З кожним роком, все більше пристроїв стає автоматизованими і керованими. Досягається це за допомогою мікропроцесорних технологій, а також механічної частини, яка керується за допомогою програмованих пристроїв. Об'єднавши ці дві галузі, ми отримуємо нову сферу розвитку технологій - мехатроніка. Мехатроніка є одним з перспективних напрямків у сфері робототехніки, оскільки охоплює дві сфери розвитку: автоматизація механізмів і програмування пристроїв. Нам належить розібратися в тому, що таке мехатроніка і робототехніка, а також, що це за професія майбутнього.

Поняття мехатроніки з'явилося ще в середині 20-го століття. Метою даної галузі є керування механізованими пристроями. Одним з перших пристроїв цієї галузі є сервомотор. Пристрій, на відміну від мотора, обертається не просто по колу, а на певний встановлений кут. Це дозволяє управляти механічним приладом за допомогою програмованої мікросхеми, що в подальшому допомогло створити роботизовану руку, маніпулятор, які використовуються на виробничих стрічках, під водою і при роботі з небезпечними матеріалами. В наш час, практично в кожному пристрої, які ми носимо щодня з собою присутні елементи мехатроніки: вібромотор в телефоні, висувні камери, дисководи, механізми видачі і прийому грошей, все це є наслідком розробок в сфері мехатроніка.

Багато студентів все більше цікавляться про те, що таке мехатроніка і робототехніка, де вчать і які знання потрібні, щоб приступити до вивчення.
Приступити до вивчення мехатроніки варто з основ механіки, електроніки, а також алгоритмізації. Ці знання повинні лягти в основу вивчення подальших наук, які знадобляться для конструювання більш складних пристроїв і реалізації їх роботи. Щоб створити бездротовий літаючий пристрій, треба вміти розраховувати:

Приступати до вивчення наук пов'язаних з мехатроніки можна ще зі шкільної парти, заглиблюючись більш детально на уроках фізики в принципи побудови механізмів з шестерень, розрахунок передавального співвідношення, швидкість обертання і прискорення механізму. Тим кому цікаві напрямки мехатроніки і робототехніки, але не знають з чого почати, можуть піти на курси конструювання роботів або самостійно створити роботизовану платформу, яка вміє рухатися за допомогою запрограмованого пристрою. Навички конструювання власних роботів і механічних конструкцій значно допоможуть в майбутньому уникнути помилок і допоможуть в конструюванні роботизованих платформ з униканням помилок новачків. Моделювання в 3д просторі один з обов'язкових навичок при конструюванні робота і розрахунку механізму. Великі компанії, як Tesla, Boston Dynamics , для яких мехатроніка і робототехніка є основним напрямком і де можна працювати інженером вбудованих систем, моделюють всі свої конструкції і розробки в різних програмах, таких як SolidWorks, Comsol.

Програма автоматично видає результати міцності системи, надійності, параметри швидкості та інші питання, що цікавлять тести продуктивності. Після цього, механізм переходить в процес виготовлення і тестування в реальних умовах. Результатом роботи такої науки, як мехатроніка є роботизовані платформи:

→ Spot ;
→ Pick ;
→ Atlas.

Останній з них є найбільш складною конструкцією, яка вміє стрибати, робити переднє і заднє сальто.

→Розміри корпусу;
→Розміри пропелерів;
→Кількість моторів;
→Вага пристрою;
→Потужність силової схеми;
→Правильний баланс маси, щоб не було переваги ні в одну із сторін;
→Розрахувати швидкість обертання пропелерів, для зльоту і т.д.

→ Інженером-конструктором;
→ Інженером-електронщиком;
→ Інженером вбудованих систем;
→ Програмістом електронного обладнання;
→ Інженером-мехатроніки.

Великі китайські компанії, як DJI, Xiaomi постійно розробляють нову продукцію, яка потім виходить успішно на світовий ринок. Хто не чув про кращий квадрокоптер від компанії DJI Mavick Pro? Люди, готові віддавати по $ 2000. доларів за подібний пристрій.

Є ряд інших компаній і квадрокоптера, які готові запропонувати ринку свою продукцію значно дешевше, але з нею з'являються і певні проблеми. Квадрокоптера повинні мати хорошу стабілізацію за рахунок продуманої і добре зібраної конструкції робота, а також, за рахунок правильного розрахунку моторів і пропелерів, які піднімають це все в повітря. Робота інженерів в сфері мехатроніки тут колосальна, оскільки було проведено не один десяток тестів всіх матеріалів і компонентів, щоб робот зміг піднятися в повітря, літати на великій дистанції і не втрачати стабільність. На відео з такого дрона можна помітити плавність руху і ніякої деренчливої картинки, це все досягається шляхом стабілізації за допомогою програмного забезпечення, а також правильної форми і розташування пропелерів. Тому інженер знає мехатроніки і робототехніку, може вибрати ким працювати в подібних компаніях.

Це все приклад командної і тривалої роботи інженерів і безлічі спроб.

Мехатроніка є перспективним напрямком і тому попит на навчання в цій сфері постійно зростає. Навчатися це науці можна з нуля в різному віці. Є школи з напрямком мехатроніки і робототехніки, де вчиться можна як дітям, так і дорослим людям. Курси містять в собі вивчення базових законів електротехніки, конструювання власних електричних схем і подальше їх програмування. Після цього, можна переходити до 3д моделювання та конструювання механічних систем. В результаті такого навчання, можна отримати знання в сферах:

→ електроніка;
→ програмування;
→ електротехніка;
→ 3д моделювання;
→ конструювання і т.д.

Вивчати, що таке мехатроніка і робототехніка можна як онлайн, так і в офлайн режимі. Сучасні технології дозволяють проводити практично всі дослідження і конструювання роботів в різних програмах, що спрощує спосіб вивчення цього напрямку. Додаткові курси, як правило, проводяться один раз на тиждень, а такий урок буде займати 2 години. Щоб досягти великих результатів, необхідно отримані знання застосувати самостійно на практиці, розібратися з цим самостійно і зрозуміти принцип роботи. Чим швидше буде зрозумілий принцип роботи простого механізму, тим швидше можна буде перейти до конструювання більш складних і заплутаних систем. Програмовані пристрої зможуть допомогти контролювати повністю роботу механізму.

Науки мехатроніка і робототехніка дуже затребувані, тому часто інженер сам вибирає куди йти працювати і на яких умовах. Зараз, багато компаній відчувають дефіцит кадрів даної спеціальності, що певним чином впливає на швидкість розвитку компанії і нових технологій. Отже, тут можна заробляти високу заробітну плату і вимагати для себе найбільш комфортні умови роботи. Інженери цієї сфери постійно змінюють роботу і переходять з компанії в компанію, так як світові гіганти постійно борються за співробітників, пропонуючи нові цікаві проекти і вигідні умови роботи. Основними умовами працевлаштування в одну з таких компаній є:

→ Уміння конструювати і паяти електронні компоненти;
→ Знання мов програмування С / С ++, Assembler, Python
→ Уміння працювати в програмах SolidWorks, Compass, Comsol
→ Уміння працювати з ЧПУ різних видів і т.д.

Роботизовані пристрої активно завойовують наш простір і вже незабаром, складно буде уявити наш будинок, без автоматичних дверей або пилососів, які навіть не доведеться контролювати і обслуговувати, як вони зможуть все зробити за нас. А ось як швидко це з'явиться буде залежати від того, скільки інженерів-Мехатроніка працюватимуть над цим.

Мехатроніка включає в себе вивчення фізичних властивостей матеріалів, розрахунки швидкості, потужності і розмірів механічних компонентів, вміння прорахувати електричну схему та створити програму для пристрою, щоб отримати бажаний результат.

Викладач школи Robocode

Євген Петрикеєв

Автор статті: