Chương 1: Tổng quan ngành Cơ Điện tử

Chương 1: Tổng quan ngành Cơ Điện tử, GV: Đỗ Đức Nam, ĐH Bách Khoa Hà Nội.

Trang 1

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Tổng kết

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ

Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Viện Cơ khí,

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đỗ Đức Nam

BÀI MỞ ĐẦU

Trang 2

Thông tin về môn học

Mã học phần: ME2100 Điểm giữa kỳ: 30%

Điểm cuối kỳ: 70%

Mục tiêu môn học:

Cung cấp kiến thức đại cương về ngành Cơ điện tử

Hiểu vị trí, vai trò và ứng dụng của ngành Cơ điện tử trong xã hội Cung cấp kiến thức về chương trình đào tạo, mục tiêu của

chương trình, chuẩn đầu ra Nắm được kiến thức cơ sở đặc trưng của chuyên ngành, khả năng phân tích hệ thống; khả năng thiết kế và xây dựng một hệ thống cơ điện tử

Phương pháp đánh giá

Thi giữa kỳ: thi tự luận hoặc viết báo cáo kiến tập Thi cuối kỳ: thi tự luận

Trang 3

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Tổng kết Chương 1

Tổng thời gian:

45 tiết lý thuyết (3 tiết/tuần)

15 tiết thực hành kiến tập (chia 4 bài)

Nội dung:

Các khái niệm tổng quan về Cơ điện tử

Các thành phần cơ bản của một hệ thống Cơ điện tử

Hệ thống thông tin-giám sát Điều khiển trong hệ Cơ điện tử Các hệ Cơ điện tử điển hình: máy CNC, Robot CN, FMS, CIM…

Kiến thức đạt được:

Nắm được các định nghĩa về hệ thống Cơ điện tử

Nhận biết được cấu tạo của một hệ thống Cơ điện tử

Có khả năng lên phương án thiết kế các hệ thống cơ điện tử đơn giản

Trang 4

elec TRON ic

MECHA nic

informat ICS

MECHATRONICS

(Cơ điện tử)

Trang 5

Mechatronics (Cơ điện tử): là một lĩnh vực đa ngành của khoa học kỹ thuật,

hình thành từ các ngành kỹ thuật kinh điển như Cơ khí, kỹ thuật Điện- Điện tử

và Khoa học tính tốn – tin học

Định nghĩa:

Chương 1

Cơ khí chế tạo máy

Kỹ thuật điện- điện tử

Cơ điện tử

Mechatronics

K.Thuật điều khiển và Điều chỉnh K.Thuật Vi xử lùy ù

Truyền động

Cơ - Thủy - Khí

Truyền động Điện

Cảm biến

Đo lường

Khoa học tính toán

- Tin học

Trang 6

Cơ điện tử được mở ra từ định nghĩa ban đầu của công ty Yasakawa Electric

Lịch sử hình thành, vai trò và xu thế phát triển

“… Thuật ngữ Mechatronics được tạo thành bởi “ mecha ” trong mechanics và

“ tronics ” trong electronics Nói cách khác, các công nghệ và sản phẩm được phát triển sẽ ngày càng được kết hợp chặt chẽ và hữu cơ thành phần điện tử vào trong các cơ cấu và rất khó có thể chỉ ra ranh giới giữa chúng”

Harashima, Tomizuko và Fukada đưa ra năm 1996

“Cơ điện tử là sự kết hợp chặt chẽ của kỹ thuật cơ khí với điện tử và điều

khiển máy tính thông minh trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm và quy trình

công nghiệp”

Trang 7

“Cơ điện tử là một phương pháp luận được dùng để thiết kế tối ưu các sản phẩm cơ điện.”

Chương 1

Gần đây, Bolton đề xuất định nghĩa

“Một hệ cơ điện tử không chỉ là sự kết hợp chặt chẽ các hệ cơ khí, điện và nó cũng không chỉ đơn thuần là một hệ điều khiển Nó là sự tích hợp đầy đủ các

hệ trên.”

Năm 1997, Shetty và Kolk đưa ra khái niệm về cơ điện tử

Trang 8

Cơ điện tử

Cơ khí

Cảm biến Cơ cấu chấp hành

Máy vi tính

Vi điện tử Vật liệu thông minh

Định nghĩa Cơ điện tử (theo Prof Kevin Craig University of Marquette-US

Trang 9

Vai trò của ngành học Cơ điện tử

Cơ - Điện tử là ngành khoa học tổng hợp liên ngành của cơ khí, cơ khí chính xác, điện tử, điều khiển và tư duy hệ thống trong thiết kế và phát triển sản phẩm Đây là ngành rất quan trọng và không thể thiếu trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại

Cơ điện tử không là một cuộc cách mạng về công nghệ mà chỉ là sản phẩm của quá trình phát triển, cơ điện tử tạo ra sự thay đổi lớn khi biết phối hợp từ các công nghệ đã có

Sản phẩm cơ điện tử ngày càng tích hợp trong nó nhiều công nghệ cao hơn, mức độ thông minh ngày càng mạnh và kích thước ngày càng được rút gọn Trong môi trường giáo dục: Ngành học Cơ điện tử giúp sinh viên có kiến thức tổng hợp cao về một ngành khoa học hiện đại, mở rộng tư duy, kiến thức, tăng khả năng phân tích, tổ hợp và tổng hợp của các ngành khoa học khác

Trang 10

Lich xử phát triển của ngành Cơ điện tử

Trên thế giới:

1983: Viện kỹ thuật Nhật Bản – Singapore 1989: Bỉ (Cao học 1986)

Đầu những năm 90: Đức, Đan Mạch, Hà Lan,…(Châu Âu)

: Úc, 4 trường ĐH của Singapore

Ở Mỹ: Đến 1999: Hơn 90 trường ĐH và viện nghiên cứu

Ở Việt Nam:

1995: ĐH BK Hà Nội (Ban đầu gọi là ngành Cơ-tin, 2002 đổi gọi là Cơ điện tử) Năm 1997: ĐKBK TPHCM

2001: ĐH BKĐN, ĐH SPKT TPHCM Một số trường khác: Viện Công nghệ Châu Á (AIT) tại HN, ĐH Cần thơ, ĐH dân lập Phương Đông, DL Thăng Long, …

Đào tạo Cao học: ĐH BK Hà Nội hợp tác với ĐH Tổng hợp kỹ thuật Hannover (CHLB Đức) và ĐH Tổng hợp kỹ thuật Dresden (CHLB Đức) mở lớp Cao học quốc tế;

Trang 11

Lich xử phát triển của hệ Cơ học- Điện và Điện tử

Tiếp…

Trang 12

Tiếp…

Trang 13

Tiếp…

MECHATRONICS

Trang 14

Xu thế phát triển:

- Xu thế phát triển của cơ điện tử là ngày càng tích hợp trong nó nhiều

kích thước cũng ngày càng nhỏ đi

- Chiến lược phát triển khoa học và công nghệ Việt Nam đến năm 2015 đã xác định một số lĩnh vực cơ điện tử chuyên sâu:

+ Robot làm việc trong các môi trường độc hại, nguy hiểm, an ninh quốc phòng, một số dây chuyền công nghiệp công nghệ cao

+ Các sản phẩm CĐT trong một số lĩnh vực cơ khí trọng điểm như máy công cụ (CNC), máy động lực, thiết bị điện-điện tử, cơ khí ôtô và các thiết bị đo lường điều khiển

+ Các hệ thống sản xuất tự động hóa cao (FMS, hệ thống CIM)

+ Nghiên cứu vi cơ điện tử (MEMS) và nano cơ điện tử (NEMS)

Trang 15

Xu thế phát triển:

STT Thiết kế truyền thống Thiết kế Cơ điện tử

1

2

3

4

- To lớn

- Kết cấu phức tạp

- Vấn đề về dây dẫn

- Các thành phần kết nối

- Nhỏ gọn

- Kết cấu đơn giản

- Truyền thông không dây hoặc bus

- Các thiết bị tự trị

5

6

7

8

9

10

- Cấu trúc cứng nhắc

- ĐK truyền thẳng, tuyến tính

- Độ chính xác nhờ dung sai hẹp -Các đại lượng không đo được thay đổi tùy tiện

- Theo dõi đơn giản

- Khả năng cố định

- Cấu trúc mềm dẻo, phản hồi

- Điều khiển phản hồi khả lập trình

- ĐCX nhờ đo lường và phản hồi

- Điều khiển các đại lượng không đo được bằng cách ước lượng

- Giám sát với chẩn đoán lỗi

- Khả năng tự học

Trang 16

Các sản phẩm Cơ điện tử điển hình

Robotics

Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS ( Flexible Manufacturing System )

Sản xuất có trợ giúp của máy tính CIM ( Computer Intergrated Manufacturing ) Máy công cụ CNC

…

Trang 17

Vấn đề nghiên cứu khoa học

- Một trong các cách phát triển ngành nghề tốt nhất, vừa củng cố kiến thức về

lý thuyết, vừa tăng khả năng thao tác, thực hành, tư duy về thiết kế chế tạo một sản phẩm cơ điện tử điển hình

Chương 1

Cách thức tiến hành:

- Lập nhóm nghiên cứu: 2-3 sinh viên/nhóm

- Phân công phụ trách mảng kiến thức: VD Cơ khí, điện- điều khiển, lập

trình máy tính…

- Đề xuất đề tài nghiên cứu: (Với đề tài thiết kế chế tạo 1 SP CĐT)

VD: Thiết kế chế tạo Robot CN, Mobile Robot, Hệ thống máy CNC thu nhỏ,

hệ thống bãi đổ xe tự động, kho hàng tự động…

- Giáo viên hướng dẫn: (có thể có hoặc không)

- Đề xuất kế hoạch, thời gian và lịch trình tiến hành

- Nghiệm thu kết quả: vận hành chạy thử và đánh giá

- Báo cáo đề tài…

Trang 18

Cơ hội việc làm của các kỹ sư/ cử nhân Cơ điện tử

- Làm việc trong các nhà máy có các dây chuyển tự động hóa cao

- Lập trình viên: Cho các hệ thống máy công cụ tự động gia công (CNC), các hệ thống điều khiển công nghiệp PLC, các nhà lập trình phần mềm chuyên nghiệp…

- Các nhà quản lý hệ thống công nghiệp có hàm lượng công nghệ cao, đòi hỏi

người quản lý phải có khả năng tổng hợp, phân tích tốt mà người kỹ sư Cơ điện

tử hoàn toàn có thể đáp ứng

- Là nhà thiết kế các hệ thống dây chuyền tự động hóa, ngoài ra có khả năng vận hành sửa chữa và bảo dưỡng các hệ thống trên

- Là nhà tư vấn thiết kế, thẩm định chất lượng các sản phẩm cơ điện tử: hệ thống Robot CN, hệ thống sản xuất linh hoạt FMS, hệ thống máy tự động hóa gia công

cơ khí (CNC)…

- Giảng viên các trường đại học

- Các nhà nghiên cứu trong các viện nghiên cứu khoa học

Trang 19

Tóm tắt nội dung

- Cần nắm bắt được khái niệm về một hệ thống Cơ điện tử: Định nghĩa, lịch sử hình thành và phát triển

- Các hệ thống tích hợp trong một hệ Cơ điện tử là gì?

- Vai trò của hệ thống cơ điện tử?

- Phương pháp nghiên cứu khoa học?

Chương 1

Tiêu đề	Tổng quan ngành Cơ điện tử
Tác giả	Đỗ Đức Nam
Người hướng dẫn	PTS. Nguyễn Văn A
Trường học	Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Cơ điện tử
Thể loại	Bài mở đầu
Năm xuất bản	2010
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	19
Dung lượng	1,93 MB