Мехатроника

3

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ …………………………………………………………………………...3

1.Мехатрониканың пайда болуы………………………………………….......4

2.Мехатроника және робототехника................................................................5

3.Мехотрониканың  қазіргі заманғы даму тенденциялары…………………7

4.Жасанды интеллектінің қолданылу салалары..............................................8

ҚОРЫТЫНДЫ …………………………………………………………….…….11

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ……………………………………..12

ГЛОССАРИЙ ……………………………………………………………………13

КІРІСПЕ

                Қазіргі заман техниканың дамуымен ерекшелінгендіктен, біз неше түрлі техникаға байланысты терминдер, ұғымдар, ғылым салаларымен күнделікті кездесіп отырамыз. Күнделікті естіп жүрсекте , ол ұғымдардың қандай салада, қандай процесстерде қолданылатынан бізге беймәлімбіз. Мысалға алатын болсақ робототехника саласында қолданылатын манипулятор, буын және тағы да басқа қолданылатын ұғымдарды біз біле бермейміз. Сондықтан, осы жоғарыда айтылған мәселелерді біліп үйренгіміз келсе, біз осы терминдердің не болмаса процесстердің шығу тегімен, орындалу принціпімен, құрылымымен таныс болғанымыз дұрыс болады. Соған байланысты, осы өзіндік жұмыста қарастырылатын «мехатроника» деген ұғыммен таныса кетсек. Біз мехатроника жайлы жалпы естігеніміз бар, бірақта ол қандай мәселелерді қамтиды, қандай мәселелерді шешеді  және не үшін қолданылады деген сауалға осы өзіндік жұмыста жауап іздеп көрейік.

1. Мехатрониканың пайда болуы

Қазіргі заманғы «Мехатроника» («Mechatronics») термині, жапон ақпарат беру көздеріне сенетін болсақ, 1969 жылы Yaskawa Electric фирмасымен енгізілген және 1972 жылы сатылым маркасы ретінде орныққан болатын. Бұл сөз « МЕХАника» және «ЭлекТРОНИКА» сөздерінің бірігуінен пайда болған. Осы екі ұғымның бір сөз тіркесіне бірігуі жаңа заман техникасын жасаудағы және жүйлер мен қондырғылардың жаңа түрлерін шығарудағы сапалы қадам жасауға мүмкіндік тудырған ғылым мен техника саласында интеграцияны білдіреді.

Тура осылай электромеханика, кең қолданысты приводты орындаушы жүйелерді жасауда, электротехника мен механиканың жетістіктерін қолданатын ғылым ретінде дамуы байқалған. Электромеханика мен микроэлектрониканың интеграциясы жиынтықты интеграцияланған жұмыс мүшелерінің мехатрондық қозғалыс модулін және соның негізінде жасалынатын құрылғылардың пайда болуына әкеп соқты.

Алайда 1980 жылдардың басында «Мехатроника» термині, әлемдік техникалық әдебиеттерде, кәдімгідей  қозғалысы компьютермен басқарылатын машиналар  атауы ретінде қалыптасты.

Мехатроника жаңадан қалыптасуда, осыған байланысты оның анықтамасы мен базалық терминологиясы әлі толық қалыптаспағандықтан оның анықтамасын кең және тар (арнайы) көлемде қарастырған дұрыс.

Мехатрониканың кең көлемде қарастырылған анықтамасы мынау:

Мехатроника – машиналар мен қозғалысы компьютермен басқарылатын жүйелерді жасап шығару мен қолдануға арналған ғылым мен техниканың жаңа саласы. Оның негізі механика, электроника, информатика,микропроцессорлық техника және машиналар мен агрегаттар қозғалысын компьютер көмегімен басқару саласындағы жиналған білімде қаланған.

2. Мехатроника және робототехника

              Қазақстанның технологиялық дамуы өзіне байланысты болып келеді. Робот жасаушылардың Қазақстанға қызығуы үшін Қазақстанда жыл сайын 5 мыңнан астам робот сатып алынып және орнатылуы қажет (Ресейде қолданылатын жалпы роботтар санымен салыстырғанда). Сондай–ақ Қазақстан аз көңіл бөлінетін стандартты емес роботтарға сұраныс жасай алады. Мысалы; бұл роботтар автоматтандырылған жай құрылыс кешені бола алады, яғни бұлар адамның қатысуынсыз құрылыс жұмыстарының барлық түрлерін жасай алатын болады.

Роботтарды жасаудағы мақсат – адамға ауыр, қажытатын, денсаулығына зиян, қызмет түрлерін солардың міндетіне беру болып табылады. Қазақстанға пайдалы қазбалар өндіретін өндірістік роботтар қажет. Тағы бір мәселе ол ластанған және реактивті қалдықпен жұмыс істейтін роботтар қажет

              Оқу жағдайындағы мехатрондық жүйелер: оқу роботы SCORBOTER ЧПУ- ы бар үстел үсті станоктарға қызмет көрсетеді.

Мехатрондық жүйелер үлгілеріне алыс бармай-ақ қоюға болады. Оларға біздің күнделікті қолданып жүрген автоматты кір жуу машиналары, шаңсорғыштар, автомобильдер және тағы басқалары жатады. Мехатрондық жүйелерге тағы машинаның тежеу жүйесіндегі АБС (антитежегіш жүйе) жүйесін де қарастырып кетуімізге болады. Нақ қазір біз мехатрондық жүйені қолданып отырмыз, өйткені электр өлшегіш машиналарында (ЭӨМ) мехатрондық құраушылар өте көп: қатқыл диск, CD- привод, жаңа заман магнитті лентада жинағыштар.

Өндірісте, жоғарыда айтылған электромеханикалық құрылғылардан басқа, мехатрондық жүйе болып барлық жаңа шығып жатқан роботтар, станоктар, роботтар-станоктар, өлшеуіш комплекстер (сонымен қатар гексаподтар да осылар қатарына жатады). Бұндай жүйелер бірнеше приводтан тұрады. Бұл приводтар жеке өзі тұрып мехатрондық жүйе болады.

Жекелеп айтқанда, күмәнсіз «мотор-шпиндель» типті мехатрондық жүйе мехатрондық станоктың бір бөлшегі болады. Осы берілген жүйе жүйенің сенімділігін кәдімгідей көтере отырып, оның салмақ-габаритті көрсеткіштерін төмендетуде өз ықпалын тигізеді. Өйткені ол төмендеткіш передачаларды мен қосқыш муфталарды конструкцияда болдырмайды (қозғалтқыштың керекті моментінің көбеюіне байланысты , оның массасы мен габариттері өсуі мүмкін, бірақ бұл жүйелердің жетістіктері оның кем жерлерін толықтай жауып отырады деуге болады).

Мехатроника саласы робототехника саласымен өте тығыз байланысты болғандықтан, бұрынғы совет өкіметі кезінде мехатрониканың мүмкіндіктерін пайдалана отырып неше түрлі роботтар құрастырылған болатын. Сол жасалынған роботтар әр түрлі апатты жағдайларда қолданылған болатын. Мысалы: Чернобыль апатына арнап жасалынған роботтар да болды. Ол роботтар сол апат болған аймақты толық зерртеп, мүмкін болатын деректерді жинап, сол жердің қаншалықты зақымданғандығын және адам тұруға келу келместігіне дейін анықтаған.

Егерде алдындағы роботтар өздерінің құрылымы жағынан қарапайым болса, келесі қарастырылатын робот олардан кішкене күрделірек болып келеді. Бұл робот көбіне космоста жұмыс істейтін болғандықтан оның құраушылары өте сапалы материалдардан жасалынған.

3. Мехотрониканың  қазіргі заманғы даму тенденциялары

Мехатрондық құрылғылардың әлемдегі шығарылу көлемі жыл санап өсіп бара жатыр. Жаңа мехатрондық модульдер мен жүйелер мынадай аумақтарда кең қолданыс тауып жатыр:

   станок жасау мен технологиялық процесстерді автоматтандыруға арналған құрылғылар;

   робототехника (өндірістік және арнайы)

   авиациялық, космостық және әскери техника;

   автомобиль жасау (мысалы, тежеуіштің антиблокировкалық жүйелері, машина қозғалысын тұрақтандырушы жүйелер);

   дәстүрлі емес транспортты құралдар (электровелосипедтер, жүк таситын арбалар, электророллерлер, мүгедектерге арналған коляскалар);

   офисқа арналған техника (мысалы, көшірме және факсимильді аппараттар);

   есептеуіш техника элементтері (мысалы, принтерлер,плоттерлер, дисководтар);

   медициналық құрал – жабдықтар (реабилитациялық, клиникалық, сервистік);

   тұрмыстық техника (кір жуғыш машиналар, киім тігуге арналған машиналар, ыдыс-аяқ жууға арналған машиналар және тағы да басқалары);

   микромашиналар ( медицина үшін, биотехнология үшін, телекомуникация құралдары үшін);

   қадағалап-өлшегіш аспаптар мен машиналар;

   фото және видеотехника

   операторлар мен ұшқыштарды дайындауға арналған арнайы тренажерлар;

   шоу-индустрия ( жарық пен дыбыстық әшекейлеу жүйелері);

Мехатрониканың 1990 жылдардағы жаңа ғылыми-техникалық бағыт ретінде қарқынды дамуы бірталай жағдайларға байланысты. Солардың арасындағы ең негізгілері мыналар: әлемдік индустриалдық дамудың жаңа тенденциялары; мехатрониканың фундаменталдық түпнегізі мен методологиясының дамуы (бастапқы ғылыми ойлар, жаңа техникалық және технологиялық шешімдер); мамандардың ғылыми-зерттеулік және білім беру саласындағы қарқынды жұмысы. Қарастырылып отырған аумақтағы келесі өзгеріс тенденциялары мен әлемдік рыноктың негізгі талаптары бар:

- сапа стандартының халықаралық жүйесіне сай (ISO 9000) құрал-жабдықтарды шығару және техникалық қамтамасыз ету;

-ғылыми-техникалық өнім рыногын интернационализациялау. Соған байланысты қарқынды түрде халықаралық трансфер мен инжиниринг технологиясын енгізу керектігі;

- кіші және орташа өндіріс орындарының экономикадағы маңызын арттыру, өйткені олар рыноктың өзгеріп отыратын талаптарына тез бейімделеді.

                                          4. Жасанды интеллектінің қолданылу салалары

Өндiрiстiң салаларын механикаландыру, автоматтандыру, кибернетикалық құбылыстарды, компьютерлер мен роботтарды қолдану еңбек мазмұнындағы функционалдық өзгерiстердi туғызды, яғни қол еңбегi азайды, оның орнына ой еңбегiнiң үлесi көбейдi, ал техниканың соңғы буындары ой еңбегiнiң бөлiктерiн де өзi атқаруда. Бiрақ бұдан өндiрiсте адам еңбегiнiң мүлдем жойылады деген ұғым тумауы керек, алайда ғылыми-техникалық даму барысында еңбек функциясының өзi түрленiп отырады, еңбектiң кей түрлерi жойылғанымен бiрге басқа түрлерi пайда болып отырды. Яғни адам мен техника арасындағы еңбек бөлiнiсiнiң өзi өзгерiп, түрленiп отырады. Сондықтан ғылыми-техникалық даму шексiз процесс болса, еңбек функциясының үзгеруi де соншалықты үздiксiз процесс. ЖИ жүйелерінде адам білімі кейін компьютерде өңдеуге жарамды түрде ЖИ міндеттерін шешу үшін қажет. Білім аспектілері ЖИ жүйелерінде жалпыланған түрде сақталуы тиіс және мәліметтерді сақтау үшін жады үлкен болуы керек. ЖИ- нің көптеген аспектілері қазіргі кезде даму үстіндегі робототехника ғылымымен байланысты. «Ақылды робот» құру ойы ЖИ- нің орталықтағы мәселелерінің бірі. Ондай роботтың табиғи тілде диалог жүргізуге, қандайда бір дәрежеде талаптарға сай келетін қабілеті болады. Жалпы ақпаратты жүйелердегі ЖИ мәселелерімен және қолдану салаларымен таныс болу, өндеу жүйелерін және ЖИ жүйесін құру әдістерімен, олардың топтарымен танысу сала мамандары үшін басты мақсат болып отыр.

ЖИ бойынша білім жинаған мамандар төмендегілермен таныс:

   ЖИ облысының даму тарихы мен түрлі бағыттары; интеллектуалдық есептерді шешудің қазіргі тәсілдері; интеллектуалды жүйелердің құрылымы, әсер ету механизмдері; эксперттік жүйелер;

   эксперттік жүйелердің құрылымы және жобалау әдістері; білімдерді ұсыну моделдері; адамның интеллектуалдық мүмкіндіктерінің дамуы және пайда болу теориясының негізгі түсініктемелері; генетикалық алгоритмдер теориясының түсініктемелері; адамның қабылдау механизмі және құрылымы;

   адам және ЭЕМ арасындағы сұқбаттарды құру және бағдарламалау, эксперттік жүйелерді және ЖИ жүйелерін жобалау және құрастыру;

   Турбо Пролог ортасында жұмыс істеу.

ЖИ жүйесінің қолданыс тапқан үлкен бағыттарының бірі деп эксперттік жүйелермен қатар робототехниканы атауға болады. Парасатты роботтың әмбебап есептегіш машинадан қандай негізгі айырмашылығы бар?

Бұған жауап ретінде орыстың белгілі физиологы И.М.Семеновтың сөзін айтуға болады «... барлық шексіз әртүрлі мидың ішкі әрекетінің пайда болуы бір ғана құбылысқа, ойлау қозғалысына әкеліп соғады. Басқаша айтсақ, адамның парасатты әрекеті ішкі әлемдік қозғалыспен белсенді байланысқан соңғы есепке бағытталған».

Алғашқы жасалған роботтарды парасатты деп айту қиын. Тек ХХ ғасырдың 60-жылдары әмбебап компьютермен басқарылатын сезімтал роботтар пайда болды. Мысалы, 1969 жылы электротехникалық лабораторияда (Жапония) «өнеркәсіптік парасатты робот» жобасы әзірленді. Бұл әзірлеменің мақсаты – визуалды бақылайтын жинақтап-құрастыру жұмысы үшін жасанды парасат элементтері бар сезімтал айлалы робот жасау. Роботтың айласы (манипуляторы) 6 дәрежелі еркіндік және мини ЭЕМ NEAC-3100 (шапшандық есте сақтау көлемі 32000 сөз, магниттік дискідегі ішкі есте сақтау көлемі – 273000 сөз) басқарылады. Одан кейінгі жасалған роботтардың түрлері біртіндеп жетілдіре түсті. Мысал ретінде Киевтің кибернетика институтының жұмысын айтуға болады, институтта парасатты робот элементтері әзірлемесіне бағытталған зерттеу кешені жүргізіледі. Бұл зерттеулерде ерекше назар аударылған мәселе логикалық қорытынды теореманың автоматтандырылған дәлелі және нейрожелілердің көмегімен басқарылатын бейнелеумен сөзді түсіну. Бірнеше мысалдар ретінде төмендегі қолданыстарды айтуға болады:

-         ХХ ғасырдың 70 жылдарында транспорттың автономдық ұштастырылған роботтың макеті, оның сенсорлық жүйесі мен блокты басқаратын үш дөңгелекті массиві бар. Сенсорлық жүйе келесі сезімтал құралдарды қосады: оптикалық дельпометр, навигациялық жүйе, телеканалдық бұрышындағы құрылғы, таймер, т.б.;