Файл: Мехатронные системы для систем вооружения.docx

Реферат
на тему:

«Мехатронные системы для систем вооружения»


2019

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Мехатроника уже вошла не только в профессиональную, но и в повседневную жизнь современного человека. Ведь и домашние бытовые машины, и трансмиссии новых автомобилей, и цифровые видеокамеры, и дисководы компьютеров построены на мехатронных принципах.

Задача мехатроники для систем вооружения как науки состоит в интеграции знаний из таких ранее обособленных областей, как прецизионная механика и компьютерное управление, информационные технологии и микроэлектроника. На стыках этих наук и возникают новые идеи мехатроники. Научно-техническое решение можно считать ’’истинно мехатронным”, если компоненты не просто взаимодействуют друг с другом, но при этом образованная система обладает новыми свойствами, которые не были присущи составляющим ее частям.

Актуальность проблемы заключается в том, что мехатроника стремится решать поставленные задачи путем внедрения цифровых электронных блоков и управляющих компьютеров непосредственно в механические узлы и системы. Эффективная реализация данного подхода стала возможна в последние годы благодаря появлению новейших информационных и производственных технологий. Именно эти технологические и экономические факторы дали импульс к созданию оригинальных мехатронных систем: реконфигурируемого технологического оборудования и интеллектуальных роботов, нового поколения авиационной и военной техники, микросистем и медицинского оборудования.

1. Понятие мехатроники. Определение мехатронного устройства

Мехатроника - это новое направление современной науки и техники, которое стремительно развивается в последнее десятилетие во всем мире. Цель мехатроники состоит в создании интеллектуальных машин и движущихся систем, обладающих качественно новыми функциями и свойствами. Именно принципиальная новизна мехатронных систем вызывает быстро растущий интерес к мехатронике во всем мире и стимулирует высокую активность специалистов внаучно-исследовательской, образовательной, производственной сферахи, несомненно, мехатронные системы для систем вооружения представляют особый интерес.

Цель мехатроники как области науки и техники заключается в создании качественно новых модулей движения, а на их основе - движущихся интеллектуальных машин и систем.

---

Предметом мехатроники являются процессы проектирования и производства модулей, машин и систем для реализации заданных функциональных движений.

Метод мехатроники основан на системном сочетании таких ранее обособленных естественнонаучных и инженерных направлений, как точная механика, микроэлектроника, электротехника, компьютерное управление и информатика. Основой метода мехатроники является синергетическая интеграция структурных элементов, технологий, энергетических и информационных процессов на всех этапах жизненного цикла изделия, начиная со стадии его концептуального проектирования и заканчивая производством и эксплуатацией.

Мехатронные технологии включают в себя маркетинговые, проектно-конструкторские, производственные, технологические и информационные процессы, которые обеспечивают полный жизненный цикл мехатронных изделий.

2. Примеры мехатронных систем в военной технике для систем вооружения

Современное поколение мехатронных машин и систем, предназначенных для выполнения новых служебных и функциональных задач, отличается рядом характерных особенностей. К ним относятся: нелинейность кинематической структуры, выполнение движений по криволинейным траекториям в пространстве и сложные законы перемещения во времени, функционирование в изменяющихся и неопределенных внешних средах.

Проблематика построения математических моделей мехатронных машин определяется следующими основными положениями.

A. Многомерность системы. В мехатронных системах нового поколения наиболее распространены универсальные механизмы, которые обеспечивают управляемое перемещение по шести степеням подвижности. Однако все чаще находят применение кинематические структуры с избыточностью для выполнения операций в средах с препятствиями либо в реконфигурируемых системах.

Б. Взаимосвязанность движений звеньев. Многосвязность системы означает, что движение каждого звена кинематически и динамически влияет на движение остальных звеньев. Данное взаимовлияние происходит через механическое устройство, объект работ и источник энергии. К тому же для многих технологических задач параметры внешних воздействий

---

, приложенных к рабочему органу, заранее не определены.

B. Нелинейность координатного базиса. Опыт применения производственных и специальных машин с гибридной и параллельной кинематикой выявил существенные трудности, которые возникают у инженерно-технического персонала при их установке, программировании и обслуживании.

3. Перспективы дальнейшего применения мехатронных систем в рассматриваемой области

Всеохватывающая компьютеризация, пронизывающая все сферы современной жизни, и быстрый прогресс электроники подготавливают настоящую революцию ввоенной стратегии и тактике. Уже сейчас на полях войны широко используются разнообразные чувствительные элементы, транспортные устройства и некоторые виды оружия, обладающие полной автономией. В течение ближайшего десятилетия эти машины смогут, по мнению военных планировщиков, взять на себя самые опасные, тяжелые и трудоемкие обязанности, которые сегодня приходится выполнять людям.

К 2020-му году или даже раньше, как говорят представители Министерства обороны США, беспилотные самолеты и автоматические танкетки смогут наводить телеуправляемые бомбардировщики на цель, беспилотные вертолеты смогут управлять караванами из автоматических грузовиков, а автоматические подводные лодки будут вылавливать, и обезвреживать мины и запускать крейсирующие ракеты. 
Несколько лет назад автономные прослушивающие аппараты, разбрасываемые по территории противника, весили по 15 килограммов. Сейчас они весят по полтора килограмма и их можно сбрасывать с самолетов. Эти аппараты засекают шумы ивибрации почвы. Используя компьютеризованную библиотеку шумов, издаваемых двигателями вражеских машин и гусеницами танков, аппараты сообщают, какая техника проходит по местности.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Дистанционное управление мехатронными объектами с использованием Интернета подразумевает не только сбор данных при помощи информационно-измерительной аппаратуры, но и подачу управляющих воздействий на исполнительные элементы различных типов. Эта задача для систем вооружения является, наиболее перспективной, но вместе с тем сложной для практической реализации. Анализ современных тенденций, а также ряда реально осуществленных проектов показывает, что Интернет является достаточно эффективным и удобным средством организации дистанционного управления техническими объектами, преимуществами которого являются:

---

- возможность организовать дистанционное управление реальными объектами и экспериментами практически из любой точки мира;

- снижение затрат на создание специализированных каналов связи;

- возможность организации доступа широкого круга специалистовэкспертов, территориально удаленных друг от друга, к уникальному оборудованию в режиме реального времени.

Проблемы, которые на сегодняшний день являются ещё не разрешенными в системе вооружения. При использовании глобальной сети как канала связи следует учитывать следующие важные факторы:

- ограничения по пропускной способности сети: приложение может потребовать передачи таких объемов данных и с такой скоростью, которые невозможно обеспечить с помощью Интернета;

- временные задержки, верхняя граница которых непредсказуема и зависит от качества удаленного соединения;

- флуктуация времени задержки в широких пределах, связанной с изменением загрузки сети во времени.

ЛИТЕРАТУРА

1. Илюхин Ю.В. Создание высокоэффективных систем управления исполнительными движениями роботов и мехатронных устройств на основе технологически обусловленного метода синтеза: Диссертация д-ра техн. наук. М.: МГТУ "СТАНКИН", 2001.

2. Разработка и освоение производства мехатронных модулей движения и других узлов для производственных машин. М.: НИЦ "Мехатроника" - НПО "ЭНИМС", 2000.

3. Подураев Ю.В. Основы мехатроники: Учеб.пособие. М.: МГТУ "СТАНКИН", 2000.

4. Ослэндер Д.М., Риджли Дж. Р., Ринггенберг Дж. Д. Управляющие программы для механических систем. М.: БИНОМ , 2004.

5. Демидов С.В., Зомба Г.А., Конюша В.П. Мехатронные обрабатывающие центры на базе мехатронных модулей вращения // Приводная техника. 2003. № 4 .

6. Дистанционно управляемые роботы и манипуляторы / Под ред. В.С. Кулешова. М.: Машиностроение, 1986.

7. Егоров О.Д., Подураев Ю.В. Конструирование мехатронных модулей: Учебник. М.: МГТУ "СТАНКИН", 2004. 360 с.

8. Ермолов И.Л., Лысенко О.Н., Подураев Ю.В. Математические модели "робот-рабочий орган-инструмент-рабочий процесс" в системе автоматизированного программирования промышленных технологических роботов // Мехатроника. 2002. № 2.

---