С каждым годом, все больше устройств становится автоматизированными и управляемыми. Достигается это при помощи микропроцессорных технологий, а также механической части, которая управляется при помощи программируемых устройств. Объединив эти две отрасли, мы получаем новую сферу развития технологий – мехатроника. Мехатроника является одним из перспективных направлений в сфере робототехники, поскольку охватывает две сферы развития: автоматизация механизмов и программирование устройств. Нам предстоит разобраться в том, что такое мехатроника и робототехника, а также, что это за профессия будущего.

Понятие мехатроники появилось еще в середине 20го века. Целью данной отрасли является управление механизированными устройствами. Одним из первых устройств этой отрасли является сервомотор. Устройство, в отличии от мотора, вращается не просто по кругу, а на определенный установленный угол. Это позволяет управлять механическим прибором при помощи программируемой микросхемы, что в дальнейшем помогло создать роботизированную руку, манипулятор, которые используются на производственных лентах, под водой и при работе с опасными материалами. В наше время, практически в каждом устройстве, которые мы носим каждый день с собой присутствуют элементы мехатроники: вибромоторы в телефоне, выдвижные камеры, дисководы, механизмы выдачи и приема денег, все это является следствием разработок в сфере мехатроника.

Многие студенты все больше интересуются о том мехатроника и робототехника, где учат и какие знания требуются, чтобы приступить к изучению.

Приступить к изучению мехатроники стоит с основ механики, электроники, а также алгоритмизации. Эти знания должны лечь в основу изучения дальнейших наук, которые понадобятся для конструирования более сложных устройств и реализации их работы. Чтобы создать беспроводное летающее устройство, надо уметь рассчитывать:

Приступать к изучению наук связанных с мехатроникой можно еще со школьной парты, углубляясь более детально на уроках физики в принципы построения механизмов из шестеренок, расчет передаточного соотношения, скорость вращения и ускорения механизма. Тем кому интересны направления мехатроники и робототехники, но не знают с чего начать, могут пойти на курсы конструирования роботов или самостоятельно создать роботизированную платформу, которая умеет двигаться при помощи запрограммированного устройства. Навыки конструирования собственных роботов и механических конструкций значительно помогут в будущем избежать ошибок и помогут в конструировании роботизированных платформ с избеганием ошибок новичков. Моделирование в 3д пространстве один из обязательных навыков при конструировании робота и расчета механизма. Большие компании, как Tesla, Boston Dynamics, для которых мехатроника и робототехника являются основным направлением и где можно работать инженером встраиваемых систем, моделируют все свои конструкции и разработки в различных программах, таких как SolidWorks, Comsol.

Программа автоматически выдает результаты прочности системы, надежности, параметры скорости и прочие интересующие тесты производительности. После этого, механизм переходит в процесс изготовления и тестирования в реальных условиях. Результатом работы такой науки, как мехатроника являются роботизированные платформы:

→ Spot ;
→ Pick ;
→ Atlas.

Последний из них является наиболее сложной конструкцией, которая умеет прыгать, делать переднее и заднее сальто.

→ Размеры корпуса;
→ Размеры пропеллеров;
→ Количество моторов;
→ Вес устройства;
→ Мощность силовой схемы;
→ Правильный баланс массы, чтобы не было перевеса ни в одну из сторон;
→ Рассчитать скорость вращения пропеллеров, для взлета и т.д.

→ Инженером-конструктором;
→ Инженером – электронщиком;
→ Инженером встраиваемых систем;
→ Программистом электронного оборудования;
→ Инженером-мехатроником.

Крупные китайские компании, как DJI, Xiaomi постоянно разрабатывают новую продукцию, которая потом выходит успешно на мировой рынок. Кто не слышал про лучший квадрокоптер от компании DJI Mavick Pro? Люди, готовы отдавать по $2000 долларов за подобное устройство.

Есть ряд других компаний и квадрокоптеров, которые готовы предложить рынку свою продукцию значительно дешевле, но с ней появляются и определенные проблемы. Квадрокоптеры должны иметь хорошую стабилизацию за счет продуманной и хорошо собранной конструкции робота, а также, за счет правильного расчёта моторов и пропеллеров, которые поднимают это все в воздух. Работа инженеров в сфере мехатроники здесь колоссальная, поскольку было проведено не один десяток тестов всех материалов и компонентов, чтобы робот смог подняться в воздух, летать на большой дистанции и не терять стабильное положение. На видео с такого дрона можно заметить плавность движения и никакой дребезжащей картинки, это все достигается путем стабилизации при помощи программного обеспечения, а также правильной формы и расположения пропеллеров. Поэтому инженер знающий мехатронику и робототехнику, может выбрать кем работать в подобных компаниях.

Это все пример командной и длительной работы инженеров и множества попыток.

Мехатроника является перспективным направлением и поэтому спрос на обучение в этой сфере постоянно растет. Обучаться это науке можно с нуля в разном возрасте. Есть школы с направлением мехатроники и робототехники, где учится можно как детям, так и взрослым людям. Курсы заключают в себе изучение базовых законов электротехники, конструирования собственных электрических схем и дальнейшее их программирование. После этого, можно переходить к 3д моделированию и конструированию механических систем. В результате такого обучения, можно получить знания в сферах:

→ Электроника;
→ Программирование;
→ Электротехника;
→ 3д моделирование;
→ Конструирование и т.д.

Изучать, что такое мехатроника и робототехника можно как онлайн, так и в офлайн режиме. Современные технологии позволяют проводить практически все исследования и конструирование роботов в разных программах, что упрощает способ изучения этого направления. Дополнительные курсы робототехники, как правило, проводятся один раз в неделю, а такой урок будет занимать 2 часа. Чтобы достигнуть больших результатов, необходимо полученные знания применить самостоятельно на практике, разобраться с этим самостоятельно и понять принцип работы. Чем быстрее будет понятен принцип работы простого механизма, тем быстрее можно будет перейти к конструированию более сложных и запутанных систем. Программируемые устройства смогут помочь контролировать полностью работу механизма.

Науки мехатроника и робототехника очень востребованы, поэтому часто инженер сам выбирает куда идти работать и на каких условиях.Сейчас, многие компании испытывают дефицит кадров данной специальности, что определенным образом влияет на скорость развития компании и новых технологий. Следовательно, здесь можно зарабатывать высокую заработную плату и требовать для себя наиболее комфортные условия работы. Инженеры этой сферы постоянно меняют работу и переходят из компании в компанию, так как мировые гиганты постоянно борются за сотрудников, предлагая новые интересные проекты и выгодные условия работы. Основными условиями трудоустройства в одну из таких компаний являются:

→ Умение конструировать и паять электронные компоненты;
→ Знание языков программирования С/С++, Assembler,Python
→ Умение работать в программах SolidWorks,Compass,Comsol
→ Умение работать с ЧПУ разных видов и т.д.

Роботизированные устройства активно завоевывают наше пространство и уже в скором времени, сложно будет представить наш дом, без автоматических дверей или пылесосов, которые даже не придется контролировать и обслуживать, так как они смогут все сделать за нас. А вот как быстро это появится будет зависеть от того, сколько инженеров-мехатроников будут работать над этим.

Мехатроника включает в себя изучение физических свойств материалов, расчёты скорости, мощности и размеров механических компонентов, умение просчитать электрическую схему создать программу для устройства, чтобы получить желаемый результат.

Преподаватель школы Robocode

Евгений Петрикеев

Автор статьи: