Мехатронные системы в торговле.

Введение

Многие технические процессы и продукты в области механического и электрического машиностроения демонстрируют растущую интеграцию механики с цифровой электроникой и обработкой информации. Эта интеграция происходит между компонентами и информационными функциями, в результате чего образуются интегрированные системы, называемые мехатронными системами.
Их разработка включает в себя поиск оптимального баланса между базовой механической структурой, реализацией датчиков и исполнительных механизмов, автоматической обработкой информации и общим контролем. Важное значение имеют одновременное проектирование механики и электроники, аппаратного и программного обеспечения и встроенных функций управления, в результате чего создается интегрированный компонент или система. Этот технический прогресс имеет очень большое влияние на множество продуктов в области механического, электрического и электронного машиностроения и изменяет конструкцию обычных электромеханических компонентов и прецизионных механических устройств с возрастающей напряженностью.
Мехатроника - термин, созданный японцами для описания интеграции машиностроения и электроники. Более конкретно, это относится к автоматизации машин путем введения компьютеров и другого электронного оборудования для разработки системы, которая обеспечивает новые функции и возможности с большей точностью и меньшими затратами.
До 1970-х годов большинство промышленных товаров и оборудования, таких как станки, производственное оборудование и бытовая техника, в основном основывались на механических принципах с очень небольшим количеством электрических и электронных функций. Но после семидесятых годов произошли изменения в технологии этих продуктов, и изменение заключалось в увеличении содержания электрических и электронных систем, интегрированных с механическими частями продуктов.
1 История создания мехатронных систем

Интегрированная механическая электронная система semergefroma подходит для сочетания механики, электроники и управления / обработки информации. Таким образом, эти поля влияют друг на друга. Во-первых, наблюдается смещение функций от механики к электронике с последующим добавлением расширенных и новых функций. Наконец, системы разрабатываются с определенными внутренними автономными функциями. Для этих интегрированных механических электронных систем используется термин «мехатроника». был использован в течение нескольких лет.
Слово «мехатроника» было, вероятно, впервые создано японским инженером в 1969 году (Kyura and Oho, 1996). В литературе можно найти несколько определений. Технический комитет IFAC по мехатронным системам, основанный в 2000 году (IFAC-TC 4.2., 2000), использует следующее описание: «Многие технические процессы и продукты в области механического и электрического машиностроения демонстрируют растущую интеграцию механики с электроникой и обработкой информации. Эта интеграция происходит между компонентами (аппаратное обеспечение) и управляемой информацией функцией (программное обеспечение), в результате чего интегрированные системы под названием «Мехатронные системы».
Их разработка включает в себя поиск оптимального баланса между базовой механической структурой, реализацией датчика и исполнительного механизма, автоматической цифровой обработкой информации и общим контролем, и эта синергия приводит к инновационным решениям ». Следовательно, мехатроника является междисциплинарной областью, в которой следующие дисциплины действуют совместно:
1. Механические системы (механические элементы, машины, точная механика);
2. Электрические системы (микроэлектроника, силовая электроника, сенсорная и исполнительная техника);
3. Информационные технологии (теория систем, управление и автоматизация, разработка программного обеспечения, искусственный интеллект).
Решение задач по проектированию мехатронных систем выполняется как на механической, так и на цифровой стороне. Механическая система влияет на электронную систему и наоборот.
Электронная система влияет на конструкцию механической системы. Это означает, что одновременное проектирование должно иметь место с целью разработки общей интегрированной системы («органной системы»), а также создания синергетических эффектов. Еще одной особенностью мехатронных систем является интегрированная цифровая обработка информации.
За исключением основных функций управления, могут быть реализованы более сложные функции управления, например, вычисление неизмеримых переменных, адаптация параметров контроллера, обнаружение и диагностика неисправностей и, в случае неисправностей, конфигурация с избыточными компонентами. Следовательно, мехатронные системы развиваются с адаптивным или даже обучающим поведением, которое также можно назвать интеллектуальной мехатронной системой.


2 Полезные свойства мехатроники
Полезные свойства мехатроники получены из инновационного потенциала технологий и методов, их функциональной и пространственной интеграции. Первый источник инновации возникают в результате динамичного развития электронных и программно-технических комплектующих и их систематической интеграции раньше в чисто механические изделия.
Инновационные циклы электроники и информационных технологий намного короче, чем в механикае. Динамика дает ряд возможностей. Их интеграция может использоваться для создания мехатронных продуктов. Кроме того, новая комбинация известного производства технологий порождают второй источник возможностей. Технический прогресс позволяет включение электронных компонентов и программного обеспечения в чисто механический или электротехнические продукты. Это приводит к интеграции функций, ранее реализованных в других продуктах или создает новые функциональные возможности.
Основное допущение, необходимое для полного использования этих двух возможностей, заключается в функции продукта, а также в определении интерфейса.
Модуляризация означает формирование модульной структуры продуктов, в которых соединения между модулями менее различны, чем отношения внутри самих модулей. Это позволяет нам уменьшить взаимодействие между модулями для минимума. Интерфейс между модулями создан таким образом, чтобы обеспечить совместимость, даже если инновационная динамика компонентов различна, например, аппаратные компоненты другого продукта поколения или обновление программного обеспечения неизменного оборудования и т. д.


3 Использование мехатронных устройств в сфере торговли

 Внедрение мехатроники в производство особенно выгодно на предприятиях малого и среднего бизнеса (в том числе упаковочного), где большая часть оборудования отлаживается под конкретные и, как правило, регулярные заказы. Использование гибких электронных систем управления позволит делать это максимально быстро, удобно и дешево. Приведем наиболее яркие примеры использования мехатронных устройств в торговой сфере деятельности.
Автоматический механизм раздвижных дверей
Использование технологии стало основным преимуществом для многих людей, будь то различные бытовые приборы, автоматическое создание домашней утвари, а теперь даже и электрическая раздвижная дверь. Раньше люди никогда не испытывали удобство, создаваемое электрической раздвижной дверью, и привыкли только к традиционным дверям. Автоматический механизм раздвижных дверей становится действительно популярным в наши дни, особенно в большинстве коммерческих заведений. 
Есть много различных электрических механизмов раздвижных дверей, которые широко доступны на рынке в настоящее время. В отличие от прошлого, сейчас очень часто можно увидеть, как они работают в коммерческих, торговых, общественных зданиях, офисах и медицинских учреждениях во всех видах. С точки зрения любого пользователя, электрический механизм раздвижных дверей, как правило, быстрый, удобный и простой в использовании. Тем не менее, с точки зрения некоторых организаций, они предлагают эффективный, действенный и безопасный способ мониторинга или контроля получения доступа внутри своего здания, в то время как в других случаях это может придать зданию некоторый эстетический вид.


Роботизированная укладка

Рис.1

. Робот – укладчик.
Роботизированная укладка на поддоны не нова, но это то, что традиционно происходит с унифицированными упаковками одинакового размера. С учетом сегодняшних требований рынка к индивидуальной настройке для смешанных поддонов теперь требуются роботизированные системы, позволяющие определить размер упаковки, а также инструмент для сквозного монтажа, подходящий для различных размеров и материалов, а также достаточный вылет и полезная нагрузка. Программное обеспечение позволяет либо заранее планировать сборку поддонов, либо реагировать в режиме реального времени, когда посылки поступают в ячейку робота.
Перемещение пакетов вокруг складов - это то место, куда приходят самодвижущиеся транспортные средства (SDV). Эти мобильные транспортные средства, которые не нуждаются в навигационной инфраструктуре, доступны в диапазоне размеров и полезной нагрузки, предназначены для интеграции с поддонами, охватывающими конфигурации, которые включают подъем с Станции погрузки и разгрузки, конвейеры, зацепление тележки или верхняя плита для поддонов. Эти различные конфигурации, смешанные с бортовым интеллектом и динамическим планированием пути, позволяют SDV транспортировать поддоны в нужное место и в нужное время.
В отличие от своих предшественников (относительно AGV), SDV не перемещаются с помощью QR-кодов, магнитной ленты или кабелей, закрепленных в стратегически важных местах. Скорее, они используют датчики, встроенную интеллектуальную и картографическую программу, которая позволяет им найти свой путь через склад. Решение  OTTO является ярким примером современного решения для самостоятельного вождения транспортных средств для складов.
Ранние роботы лучше всего подходили для приложений большого объема и низкого разнообразия, но это меняется с новой сенсорной технологией и программным обеспечением, что, в свою очередь, позволяет использовать их в новых приложениях. Следовательно, роботы используются в постоянно растущих отраслях промышленности, а также на складах.
Доставка товаров дронами

Рис.2. Доставка дронами.
Сегодня в некоторых странах активно проходят испытания, связанные с доставкой товаров дронами. Один из ярких примеров такой компании- Amazon.
Amazon платит за программу, которая будет искать лучший способ, позволяющий сотням роботизированных самолетов безопасно летать по небу Британии.
Компания утверждает, что в конечном итоге это означает, что небольшие посылки прибудут в ваш дом в течение 30 минут с момента заказа их через Интернет.
Министры говорят, что хотят проложить путь для всех предприятий, чтобы начать использовать технологию в будущем, но им все равно придется убедить общественность в том, что автоматические беспилотники летают как безопасно, так и не нарушат частную жизнь людей.
Правительство Англии заявляет, что эта работа поможет ему разработать новые правила и положения на будущее, чтобы все компании могли воспользоваться технологиями беспилотных летательных аппаратов, которые, по его утверждению, могут в конечном итоге стоить миллиарды.
Amazon говорит, что проводит испытания в Великобритании, потому что правила более гибкие, чем в других странах.
Испытывается ряд систем, но в настоящее время фаворитом кажется машина, которая является частично самолетом и частично вертолетом.
Он может лететь со скоростью 50 миль в час (80 км / ч) на расстоянии 10 миль (16 км) или более от базы на высоте около 350 футов (100 м).
Когда он достигает адреса доставки, он спускается вертикально на специальный посадочный коврик, который покупатель помещает на свое имущество. Таким образом, появляется возможность посылать посылки на задний двор в целях безопасности.
Робот – товаровед

Рис.3. Робот – товаровед.
Восполнение запасов на полках, обнаружение и возврат неправильно расположенных товаров, отслеживание перемещения товаров по складу – вот те рутинные процессы, которые требуют огромных временных затрат в любом магазине. Для оптимизации данных процессов Walmart стала использовать роботов. Передвижной робот от Bossa Nova Robotics ездит по магазину, собирая информацию об актуальности ценников и стикеров на полках, обнаруживает аут-оф-сток отслеживает излишки товара, которые теперь располагаются на самом верху стеллажей для снижения числа визитов на склад для восполнения запасов. Робот совершает полный обход магазина раз в день, а некоторые отделы (продуктовые и потребительские товары) посещает дважды в сутки. По словам Джона Крецелиуса, вице-президента Walmart по централизованным операциям в США, робот повышает точность товарного учета, снижает текучесть персонала и улучшает покупательский опыт. На данный момент роботы задействованы в 50 магазинах сети, но Walmart все еще находится в поиске решений для лучшего использования технологии. «Нам нужно многое понять, прежде чем снабжать роботами все 4500 магазинов, включая способы техподдержки и обеспечения производительности, – говорит Джон Крецелиус. – Пока мы еще учимся использовать роботов и создавать ценность с их помощью»
Smart-тележка

Рис.4. Умная тележка.
Многие из вас не раз сталкивались с очередями в магазинах. Они бесят 40% покупателей. Очереди скапливаются из-за того, что 80% времени при расчёте покупателей на кассе тратится на перекладывание и сканирование товара.Существуют терминалы самообслуживания, но и у них скапливаются очереди так как там тоже надо перекладывать и сканировать.
$1,5B – потери ритейла от очередей из-за которых 63% покупателей отказываются от покупок
Наше решение экономит время. Покупатель сам сканирует товар по ходу перемещения в магазине используя сканер штрих-кодов на тележке. Там же есть весы и небольшой дисплей для учёта товара. Опционально мобильное приложение для ведения списка покупок, получения информации о товарах и прочего