Chương 1: Tổng quan ngành Cơ Điện tử, GV: Đỗ Đức Nam, ĐH Bách Khoa Hà Nội.
3rd August 2010 BÀI MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ Đỗ Đức Nam Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Viện Cơ khí, Đại học Bách Khoa Hà Nội Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Thông tin môn học Mã học phần: ME2100 Điểm kỳ: 30% Điểm cuối kỳ: 70% Mục tiêu môn học: Cung cấp kiến thức đại cương ngành Cơ điện tử Hiểu vị trí, vai trị ứng dụng ngành Cơ điện tử xã hội Cung cấp kiến thức chương trình đào tạo, mục tiêu chương trình, chuẩn đầu Nắm kiến thức sở đặc trưng chuyên ngành, khả phân tích hệ thống; khả thiết kế xây dựng hệ thống điện tử Phương pháp đánh giá Thi kỳ: thi tự luận viết báo cáo kiến tập Thi cuối kỳ: thi tự luận Chương 11 Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Tổng thời gian: 45 tiết lý thuyết (3 tiết/tuần) 15 tiết thực hành kiến tập (chia bài) Nội dung: Các khái niệm tổng quan Cơ điện tử Các thành phần hệ thống Cơ điện tử Hệ thống thông tin-giám sát Điều khiển hệ Cơ điện tử Các hệ Cơ điện tử điển hình: máy CNC, Robot CN, FMS, CIM… Kiến thức đạt được: Nắm định nghĩa hệ thống Cơ điện tử Nhận biết cấu tạo hệ thống Cơ điện tử Có khả lên phương án thiết kế hệ thống điện tử đơn giản Chương 11 Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 MECHAnic elecTRONic MECHATRONICS (Cơ điện tử) informatICS Chương 11 Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Định nghĩa: Mechatronics (Cơ điện tử): lĩnh vực đa ngành khoa học kỹ thuật, hình thành từ ngành kỹ thuật kinh điển Cơ khí, kỹ thuật Điện- Điện tử Khoa học tính tốn – tin học Truyền động Điện Cảm biến Đo lường Truyền động Cơ - Thủy - Khí Cơ khí chế tạo máy Kỹ thuật điệnđiện tử Mechatronics K.Thuật điều khiển Điều chỉnh Cơ điện tử K.Thuật Vi xử lùý Khoa học tính toán - Tin học Chương 11 Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Lịch sử hình thành, vai trị xu phát triển Cơ điện tử mở từ định nghĩa ban đầu công ty Yasakawa Electric “… Thuật ngữ Mechatronics tạo thành “mecha” mechanics “tronics” electronics Nói cách khác, cơng nghệ sản phẩm phát triển ngày kết hợp chặt chẽ hữu thành phần điện tử vào cấu khó ranh giới chúng” Harashima, Tomizuko Fukada đưa năm 1996 “Cơ điện tử kết hợp chặt chẽ kỹ thuật khí với điện tử điều khiển máy tính thơng minh thiết kế, chế tạo sản phẩm quy trình cơng nghiệp” Chương 11 Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Lịch sử hình thành, vai trị xu phát triển Năm 1997, Shetty Kolk đưa khái niệm điện tử “Cơ điện tử phương pháp luận dùng để thiết kế tối ưu sản phẩm điện.” Gần đây, Bolton đề xuất định nghĩa “Một hệ điện tử không kết hợp chặt chẽ hệ khí, điện không đơn hệ điều khiển Nó tích hợp đầy đủ hệ trên.” Chương 11 Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Lịch sử hình thành, vai trò xu phát triển Định nghĩa Cơ điện tử (theo Prof Kevin Craig University of Marquette-US Cảm biến Cơ khí Cơ cấu chấp hành Máy vi tính Cơ điện tử Vi điện tử Vật liệu thông minh Chương 11 Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Lịch sử hình thành, vai trò xu phát triển Vai trò ngành học Cơ điện tử Cơ - Điện tử ngành khoa học tổng hợp liên ngành khí, khí xác, điện tử, điều khiển tư hệ thống thiết kế phát triển sản phẩm Đây ngành quan trọng thiếu phát triển khoa học kỹ thuật đại Cơ điện tử không cách mạng công nghệ mà sản phẩm trình phát triển, điện tử tạo thay đổi lớn biết phối hợp từ công nghệ có Sản phẩm điện tử ngày tích hợp nhiều cơng nghệ cao hơn, mức độ thơng minh ngày mạnh kích thước ngày rút gọn Trong môi trường giáo dục: Ngành học Cơ điện tử giúp sinh viên có kiến thức tổng hợp cao ngành khoa học đại, mở rộng tư duy, kiến thức, tăng khả phân tích, tổ hợp tổng hợp ngành khoa học khác Thêm … Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Lịch sử hình thành, vai trị xu phát triển Lich xử phát triển ngành Cơ điện tử Trên giới: 1983: Viện kỹ thuật Nhật Bản – Singapore 1989: Bỉ (Cao học 1986) Đầu năm 90: Đức, Đan Mạch, Hà Lan,…(Châu Âu) : Úc, trường ĐH Singapore Ở Mỹ: Đến 1999: Hơn 90 trường ĐH viện nghiên cứu Ở Việt Nam: 1995: ĐH BK Hà Nội (Ban đầu gọi ngành Cơ-tin, 2002 đổi gọi Cơ điện tử) Năm 1997: ĐKBK TPHCM 2001: ĐH BKĐN, ĐH SPKT TPHCM Một số trường khác: Viện Công nghệ Châu Á (AIT) 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) ĐH Tổng hợp kỹ thuật Dresden (CHLB Đức) mở lớp Cao học quốc tế; Ngoài ĐHBK: với lớp kỹ sư Tài năng, CT tiên tiến,CTĐT hợp tác SIE Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Lịch sử hình thành, vai trị xu phát triển Lich xử phát triển hệ Cơ học- Điện Điện tử Tiếp… Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Lịch sử hình thành, vai trị xu phát triển Lich xử phát triển hệ Cơ học- Điện Điện tử Tiếp… Tiếp… Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Lịch sử hình thành, vai trị xu phát triển Lich xử phát triển hệ Cơ học- Điện Điện tử Tiếp… MECHATRONICS Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Lịch sử hình thành, vai trị xu phát triển Xu phát triển: - Xu phát triển điện tử ngày tích hợp nhiều cơng nghệ cao hơn, sản phẩm ngày "thơng minh" đồng thời kích thước ngày nhỏ - Chiến lược phát triển khoa học công nghệ Việt Nam đến năm 2015 xác định số lĩnh vực điện tử chuyên sâu: + Robot làm việc môi trường độc hại, nguy hiểm, an ninh quốc phòng, số dây chuyền công nghiệp công nghệ cao + Các sản phẩm CĐT số lĩnh vực khí trọng điểm máy công cụ (CNC), máy động lực, thiết bị điện-điện tử, khí ơtơ thiết bị đo lường điều khiển + Các hệ thống sản xuất tự động hóa cao (FMS, hệ thống CIM) + Nghiên cứu vi điện tử (MEMS) nano điện tử (NEMS) Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Xu phát triển: STT Thiết kế truyền thống Các thành phần thêm vào Tích hợp thành phần (phần cứng) - To lớn - Kết cấu phức tạp - Vấn đề dây dẫn - Các thành phần kết nối - Nhỏ gọn - Kết cấu đơn giản - Truyền thông không dây bus - Các thiết bị tự trị Điều khiển đơn giản 10 Chương Tích hợp xử lý thông tin - Cấu trúc cứng nhắc - ĐK truyền thẳng, tuyến tính - Độ xác nhờ dung sai hẹp -Các đại lượng không đo thay đổi tùy tiện - Theo dõi đơn giản - Khả cố định Chương Chương Thiết kế Cơ điện tử Chương - Cấu trúc mềm dẻo, phản hồi - Điều khiển phản hồi khả lập trình - ĐCX nhờ đo lường phản hồi - Điều khiển đại lượng không đo cách ước lượng - Giám sát với chẩn đoán lỗi - Khả tự học Chương Tổng kết 3rd August 2010 Các sản phẩm Cơ điện tử điển hình Robotics Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System) Sản xuất có trợ giúp máy tính CIM (Computer Intergrated Manufacturing) Máy công cụ CNC … Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Vấn đề nghiên cứu khoa học - Một cách phát triển ngành nghề tốt nhất, vừa củng cố kiến thức lý thuyết, vừa tăng khả thao tác, thực hành, tư thiết kế chế tạo sản phẩm điện tử điển hình Cách thức tiến hành: - - Lập nhóm nghiên cứu: 2-3 sinh viên/nhóm Phân cơng 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 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 khơng) Đề xuất kế hoạch, thời gian lịch trình tiến hành Nghiệm thu kết quả: vận hành chạy thử đánh giá Báo cáo đề tài… Chương 11 Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Cơ hội việc làm kỹ sư/ cử nhân Cơ điện tử - Làm việc nhà máy có dây chuyển tự động hóa cao - Lập trình viên: Cho hệ thống máy cơng cụ tự động gia công (CNC), hệ thống điều khiển cơng nghiệp PLC, nhà lập trình phần mềm chun nghiệp… - Các nhà quản lý hệ thống công nghiệp có hàm lượng cơng nghệ cao, địi hỏi người quản lý phải có khả tổng hợp, phân tích tốt mà người kỹ sư Cơ điện tử hồn tồn đáp ứng - Là nhà thiết kế hệ thống dây chuyền tự động hóa, ngồi có khả vận hành sửa chữa bảo dưỡng hệ thống - Là nhà tư vấn thiết kế, thẩm định chất lượng sản phẩm điện tử: hệ thống Robot CN, hệ thống sản xuất linh hoạt FMS, hệ thống máy tự động hóa gia cơng khí (CNC)… - Giảng viên trường đại học - Các nhà nghiên cứu viện nghiên cứu khoa học - … Chương 11 Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Tóm tắt nội dung - Cần nắm bắt khái niệm hệ thống Cơ điện tử: Định nghĩa, lịch sử hình thành phát triển - Các hệ thống tích hợp hệ Cơ điện tử gì? - Vai trò hệ thống điện tử? - Phương pháp nghiên cứu khoa học? - … Chương 11 Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết ... điện tử Vi điện tử Vật liệu thông minh Chương 11 Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Lịch sử hình thành, vai trị xu phát triển Vai trò ngành học Cơ điện tử Cơ - Điện tử ngành. .. MECHATRONICS (Cơ điện tử) informatICS Chương 11 Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010 Định nghĩa: Mechatronics (Cơ điện tử) : lĩnh vực đa ngành khoa học kỹ thuật, hình thành từ ngành. .. định nghĩa hệ thống Cơ điện tử Nhận biết cấu tạo hệ thống Cơ điện tử Có khả lên phương án thiết kế hệ thống điện tử đơn giản Chương 11 Chương Chương Chương Chương Chương Tổng kết 3rd August 2010