С роботами не шутят!

Мехатроника — изучает интеллектуальное управление комплексных систем, состоящих из механизмов и электроники. Она находит применение в самых разных областях, включая промышленность, торговлю, транспорт, космос и даже здравоохранение. Например, роботов можно использовать для стрижки газонов, уборки мусора, вождения транспортных средств, обезвреживания бомб, проведения разведки, выполнения тонких операций и выполнения задач по автоматической сборке. Существует несколько категорий механизмов и роботов: мобильные роботы, к которым относятся роботы-пылесосы и другие автономные транспортные средства; стационарные роботы с руками, которые могут распылять автомобили на производственных линиях или собирать телевизоры; и роботы, у которых нет видимых рук, но которые вставляют компоненты в печатные платы или проверяют продукты питания или тормозные ступицы и отбраковывают неисправные предметы. Нарастающая интеграция электроники во все сферы производства и жизнедеятельности, Интернет вещей, повышение призводительности без снижения качества и экологические нормы создает необходимость сопрягать все больше и больше механических устройств и электронных систем для взаимного интеллектуального управления.

«В чем разница между мехатроникой и робототехникой?» Мехатроника — это область, возникшая в промышленности из потребности, в отличие от робототехники, возникшей из выдумок, изображающих созданного человеком раба, который должен подчиняться человеческим командам. Робототехника в значительной степени наслаждалась эволюцией, вызванной увлечением, которое заставило ученых задуматься, а что, если бы у нас было что-то вроде человеческой руки для выполнения манипуляционных задач; что, если бы у них были ноги для передвижения; что, если бы мы могли иметь искусственный интеллект на уровне естественного интеллекта людей.. Никакой такой фиктивной идеи в своём развитии мехатроника не имела. Роботы должны рассматриваться как один класс систем мехатроники, поскольку они имеют все составные элементы системы мехатроники.

Почему мехатроника?

Посмотрите на любые системы, которые нас окружают, от домашней стиральной машины до промышленных станков с ЧПУ. Больше нет систем, которые разрабатывались с использованием знаний и навыков одной дисциплины. По сути, все вокруг нас контролируется компьютером посредством сложной интеграции механических, электрических и электронных подсистем. Это привело к особым требованиям к инженерам, которые должны были пересекать границы основных инженерных отраслей.

Механические проблемы

Мехатронную систему можно охарактеризовать универсальностью и гибкостью, как двумя основными аспектами, интеграция которых обеспечивает мехатронное поведение современных систем.

Универсальность в основном связана с эксплуатационными возможностями и производительностью, которые необходимы для механической работы мехатронной системы. Гибкость в основном связана с возможностью управления производительностью, которая необходима для формирования управляемых действий мехатронной системы. Механические проблемы в мехатронных системах связаны с универсальностью, в основном с точки зрения кинематики и динамики движения груза, механики взаимодействий (таких как контакт и захват), динамики многотельных систем.

Интеллектуальные тормозные системы

Безопасность и надежность современных автомобилей можно повысить с помощью антиблокировочной тормозной системы (ABS), системы контроля тяги и т. д. Сначала они были дополнительными опциями для автомобилей премиум-класса, затем стали более «демократичными» и стали частью базового оборудования большинства автомобилей. Пробуксовка колес обычно удерживается в пределах определенного заранее определенного диапазона для антиблокировочной тормозной системы с использованием стратегии управления включением-выключением. Учитываются динамическая нормальная нагрузка на колеса и правильные боковые силы для надежности конструкции тормозной системы. Конструкция контроллера нуждается в интеграции с различными подсистемами транспортного средства. Комбинированное рекуперативное и антиблокировочное торможение в электромобилях/гибридно-электрических транспортных средствах обеспечивает более высокую безопасность в дополнение к возможности накопления энергии. Разработка алгоритмов управления для такого типа тормозной системы является сложной задачей. Контроллер режима скольжения (SMC) для ABS разрабатывается для поддержания оптимального значения скольжения. Торможение автомобиля, выполняемое с использованием как рекуперативного, так и антиблокировочного торможения, основано на алгоритме, который решает, как распределять тормозное усилие между рекуперативным торможением и антиблокировочным торможением в ситуациях экстренного торможения/панического торможения, а также в обычном городском вождении. Комфорт пассажиров повышается, когда вместо стандартного контроллера ABS скользящий контроллер ABS.

EBS работает с электронными сигналами. Электронный блок управления EBS управляет системой с помощью этих сигналов и может связываться с отдельными компонентами в любое время. Клапаны на тормозных цилиндрах генерируют требуемое тормозное давление в соответствии с управляющими сигналами. Датчики скорости, установленные на колесах автомобиля предоставляют EBS актуальную информацию о скорости вращения . Различные встроенные функции управления тормозом обнаруживают любые отклонения от нормальных условий вождения и вмешиваются в процесс вождения в случае опасности. Помимо повышения безопасности, специальные функции также оптимизируют вождение, комфорт и уменьшают износ тормозных накладок. При неисправности электронной системы управления все клапаны одновременно координируют работу, как в обычной пневматической системе. В этом случае резервное давление подается к тормозным цилиндрам, где пневматическая система достаточно эффективно работает, однако, лишь с некоторой задержкой. Так как пневматическая система не работает с клапаном, пропорциональным нагрузке пи это обычно приводит к чрезмерному торможению задней оси. Резервный клапан временно блокирует воздействие пневматического контура на тормозные цилиндры заднего моста, чтобы EBS работал нормально.

Функция Deceleration Control используется для регулировки уровня тормозного давления по команде торможения от водителя. EBS гарантирует, что с одинаково нажатой педалью тормоза автомобиль всегда тормозит с одинаковым эффектом, независимо от величины нагрузки. Например, если тормозные колодки мокрые, EBS будет увеличивать тормозное давление до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое замедление. По этой причине нет необходимости в отдельной системе измерения нагрузки на ось для управления тормозным усилием.

Распределение тормозных сил зависит от размеров автомобиля Замедление транспортного средства фиксируется изменением скорости вращения колес и определяется датчиками скорости. Анализ сигналов датчиков обеспечивает точную информацию о пробуксовке каждой оси и, следовательно, об их эффективности торможения. Если проскальзывание различается, одна ось более эффективно замедляется, чем другая. Следовательно, эта ось также подвержена большему износу. EBS применяет дифференциальный контроль проскальзывания для регулирования давления на каждой оси, чтобы оптимально распределить силы торможения.

EBS может получать более точную информацию об износе тормозов от аналоговых датчиков износа накладок. Система контроля износа не вмешивается в распределение тормозных усилий во время некритических торможений, если разница в накладках разных осей не обнаружена. Давление колесного тормоза при большем износе снижается незначительно, а давление на колесный тормоз при менее изношенных накладках соответственно увеличивается до 0,5 бар. В результате износ балансируется незаметно для водителя. Датчики износа тормозных накладок могут быть жестко подключены к EBS или через CAN.

Функция повышения ишносостойкости тормозов интегрирует в себя все возможные методы торможения, такие как дисковый/барабанный тормоз, ретардер и моторный тормоз, что способствуют максимально эффекивному торможению автомобиля в целом. Следовательно колесные тормоза остаются холодными, уменьшая износ тормозных колодок, барабанов и дисков.

Функция Trailer Control реализована в электронном виде с помощью интерфейс тягача с прицепом (ISO 11992), а также через электропневматический клапан управления прицепом. Если система управления тормозами обнаруживает недостаточное замедление автопоезда из-за при незначительной несовместимости между прицепом и тягачом, управляющее давление на прицеп может быть увеличено или уменьшено за счет постоянного смещения давления. Используется также устройство пропорциональной нагрузки, либо клапан измерения нагрузки и пропорционального регулирования (LSV)

Модулятор оси регулирует давление тормозного привода . 2-канальная версия модулятора оси используется на задних мостах и 1-канальная для передней. Он содержит один или два независимых пневматических канала управления давлением, каждый из которых содержит импульсный впускной и выпускной пилотный клапан, а также один датчик тормозного давления, разделяющий один электронный блок управления. Модулятор оси регистрирует скорость вращения колес с помощью датчиков скорости, оценивает и отправляет их по CAN-шине в центральный модуль, который впоследствии рассчитывает номинальное давление.

Компоненты тормозной системы находятся на внешней поверхности транспортного средства и за время эксплуатации подвержены всем возможным воздействиям, т.ч. воды и химических реагентов, которые могут применяться на дорожном покрытии. Современные высокие требования безопасности накладывают дополнительные требования на надёжность тормозных систем. Даже несущественное несоблюдение требований регламента по техническому обслуживанию приводит к существенному сокращению сроков эксплуатации. Длительное его игнорирование приводит к выходу из строя и дорогостоящему ремонту или замене. Однако даже в случае принятия решения о ремонте электронных тормозных модулей выполнить это надлежащим образом в “гаражных” условиях “кулибинскими методами” не представляется возможным. Высокие требования к точности, чистоте и герметичности, а также невозможность тестирования без специализированного оборудовани производителя всех параметров отремонтированного изделия вынуждают разрабатывать технические процессы для выполнения подобных работ.

Стоит заметить, что для заказчика цель оправдывает средства. Тормозной модуль, кран или модулятор, восстановленный в соответствии с разработанным в компании технологическим процессом, обладает практически тем же ресурсом как и новые изделия. Несмотря на относительно небольшой гарантийный срок предоставляемый компанией, по статистике, которая за 10 лет сформировалось практически для всего ассортимента, отремонтированные изделия успешно эксплуатируется от трёх до семи лет и более.