.108 14:11, 14 мая 2013

хе. а данное хитрое «Определение» появилось из-под пера тов. Gfor333 (правка от 2 апреля 2012), так что тут есть над чем подумать.. 😉 —Tpyvvikky 17:23, 14 мая 2013 (UTC) ..посмотрел — статья Электромеханотроника создана 26 ноября 2012‎ (уч. Dimswell)