Чем эта дисциплина отличается от роботроники и механики, почему спрос на специалистов по мехатронике быстро растет и трудно ли в ней работать, объяснил преподаватель международного вуза, ведущего образование по этой дисциплине.
— Подождите, мехатроника? Это просто другое название робототехники?
Этот вопрос часто слышит от студентов, их родителей и даже коллег Мама Чача, доцент школы инженерии Университета Вуллонгонга в Дубае (UOWD), рассказал он Techinsider.ru. И отвечает: «Нет. Но в каком-то смысле — да».
Мехатроника объединяет несколько инженерных направлений: механическую инженерию, электронику и программирование, объясняет он. Механика отвечает за движущиеся детали и в целом физические механизмы. Электроника — за датчики и микроконтроллеры. Программное обеспечение — за алгоритм, по которому работает механическое и электронное оборудование.
Мехатроника vs Робототехника
Эти две дисциплины часто путают. На самом деле, робототехника — лишь одно из направлений мехатроники. Любой робот представляет собой мехатронную систему, но далеко не каждая мехатронная система является роботом.
Например, антиблокировочная система тормозов (ABS) в автомобиле — это мехатронная система. Она отслеживает проскальзывание колес с помощью датчиков и автоматически регулирует тормозное усилие. Но это не робот.
Но и робот-пылесос — это тоже мехатронная система, и это настоящий робот.
Термин «мехатроника» пришел из Японии — его предложил в 1969 году Тэцуро Мори, инженер Yaskawa Electric.
«По сути, мехатроника — это набор технологий и инструментов. Робототехника — одно из самых интересных и новых применений этого инструментария», — объясняет доцент.
Мехатроника vs Механика
Вот другая наука, с которой мехатронику часто путают. Инженер-механик конструирует физические части устройств: шестерни, поршни, рамы, подшипники, другие элементы. Рассчитывает нагрузки, нагрев, вибрации и другие факторы, чтобы механизм надежно работал.
Инженер-мехатроник фактически принимает у него почти готовый механизм и дорабатывает, добавляя машине «мозг» и «органы чувств».
«Например, инженер-механик проектирует тормозной суппорт и тормозные колодки автомобиля, — объясняет он. — А инженер-мехатроник разрабатывает на его основе систему ABS».
И те, и другие специалисты одинаково важны. Но если вас привлекает именно создание «умных» машин, ваш выбор — мехатроника, говорит он.
«Если вас привлекает создание "умных" машин, ваш выбор — мехатроника».
Где работают специалисты по мехатронике
Все зависит от отрасли. На автомобильном заводе инженер-мехатроник может разрабатывать алгоритмы управления сварочным роботом. В компании, создающей медицинское оборудование, — работать над миниатюризацией интеллектуальной системы дозированной подачи лекарств. В аэрокосмической отрасли такие специалисты проектируют системы объединения данных от множества датчиков, которые помогают автономным аппаратам «понимать» окружающий мир.
Инженер-мехатроник никогда не занимается только механикой, электроникой или программированием: он работает на стыке всех трех направлений, объединяя их в одну систему.
Где работают инженеры-мехатроники?
Чем дальше уходит развитие технологий, тем больше устройств получают интеллектуальные функции - датчики, программное управление и элементы автономности. Поэтому спрос на специалистов этого профиля быстро растет. Они находят применение своим навыкам во многих технических отраслях. По словам дубайского преподавателя, они наиболее востребованы в следующих сферах:
- автомобильная промышленность — создают системы автономного вождения и умные помощники водителя,
- авиация и космос — системы управления полетом, беспилотники, космическиеаппараты,
- промышленность и «умное» производство — роботизированные линии и автоматизированные заводы,
- медицинские технологии — протезы, хирургические роботы, системы дозированной подачи лекарств,
- потребительская электроника — устройства умного дома, системы тактильной обратной связи, носимая электроника,
- энергетика — интеллектуальные энергосети, системы управления ветрогенераторами и солнечными электростанциями.
Как обучают инженеров-мехатроников
В вузах, ведущих обучение по этой специальности, первые два года посвящаются фундаментальной подготовке. Студенты изучают механику, включая статику, динамику и сопротивление материалов, основы электроники и схемотехники, программирование на языках C и Python, а также математику — от математического анализа до линейной алгебры и дифференциальных уравнений.
На третьем курсе будущие инженеры начинают работать с датчиками и исполнительными механизмами, изучают микроконтроллеры, осваивают системы автоматического управления и разрабатывают собственные мехатронные устройства.
На заключительном этапе обучения они реализуют крупные практические проекты. «Наши студенты создавали автоматизированную теплицу, которая сама регулирует полив в зависимости от влажности почвы, прототип бионического пальца с системой тактильной обратной связи и систему стабилизации дрона на базе недорогих датчиков», — рассказывает специалист.
Понравится ли вам эта профессия
Мехатроника — не самый простой путь, говорит преподаватель: «Иногда приходится часами искать ошибку в программе. В другой раз — разбираться, почему не работает датчик или двигатель ведет себя не так, как ожидалось».
Но однажды все начинает работать: датчик передает данные, двигатель запускается, индикатор загорается тогда, когда должен. «В этот момент приходит мысль «это сделал я»,- говорит он. — Пожалуй, ради этого многие и приходят в инженерию».