105
На современном этапе развития мехатроники актуальным явля-
ется решение следующих интеграционных задач:
– функциональная, структурная и конструктивная интеграция
элементов;
– аппаратно-программная
интеграция
исполнительных
и
интеллектуальных элементов в мехатронных модулях;
– разработка и внедрение гибридных технологий производства
интегрированных модулей и машин;
– создание информационных сред для поддержки решений
междисциплинарных мехатронных задач;
– построение математических и компьютерных моделей мехат-
ронных модулей и систем, отражающих их интеграционную специ-
фику;
– применение интеграционных подходов в
организационно-
экономической деятельности предприятий, выпускающих мехатрон-
ные изделия;
– междисциплинарная подготовка специалистов, способных к
системной интеграции в области мехатроники.
Рассмотрим иерархию уровней интеграции в мехатронных
системах.
Первый уровень интеграции образуют мехатронные устройства
и составляющие их элементы.
Второй уровень включает интегрированные мехатронные
модули. Набор мехатронных устройств определяет тип мехатронного
модуля (рис. 4.2). В
общем случае для интеллектуального модуля
можно выделить две основные группы устройств (см. рис. 2.1): в
исполнительную группу входят механические устройства и двига-
тели, а группа интеллектуальных устройств является совокупностью
электронных, информационных и управляющих компонентов.
На третьем уровне интеграции из мехатронных модулей компо-
нуются многокоординатные мехатронные машины.
Высший (четвертый) уровень предполагает построение на еди-
ной интеграционной платформе комплексов мехатронных машин для
реконфигурируемого производства.
В целом проектирование мехатронных систем является сложной
многофакторной проблемой выбора и оптимизации принимаемых
технических и технологических,
организационно-экономи-ческих и
106
информационных решений. Одна из важных проектной задачей
является интеграция элементов в мехатронных модулях и машинах.
Рис. 4.2. Классификация мехатронных модулей
Узким местом мехатронных модулей и машин являются
интерфейсы между составляющими устройствами и элементами.
Понятие «интерфейс» является ключевым для предлагаемого
подхода к проектированию мехатронных модулей и систем. В
первую очередь отметим, что взаимодействие основных устройств в
мехатронной системе (см. рис. 2.1) осуществляется не напрямую, а
через некоторые соединительные блоки, обозначенные на рисунке
стрелками. С
физической и технической точки зрения устройства
могут различаться, но иметь одинаковое функциональное назначе-
ние. Их основная функция – это
выполнение энергетического и ин-
формационного обмена между сопрягаемыми структурными элемен-
тами системы.
Место интерфейса в структуре мехатронной системы задается
связями с входными и выходными устройствами. Технические харак-
теристики интерфейса определяются
способом и процедурой пере-
дачи (при необходимости – преобразования, хранения и синхрониза-
ции) воздействий, сигналов и информации, а также аппаратно-
программной реализацией используемых каналов связи.
В табл. 4.1 перечислены основные мехатронные интерфейсы,
обозначенные направленными стрелками в обобщенной структуре
мехатронных машин (см. рис. 2.1).