Например, Бобцов

К ВОПРОСУ О ТЕРМИНОЛОГИИ В ОБЛАСТИ МЕХАТРОНИКИ

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

УДК 621.865.8
К ВОПРОСУ О ТЕРМИНОЛОГИИ В ОБЛАСТИ МЕХАТРОНИКИ
Е.В. Шалобаев, Р.Т. Толочка
Рассматриваются актуальные вопросы терминологии в области мехатроники в связи с 25-летием появления в России термина «мехатроника», а также – распространением терминов, рекомендованных постоянным комитетом по стандартизации терминологии Международной организации по теории машин и механизмов. Ключевые слова: мехатроника, микро- и наномехатроника, терминология, международный транслятор, микросистемная техника, уровневый подход, триада «сенсоры–контроллер–актюатор».
В канун 25-летия выхода в свет русского издания монографии «Мехатроника» японских ученых под редакцией Т. Исии [1] необходимо вернуться к проблемам терминологии в области мехатроники. Можно с полной уверенностью констатировать, что становление мехатроники как науки состоялось, что показывают публикации [2–5], отражающие положение дел как в науке и технике, так и в деле подготовки специалистов в рассматриваемой области [6–10]. При этом, несмотря на две волны интереса к рассматриваемой проблеме [11–22], общепризнанная терминология до сих пор отсутствует.
В России действует государственный образовательный стандарт для подготовки специалистов в области мехатроники, который является лишь отраслевым нормативным документом. В первой (1995 г.) и второй (2000 г.) редакциях даны определения термина «мехатроника». В последней редакции ФГОС-2009 определен как сам термин «мехатроника», так и термин «мехатронная система» [10].
Мехатроника – область науки и техники, основанная на системном объединении узлов точной механики, датчиков состояния внешней среды и самого объекта, источников энергии, исполнительных механизмов, усилителей, вычислительных устройств.
Мехатронная система – единый комплекс электромеханических, электрогидравлических, электронных элементов и средств вычислительной техники, между которыми осуществляется постоянный динамически меняющийся обмен энергией и информацией, объединенный общей системой автоматического управления, обладающей элементами искусственного интеллекта.
Постоянный комитет по стандартизации терминологии Международной организации по теории механизмов и машин (ТММ) (PС «A» IFToMM) в 2002 г. разослал проект, в котором предлагались трактовки терминов для использования в области мехатроники. После ознакомления научной общественности с указанным проектом и заключениями ряда экспертов [14] PK «A» IFToMM были подготовлены рекомендации по терминологии в области мехатроники, принятые IFToMM [15]. В международном трансляторе по ТММ даны термины и их толкование как на английском, так и на русском языке.
Несмотря на наличие рекомендаций IFToMM, их использование не стало общепринятым фактом. Так даже в широко известных и используемых книгах проф. Ю.В. Подураева и его коллег [3, 5, 6] есть упоминания о рекомендациях IFToMM, которые, однако, фактически не используются. Интерес к проблемам терминологии в области мехатроники периодически проявляется, как это следует из работ [12– 17], а также [18–22].
Данная проблема была обсуждена на 23-й и 24-й рабочих совещаниях комитета «А» IFToMM (Беларусь, Гомель, 2010; Германия, Ильменау, 2012) [20], и данная публикация, принадлежащая членам РК «А», является реализацией одного из направлений принятых на них решений по ознакомлению широкой научной общественности с рекомендациями международного транслятора в области мехатроники. В качестве иллюстрации приведем ряд следующих терминов на русском языке.
Мехатроника – связующая комбинация механики, электротехники, электроники и информационных технологий для создания технических систем с искусственным интеллектом, в особенности механизмов и машин.
Мехатронная система – система, созданная на основе принципов мехатроники. Мехатронный подход – интегральный междисциплинарный подход к разработке мехатронных систем. Микромехатроника – подобласть мехатроники, относящаяся к устройствам и системам с размерами в несколько миллиметров и меньше. Наномехатроника – подобласть мехатроники, относящаяся к устройствам и их системам, соизмеримым с молекулами. Адаптивная механика – раздел мехатроники, в котором рассматриваются интеллектуальные устройства и адаптивные структуры, способные к изменению их поведения в соответствии с изменениями в окружающей среде и их внутреннего состояния.

148

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 5 (81)

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

Актуатор – устройство, оказывающее непосредственное воздействие на процесс, другие механические устройства или окружающую среду для выполнения какого-либо полезного действия.
Интеллектуальный актуатор – автономно действующий актуатор, состоящий из сервопривода и вычислительного устройства с соответствующим программным управлением, служащим для управления, восприятия и обмена информацией.
Интеллектуальная машина – машина, обладающая искусственным интеллектом. Интеллектуальный материал – композиционный материал (структура), обладающий свойствами, соответствующими примитивному интеллекту. «Умный» материал (система, продукт) – материал (система, продукт), способный к достаточно сложному поведению за счет присущих ему свойств искусственного интеллекта. Адаптивная машина – интеллектуальная машина, обладающая интеллектуальным свойством адаптивности. Активный материал (структура) – материал (структура), способный реагировать на возмущения, благодаря внутреннему преобразованию энергии или изменению собственных параметров. Механизм переменной структуры (с переменными параметрами) – pегулируемый механизм, структура (параметры) которого могут быть изменяемы. Регулируемая структура – структура, параметры или компоновка составляющих которой могут изменяться с целью улучшения функционирования. Интеллектуальный датчик – автономная единица, интегрирующая в себе функции ощущения, восприятия, переработки аналогового и дискретного сигнала, автоматической и самокалибровки и компенсации. Система датчиков – система, состоящая из нескольких датчиков, используемая с целью дополнения данных одного датчика данными, полученными от других. Архитектура мехатронной системы – иерархия или устройство компонентов мехатронной системы. Решающая система – часть мехатронной системы, которая оценивает воспринятую информацию и планирует последующие действия. Автоматизированная система управления – система для автоматического управления, обычно основанная на использовании компьютеров. Исполнительная система – часть мехатронной системы, которая управляет работой машины на основе данных, полученных от решающей системы или непосредственно от системы восприятия (от датчиков). Система восприятия – часть мехатронной системы, которая выполняет сбор, хранение, переработку и распределение информации о состоянии машины и окружающей среды. Самоорганизующая система – система, которая полностью или частично формирует свою структуру путем самоорганизации. Самоорганизация – способность создавать структуру без каких-либо внешних воздействий; свойство системы, заключающееся в ее способности к возникновению. Саморегулирование – способность машины достигать и поддерживать желаемое поведение при работе в окружающей среде, которая претерпевает конечные изменения во времени. Самовосстановление – способность машины к восстановлению работоспособности. Самодиагностика – способность машины контролировать и оценивать рабочее состояние. Указанные выше термины в англоязычной литературе используются около 10 лет, их толкование не является догмой и, естественно, должно корректироваться в процессе использования. Так, термин «мехатронный подход» должен, по мнению авторов данной публикации, рассматриваться как часть системного подхода. Опыт применения термина «актуатор» показал, что в русской транскрипции лучше использовать написание «актюатор». Синонимом термина «решающая система» может быть использован термин «контроллер», широко применяемый в зарубежной и отечественной литературе. Термин «система восприятия» логично трактовать как «сенсорную систему». Отсюда мехатронная система может трактоваться как триада «сенсоры–контроллер–актюатор» [11]. Необходимо зафиксировать и уровневый подход к мехатронике, учитывая масштабный фактор. Иначе говоря, мехатроника относится к макромиру, микромехатроника – к микромиру, наномехатроника – к наномиру [11]. Требуется установить взаимосвязь между микро- и наносистемной техникой и мехатроникой, поскольку имеются отечественные журналы «Мехатроника» (ныне «Мехатроника, автоматизация, управление») и «Микросистемная техника» (ныне «Нано- и микросистемная техника»), в которых взаимосвязь между их предметными областями не оговаривается. В работах одного из авторов данной публикации [2, 11, 14, 23] такой уровневый подход к мехатронике был предложен, что нашло фактическое отражение в рассматриваемом международном трансляторе, но формально зафиксировано не был и требует такого закрепления. Также необходимо и закрепление тождества терминов «микросистемная техника» и «микромехатроника» [2]. Кстати, нужно зафиксировать различие терминов «сенсор» и «датчик», которое должно отражать физические и конст-

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 5 (81)

149

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

руктивные аспекты [24]. Можно уточнить, что систему, являющуюся частью другой системы, корректнее называть подсистемой. Есть и другие замечания.
Данная публикация является предложением для дискуссии, которая и должна учесть разные мнения и создать предпосылки для создания общепризнанной терминологии. Предстоящее в этом году вступление России в ВТО ставит вопрос об использовании международных стандартов, норм и рекомендаций для поддержания конкурентоспособности в области не только собственно торговли, но и различных форм отечественной продукции, в том числе и научной, что еще раз подчеркивает актуальность данной публикации. В ряде других научно-технических областей подобные международные трансляторы уже не только разработаны с участием постоянного комитета по стандартизации терминологии IFToMM [25], но и нашли широкое применение, о чем говорят многочисленные переиздания словаря-справочника [26].
1. Мехатроника / Под ред. Т. Исии. – Пер. с яп. – М.: Мир, 1988. – 318 с. 2. Шалобаев Е.В. Фундаментальные и прикладные проблемы развития мехатроники // Сборник:
Современные технологии / Под ред. С.А. Козлова. – СПб: СПб ГИТМО (ТУ), 2001. – С. 46–66. 3. Подураев Ю.В. Мехатроника: основы, методы, применение. – 2-е изд. – М.: Машиностроение, 2007. –
256 с. 4. Toločka R.T. Adaptive mechanics for mechatronics // The 22th Working Meeting of the IFToMM PC for
Standardization of Terminology, June 29–July, 2008. – Villeurbanne, France, Lyon : IFToMM, 2008. – P. 25–29. 5. Подураев Ю.В. Основы мехатроники. – М.: Изд-во МГТУ СТАНКИН, 2000. – 80 с. 6. Егоров О.Д., Подураев Ю.В. Конструирование мехатронных модулей: Учебник. – М.: Изд-во МГТУ СТАНКИН, 2004. – 360 с. 7. Toločka R.T. Engineering, mechatronics and its educational programs // Global Cooperation in Engineering Education: Innovative Technologies, Studies and Professional Development : the 3rd international conference proceedings, October 1–3, 2009. – Kaunas: Technologija, 2009. – P. 32–35. 8. Bansevičius R.P.; Toločka R.T., Macha Ewald, Pawliczek Roland. Adaptive mechanics: concept and course for mechatronics study programme // Mechatronic Systems and Materials: selected papers. – Opole University of Technology, 2007. – P. 7–14. 9. Toločka R.T., Macha E., Pawliczek R. Mechanical engineering and mechatronics: development of study programmes // Mechatronic Systems and Materials 2010. – Opole University of Technology, 2011. – P. 249–254. 10. ФГОС ВПО по направлению подготовки 221000 «Мехатроника и робототехника» (квалификация (степень) «Магистр»). – М., 2009. – 23 с. 11. Шалобаев Е.В. Микросистемная техника и мехатроника: особенности соотношения макро- и микроуровней // Микросистемная техника. – 2000. – № 4. – С. 5–10. 12. Аршанский М.М., Шалобаев Е.В. Мехатроника: основы глоссария // Мехатроника, 2001. – № 2. – С. 47–48. 13. Шалобаев Е.В. К вопросу об определении мехатроники и иерархии мехатронных объектов // Датчики и системы. – 2001. – № 7. – С. 62–65. 14. Шалобаев Е.В. К вопросу о международном трансляторе по мехатронике // Мехатроника. – 2002. – № 4. – С. 6–11. 15. Международный транслятор по науке механизмов и машин в редакции 2003, MMS-terms-2003 // [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.iftomm.3me.tudelft.nl, свободный. Яз. рус. (дата обращения 09.07.2012). 16. Шалобаев Е.В. Проблемы и тенденции развития терминологии в современных условиях // Микросистемная техника. – 2004. – № 4. – С. 29–32. 17. Шалобаев Е.В. Определение неологизма «мехатроника» и его развитие // В кн.: Проблемы интеллектуального управления в авионике. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2005. – С. 12–18. 18. Осипов Ю.М. К вопросу о развитии понятия «мехатроника» // Доклады ТУСУРа, июнь 2010. – № 1 (21). – Ч. 2. – С. 193–198. 19. Кориков А.М. О развитии понятия «мехатроника» // Доклады ТУСУРа, июнь 2010. – № 1 (21). – Ч. 2. – С. 199–202. 20. Shalobaev Е.V. Mechatronics: Today Problems and Development trends of Terminology // Proceeding 23rd Working Meeting of the IFToMM Permanent Commission for Standardization of Terminology on MMS Minsk. – Gomel, Belarus, June 21–26, 2010. – P. 111–118. 21. Кориков А.М. Еще раз о мехатронике как о науке // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2011. – № 1. – С. 2–8. 22. Толочка Р.А., Шалобаев Е.В. Терминология в области мехатроники // Материалы Международной научной школы «Фридлендеровские чтения», BVP-2011. – СПб: ИПМаш РАН, 2011. – С. 38–44. 23. Шалобаев Е.В., Старжинский В.Е., Шилько С.В. Тенденции развития современной трибологии на микро- и наноуровнях // Труды Международного симпозиума: Гидродинамическая теория смазки. В 2-х томах. – М.: Машиностроение, 2005. – Т. 2. – С. 289–295.

150

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 5 (81)

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
24. Шалобаев Е.В. Сенсорика и 21 век // Датчики и системы. – 2001. – № 1. – С. 63–65. 25. Starghisky V.Е., Shalobaev Е.V., Shеrbаkоv S.V. On compiling a terminological Reference-Dictionary on
gearing // Proceedings of International conference «Power Transmissions'03», 11–12 September, 2003, Section I. – Sofia, Varna : БолгАН, 2003. – P. 180–186. 26. Гольдфарб В.И., Старжинский В.Е., Шалобаев Е.В. и др. Словарь-справочник по зубчатым передачам: русско-англо-немецко-французский / Под ред. В.Е. Старжинского. – Изд. 5-е. – Гомель: ИММС НАН Б, 2011. – 220 с.
Шалобаев Евгений Васильевич – Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, кандидат технических наук, доцент, профессор, shalobaev47@yandex.ru Толочка Римантас Тадас – Каунасский технологический университет, доктор технических наук, профессор, tadas.tolocka@ktu.lt

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 5 (81)

151