К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 229
Текст из файла (страница 229)
Традиционная технология сборки деталей и узлов заменяется микросистемными технологиями молекулярной "сборки" эластичных интегральных мехатронных структур, напоминающими технологии прядения, ткачесща и производства нетканых материалов из самоагрегирующихся под воздействием пульоирующих полей (вибрационных, электромагнитных, тепловых и др.) структурированных композит- МЕХАТРОНИКА. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И УРОВНИ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ 725 .,р ' л а) г) Рве. Ш.р.
Схемы агрегвреввввв влеевеетвых давлителввых модулей ных волокон и пленок из магнито- и электрострикционных материалов со встроенными фотомонтажом и эпитаксией плоских и пространственных стержневых механизмов и других функциональных мехатронных компонентов. На рис. ПЕ10 показаны компоновхи эластичной основы лля мехатрониых струхтур. Принципы создания мехатронных устройств являются по существу приспосабливанием известных из живой природы принципов и конструктивных решений, являющихся результатом эволюции и длительного естественного отбора хгивых организмов, представляющих собой высокоорганизованные и совершенные биологические "устройства".
Принципы децентрализации и распределенной структуры в мехатронных системах вызваны требованиями повышенной надежности, которые реализуются в механической части устройств схемами механизмов парал- ттб мехАтРОникА. ОснОВные пОнятия и уРОВни мехАтРОнных систем ензхнхн основа ЕРЕХНЕ РНХЛ ОЮОПЗИРЛЬНЛЛ ОСНОЕХ «онстетхция с ааохнеоааниьыи Рпини яааоснРН т«ЛНРН основх теехнвРИРлцилиндРическзл кснсРРтхциа ТРЕХНЕРНОЕ ОЛЕЕЕНИЕ Рве. Н1.1О.
Кенмнюевв евееневюя воюем вхв иехвтреввмх еерткцр лельной структуры, а в части контроля, обработки информации и управления - с помощью систем иерархического типа в сочетании с различными сетевыми решениями систем с сильными и слабыми овязями. На рис. 1П.11 изображено схематическое устройство мышцы, а на рис. 1Н.12 - схематическое устройство нервной сиоюмы человека. В первом, втором, третьем и последующих поколениях мехатронных устройств осуществится приближение к схемам и принципам построения и функционирования биологических систем, будут разрабатываться и совершенсшоваться мехатроиные компоненты, мехатронные устройства и меха- тронные системы, например изображенные на рис.
111.13 и 1П.14. В зластичиых мультикомплексных меха- тронных структурах в отличие от твердотельных интеерюеьных структур микрозлектроники будет иметь место пространственно-временное МЕХАТРОНИКА ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И УРОВНИ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ 727 ...г г., М,В ~„, ага "~4ГДЕНГВ,'ВВГ ГР-ахтииа .г С47фА'гнгеР а -4а оа41аачна4йойювоааой4й~е ! 1 ~ ИитЬ гг-ПДОГУГГУйу -- щ„=щ~ 44ГИОЫНО3ая н'ить ~.з, 4ааГГ~ Ои Юа о о во о во о ага:ойо ° о со а Фо о о НФ азата ЕО О о О «» О 4.«В:О ° «о Фвй о'о'в Рве. 1П.11.
Схоиатааосаое устройство сколотоой мышам челооеаа течение знергетических процессов, а нооителем информации будет многомерный сигнал, содержащий помимо оптозлектрических состаюшюшнх механические импульсы силы, вращающего момента и соответствующие перемешения, близкие по природе к биохимическим преобразованиям в живых тканях. Воздействия многомерного упраюиющего сигнала на мультикомплексную меха- тронную структуру будут обрабатываться ею и будет осуществляться многомерная функция в автоматическом режиме, в том числе самодеформирование и самоперемешенне.
Многомерность и многофункцнонаяьность компонентов перспективной мульти- комплексной мехатронной знементной базы создают широкие возможности для реализации производственного потенциала мехатронной техносреды. 1Н.т, перспективы пРименения мехатРОннОй твхннви и технодОгий Качественным переходом производственной техносреды на мехатронный уровень, отличаюшим его от предшествуюших технологических укладов развития техники н технологии, станет приобретение мехатронной средой свойств самовоспроизводства и самосовершенствования по кригериям, заданным человеком, на основе пюбальной и всеобьемлющей инте1рацин всех информационных ресурсов и всего интеллектуального потенциала, задействованного на всех стадиях жизненного цикла дая всех мехатронных систем, построенных по единой технологии на единой элементной базе.
Туй МЕХАТРОНИКА ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И УРОВНИ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ 6 7 !4 а) Рис. 1П.12. Сханатвчсаые усзройсгво нервной свсгсзнг человека: с - центральная нервная система; 1- ст органов чувств; 2- ацро спинного столба; 3- ддгю гробничного нерва; 4- ядро головного мозга; 5- область движения; 6- пирамидный путь; 7- сбласп, ншкниз конечностей; 8- область верхних конечностей; 9- область головы; 10 - тзламус; !1- вестибулярное ддро; 12- сетчатое тело; 13 - двигательный нейрон; 14- к мышце; 6- рефлекторные пенггш; 1- спанальные ганглия; 2- ганглии (нервные узлы); 3- двнгагельшы нервная система; 4- двигательный нерв; 5- чуаствительный нерв; 6- скелетная мышца; 7- жюютиые рсфлехсы;  — кожа; 9- вегетапшные рефлексы; 10 — внутренние органы; 11 - вегетативная (автоноюеы) нервны система; !2 — снмпатяческий нерв; 13 — парасимпатический нерв; М - чувствительный нерв Рис.
П1.13. М хатрышый смыт разлвчяых ыывзс й р без т к ви ухе УС У1РОйСтЮО Рве. П1.14. Схема уауаалеаяа аатрааемерфеии иаиааузатереи с раеареаелеввмив увраазяаиявив уетуеветааиа Гибкое, интегрированное, автоматизированное производство мультикомплексных мехатронных модулей на конвейерном потоке в результате единства элементной конструкционной базы у производителя и потребителя приведет к сенертетическому эффекту интетралии всех потенциалов развития техносферы и, в первую очередь, - шпеллектуального и информационното.
Мехатронная техносфера предспеит собой совокупность систем технологических роботов вместе со всей совокупностью технических средств, все компоненты которых, не связанные непосредственно с антропометрическими параметрами человека, мнниатюрнзируются до микроскопических размеров с приобретением свойств, характерных для всех биологических систем в биосфере, к которым относятся автономное энерзообеспечение, самовоспроизводство, самоорганизация и самосовершенствование.
Автономное энергообеспечение мобильных технологических микророботов осуществится комбинацией различных способов, одним из которых мохсет быль энергопитание от гибкопленочных солнечных батарей, покрывающих корпусные поверхности с аккумулированием в молекулярных накопителях и периодической подзарядкой от внешних источников энергии. Конструктивно-унифицированные универсальные микророботы, протраммнруемые и перепротраммируемые на выполнение той или иной технолотической операции, будут иметь типоразмеры от долей миллиметра до привычных типоразмеров традиционных машин. Их использование будет, видимо, повсеместным, так как одни и те же мехатронные модули блатодаря своей универсальности и перепротраммируемости будут пршодны для использования н в медицинскйх целях, и в шрных выработках, и на дне океанов, и в ближнем и в дальнем космосе.
Микроробототехнические системы, вероятно, заменят в ближайшие десятилетия ХХ1 века традиционные технические средства, которые создаются, применяются и технологически обью шляются в системы машин, оборулования и приборов различных территориаяьнонациональных комплексов, таких, как топливно-энергетический, машиностроительный, оборонный, строительный, атрарный, транспортный, лепсой и пшцевой промьплленности, медицинский, культурный, спортивный и др. В азрокоиплексе микророботы смотуг производить посев, обработку, уборку урожая, борьбу с сорняками и вредителями растений, перебираясь от стебля к стеблю растений, не травмируя почву и не затрязшш окружавшую природную среду выбросами.
Эти же микро- роботы могут быль переоборудованы и перепротраммированы на утилизацию городских и промышленных свалок отходов, которые превратились в залежи ресурсов дяя мехатронных губ МЕХАТРОНИКА ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И УРОВНИ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ технологий. На несколько порядков могут сократиться затраты, если поручить микророботам создаипь и конструировать здания и сооружения из "кирпичиков" — кристаллов кварца и других распространенных на планете минералов. При этом конструкции иогут иметь любую форму, например, как у кораллов, пчелиных сотов или паутины, а также любую задаваемую струхтуру дяя обеспечения звуко-, свето-, тепло- и любой другой изоляции или, наоборот, проницаемости.
Мехатронная техносфера въыоднт на рубеже ХХ и ХХ1 веков на качественно новый уровень развития, обретая в некотором смысле свойства биосферы - саморазвитие и самосовершенствование. Процесс развития техносферы будет подчинен интересам людей, однако восстановительные ресурсы природы ограничены, поэтому главным критерием, задаваемым человеком исходя из цели самосохранения, в ХХ1 веке будет критерий экологического равновесия мехатронной техносферы и биосферы. Провэволство мехатроииой вродувции. Об объемах рьпгка мехатронных продуктов судить трудно, так как границы мехатроники охватывают все маштабы технологий - от "макро"- и "микро"-, до "нано"- и "субнано".
Любое устройство или материал, в котором автоматическое управление механическим движением его частей осуществляется с помощью программно-вычислительных средств, может быль отнесено к мехатроииой продукции. Масштабносп мехатроники отобрюкена в концепции много- ступенчатости проникновения в наиомир. Макромашина воздействует в пределах своего масштаба точности на микромашииу, которая, в свою очередь, воздействует в пределах своего масштаба точности на наномашину, а та по сути представляет собой упраюшемую молекулу, которая может воздействовать в пределах своей точности на атомы, осушествлгя механическим путем управляемый химический синтез молекул.
Нанотехнолопш занимается системами, новые функции и свойства которых зависят только от наиоскаяическнх эффектов их хомпонентов. Существуют два принципа в нанотехнологии. Согласно первому (гор-бопп) в объеме вещесша, например кремнии, вытравливают искомую структуру. По тахому принципу работает микросистемиэя техника, занимающаяся главным образом структурами размером от миллиметров до микрометра. Согласно второму принципу (Ьоцош-пр) нз отдельных атомов молекул или мельчайших частиц строят, как иэ кирпичиков, нужные структуры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
