W niniejszej publikacji omówiono wybrane zagadnienia związane z wykorzystaniem urządzeń oraz systemów mechatronicznych w podwoziach zrobotyzowanych wybranych pojazdów specjalistycznych, które poruszając się w trudnym terenie wykonują zadania przewidziane dla ich bieżącego zastosowania. Podano wymagania dla takich podwozi oraz systemów jak również zaprezentowano koncepcję podwozia zrobotyzowanego dla robota mobilnego. Wyjaśniając zagadnienie autor starał się posługiwać opisem rozwiązań, zamontowanych w istniejących podwoziach zrobotyzowanych. Autor skupił się na pokazaniu takich rozwiązań mechatronicznych, które mogą nie być szerzej znane Czytelnikowi jednak funkcjonują od wielu lat. Za wszelkie uwagi dotyczące prezentowanego materiału autor publikacji będzie bardzo wdzięczny.

Wdrażanie efektywnych i nowoczesnych rozwiązań technicznych, dla których przewidziano m.in. podniesienie jakości oraz ilości w szeroko rozumianym wytwarzaniu towarów oraz realizacji usług, nie ominęło praktycznie żadnego działu gospodarki narodowej, zarówno w sferze materialnej jak i w sferze niematerialnej. Nieodłączną cechą tego procesu było również, a może nawet przede wszystkim i to, że zalety psychofizyczne człowieka, takie jak siła rąk ludzkich, percepcja wzroku, możliwość wnioskowania i analizy sytuacji, itp., zaczęto wykorzystywać wyłącznie lub prawie wyłącznie w nadzorze lub kontroli nad realizacją działania tych wdrażanych rozwiązań technicznych. Należy pamiętać, że do tej pory w wytwarzaniu towarów oraz realizacji usług rola człowieka była wyłącznie sprawcza, wysiłkowa, bardziej angażująca siłę fizyczną człowieka niż jego postrzeganie (czytaj: zmysły). Od pewnego czasu rozwiązania techniczne, które umożliwiły zmianę roli człowieka ze sprawczej (wysiłkowej) na nadzorczą zaczęto określać urządzeniami i systemami mechatronicznymi, lub ogólnie, mechatroniką. To nowe pojęcie techniczne wyjaśnia poniższa definicja:

[Mechatronika - połączenie kilku różnych dziedzin nauki w ramach opracowania optymalnych rozwiązań technicznych oraz realizacji sterowania różnymi mechanizmami w celu uzyskania możliwie najlepszych efektów.]

Do tych kilku dziedzin nauki, wspomnianych w powyższej definicji, które w praktyce wchodzą w skład mechatroniki zaliczamy głownie elektromechanikę, czyli elektrotechnikę (i dziedzinę pokrewną, np. elektronikę) wraz z mechaniką (i również dziedziną pokrewną, np. wytrzymałością materiałów) oraz automatykę, czyli oprogramowanie (i dziedziną pokrewną, np. programy symulacyjne typu MATLAB) wraz ze sterowaniem (i tutaj również dziedziną pokrewną, np. teorią sterowników cyfrowych typu sterowniki PLC). Powyższe „przenikanie” się wzajemne różnych dziedzin nauki celem utworzenia nowej dziedziny – mechatroniki ilustruje rysunek 1.

Rysunek 1: Różne dziedziny nauki „tworzące” mechatronikę

Przykładowo, w dziedzinie transportu (branży bezpośrednio związanej z niniejszą publikacją) dotychczasowe sterowanie pracą koparki budowlanej (które możemy nazwać tradycyjnym), polegało na ręcznym uruchamianiu przez operatora maszyny znajdujących się w kabinie koparki dźwigni (ruchomych „gałek”), które były połączone z zaworami rozdzielającymi hydraulicznymi oraz polegało na obserwacji optycznej (niejednokrotnie dalekosiężnej) stopnia urobku łychy koparki. W obecnym zaś „wydaniu” konstrukcji koparki budowlanej spotyka się rozwiązania mechatroniczne, wykorzystujące sterowanie pracą maszyny z kabiny za pomocą tzw. joysticka oraz zastosowano obserwację urobku łychy koparki przez obserwację obrazu na monitorze LCD, do którego obraz z przestrzeni roboczej koparki przekazywany jest „na żywo”, czyli w tzw. trybie ON – Line z kamery (lub kamer) o odpowiedniej rozdzielczości, umieszczonej na wysięgniku koparki. W takim podejściu do zaprojektowania nowoczesnej maszyny budowlanej wykorzystuje się również zamiast zaworów hydraulicznych, sterowanych ręcznie dźwigniami zawory sterowane elektromagnetycznie (tzw. elektrozawory), dalej, stosuje się nowoczesną bezstykową kontrolę położenia elementów ruchomych, takich jak tłoczyska siłowników hydraulicznych oraz wykorzystuje się układy sterowania cyfrowego, oparte o zaawansowaną technikę mikroprocesorową. Realizacja powyższego, czyli nowego w zasadzie podejścia do budowy maszyny budowlanej wymaga wcześniejszego przetestowania symulacyjnego „jej konstrukcji” zanim wdroży się ją do produkcji. Kabinę nowoczesnej koparki jednonaczyniowej ilustruje rysunek 2. [Źródło: miesięcznik Kruszywo, nr 3/2017].