Гибридные технологии электромеханики и мехатроники

Рассмотрим технологический процесс изготовления мехатронной машины, состоящей из двух групп:

Ø исполнительные механизмы (двигатели, преобразователи движения, тормоза и т.д.);

Ø интеллектуальные элементы (силовые блоки, информационные (сенсорные) и управляющие вычислительные элементы).

В этом случае имеем два технологических процесса: этап изготовления элементов и сборка мехатронного модуля.

Гибридная сборка осуществляет идею объединения разноприродных элементов в единое целое, где объединены в едином корпусе составные части, изготавливаемые по разным технологиям и на разных технологических линиях. ММ, полученные способом гибридной сборки, могут иметь такие недостатки:

Ø комбинация в одном корпусе всех элементов может привести к увеличению массы и габаритов модуля движения по сравнению с традиционными приводами с последовательной кинематической цепью;

Ø в процессе эксплуатации исполнительные элементы могут оказывать температурное, вибрационное, электромагнитное воздействия на интеллектуальные блоки.

Чем выше мощность модуля, тем это воздействие сильнее.

Наиболее перспективным в гибридных технологиях сборки ММ является интеграция уже при изготовлении элементов ММ. Перспективным при создании ММ гибридной сборки является использование «активных материалов, способных трансформировать энергию определенных полей (например, электрического, магнитного, теплового) в нужные механические эффекты, либо менять свои свойства под воздействием внешних полей. Это кварц, керамика, магнитострикционные сплавы, «интеллектуальные» сплавы с памятью формы.

Гибридные технологии бурно развиваются в последнее десятилетие для создания микроэлектромеханических систем. Это и автомобильная промышленность для создания систем безопасности, это и мобильные работы, это и беспилотные летательные аппараты.

С помощью ММ, созданных на базе МЭМС[7] измеряются: перемещения, скорости и ускорения (линейные и угловые), действующие силы и моменты. Например, акселерометры – датчики ускорений.

На базе МЭМС-технологий создаются интеллектуальные сенсоры, в которых реализованы измерения текущих параметров механического движения, их преобразование и обработка по заданным алгоритмам в едином блоке. Интеллектуализация этих ММ заключается в их более высокой точности измерений параметров фильтрации шумов, калибровке, линеаризации характеристик вход/выход, компенсации гистерезиса, перекрестных связей и дрейфа нуля.