přístroj mechatronika

Technologie

Mechatronika I: Co spojuje šicí stroj se stíhačkou

29 října 2015   Galerie

Jak se stalo, že šicí stroj odstartoval překotný vývoj jednoho oboru? A jak vlastně fungují všechny ty věci, které dennodenně používáme: přehrávače DVD, kopírky, foťáky nebo plechoví miláčci na čtyřech kolech? Nic než mechatronika!

Zajeli jsme na Strojní fakultu pražského ČVUT za jejím děkanem prof. Michaelem Valáškem. Za trochou vyprávění o historii tohoto navýsost zajímavého a aktuálního oboru, který v sobě propojuje množství oborů dalších.

Slovo mechatronika je složenina ze slov mechanika a elektronika a z toho vyplývá i jeho význam. Jde o spojení mechanických komponent s elektronikou a inteligentním počítačovým řízením. Důležité je, že při tom vzniká synergie, tedy něco navíc. Pro 21. století tuto definici můžeme rozšířit o to, že se nejedná jen o mechanické nebo strojní, ale obecně o fyzické komponenty a že elektronika se stává nástrojem pro získávání a zpracování informací a že řízení představuje složité rozhodovací procesy.

„Jiní říkají, že mechatronika je navrhování a sestrojování inteligentních strojů. Ta inteligence tam hraje důležitou roli. V reálném použití nás totiž tyto stroje vlastně překvapí tím, že se chovají opravdu inteligentně,“ vysvětluje Valášek.

Začalo to v Japonsku. Kde jinde…

Mechatroniku najdeme všude kolem sebe, jsou to veškeré hi-tech výrobky počínaje chytrými foťáky přes přehrávače po robotické vysavače. Nejmechatroničtější výrobek, který běžně užíváme, je automobil. Tam v posledních desetiletích došlo k nahrazení čistě mechanických zařízení těmi mechatronickými. Zmizely karburátory, okénka nestahujeme kličkami a máme vymoženosti jako ABS nebo ESP. Když se podíváme do průmyslu, mechatronika jsou všechny výrobní stroje a jejich komponenty.

„Mechatronika vznikla v Japonsku. To slovo se objevilo poprvé na titulní stránce jednoho časopisu o domácím průmyslu v roce 1976 jako výsledek dobré odezvy aplikace elektroniky v obráběcích strojích. Jednalo se o mikroprocesory Intel 8080 uvedené v roce 1974,“ vysvětluje Valášek.

Co to znamenalo v praxi? Výrazně vzrostla spolehlivost strojů, jejich rozměry se zmenšily, ale především se ukázalo, že mikroprocesor zvládne všechny funkce předešlých diskrétních elektronických řízení a ještě mu zbude nějaký výkon navíc. A ten se právě použil pro inteligenci.

Valášek zmiňuje i další přelomový bod: „Byl to podle mě elektronický šicí stroj. Ten znamenal, že namísto složitých převodů jednoho pohonu na pohyb mnoha různých táhel, která ovládají pohyb jehly a člunku, se použily samostatné servopohony, které – řízeny počítačem – dokázaly své pohyby koordinovat stejně dobře, jako to svedla mechanika. Efekt byl také ekonomický – asi šedesát procent mechanických dílů, jejichž výroba byla velice drahá, se odporoučelo. A navíc přišla inteligence. Ta spočívala v tom, že uživatel dostal například steh, který je vysoce přizpůsobitelný, mohl si naprogramovat vlastní způsob šití a stroj s ním komunikoval prostřednictvím displeje – tak, jak to známe z dnešních kopírek, fotoaparátů a podobně.“

Bez počítačů stíhačka spadne

Mechatronika na nás má také jeden zajímavý účinek. Vede totiž k úvahám o tom, že bychom měli kombinovat různé technologie pro získání lepšího výsledku, lepšího výrobku. To je onen synergický efekt zmíněný v úvodu – spojení několika částí do celku přináší lepší výsledek, než by byl pouhý jejich součet, tedy přidanou hodnotu.

Anebo jinak: dřív se při konstruování nových věcí nepřemýšlelo o kombinování všech možných technologií a řešení, aby se dosáhlo  požadované funkce. Tento přístup nakonec přináší překvapivá řešení, která by pouhým pospojováním nevznikla.

Nejlepším takovým příkladem jsou vojenské stíhačky. To jsou letadla, která se při výpadku elektronických systémů v podstatě neudrží ve vzduchu a spadnou. Běžná dopravní letadla takto navržená být nesmí – i po vysazení elektroniky musí být letoun schopen klouzavého letu. U stíhaček je naopak požadavek na co největší obratnost a rychlost manévrů. A toho se právě dosáhne lépe, když je stroj nestabilní. „Příroda tady vlastně pomáhá, protože destabilizuje pohyb a letadlo ho může snadněji změnit. Když bude stabilní, bude třeba velkého úsilí, abychom pohyb změnili,“ vysvětluje Valášek princip, na kterém stojí moderní stíhačky: od samého počátku se počítalo s tím, že letadlo bude nestabilní a bude v maximální možné míře využívat počítačů.

Na další příklady a podrobnější povídání o mechatronice se můžete těšit v druhém dílu článku, který připravujeme na 10. prosince.

, , , , , ,



Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Anti SPAM *

Buďme v kontaktu

Sledujte VVAutomotive na síti LinkedIn a na Facebooku – buďte v kontaktu s profesionály z oboru. Odebírejte aktuální informace a rozšiřte komunitu odborníků.

LinkedIn Facebook