Wykład III	Paradygmat mechatroniki
Data wykonania: 20.10.2012	I rok Mechatronika

O PARADYGMACIE MECHATRONIKI

W s z a k c e l e m WIEDZY t e o r e t y c z n e j

jest PRAWDA,

a wiedzy praktycznej DZIAŁANIE

Arystoteles (384-322)

1. Pojęcie mechatroniki

Mechatronika posługuje się mechanicznymi podukładami przekazywania energii, staje się stosowaną dziedziną nauki integrująco oprogramowanie numeryczne, informatykę, sztuczną inteligencję i teorię sterowania w projektowaniu i wytwarzaniu maszyn nowych generacji.

Podstawową jednostką funkcjonalną mechatroniki jest układ mechatroniczny, czyli zintegrowany zespół trzech elementów składowych:

-czujnika,

-sterownika,

-urządzenia wykonawczego.

II. Nauka o mechanizmach i maszynach- mechanika maszyn

W szczególności Włoch Girolamo Cardano z XIV wieku, Szwajcara Leonharda Eulera z XVIII wieku i dokonania z czasów pierwszej rewolucji technicznej Jamesa Watta, twórcy maszyny parowej (1769 r.) i regulatora odśrodkowego, co dało podstawę do wyodrębniania się nauki o mechanice maszyn. Było to możliwe dzięki powstawaniu pierwszych szkół politechnicznych: praskiej politechniki w 1792 r., École Polytechnique w Paryżu w 1794 r.
i Politechniki Wiedeńskiej w 1815 r.

Uczeni, którzy zapoczątkowali teorię mechanizmów i maszyn:

• Leonardo da Vinci 1452 - 1519

• Girolamo Cardano 1501 - 1576

• Leonhard Euler 1707 – 1783

• James Watt 1776 (pocz. rewolucji przem.)

• Robert Willis (Principles of Mechanism 1841)

• P. L. Czebyszewa (Теоria mechanizmów (...) 1854)

• F. Reuleaux (Theoretische Kinematik 1875)

Wymienieni uczeni utworzyli „szkołę” teorii maszyn i mechanizmów poprzez sformułowanie szczegółowych zagadnień kinematyki, jaki technicznych rozwiązań mechanizmów, niejednokrotnie związanych z ewolucją konstrukcji maszyny parowej i maszyn włókienniczych.

Prof. Witold Aulich

W roku 1929 W. Aulich rozpoczął po raz pierwszy
w Polsce wykłady „Zasady Teorii Mechanizmów” wprowadzone do programu wydziału mechanicznego Politechniki Lwowskiej.

Jest autorem oryginalnej pracy „Czworobok czy łańcuch kinematyczny”

oraz rozprawy „O zależności kształtu maszyny od jej wielkości”

(Studium morfologiczne) 1932 roku.

W Polsce:

Pionierami teorii maszyn i mechanizmów w Polsce byli Robert Szewalski, Wacław Moszyński, Jan Oderfeld i Adam Morecki. W 1969r w Zakopanym zostaje powołana Międzynarodowa federacja teorii maszyn i mechanizmów. Pierwszym prezydentem został Ivan Artobolevski. Po nim zaszczytna funkcje piastował Adam Morecki.

Powstawanie światowych kongresów nauki maszyn i mechanizmów –World congress in Mechanism and Machine Science.

III. Mechatronika i jej paradygmat

Najkrótszą i najczęściej używaną definicją Mechatroniki, przyjętą przez International Federation for the Theory of Machines and Mechanisms, jest określenie mechatroniki jako synergicznej kombinacji mechaniki precyzyjnej, elektronicznego sterowania i systemowego myślenia przy projektowaniu produktów i procesów produkcyjnych.

O ile w latach trzydziestych ubiegłego stulecia ewolucja układów napędowych maszyn wpłynęła na zastąpienie maszyny parowej napędem elektrycznym. Można twierdzić, że mechatronika została wykreowana poprzez ewolucję napędów i sterowania maszyn, redukując funkcję układów elektromechanicznych do dostarczania energii,
a resztę funkcji pozostawiając technice komputerowej.

1.NEOMECHANIKA – George Constantinesco sformułował zasady przepływu energii, wyróżniając jej trzy rodzaje: mechaniczna, płynna i elektryczna. Dziedzina te nazwał neomechniką.

2.MECHATRONIKA – Kajitani 1986

3. TECHNOLOGIA –Technologia (gr. techne "sztuka, rzemiosło" + logos "nauka")

Wg prof. Jana Miodka, elementem przyciągającym w pojęciu technologia jest "uczona" cząstka -logia, dodająca zwykłym działaniom technicznym stylistycznego blasku.

4.PARADYGMAT – Thomas Kuhn w 1962r. w książce „Struktury rewolucji naukowych” (The Structure of Scientific Revolutions ).

5. NEUROMECHANIKA – Sieci neuronowe i sztuczna inteligencja, jako wynik naśladowania zjawisk natury, dały asumpt do zastosowań w aktywnym
i inteligentnym współdziałaniu podukładów elektrycznych i elektronicznych z mechanicznymi.

IV. O modelowaniu układów mechatronicznych

Modelowanie układu rzeczywistego (maszyny) polega na wyborze wyidealizowanego modelu fizykalnego opisującego, ze względu na badaną klasę zja­wisk, działania rozpatrywanego układu

Schemat blokowy układu sterowania pozycjonowania wózka suwnicy

V. Mechatronika obiektem trzeciego świata Penrose’a

Roger Penrose w książce „Shadows of the Mind” (1994) nawiązując do koncepcji trzeciego świata Poppera przedstawia swoją wersje 3 Światów: świat fizyczny, świat uświadomionych postrzeżeń, platoński świat obiektów matematycznych.

Jest przekleństwem Bożym niewiedza, gdy wiedza skrzydłem, które unosi nas ku Niebiosom! Wiliam Shakespeare