Другие 22.07.2020

Мехатроника и робототехника: что изучают и кем работать

13 мин.

Что такое мехатроника?

Данный термин был получен при соединении слов «механика» и «электроника». Впервые он был применён в 1969 году. На данный момент времени мехатроника – это наука, которая посвящена созданию и целенаправленной эксплуатации машин и систем, движение которых определяется электронно-вычислительной техникой. Она базируется на знаниях механики, микропроцессорной техники, информатики, электроники и компьютерном управлении движения агрегатов и машин.

Изучить основы мехатроники можно при желании, поскольку научно-образовательной литературы по этому направлению достаточно. Для большего придётся приложить значительные усилия, чтобы найти необходимый материал. Хотя можно, теоретически, и самому додуматься, что представляет собой мехатроника. Что это такое мы уже выяснили, давайте перейдём к отдельным аспектам.

Направления будущего: мехатроника и робототехника

Неоднократно различные печатные и интернет-издания составляли списки ТОП- перспективных специальностей. Между собой они отличались объемом, критериями подбора и временными рамками. Однако, несмотря на разрозненность критериев, практически в каждом из них будет мехатроника (в том или ином виде). Сфера использования продуктов мехатроники настолько велика, что нередко эту дисциплину называют «наукой обо всем».

Особенности профессии Робототехника

Робототехника (роботехника) – это прикладная научная отрасль, посвященная созданию роботов и автоматизированных технических систем. Такие системы также называют робототехническими системами (РТС). Ещё одно название – роботостроение. Так называют процесс создания роботов, по аналогии с машиностроением. Роботы особенно нужны там, где человеку работать слишком тяжело или опасно, и там, где каждое действие должно выполняться с нечеловеческой точностью. Например, робот может взять пробы грунта на Марсе, обезвредить взрывное устройство или провести точную сборку прибора.

Конечно, для каждого вида работы нужен специальный робот. Роботов-универсалов пока не существует. Всю робототехнику можно разделить на промышленную, строительную, авиационную, космическую, подводную, военную. Кроме этого существуют роботы-помощники, роботы для игр и т.д.

Робот может работать по заранее разработанной программе либо под управлением оператора. Роботов с самостоятельным мышлением и мотивацией, со своим эмоциональным миром и мировоззрением пока тоже нет. Оно и к лучшему.

Робототехника находится в родстве с мехатроникой.

Мехатроника – это дисциплина, посвящённая созданию и эксплуатации машин и систем с программным управлением. Часто мехатроникой называют электромеханику и наоборот.

К мехатронике относятся заводские станки с программным управлением, беспилотные транспортные средства, современная офисная техника и пр. Иными словами, приборы и системы, предназначенные для выполнения какой-то конкретной задачи. Например, задача офисного принтера – печать документов.

А что такое робот по своей сути?

Читайте также: Профессия «Инженер-изобретатель»

Как видно из самого названия, робот изначально представлялся как подобие человека. Но прагматизм берёт верх. И чаще всего роботу отводится роль технического приспособления, для которого внешность не имеет большого значения. По крайней мере, промышленные роботы на людей совсем не похожи.

Однако у роботов есть признак, который объединяет их со всеми живыми существами – движение. И способ движения порой довольно чётко копирует то, что встречается в природе. Например, робот может летать, подобно стрекозе, бегать по стене, словно ящерица, ходить по земле, словно человек и пр.

С другой стороны, некоторые роботы специально рассчитаны на душевный отклик людей. Например, роботы-собаки скрашивают жизнь людям, у которых нет времени на настоящую собаку. А плюшевые «младенцы» облегчают депрессию.

Не за горами то время, когда среди прочей бытовой техники у нас появятся роботы, помогающие по хозяйству. Лично я предпочла бы слугу в виде улыбчивого пластикового кокона на колёсах. Но кому-то наверняка захочется, чтобы их роботы-мажордомы были как настоящие люди. В этом направлении уже сделаны потрясающие успехи.

Создание робота –  это то, чем занимается робототехник. Точнее, инженер-робототехник. Он исходит из того, какие задачи робот будет решать, продумывает механику, электронную часть, программирует его действия. Такая работа – не для одиночки-изобретателя, инженеры-робототехники работают в команде.

Но робота нужно не только изобрести и разработать. Его нужно обслуживать: управлять работой, следить за «самочувствием» и ремонтировать. Этим также занимается робототехник, но специализирующийся на обслуживании.

В основе современной робототехники находятся механика, электроника и программирование. Но, как подсказывают фантасты, со временем для изготовления роботов будут широко использовать био- и нанотехнологи. В результате получится киборг, т.е. кибернетический организм – что-то среднее между живым человеком и роботом. Чтобы не слишком радоваться по этому поводу, можно посмотреть фильм «Терминатор», любую его часть.

Области применения робототехники

Применяются роботы самых различных сферах, но основными являются следующие:

  • Промышленность: промышленные роботы;
  • Исследовательская деятельность: роботы-ученые, исследователи;
  • Боевые роботы: безпилотники, роботы-саперы, охрана и безопасность;
  • Нанотехнологии: микро- и нано-роботы в исследовательских и медицинских целях;
  • Домашние технологии: бытовые роботы, пылесосы, мойщики окон и персональные.

В сфере промышленности роботы позволяют выполнять большой объем работ с высокой скоростью и точностью. Они позволяют решать такие задачи, с которыми невозможно справиться человеческими силами.

Очень многие места нашей планеты и за ее пределами не исследованы по той причине, что делать это человеку невозможно. Например, о том, что творится в океанных глубинах и в космосе мы знаем благодаря роботам-исследователям.

Рост инновационных технологий позволяет оптимистически смотреть в будущее. Робототехника стремительно развивается, открывая человечеству новые возможности.

Обучение на Робототехника

Чтобы стать робототехником, нужно получить высшее образование по направлению «мехатроника и робототехника». В частности, к этому направлению относится  специальность «роботы и робототехнические системы». Высшее образование даёт квалификацию «инженер».

Курсы

МАЭО (Международная Академия Экспертизы и Оценки) (дистанционно, без отрыва от работы) На этом курсе можно получить профессию специалиста по мехатронике и робототехнике за 3 месяца и 10 000 руб.
— Одна из самых доступных цен в России;
— Диплом о профессиональной переподготовке установленного образца;
— Обучение в полностью дистанционном формате;
— Сертификат соответствия профстандарту стоимостью 10 000 руб. в подарок!;
— Крупнейшее образовательное учреждение дополнительного проф. образования в России.

Вузы

Национальный исследовательский университет «МЭИ» Компьютерные технологии управления в робототехнике и мехатронике (Институт энергомашиностроения и механики НИУ «МЭИ»).

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина Мехатроника и робототехника (Институт новых материалов и технологий УрФУ).

Уральский государственный университет путей сообщения Мехатроника и робототехника (Механический факультет).

Новосибирский государственный технический университет Робототехнические системы и комплексы (Механико-технологический факультет НГТУ).

Дальневосточный федеральный университет Мехатроника и робототехника (Инженерная школа ДВФУ).

Связь мехатроники с робототехникой

Очень часто их можно встретить вместе. Почему так? Дело в том, что робототехника – это самое перспективное направление мехатроники, которое может развиваться исключительно в её рамках. Здесь необходимо сделать небольшое отступление. Дело в том, что сейчас мехатроника занимается автомобильной, авиационной, космической, бытовой, медицинской и спортивной техникой. Но чтобы изготавливать предметы этого типа существуют отдельные специальности. И специально, чтобы акцентировать внимание на том, что студенты будут заниматься проектированием роботов, станков с численно-программным управлением и подобных устройств, а также их созданием, направление подготовки и называется «мехатроника и робототехника».

Общее описание практической составляющей

Что нам даёт мехатроника? Что это такое с точки зрения практики создания? Давайте рассмотрим общую схему построения машин, которые имеют компьютерное управление и ориентированы на то, чтобы автоматизировать производственные и бытовые задачи. Внешней средой для них является технологическое окружение, с которым будет происходить взаимодействие.

Когда мехатронная система выполняет свои функции, то это происходит благодаря рабочим органам. Следует отметить, что данное научное направление является довольно молодым, в нём много неточностей и расплывчатых формулировок даже в научной литературе, поэтому со временем некоторые теоретические принципы могут поменяться. Мехатронные системы формируются из трех частей, которые связаны между собой информационными и энергетическими потоками:

  1. Электромеханической. Сюда относят механические звенья, передачи, электродвигатели, сенсоры, рабочий орган, дополнительные электротехнические элементы, сенсоры. Все составляющие применяются для того, чтобы обеспечить необходимые движения. Особую важность для корректного выполнения поставленных задач имеют сенсоры. Они собирают данные про состояние объекта работ и внешней среды, непосредственно мехатронного устройства и его составляющих.
  2. Электронный. Сюда относят микроэлектронные устройства, силовые преобразователи и измерительные цепи.
  3. Компьютерной. Сюда относятся микроконтроллеры и электронно-вычислительные машины высшего уровня.

Основные функции мехатронных систем

На данный момент времени их выделяют 4:

  1. Управление процессом механического движения в режиме реального времени с одновременной обработкой информации, что поступают с их сенсоров.
  2. Соорганизация своих действий с внешними источниками влияния.
  3. Взаимодействие с человеком посредством специального интерфейса в автономном режиме или в реальном времени.
  4. Организация обмена данными между сенсорами, периферийными устройствами и другими составляющими элементами системы.

Какими личностными качествами должен обладать инженер-мехатроник?

Кроме уверенных и системных знаний в области высоких технологий инженер-мехатроник должен обладать такими личностными качествами, как:

  • развитое пространственное воображение;
  • способности к анализу и обобщению;
  • логическое и системное мышление.

Кроме этих качеств специалисту понадобится умение слаженно работать в коллективе, а значит, пригодятся коммуникативные способности. Так как инженер-мехатроник выполняет достаточно сложную работу, от которой зависит безопасность и работоспособность автоматизированных систем, а также жизнь и здоровье людей, он должен обладать чувством ответственности.

Ну и самое главное, невозможно стать настоящим профессионалом своего дела без интереса к технике, любви к своей профессии и осознания ее значимости и пользы.

Преимущества профессии инженер-мехатроник

Профессия открывает перед специалистами большие перспективы. В первую очередь, это касается возможности работать на технологических предприятиях по многим направлениям. Инженер-мехатроник может утроиться на должность робототехника или кибернетика, конструктора или инженера, специалиста в сфере IT-технологий или системного программиста, и в зависимости от масштабов предприятия и квалификации стремительно продвигаться по карьерной лестнице.

Пожалуй, к самым большим преимуществам профессии относится материальное вознаграждение. Сотрудники исследовательских центров, а также специалисты, работающие в военной и космической сфере, получают достаточно высокие гонорары. В целом же диапазон зарплат инженеров-мехатроников колеблется в пределах от 30 тысяч рублей до 300-400 тысяч. При желании специалисты с большим опытом могут найти себе работу за рубежом.

Сегодня инженеры-мехатроники высоко ценятся во многих развитых странах, поэтому это хорошая возможность увидеть мир.

Недостатки профессии инженер-мехатроник

Учитывая сложность профессии и дефицит специалистов в области мехатроники, можно отметить, что одним из серьезных недостатков профессии является как раз дефицит квалифицированных кадров. Естественно, это зачастую становится причиной напряженного рабочего графика и работы во внеурочное время в случае возникновения неполадок.

“Авральный” режим работы, в свою очередь, нарушает нормальный ритм жизни, что негативно сказывается на состоянии здоровья. Нужно также понимать что, в зависимости от отрасли и места работы, специалисту по автоматизированным системам часто приходится работать в экстремальных условиях, связанных с риском для жизни и здоровья.

Востребованные профессии, связанные с робототехникой

Условно специальность можно разделить на специалистов теоретиков (идея, проект) и практиков (реализация), хотя выигрышной комбинацией может обладать и один специалист.

Теоретики

Проектировщик медицинских роботов – специалист, занимающийся разработкой биосовместимых робототехнических систем и кибер-устройств для биотехнологий и медицины. К создаваемым устройствам относятся медицинские нанороботы, киберпротезы, хирургические комплексы (самый известный пример — Da Vinci).

В задачи проектировщика промышленной робототехники входит разработка проектов производственных устройств, учитывающих особенности конкретного производства или деятельности. Погрузчики, упаковщики, транспортеры, манипуляторы, из которых могут состоять полностью автоматизированные предприятия, когда-то были придуманы этими специалистами.

Разработка, модернизация и внедрение систем управления, в том числе и искусственного интеллекта, ложится на плечи проектировщика нейроинтерфесов по управлению роботами. В их функции входит создание интерфейсов управления, которые помогут оператору эффективно управлять робо-помощником.

Практики

Робототехника или роботостроение – прикладная научная отрасль, занимающаяся созданием роботов и автоматических систем. Смежным направлением является мехатроника, посвященная разработке и использованию устройств с программным управлением. Движущую силу направлений составляют инженеры различных специализаций, располагающие знаниями о работе устройств, свойствах материалов, и IT-специалисты, занимающиеся программированием.

Робототехник не имеет узкой привязки к области специализации, свой потенциал и навыки конструирования может раскрыть практически в любом направлении: от создания марсохода до сортировщика отходов.

Специалист занимается монтажом, наладкой, эксплуатацией и техническим обслуживанием робототехнических комплексов. Инженеры робототехники отталкиваются от данных о том, какие задачи робот будет решать, какие функции будет выполнять, и уже после этого продумывают  механику, электронную часть и программируют действия робота. Проект подразумевает знания в разных областях – это задача не для одиночки-изобретателя, зачастую робототехники работают в команде.

Самым сложным этапом в создании роботов является большая конкуренция, сегодня существуют десятки стартапов, создающих примерно одинаковые устройства.

Перед разработчиками стоит несколько важных задач:

  • анализ существующих решений проблемы;
  • поиск оптимальных вариантов решения;
  • разработка конструкции, механики, электроники и ПО;
  • создание эффективного и конкурентоспособного прототипа.

И не всегда результат будет успешен. Кроме того, сегодня нет универсальных роботов. Все созданные устройства делятся в зависимости от сферы использования на медицинские, промышленные, строительные, военные, космические и бытовые.

Кем могут работать молодые специалисты в обозримом будущем?

В рамках проекта «Профессии города будущего» агентство инноваций, расположенное в столице, разработало перечень наиболее востребованных должностей на ближайшие десятилетия:
— Оператор дронов. Беспилотные технические устройства смогут доставлять любые предметы в труднодоступные места, заниматься исследованием наводнений, лесных пожаров, измерять различные показатели в атмосфере.
— Проектировщик медицинских автоматизированных систем. В данном случае работа в области робототехники предполагает сочетание трех основных профессий: программиста, медицинского специалиста, механика.
— Робототехник. Занимается разработкой механики, составлением программ, электроникой. Такая профессия предполагает коллективный труд, поскольку создание и обслуживание робота является трудоемким занятием.
— Механик электромобилей. Специалист занимается ремонтом и обслуживанием электромоторов инновационных машин.
— Инженер беспилотных электромобилей. В обязанности входит разработка отдельных блоков, отладка и испытание электронных систем.
Работа в области робототехники скоро займет место рядом с авиацией, производством электроэнергии и интернета. По оценке Европейской комиссии, через 4 лет объем мирового рынка по данному направлению достигнет 120 млрд евро.

Когда и как начинать подготовку?

Если хотите, чтобы в будущем ребенок имел достойную зарплату и интересную профессию, уже сегодня необходимо задуматься над его образованием. Можно купить робототехнику, самостоятельно изучить мастер-классы и заняться обучением. Такой подход имеет довольно много сложностей:
— нужно выделить время для занятий;
— найти робототехнический конструктор, чтобы он соответствовал возрасту и особенностям развития ребенка;
— заняться самообразованием.
Не каждый может позволить себе купить робототехнику, поскольку стоимость ее измеряется десятками тысяч рублей. Даже на начальном уровне придется выложить крупную сумму. Поэтому особую актуальность приобретают различные кружки. Есть они во многих городах. Знакомство с ними лучше начинать с официального сайта и встречи с педагогом. Первый позволяет получить общую информацию:
— по какой программе идет образовательный процесс;
— какие типы робототехнических конструкторов используются;
— есть ли сертификаты для ведения образовательной деятельности.

Родственные профессии

— инженер — электроник;

— сервисный инженер по робототехнике;

— электротехник;

— разработчик приложений для телефонов;

— программист по робототехнике;

— специалист по 3 D;

— IT-специалист;

— системный программист;

— конструктор;

— кибернетик.

Медицинские противопоказания

  • Заболевания центральной нервной системы различной этиологии с двигательными и чувствительными нарушениями, расстройствами координации, когнитивными и интеллектуальными нарушениями.
  • Нарколепсия и катаплексия.
  • Заболевания, сопровождающиеся расстройствами сознания: эпилепсия и эпилептические синдромы различной этиологии и др.
  • Психические заболевания с тяжелыми, стойкими или часто обостряющимися болезненными проявлениями.
  • Алкоголизм, токсикомания, наркомания.
  • Активные формы туберкулеза любой локализации.
  • Хронические гепатиты, циррозы печени и другие заболевания печени.
  • Миопия высокой степени или осложненная близорукость.
  • Катаракта осложненная.
  • Дегенеративно-дистрофические заболевания сетчатки глаз, глаукома любой стадии при нестабилизированном течении.
  • Болезни эндокринной системы прогрессирующего течения с признаками поражения других органов и систем и нарушением их функции 3-4 степени.
  • Злокачественные новообразования любой локализации.
  • Заболевания крови и кроветворных органов с прогрессирующим и рецидивирующим.
  • Гипертоническая болезнь III стадии, 3 степени.
  • Хронические болезни сердца и перикарда с недостаточностью кровообращения ФК III, и более степени; ишемическая болезнь сердца;
  • Ревматизм: активная фаза, частые рецидивы с поражением сердца и других органов и систем.
  • Осложненное течение язвенной болезни желудка, двенадцатиперстной кишки.
  • Хронические болезни почек и мочевыводящих путей с явлениями хронической почечной недостаточности 2 — 3 степени.
  • Хронические, рецидивирующие формы инфекционных и паразитарных заболеваний.
Источники

  • https://FB.ru/article/235561/mehatronika—chto-eto-takoe-osnovyi-mehatroniki-mehatronika-i-robototehnika-spetsialnost-kem-rabotat
  • https://mentamore.com/robototexnika/mexatronika.html
  • https://www.profguide.io/professions/robotics.html
  • https://Mining-CryptoCurrency.ru/robototekhnika/
  • https://fulledu.ru/articles/1363_inzhener-mehatronik.html
  • https://mentamore.com/robototexnika/professii-svyazannye-s-robototexnikoj.html
  • https://RobotoMir.ru/robototexnik-%E2%80%93-vyisokooplachivaemaya-professiya-budushhego-47
  • http://proforientir42.ru/dt_profession/mobilnyj-robototehnik/
[свернуть]
Оцените статью
Понравилась статья?
Комментарии (0)
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Комментарии закрыты.