Đôi điều về Cơ_Điện Tử -Mechatronics - Và các sản phẩm công nghệ cao

Đôi điều về Cơ_Điện Tử -Mechatronics - Và các sản phẩm công nghệ cao

Chào các bác ...! Em lang thang khá nhiều trên TTVNOL nhưng thấy ít bài nói về chuyên ngành này quá..
nêu chủ đề để xin đc giao lưu với các anh em...Anh em nào cùng niềm đam mê xin mời post bài nhé..Thanks...
Em xin giới thiệu sơ sơ về chuyên nghành Cơ _ điện tử


Trong hai thập kỷ qua, cộng đồng khoa học đã chứng kiến một cuộc cách mạng công nghệ trong các sản phẩm và qui trình sản xuất. Cuộc cách mạng này dựa trên cơ sở kết hợp các thành tựu mới nhất của cơ khí, điện tử, điều khiển và công nghệ thông tin. Cơ điện tử, một thuật ngữ biểu thị phương pháp kỹ thuật đa ngành, đã trở thành một lĩnh vực khoa học và nghiên cứu phát triển nhanh, thu hút sự quan tâm không chỉ những nhà khoa học trong các trường đại học và viện nghiên cứu mà cả những nhà nghiên cứu và các kỹ sư trong công nghiệp và được coi là một trong những công nghệ thiết yếu của thế kỷ 21.

CƠ ĐIỆN TỬ LÀ GÌ?
?oCơ điện tử? là thuật ngữ rút gọn của các từ ?ocơ khí? và ?ođiện tử?. Nó thể hiện lĩnh vực nghiên cứu hay phân ngành trong công nghiệp có liên quan đến các sản phẩm mà trong đó có những bộ phận được điều khiển bằng điện. Thuật ngữ này ra đời 35 năm trước đây tại Nhật Bản, do ông Tensuro Mori, chủ tịch Công ty TNHH Seibu Electric and Machinery, đưa ra. Mặc dù từ ?otin học? không có mặt trong từ ?ocơ điện tử?, dĩ nhiên nó cũng có một vai trò đáng kể trong lĩnh vực mà từ này đề cập.
Cơ điện tử là sự giao thoa của các công nghệ Cơ khí, Điện tử, Điều khiển và Công nghệ thông tin. Sự phối hợp đa ngành này tạo nên một sự vượt trội của các sản phẩm Cơ điện tử. Hình dưới đây biểu diễn sự phối hợp các ngành kỹ thuật tạo nên các sản phẩm Cơ điện tử.

​

]
Ỏ Đĩa Cứng Của Máy Tính

Các hệ thống Cơ điện tử điển hình có trong nó một hệ thống máy tính, cung cấp một mức độ khả trình hay ?othông minh? mà các máy móc đơn giản không có.
][
Đồ chơi điện tử như chó Sony



Robot tự trị

​

PHƯƠNG HƯỚNG CỦA CƠ ĐIỆN TỬ
Những phương hướng chủ yếu của Cơ điện tử có thể mô tả bằng những mục tiêu sau:
f- Cải tiến các sản phẩm và qui trình công nghiệp với ứng dụng Cơ điện tử, làm cho chúng nhanh và rẻ hơn. Một trong những nội dung chính ở đây là sử dụng những phương pháp điều khiển truyền thống trong các nhà máy. Đóng góp cử Cơ điện tử bao gồm việc cung cấp, xác định những ứng dụng có nhu cầu và tích hợp các nhiệm vụ điều khiển trong một hệ thống kỹ thuật.
f- Phát triển các giải pháp công nghệ cho máy móc và kỹ thuật mới bằng sự kết hợp và tích hợp Cơ khí, điện tử và khoa học máy tính như trong các máy công cụ, máy dệt, đệm từ tính, máy chuẩn đoán, ...
f- Thiết kế các sản phẩm mới cho người tiêu dùng như ô-tô, camera, VRC, dụng cụ, đồ chơi, ... sử dụng kỹ thuật Cơ điện tử cho các chức năng tăng cường, giao diện thân thiện với người dùng và ?otính kích thích? để hấp dẫn khách hàng hơn.
f- tạo ra các kỹ thuật mới làm việc trong môi trường đa ngành học thuật, như các thiết bị y tế và sinh học, tin thần kinh (neuroinformatics), công nghệ micro và nano, v.v...
f- Hỗ trợ các Cơ sở cho việc hiện thực các máy hướng người, thông minh,...
Nội dung cuối cùng đang trở thành một hướng đi rất hứa hẹn của Cơ điện tử, vượt ra ngoài những ứng dụng máy móc công nghiệp.

​

CƠ ĐIỆN TỬ VÀ ROBOTICS

​

​

Robot người máy Asimo của hãng Honda
Sự mong mỏi của con người là chế tạo Robot có khả năng ngày càng mềm dẻo và tinh vi hơn những chiếc máy đơn thuần.
Cơ điện tử và Robot đều trưởng thành bởi sự kết hợp các ưu thế trong thiết kế hệ thống cơ khí, tự động hoá, thiết kế hệ thống điều khiển và, đặc biệt quan trọng, sự phát triển của các hệ thống máy tính.

Lịch sử phát triển của Robotics và Cơ điện tử?
1801 Joseph Jacquard phát minh ra máy dệt điều khiển bởi bìa đục lỗ. Máy được gọi là khung cửi khả trình và được sản xuất hàng loạt.
1830 người Mỹ Christopher Spencer thiết kế máy tiện điều khiển bằng cam.
1892 tại Mỹ, Seward Babbitt đã thiết kế một cần nâng bằng motor để kéo các thỏi kim loại từ lò luyện.
1936 Alan Turing đề xuất khái niệm Máy Turing. Ý tưởng trí tuệ nhân tạo đã được thảo luận sôi nổi trong giới triết học.
1938 những người Mỹ Willarrd Polard và Harold Roselund thiết kế ra thiết bị phun sơn cho công ty DeVilbiss.
1941 Issac Asimov viết một loạt truyện về robot. Ông đã dùng từ Robotics để chỉ khoa học nghiên cứu về robot.
1945 máy tính điện tử đầu tiên ENIAC ra đời. Nó chứa 30 đơn vị độc lập, với bộ nguồn và bộ phận làm mát. Tổng khối lượng hơn 30 tấn. 19.000 bóng điện tử, 1.500 rơ-le và hàng trăm ngàn điện trở, tụ điện, cuộn cảm tiêu tốn khonảg 200 KW điện năng. Nó thực hiện việc tính toán nhanh các bảng bắn và ném bom của quân đội Mỹ.
1946 George Devol sáng chế ra thiết bị lưu nhớ cho các máy điều khiển sử dụng bộ ghi từ tính.
1946 Von Neumann đưa ra khái niệm chương trình lưu giữ và tính tái khả trình của máy tính, ý tưởng mở đầu cho các thế hệ kế tiếp của máy điện toán.
1948 Norber Wlener xuất bản cuốn ?oĐiều khiển học? (Cybernics), mô tả khái niệm của trao đổi và điều khiển trong các hệ thống điện tử, cơ khí và sinh học.
1951 cánh tay có khớp điều khiển xa được Raymon Gertz sáng chế Uỷ ban năng lượng nguyên tử Mỹ.
1952 máy điều khiển số (NC-Numerical Controlled) ra đời.
1962 hãng General Motor đã đưa vào dây chuyền sản xuất ôtô Robot công nghiệp đầu tiên (có tên Unimate).
1964 các phòng thí nghiệm về trí tuệ nhân tạo được thành lập tại các trường đại học lớn trên thế giới (MIT, Stanford, Edinburg).
1968 Viện nghiên cứu Stanford (SRI) xây dựng và thử nghiệm một robot di động có khả năng nhìn gọi là Shakey. Đây là robot thông minh đầu tiên.
1973 robot thương mại đầu tiên điều khiển bằng máy tính mini công nghiệp được công ty Milacron chế tạo. Robot mang tên T3, The Tomorrow Tool.
1978 Unimation sát nhập công ty Vicarm (1977) và phát triển robot PUMA (Programable Universal Machine for Assembly).
?~90-?~95 các nghiên cứu robot bắt đầu tập trung vào giác quan và điều khiển phản hồi của hệ thống robot. Các hệ thống điều khiển có thị giác được phát triển đầu tiên. Nhưng các phát triển bị cản trở bởi giới hạn tính toán.
?T95-2k các ứng dụng nổi bật trong robot nhỏ và robot di động thúc đẩy sự phát triển của các công ty mới. Tốc độ máy tính và bộ nhớ phát triển đến mức các điều khiển phản hồi hiệu quả có thể hiện thực được. Vấn đề tương tác người ?" máy được đặt ra.

Robot là gì?
Một thiết bị vật lý bằng Cơ khí có khả năng hoàn thành một phạm vi rộng các nhiệm vụ vật lý.
Một hệ thống bao gồm những truyền động và những cảm biến điều khiển thiết bị Cơ khí và cảm nhận trạng thái của nó, cũng như môi trường xung quanh.
Phần điều khiển tái khả trình của Robot có khả năng thực hiện được logic (algorith) rất tinh vi.

Các công nghệ tạo nên Robot.
Kỹ thuật Cơ khí: thiết kế ra Cơ cấu Robot. Xây dựng động học và động lực học.
Kỹ thuật Điện tử: thiết kế hệ thống của các truyền động và cám biến.
Kỹ thuật Hệ thống: phân tích và tích hợp toàn hệ thống. Qui định tín hiệu và điều khiển.
Kỹ thuật máy tính: thiết kế thuật toán, thông minh hay thích nghi, nối mạng và giao tiếp.

Đính chính Mechatronic : "Cơ điện điện tử" .
Về khái niệm "mechatronic" có rất nhiều định nghĩa:
The definition of mechatronics has evolved since the original definition by the Yasakawa Electric Company.
In trademark application documents, Yasakawa defined mechatronics in this way [1,2]:
The word, mechatronics, is composed of ?omecha? from mechanism and the ?otronics? from electronics.
In other words, technologies and developed products will be incorporating electronics more and more
into mechanisms, intimately and organically, and making it impossible to tell where one ends and the
other begins.
The definition of mechatronics continued to evolve after Yasakawa suggested the original definition. One
oft quoted definition of mechatronics was presented by Harashima, Tomizuka, and Fukada in 1996 [3].
In their words, mechatronics is defined as
the synergistic integration of mechanical engineering, with electronics and intelligent computer control
in the design and manufacturing of industrial products and processes.
That same year, another definition was suggested by Auslander and Kempf [4]:
Mechatronics is the application of complex decision making to the operation of physical systems.
Yet another definition due to Shetty and Kolk appeared in 1997 [5]:
Mechatronics is a methodology used for the optimal design of electromechanical products.
More recently, we find the suggestion by W. Bolton [6]:
A mechatronic system is not just a marriage of electrical and mechanical systems and is more than
just a control system; it is a complete integration of all of them.
(trích The Mechatronics Handbook , tác giả Robert H. Bishop)

Rất cảm ơn sự góp ý của bác...!
Hôm nay em xin được tiếp tục , rất mong các bác post bài góp ý để làm rõ hơn ...
CÁCH TIẾP CẬN THIẾT KẾ CƠ ĐIỆN TỬ
Nhà thiết kế Cơ điện tử hay nhà thiết kế đóng góp cho sự phát triển các hệ thống Cơ điện tử, lẽ dĩ nhiên có kỹ năng khác hẳn so với các đồng nghiệp của mình, chẳng hạn, 20 năm trước đây. Vì sự liên hệ đa ngành học thuật hiện nay là cần thiết, thấu hiểu các khó khăn và thuận lợi của các ngành khác là điều kiện tiên quyết. Nhà thiết kế Cơ điện tử phải là một người chơi đồng đội và cảm thấy thoải mái trong các nhóm dự án đa ngành.
Bởi vì sự tăng trưởng của các thách thức đồng hành với giá thành dự án, hiển nhiên rằng một mức độ dự đoán cao được đặt ra đối với sự thành công của một thiết kế. Điều này ngụ ý rằng không phải chỉ cần có một kiến thức kỹ càng về tất cả những thông số ảnh hưởng đến đặc tính của hệ thống mà cả sự hiểu biết đầy đủ về quan hệ định lượng giữa chúng với các đại lượng đặc trưng. Trợ giúp nhiều ở đây không chỉ là việc mô hình hoá và mô phỏng, mà còn là việc xây dựng các mô hình thực của thiết kế hay một phần trong đó. Một điều rất quan trọng là tất cả những việc đó cần tiến hành trong cùng một nhịp độ cùng với quá trình ra quyết định, sao cho các kết quả thực sự hỗ trợ quá trình thiết kế hơn là chỉ đánh giá nó đúng hay sai.
CƠ ĐIỆN TỬ VÀ CÁC HỆ THỐNG NHÚNG
Các sản phẩm Cơ điện tử không thể phát triển được nếu thiếu phần đầu não và linh hồn được tạo nên bởi hệ thống nhúng (Embedded System).
Hệ thống nhúng là hệ thống hay thiết bị tính toán bất kỳ thực hiện một chức năng chuyên dụng nào đó. Một hệ thống nhúng không được sử dụng vạn năng như các máy tính đa năng.
Các hệ thống nhúng tương tác với thế giới thực thông qua các cảm biến (sensor) và các hệ thống truyền động (actuator) gắn với một thiết bị Cơ khí nào đó.
Ví dụ: các cửa đóng/mở bằng thẻ, các hệ thống điều khiển động Cơ, máy rút tiền tự động ATM ...
Các hệ nhúng được tích hợp trong các thiết bị đo lường điều khiển và các sản phẩm Cơ điện tử tạo nên đầu não và linh hồn của sản phẩm.
Trong các hệ nhúng, hệ thống điều khiển nhúng đóng một vai trò hết sức quan trọng. Hệ điều khiển nhúng là hệ thống mà máy tính được nhúng vào vòng điều khiển vào vòng điều khiển của sản phẩm nhằm điều khiển một đối tượng, điều khiển một quá trình công nghệ đáp ứng các yêu cầu đặt ra. Hệ thống điều khiển nhúng lấy thông tin từ cảm biến, xử lý tính toán các thuật điều khiển và phát tín hiệu điều khiển các Cơ cấu chấp hành.
Khác với các hệ thống điều khiển theo nguyên lý thuỷ lực, khí nén, rơ-le, mạch tương tự, hệ điều khiển nhúng là hệ thống điều khiển số được hình thành từ những năm 1960. Trước đây các hệ điều khiển số thường do máy tính lớn đảm nhiệm, ngày nay các chức năng điều khiển số này do các chip vi xử lý, các hệ nhúng thay thế. Phần mềm điều khiển ngày càng tinh xảo tạo nên độ thông minh của thiết bị và ngày càng chiếm tỷ trọng lớn trong giá thành thiết bị.
Phần lớn các sản phẩm Cơ điện tử hiện nay đều có nhúng trong nó các chip vi xử lý hoặc một mạng nhúng. Sản phẩm Cơ điện tử ngày càng tinh xảo và ngày càng thông minh mà phần hồn của nó do các phần mềm nhúng trong nó tạo nên. Các sản phẩm Cơ điện tử là các sản phẩm có ít nhất một quá trình cơ khí (thường là một quá trình chuyển động), là đối tượng để điều khiển do vậy các sản phẩm Cơ điện tử ngày nay thường có các hệ nhúng trong nó nhưng ngược lại không phải hệ thống nhúng nào cũng là một hệ Cơ điện tử.
.........................

Dạo này bận ko tìm hiểu thêm đc mấy...
có trang Web hay mời các bác ghé chơi:
http://www.mechatronics.org.vn/tintuc/chienluoc_congnghe.html
Hi vọng anh em Cơ -Điện Tử góp ý , em rất muốn đc giao lưu với các bác
Trình độ có hạn..học hỏi là chính..