Роботизированная техника активно используется для обеспечения автоматизации производственных процессов. Владельцы загородных домов наслаждаются современными автоматическими системами "умный дом", домохозяйки — роботами-пылесосами, а службы доставки товаров — летающими беспилотниками. Развитие робототехники стремится к тому, чтобы устройства не только выполняли свои функции без участия человека, но и не требовали обслуживания. Насколько быстро такие технологии появятся в вашем доме, будет зависеть от стараний инженеров-мехатроников.

Исследования в мехатронике начались еще в 50-х годах прошлого столетия. А в 1970 году ученые разработали первые микропроцессорные системы. Чтобы они были управляемыми и автоматизированными, последние 20 лет в науке стали применять программируемые устройства. ЭВМ приводят в движение механические части рабочих узлов техники.

Так, произошло объединение знаний точной механики и компьютерных технологий в новую сферу под названием мехатроника. Новая наука открыла перспективы для развития робототехники, основные направления которой – автоматизация механизмов и программирование устройств.

Чтобы научиться конструировать сложные устройства и обеспечивать их функциональность, следует иметь глубокие знания по таким предметам:

Первые знания по мехатронике дети получают еще в школе. На уроках физики учитель знакомит школьников с принципами строения и функционирования механизмов из шестеренок. Рассказывает как рассчитать параметры пары шестерен, скорость их вращения и ускорения.

Если вашему ребенку нравится осваивать механические модели, рекомендуем записать его на курсы конструирования роботов. Практические навыки, которые ученики получают в школе или во время выполнения самостоятельной работы, позволят им без ошибок разрабатывать функциональные конструкции.

Направление в конструировании роботов: 3D-моделирование

Робототехнические компании Tesla и Boston Dynamics моделируют свои конструкции в 3D формате с помощью программ SolidWorks и Comsol. Поэтому будущие инженеры встраиваемых систем должны уметь не только конструировать роботов, но и выполнять их моделирование в 3D пространстве.

Кем может работать специалист со знанием мехатроники и робототехники?

Создание роботизированной платформы – колоссальная работа команды инженеров в сфере мехатроники. Чтобы прибор поднимался в воздух и летал на большие дистанции, разработчики проводят не один десяток тестов материалов и элементов конструкции. Программное обеспечение, правильная форма и расположение пропеллеров обеспечивают стабилизацию положения устройства в полете и получение качественного изображения. Поэтому компании, которые производят летающие беспилотники, готовы брать в команду инженеров со знанием мехатроники и робототехники.

С 2018 года растет интерес абитуриентов к изучению мехатроники и робототехники. Какие учебные заведения готовят специалистов данного направления? Какой уровень знаний нужен для изучения компьютерной инженерии? Эти вопросы часто задают студенты на открытых уроках школы.

Автор статьи:

Евгений Петрикеев

Преподаватель школы Rcode

Школа RCODE помогает школьникам и абитуриентам разобраться в том, что такое мехатроника и мобильная робототехника. В процессе обучения дети также понимают, какие перспективы в профессии для них открывают новые знания.

Что изучает мехатроника?

Основная задача мехатроники – управление механическими устройствами. Первый инженерный прибор, который удалось создать ученым, – сервомотор. Его главное отличие от обычного мотора – в способе вращения. Электро-механическое устройство поворачивает прикреплённый к нему элемент на определенный угол, который устанавливается с помощью микросхемы. Его работа программируется компьютером. Такие разработки помогли компаниям создать манипуляторы для безопасной работы с вредными веществами, роботизированную руку для воспроизведения функций человеческой кисти.

Человека окружает много устройств, созданных благодаря мехатронике. Например, дисководы, выдвижные камеры, вибромоторы в смартфоне, механизмы выдачи и приема денег.

Особенности подготовки учащихся в школах

- основы механики;
- электроника;
- алгоритмизация.

Конструирование роботов – задача команды инженеров, которые проводят тестирование готовых моделей и делают их автоматизированными. Например, для создания летающего беспилотника нужны такие расчеты:

Программное обеспечение тестирует производительность моделей по таким параметрам, как прочность системы, надежность, скорость и прочее. Затем выполняется процесс изготовления механизма и проверка его функционирования в реальных условиях. Так, компания Boston Dynamics представила свои разработки на основании достижений мехатроники. Это роботизированные платформы:

→ робопес Spot ;
→ складской робот Pick;
→ гуманоидный Atlas.

Благодаря сложной конструкции робот Atlas может открывать двери, мыть посуду, танцевать, выполнять гимнастические упражнения, такие как прыжки, сальто назад и вперед.

На мировой рынок выходят разработки новой продукции крупных китайских компаний DJI и Xiaomi, которые создают специалисты со знаниями мехатроники и робототехники. Базовые навыки инженерных и технических дисциплин помогают им создавать автоматизированные конструкции и прототипы. Разработкой "умных" роботов занимаются такие специалисты:

Знаете ли вы, что квадрокоптер от компании DJI Mavick Pro — лучшее инженерное устройство из области мехатроники? Потребители готовы заплатить за него две тысячи долларов! Другие производители квадрокоптеров предлагают свою продукцию гораздо дешевле, но с такой техникой возникают проблемы. Чтобы избежать этого, в процессе производства необходимо уделять основное внимание конструкции устройства, его стабилизации, расчету параметров мотора и пропеллера. Совокупность именно этих параметров отвечает за подъем квадрокоптера в воздух

На рынке вакансий существует дефицит кадров инженерных специализаций, что снижает темпы развития компаний и внедрения новых технологий. Поэтому велика вероятность, что инженер со знанием мехатроники и робототехники найдет работу в перспективной компании. Такой специалист может претендовать на высокую заработную плату и комфортные условия работы.

Инженеры встраиваемых систем, конструкторы и электронщики точно не останутся без работы. Мировые компании-гиганты готовы предложить им интересные проекты и сделать частью сильной команды разработчиков роботизированных механизмов. Кандидат на должность в такой компании должен:

Куда пойти учиться мехатронике и робототехнике?

Внедрение автоматизированных технологий в производственные процессы повышает спрос на инженерные специальности. Поэтому мехатроника является перспективным направлением, где ваш ребенок может проявить себя. Начальные знания получают как дети, так и взрослые в специализированных школах с направлениями мехатроника и робототехника.

На курсах преподают базовые дисциплины по робототехнике:

Знание базовых законов электроники позволяет создавать электрические схемы, для которых разрабатывается программное обеспечение. Затем выполняется 3D-моделирование и конструирование механических систем.

Понимание принципов функционирования простых механизмов становится основой для перехода к конструированию сложных систем. Использование программируемых устройств помогает выполнять контроль их работоспособности. Хорошие результаты дает самостоятельная практическая подготовка.

В школе RCODE обучение проводится в офлайн режиме. Она имеет необходимую материально-техническую базу для проведения исследований и конструирования роботизированных механизмов. Программирование облегчает изучение данной сферы. Желающие могут посещать дополнительные курсы, которые проводятся один раз в неделю. Длительность занятий – 120 минут.