Инженер-мехатроник: где выучиться и куда пойти работать?

Происхождение термина

Основы мехатроники были заложены гораздо раньше, чем эта отрасль знания обрела имя. Она появилась в результате слияния достижений двух других областей — механики и электроники. В 1930-х годах зарубежные конструкторы ввели термин «электропривод», который использовался для обозначения механических устройств, работающих на электроэнергии. Их использовали в ходе автоматизации промышленных процессов.

Yaskawa Electric Corp

Термин подхватили во всех странах мира, поэтому годы спустя владельцы решили сделать его общественным достоянием. В России новое понятие вошло в научный обиход в 1990-е годы.

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
• https://proforientir42.ru/dt_profession/mobilnyj-robototehnik/

Перспективы трудоустройства по профессии

Кем можно пойти работать, получив диплом? Специальность позволяет освоить наиболее востребованные в современном мире технологий профессии, среди которых:

• IT-специалист,
• системный программист,
• инженер,
• электроник,
• конструктор,
• кибернетик,
• робототехник.

Это активно растущая область, требующая в свои ряды настоящих профессионалов своего дела. При этом на рынке труда сегодня востребованы как специалисты-теоретики, которые проектируют и создают новые идеи, так и эксперты-практики, готовые осуществлять свою деятельность в коллективе, создающем новые узлы под необходимые параметры.

Прежде профессионалы данной области в основном были востребованы для разработок в военной и космической сферах, однако теперь их знания все чаще требуются и обычным фирмам и компаниям. Стоит отметить, что вышеперечисленные должности являются в России одними из самых высокооплачиваемых. Так, начинающий специалист может заработать от 30 000 рублей. Оклад же ведущего эксперта организации нередко представляет собой шестизначную цифру.

Чем занимаются выпускники

Специалисты конструируют мехатронные и робототехнические системы – сенсоры, манипуляторы, машины с интеллектуальным управлением и т. д. Кроме того, магистры разрабатывают алгоритмическое и программное обеспечение, новые методы обработки информации, отдельные модули этих систем.

Это довольно востребованное направление (входит в число приоритетных для развития российской экономики), так как строительные и промышленные предприятия постепенно переходят на полностью автоматизированное производство.

Дисциплины

Учебный план рабочей программы включает три блока:

• теория – общие и профильные модули;
• учебная и производственная практики с подготовкой и написанием НИР (магистерской диссертации);
• государственная аттестация.

Студенты изучают:

• моделирование;
• компьютерные технологии;
• иностранный язык;
• программирование;
• математические модели манипуляционных роботов;
• промышленную робототехнику;
• методы использования искусственного интеллекта в мехатронике.

Кроме базовых и профильных дисциплин студенты дополнительно могут выбрать факультативы, которые не включаются в общий объем магистратуры.

Аттестация включает подготовку, сдачу государственного экзамена и защиту НИР. После успешного завершения обучения студенту присваивается степень магистра и соответствующая квалификация.

Навыки

Согласно паспорту компетенций студенты в процессе обучения осваивают общие и профессиональные навыки. Магистр мехатроники и робототехники умеет:

• решать проблемы и задачи робототехники;
• применять технологии для разработки инновационных мехатронных систем;
• проводить математическое и физическое моделирование;
• конструировать роботов разного назначения;
• планировать и ставить эксперименты;
• анализировать полученные результаты;
• использовать в работе возможности искусственного интеллекта;
• диагностировать и оценивать мехатронные системы, манипуляторы, технологические процессы, АСУ;
• самостоятельно решать особые задачи;
• составлять техническую документацию.

Особенности профессии

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?

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.

(См. ролик внизу страницы.)

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.

Начало истории роботов

Слово «робот» придумал Карел Чапек в 1920 г. и использовал его в своей пьесе «R.U.R.» («Россумские Универсальные Роботы»). Позже, в 1941 г., Айзек Азимов использовал слово «робототехника» в научно-фантастическом рассказе «Лжец».

Но видимо, одним из первых робототехников в истории человечества можно считать арабского изобретателя Аль-Джазари, жившего в XII веке. Остались свидетельства, что он создал механических музыкантов, которые развлекали публику, играя на арфе, флейте и бубнах. Леонардо да Винчи, живший в XV–XVI веках, оставил после себя чертежи механического рыцаря, способного двигать руками и ногами, открывать забрало своего шлема.  Но эти выдающиеся изобретатели вряд ли могли представить, каких вершин достигнут технологии через несколько столетий.

Кто такой инженер-мехатроник?

Инженер-мехатроник – специалист, создающий программы, обеспечивающие управление и контроль за различными механизмами, которое осуществляется с помощью компьютера и микросхем, встроенных в механические приборы. В случае остановки автоматизированных систем представитель этой профессии должен уметь находить неисправности и устранять их. Мехатроники также занимаются проектированием и сборкой автоматизированных систем.

Подчеркнем, что специальность инженер-мехатроник требует обширных знаний и умений:

• Знание механики, автоматики, электричества, информатики;
• Умение составлять схемы и читать их, знать основные узлы и принцип их работы;
• Знание рабочих инструментов, измерительного оборудования, принципов их работы, владение навыками их использования и обслуживания;
• Знание прикладных программ обеспечения и уверенное владение знаниями технической документации.

В обязанности инженера-мехатроника входит:

• Осуществление эксплуатации автоматизированных систем;
• Сборка/демонтаж, переустановка и запуск оборудования;
• Ремонт, наладка, профилактика автоматизированных модулей, систем и комплексов.

Кроме основных обязанностей инженер-мехатроник должен осуществлять руководство вверенным ему коллективом и проводить инструктаж по технике безопасности. Специалист по мехатронике должен постоянно повышать свой профессиональный уровень, поскольку непрерывное развитие технологий требует быть постоянно в курсе появления новых, более современных программ.

Наука мехатроника

Сферы применения мехатроники и робототехники не ограничиваются промышленностью, военным делом, работой с опасными средами, космонавтикой, представлениями андроидов. Эти науки все чаще требуются в повседневной жизни для житейских нужд и облегчения бытовых проблем. Профессионалы приложили руку ко многому, что окружает современных людей — бытовой технике, ассистентам водителей, тренажерам стимуляторов для медицинских нужд.

Мехатронные системы формируются из нескольких составляющих, связанных энергетическими и информационными потоками:

1. Электромеханическая. К ней относятся двигатели, сенсоры, рабочие органы, передачи, электродвигатели. Компоненты обеспечивают цикл движения аппаратов. Корректная работа механизмов невозможна без сенсоров. На них возложен сбор информации о состоянии внешней среды, объекта работ, составляющих мехатронного агрегата.
2. Электронная. К этой категории относятся измерительные цепи, театральные преобразователи, микроэлектронные устройства.
3. Компьютерная. В категорию включены ЭВМ высшего уровня и микроконтроллеры.

Функции мехатронных систем

Мехатроника призвана решать проблемы преобразования входящей информации в требуемые механические движения. При их проектировании используется принцип обратной связи. Это означает интеграцию нескольких элементов разной природы в один функциональный модуль. Специальность людей, которые занимаются выполнением операции, может быть разной. В идеале при полном предоставлении нужной информации удается достичь планируемого результата.

Среди функций, присущих мехатронным системам, выделяют четыре наиболее важные:

• управление механическим движением с одновременной обработкой поступающих от сенсоров данных;
• согласование действий с внешними источниками влияния;
• взаимодействие с оператором в режиме реального времени или автономно;
• организация обмена информацией между всеми элементами системы.

Преимущества направления

Мехатроника и робототехника активно развиваются. При этом новые специалисты используют в работе накопленный опыт и готовы к изучению данных.

Преимущество дисциплины по сравнению с обычными средствами автоматизации:

• относительно низкая стоимость, достигаемая интеграцией, стандартизацией и унификацией элементов;
• точная реализация сложных движений за счет методики интеллектуального управления;
• долговечность, надежность, помехозащищенность;
• компактность и совместимость модулей;
• отличные динамические и массогабаритные характеристики.

Михаил, Московский энергетический институт

Поступил в МЭИ, потому что вуз закончили знакомые, и часто слышу о нем положительные отзывы. В вузе дают хорошие знания по математике и инженерной графике, считается что МЭИ в этом чуть ли не лучший. На наши лекции приходят студенты из других университетов. До этого учился в МИИТе, он совсем не оправдал ожиданий. Сейчас я от своего института в восторге. В отличие от многих других вузов, нас не грузят по гуманитарным дисциплинам, а ключевые предметы связаны с механикой. Мы не особо изучаем языки программирования: была легкая интрижка с С++ и все. А реализовывать свои проекты трудно, потому что нет ни человека, который поможет советом, ни хорошего оснащения, ни хорошего доступа к имеющемуся оборудованию. Если говорить про качество образования, то в предыдущем семестре у нас вел пары по одному предмету наш же староста, который сам ничего в этом не понимает. Нет вовлеченности и поощрения для создания проектов — это действительно огорчает в вузе. Мало практики, тонны теории. Без применения знаний это всё забывается на раз.

Подготовка кадров

Мехатроника и робототехника — дисциплины, которые черпают знания из точных, естественных и гуманитарных наук. Желающие освоить профессию сталкиваются с необходимостью изучить множество дисциплин.

Среди них такие направления:

• инженерное дело;
• программирование;
• кибернетика;
• механика;
• принципы автоматического управления;
• гидравлика;
• детали мехатронных модулей.

Преодолеть тернистый путь и стать профессионалом в этой области молодым людям помогают пытливый ум, стремление к инновационным и нестандартным решениям, глубокие знания прикладных дисциплин, желание опережать время. Хорошим подспорьем станет знание английского языка. Оно открывает возможность найти хорошо оплачиваемую работу за рубежом.

Где учиться по специальности мехотроника и робототехника, зависит от города проживания, результатов ЕГЭ, финансовых возможностей будущего абитуриента. Обучение ведут столичные и региональные ВУЗы.

В Москве абитуриентов ждут:

• технологический университет МГУПИ;
• государственный технический университет им. Э. Баумана;
• технологический университет «Станкин»;
• Петербургский университет путей сообщения.

Профильные факультеты занимаются подготовкой специалистов высокого класса, способных работать со сложными техническими агрегатами и комплексами, используемыми для выполнения определенных функций. Молодые кадры также ориентированы на научно-исследовательскую работу, проектирование сложных роботизированных механизмов. Они проходят курс подготовки управления существующей техники, оттачивают организаторские способности.

Чем занимается мехатроника

Первоначальная задача мехатроники — сконструировать механизм, который приводится в движение с помощью электричества и управляется программно. Со временем перед специалистами вставали новые проблемы, для решения которых приходилось искать ответы в других областях науки. Теперь сложные мехатронные системы должны не просто двигаться, подчиняясь командам компьютера, но и собирать и анализировать внешние данные, делать соответствующие выводы и менять свое поведение, используя встроенные алгоритмы.

системы мехатроники

Обязательно предусматривается возможность взаимодействия с оператором. Все компоненты такой системы связаны воедино, обмениваются информацией и энергией. Но соединить разнородные детали и снабдить их источником питания недостаточно: мехатронная система должна обладать новыми особенностями, не характерными для ее звеньев, чтобы эффективно функционировать.

Автоматы, способные передвигаться и реагировать на внешнюю среду, обладающие зачатками искусственного интеллекта, заставляют вспомнить и о роботах. В самом деле, робототехника — одно из направлений мехатроники. Поэтому современная мехатроника и робототехника изучаются в комплексе, чтобы будущие специалисты реализовали свои таланты в разных отраслях, занимались как сугубо теоретическими задачами, так и решали производственные вопросы.

Эти ветви знания с каждым днем все сильнее влияют на нашу повседневную жизнь. Сферы их применения не ограничиваются промышленностью, военными операциями, космическими исследованиями, работой с опасными веществами и представлениями с участием андроидов и зооморфных роботов.

зооморфный робот

Компьютеры, стиральные машины и другая бытовая техника, кресла для инвалидов, офисное оборудование, автопилот и система автоматической парковки в машине, тренажеры-симуляторы для медиков, пилотов и водителей — в создании и совершенствовании этих приспособлений проявили себя профессионалы от роботостроения и мехатроники.

Что же такое мехатроника?

Не можешь остановить хаос – возглавь его. В адаптированном под наш случай варианте можно сказать: не можешь остановить роботизацию – изучай мехатронику, и создавай роботов.

Мехатроника — наука, объединившая в себе знания точной механики с электронными, компьютерными и электротехническими элементами, которые позволяют создавать, эксплуатировать и обслуживать новые виды машин, устройств и механизмов.Сам термин был введен в 1969 году, как объединенный вариант «механики» и «электроники».

Практическое применение мехатроники

Мехатроника звучит как некое абстрактное понятие, результаты работы специалистов которой, также туманны. Но на самом деле, все более чем осязаемо:

• изготовление оборудования и станков для автоматизации технологических процессов;
• создание новых роботов;
• разработка космической, военной, авиационной техники (такой, как тренажеры для пилотов);
• в автомобилестроении используются мехатронные системы (стабилизации движения, автоматическая парковка и другие).
• специалисты направления участвуют в разработках микромашин (биотехнологии и медицина);
• мехатроника используется для создания практически любой современной бытовой техники: от стиральной до швейной машины.

Специалист, а это техник-мехатроник, занимается проектированием и исследованием автоматических машин и автоматизированных систем, которые используются на различных промышленных и производственных предприятиях.

Самыми востребованными профессиями мехатроники являются: инженер-электроник, сервисный инженер, педагог (школы, ВУЗы, курсы), электротехник, программист, робототехник, кибернетик, конструктор.

В связи с популярностью направления получить образование можно как в высших учебных заведениях и техникумах, так и на специализированных курсах. Подготовка специалистов сводится к достижению некоторых основных умений:

• разработка информационных, электромеханических, электрогидравлических и микропроцессорных макетов модулей систем;
• написание ПО для осуществления контроля над мехатронными устройствами;
• создание мехатронных систем, их отладка и модернизация;
• составление сопутствующей документации (инструкция, лицензионные паспорта и прочее). Безусловно, не каждый сможет стать столь универсальным и широкопрофильным специалистом, но овладение даже несколькими из перечисленных навыков, поможет занять свое место в направлении: наладчики ЧПУ станков, механики, проектно-конструкторская деятельность и другие.

Мехатроника и робототехника: почему используется в «связке»?

Часто эти понятия используются вместе. Причина тому проста: робототехника считается самым востребованным направлением мехатроники. Кроме того, такое название специальности дает понимание того, что специалист будет заниматься разработкой роботов и роботизированных систем, станков с ЧПУ и аналогичных устройств.

Какие зарплаты?В связи с популярностью роботов и прочей умной техники, а также популярностью создателей этих устройств, будущие студенты выбирают мехатронику, не только как перспективную, но и как хорошо оплачиваемую отрасль. Так ли это, и какие зарплаты у мехатроников? В связи с тем, что мехатроника и робототехника – широкое понятие, то и применение навыков специалистов может быть в разных сферах и на различных этапах производственных процессов.

Можно работать над созданием новым никому еще не известных систем и развивать собственные идеи, создав стартап (о стабильной заработной плате на начальных этапах говорить не приходится), или стать частью команды (частного или государственного предприятия).

Так, к примеру, специалист по наладке станков с ЧПУ может рассчитывать на заработную плату от 300 до 500 долларов в странах со слабо развитым направлением роботизированных систем, и от 700 дол. в государствах, где специальность считается престижной. Японские IT-робототехники получают среднюю заработную плату в районе 3,5-4 тысяч долл., опытные южнокорейские инженеры получают от 1000 до 3500 долл., виртуозные американские коллеги могут рассчитывать на оплату до 10 тыс. долл. ежемесячно.

Дисциплины, входящие в курс обучения

Среди основных предметов, которые предстоит изучить будущим студентам, наибольшее значение имеют:

• теория математического управления,
• основы мехатроники и робототехники,
• физика,
• детали мехатронных модулей, роботов и их конструирование,
• инженерная и компьютерная графика,
• микропроцессорная техника в мехатроние и робототехнике,
• программное обеспечение мехатронных и робототехнических систем,
• теория автоматического управления,
• электронные устройства мехатронных и робототехнических систем,
• электротехника,
• электрические и гидравлические приводы мехатронных и робототехнических устройств.

Чем занимается инженер-мехатроник?

Итак, инженер-мехатроник – это специалист, который занимается разработкой механизмов, а также специальных компьютерных программ, управляющих этими механизмами по заранее заданному алгоритму.

В целом, направлений работы у таких специалистов три:

• разработка (проектирование) мехатронных систем и роботов;

• написание специальных программ для управления роботами, разработка алгоритмов машинного обучения;

• обслуживание и настройка мехатронных систем.

На практике же любой мехатроник одновременно является и робототехником. Более конкретно его обязанности можно перечислить в нескольких пунктах:

1. моделирование и проектирование мехатронных систем;

2. подбор нужных материалов для будущего механизма;

3. контроль за работой техников, участие в монтаже;

4. пуск и ввод в эксплуатацию готового механизма;

5. организация работ по обслуживанию робота или мехатронной системы;

6. настройка и отладка программного обеспечения;

7. ведение необходимой документации (проектно-сметных работ, отчетов по пуску и наладке оборудования, работе систем и т.д.);

8. обучение техников-специалистов, которые управляют роботом;

9. контроль за наличием запасных частей и расходных материалов для робота.

Как видим, обязанностей много и большая их часть связана непосредственно с работой на производстве. Большая часть инженеров-мехатроников задействована именно в промышленной сфере.

Другие места работы – это научные центры, где разрабатываются прототипы новых и перспективных машин. При этом одни инженеры-мехатроники отвечают за разработку механических частей, другие за создание печатных плат и микросхем, третьи – за написание программ.

Приобретаемые навыки

В результате освоения специальности выпускники приобретают следующие знания и умения:

1. Владение одним иностранным языком.
2. Анализ актуальности разрабатываемых продуктов.
3. Разработка макетов инновационных машин и роботов.
4. Создание специальных программ, способных управлять разрабатываемыми объектами мехатроники и робототехники.
5. Составление технической документации для производства разнообразных деталей и модулей.
6. Проектирование и составление особых схем для создания новых машин и роботов.
7. Проведение экспериментальных работ на инновационных образцах.
8. Умение осуществлять сборку проектируемых объектов.
9. Обеспечение контроля за соблюдением всех необходимых норм и правил в процессе изготовления машин и роботов.
10. Умение оформлять лицензии и патенты на вновь созданную продукцию.
11. Постоянное совершенствование уже имеющихся продуктов, способность наладить их функционирование, а также осуществить их перепрограммирование.
12. Составление инструкций по эксплуатации к производимой продукции.