Mehatroniku treba posmatrati kao odgovor na ukazane potrebe iz prakse. Svrha postojanja inženjera mehatronike je u skladu potreba društva, inženjeri mehatronike poseduju kompetentnost u evropskim i svetskim okvirima. Cilj se postiže u razvoju kreativnih sposobnosti, razmatranjima problema i sposobnosti kritičnog mišljenja, razvijanje sposobnosti za timski rad i ovladavanje specifičnim, praktičnim veštinama potrebnim za obavljanje već napomenute profesije.
Od nas se traži da budemo stručnjaci koji poseduju dovoljno potrebnog znanja iz osnovnih inženjerskih disciplina (matematika, mehanika, elektrotehnika…) iz mašinstva, elektronike, automatskog upravljanja, programiranja i primene savremenih informacionih tehnologija, robotike, automatizacije, savremene mehanizacije…
Mašinstvo je zastupljeno u svim mogućim sferama našeg života, od aparata koje koristimo u svakodnevnom životu do velikih
industrijskih postrojenja pa čak i u medicini gde opisujemo celu funkciju čovekovog tela i pravimo model tkiva preko zakona mehanike. Važan je, dobar izbor materijala pri projektovanju datog robotskog sistema. Pri njegovom izboru potrebno je znati strukturu materijala (hemijske veze, kristalnu ili nekristalnu strukturu). Ponašanje materijala na određenim temperaturama. Materijali koje koristimo su najčešće keramike, polimeri, kompoziti, intelegentni materijali, kod kojih je bitno znati strukturu, osobine, primenu…
industrijskih postrojenja pa čak i u medicini gde opisujemo celu funkciju čovekovog tela i pravimo model tkiva preko zakona mehanike. Važan je, dobar izbor materijala pri projektovanju datog robotskog sistema. Pri njegovom izboru potrebno je znati strukturu materijala (hemijske veze, kristalnu ili nekristalnu strukturu). Ponašanje materijala na određenim temperaturama. Materijali koje koristimo su najčešće keramike, polimeri, kompoziti, intelegentni materijali, kod kojih je bitno znati strukturu, osobine, primenu…
Mehanika nas uči da se upoznamo sa kretanjem sistema, silama i spregovima sila, analiziramo trenje, bilans energije, teorijom sudara i ostalim važnim stvarima vezanih za mehaniku i ponašanje sistema. Ovde se bavimo dinamikom i kinematikom tj. opisom sistema, sistemom veza, stvarnim i mogućim pomeranjima, variranjima i oscilacijama. Stičemo znanje za rešavanje sistema koji opisujemo diferencijalnim jednačinama koje opisuju ponašanje sistema kroz vreme i njegove promene. Poznavanje osnovnih zakona dinamike, njihova primena kao polaz pri rešavanju datog problema. Koristimo važne principe Njutna, Ojlera, Lagranža, Žurdena, Gausa i drugih.
Nadogradnja na mehaniku nam sledi u sticanju znanja iz otpornosti materijala. Granom mehanike koja nam omogućuje analizu napon
skih stanja i deformacija za elastično telo. Sve to pripada oblasti zvanoj statika u mehanici, ispitivanje grede i nosača, napone i naprezanja određenih materijala. Pri rešavanju zadatog problema počinjemo sa analizom kretanja sistema, gubicima i potrebnom energijom. Izborom mehanizma i materijala od koga će sve to biti sačinjeno i predstavljeno verodojstveno. Kad svo već kod izbora mehanizma potrebno je poznavati teoriju mehanike mašina koja nam daje mogućnosti analize i sinteze mehaizama i mašina-pod analizom podrazumevamo strukturnu, kinematičku i dinamičku. Strukturna analiza podrazumeva sagledavanje strukture mehanizma i određivanje stepena slobode kretanja jednog od najbitnijih parametara pri konstruisanju robota. Kinetička analiza opisuje kretanje mehanizma u smislu određivanja putanja tačaka, brzina, ubrazanja. Dinamička analiza daje podatke o inercijalnim silama, reakcijama veza i podatke o opštoj dinamičnosti mašine. Sve ovo nas upućuje na robote koji se koriste u industriji, a najčešća je primena u automobilskoj, hemijskoj industriji i drugim. Gde je monotono raditi jedan posao(ciklus) više hiljada puta(više od 4000 ponavljanja) tu se uvode roboti, zatim na radnim mestima gde ima opasnosti po život i štetnih materija. Sada se teži ka proizvodnji humanoidnih robota, pa čak i malih robota (foka-Japan) koji mogu da budu zamene za kućne ljubimce tj. da prave društvo starijim osobama. Roboti u industriji su najčešće oblika ili izgleda kao čovekova ruka koja omogućuje da priđemo nepristupačnim mestima uz pomoć zglobova. što daje jednu novu dimenziju robotima, fleksibilnost i povećava produktivnost. Postoje šest konfiguracija robota koji se koriste u industriji od kojih je najzastupljenija antropomorfna a imamo i sferne, cilindrične, dekarktove i scara konfiguracije. I još jednom se vidi da je nemoguće napraviti robota bez dobrog poznavanja mehanike, elektronike, programiraja…
skih stanja i deformacija za elastično telo. Sve to pripada oblasti zvanoj statika u mehanici, ispitivanje grede i nosača, napone i naprezanja određenih materijala. Pri rešavanju zadatog problema počinjemo sa analizom kretanja sistema, gubicima i potrebnom energijom. Izborom mehanizma i materijala od koga će sve to biti sačinjeno i predstavljeno verodojstveno. Kad svo već kod izbora mehanizma potrebno je poznavati teoriju mehanike mašina koja nam daje mogućnosti analize i sinteze mehaizama i mašina-pod analizom podrazumevamo strukturnu, kinematičku i dinamičku. Strukturna analiza podrazumeva sagledavanje strukture mehanizma i određivanje stepena slobode kretanja jednog od najbitnijih parametara pri konstruisanju robota. Kinetička analiza opisuje kretanje mehanizma u smislu određivanja putanja tačaka, brzina, ubrazanja. Dinamička analiza daje podatke o inercijalnim silama, reakcijama veza i podatke o opštoj dinamičnosti mašine. Sve ovo nas upućuje na robote koji se koriste u industriji, a najčešća je primena u automobilskoj, hemijskoj industriji i drugim. Gde je monotono raditi jedan posao(ciklus) više hiljada puta(više od 4000 ponavljanja) tu se uvode roboti, zatim na radnim mestima gde ima opasnosti po život i štetnih materija. Sada se teži ka proizvodnji humanoidnih robota, pa čak i malih robota (foka-Japan) koji mogu da budu zamene za kućne ljubimce tj. da prave društvo starijim osobama. Roboti u industriji su najčešće oblika ili izgleda kao čovekova ruka koja omogućuje da priđemo nepristupačnim mestima uz pomoć zglobova. što daje jednu novu dimenziju robotima, fleksibilnost i povećava produktivnost. Postoje šest konfiguracija robota koji se koriste u industriji od kojih je najzastupljenija antropomorfna a imamo i sferne, cilindrične, dekarktove i scara konfiguracije. I još jednom se vidi da je nemoguće napraviti robota bez dobrog poznavanja mehanike, elektronike, programiraja…
Kao što imamo izbor materijala u mašinstvu tako je isto potrebno analizirati i dobro poznavati materijale koje se koriste za izradu elektronskih komponenti (tranzistori, diode, fet-ovi…), tehnologiju njihovog dobijanja kao i mernih tehnika koje određuje električne, optičke i magnetne osobine. Osnovna elektronska komponenta je PN-spoj. Vršimo ispitivanja nad inverznim i direktno polarisanim PN-spojem. Saznanjima o elektronskim komponentama dalje krećemo sa uvodom u elektroniku i to tačnije sa analogno-digitalnim konvertorima. Velika pažnja je posvećena kolima koja su realizovana kao pojačavač (neinvertujući, invertujući…) od kojih je najviše korišćen pojačavač snage. Saznajemo o primeni dioda (regulacija napona, jednostrani i dvostrani usmerači), tranzistora, mosfetova… Isto tako sa ostalim komponentama o njihovim karakteristikama, režimima i načinu rada. Velika pažnja se posvećuje izvorima napajanja u elektronskim i mehatronskim uređajima, smetnjama i zaštiti.
Digitalna elektronika nas uči o realizaciji logičkim kolima (minimizaciju, načinom prikazivanja), korišcćnju konbinacionih mreža isto tako i radu sa sekvencijalnim mrežama koje su najčešce realizovane flipflop-ovima. Spajanjem analogne i digitalne elektronike dolazimo do najeksplatisanih konponenti i njihove primene. Mikrokontroleri su veoma korisni za sve vrste obrade i upravljanja željenim sistemom. Dosta pažnje se posvećuje pri pisanju koda tj. programiranju kontrolera za dati sistem, o poznavanju i stanju njegove memorije što se najlakše uči asemblerskim načinom programiranja, dok je prisutno i programiranje u C programskom paketu, tačnije u ANSI (American National Standards Institute) C paketu. U kome postoje par komandi koje su dodate u odnosu na standardni C paket radi lakšeg pristupanjima bitovima.
Primena senzora i aktuatora je još jedna od zastupljenih oblasti u projektovanju i primeni na robotima, najviše primene nalazi kod humanoidnih robota koji imaju veliki broj senzora i motora za pokretanje i obavljanje određenih operacija i zadataka. Spomenućemo neke od senzora koje je moguće videti na robotu, a isto tako i zivisi od zadatka i namene koju će imati željeni sistem. Moguća i najčešća je primena senzora za merenje kretanja i položaja, zatim za merenje pritiska, nivoa i protoka, isto tako temperature i vlažnosti i mnogih drugih.
U savremenoj tehnici se sve više teži automatici i upravljanju na daljinu. Automatika je budućnost i čemu treba težiti u daljem usavršavanju. Upravljanje primenjujemo na različite sisteme, bilo da su oni diskretnog ili kontinualnog tipa. Težimo ka ispitivanju(modeliranju) sistema sa povratnim spregama i pronalaženju upravljanja sistema i kako ih učiniti stabilnim. Modeliranje je način predstave realnog sistema i teorije o tom sistemu u obliku kojim se može manipulisati. Realan sistem je izdvojeni deo realnog sveta koji nam je od interesa. Dok nam simulaciju omogućavaju razni softverski paketi(Matlab, Simulink, Control System Toolbox) radi lakšeg praćenja rezultata i mogućnosti isparavljanja i verifikacije datog modela kao valjanog.
Isto tako dolazimo u dodir sa komponentama tehnoloških sistema, kao sto su maheničke, pneumatske, hidraulične, električne, mehatroničke komponente. Njihova primena je veoma česta, dok je pneumatika najzastupljenija, zbog sigurnosti jer ne može doći do eksplozije ili zapaljenja i oštećenja radnog prostora ili mašina kao što je sličaj kod hidrauličnih mašina i sistema. Potrebna su nam znanja iz programiranja i primene programabilno logičkih kontrolera(PLC).
U prethodnom tekstu smo naveli i pokušali da približimo šta inženjer mehatronike treba znati da bi mogao svaki željeni si
stem osposobiti za rad(automatizovati, robotizovati). Naravno da nijedan čovek nema mogućnosti da se u sve ove oblasti podjednako razume, što je neophodno radi realizacije željenog robota. Zato je zadatak nas mehatroničara da oformimo dobar tim, koji će se sastojati od inženjera ili stručnjaka iz oblasti kao sto su mašinstvo, elektronika, upravljanje, programiraje. On treba dati prava zaduženja da ne bi došlo do zabune i nerazumevanja, jer svako od već nepomenutih struka vuče na svoju stranu(npr. ”mašinac” bi sve to smanjio, napravio što manje, ali to neodgovara elektroničaru koji treba sprovesti upravljanje i sve to postaviti unutar robota, a dok se oni neusaglase nezaposlen bude programmer koji mu treba dati životni kod i omogućiti mu rad). Zato inženjer mehatronike ima ulogu dirigenta tima koji je specijalizovan za jednu od napomenutih struka, ali ima dodira sa svim ostalim potrebnim tehnikama, pa zbog toga ima mogućnost vođe tima jer jedino on odredjeni robotski sistem poznaje u potpunosti.
stem osposobiti za rad(automatizovati, robotizovati). Naravno da nijedan čovek nema mogućnosti da se u sve ove oblasti podjednako razume, što je neophodno radi realizacije željenog robota. Zato je zadatak nas mehatroničara da oformimo dobar tim, koji će se sastojati od inženjera ili stručnjaka iz oblasti kao sto su mašinstvo, elektronika, upravljanje, programiraje. On treba dati prava zaduženja da ne bi došlo do zabune i nerazumevanja, jer svako od već nepomenutih struka vuče na svoju stranu(npr. ”mašinac” bi sve to smanjio, napravio što manje, ali to neodgovara elektroničaru koji treba sprovesti upravljanje i sve to postaviti unutar robota, a dok se oni neusaglase nezaposlen bude programmer koji mu treba dati životni kod i omogućiti mu rad). Zato inženjer mehatronike ima ulogu dirigenta tima koji je specijalizovan za jednu od napomenutih struka, ali ima dodira sa svim ostalim potrebnim tehnikama, pa zbog toga ima mogućnost vođe tima jer jedino on odredjeni robotski sistem poznaje u potpunosti. Dalje u tekstu sledi primer organizacije tima i sistem rada kod izrade robota za takmičenje Eurobot, koje se svake godine odražava u našoj zemlji i ujedno je naš Nacionalni kup.
Sada ćemo vam prodočiti kako izgleda pristup, prikaz i raspodela zaduženja za konstruisanje i izradu robota . Tim može činiti 5 članova u zavisnosti od težine projekta:
1. Vođa ekipe donosi važne odluke za tim kada je najpotrebnije, član zadužen za programiranje i pozicioniziranje robota.
2. Drugi član tima je zadužen za mašinsku konstrukciju i tehničko projektovanje, donosi idejne promene u projekat, kada to pojednostavljuje mehanizam.
3. Treći član je isto tako zadužen za mašinsko konstruisanje, tehničko projektovanje, dizajn kao i izlaganje konačnih rešenja.
4. Četvrti član je zadužen za elektroniku u ovom projektu i doprinosi na disciplini u timu.
5. Peti član je zadužen za dizajn, menadzment i finansije, doprinosi izboru novih ideja i jednostavnijih rešenja u okviru projekta.
5. Peti član je zadužen za dizajn, menadzment i finansije, doprinosi izboru novih ideja i jednostavnijih rešenja u okviru projekta.
Poštovane kolege, ovako izgleda raspodela zaduženja pri projektovanju i izradi ozbiljnijih sistema. Želim svima da se nađu u jednom ovakvom sistemu funkcionisanja jer timski rad je veoma zastupljen i koristan. Srećno!!
