Електроустаткування, електроніка, датчики, виконавчі пристрої і механізми та мікропроцесорна техніка з програмним забезпеченням є важливими складовими частинами сучасного автотранспортного засобу. Їх синтез та взаємне застосування привело до виникнення нової області техніки – мехатроніки. Завдяки досягненням в області напівпровідникової техніки та мікроелектроніки кардинально удосконалені відомі бортові пристрої та розроблені і широко застосовуються нові автоматичні керуючі системи.
Автомобільні мехатронні системи мають одну загальну властивість – вони керують неелектричними процесами, але самі керуються від електронної автоматики, при цьому первинними джерелами керованих сигналів є людина (водій), програма, яка закладена в електронну пам'ять, та вхідні неелектричні впливи.
Основні причини прискореного розвитку мехатроніки наступні:
розповсюдження засобів обчислювальної техніки в сучасному суспільстві;
великі можливості обчислювальної техніки і вміння їх використовувати широкими колами населення привели до того, що в автомобіль без електронних систем став неконкурентоздатним;
розвиток електронних систем сприяв появі нормативних документів, в яких регламентовані гранично допустимі техніко-економічні показники автомобілів. Деякі з таких нормативів не можуть бути дотримані без використання електронних систем. Наприклад, обмежується токсичність вихлопних газів і максимальна витрата палива.
Найбільшого поширення в сучасному автомобілі набули функції управління і відображення інформації. Мехатронні системи управляють роботою двигуна, трансмісії, ходової частини, рульового управління, гальмівної системи, кузова, системи електроживлення і комунікацій. Візуальні індикатори показують значення безлічі різноманітних параметрів: від традиційних (наприклад, швидкість руху і частота обертання колінчастого валу) до тих, що не застосовувалися раніше.
Широко використовуються текстові повідомлення, відображення схематичного характеру (наприклад, автомобіль в плані з вказанням несправного вузла). Враховуючи завантаженість зорових аналізаторів водія, на багатьох автомобілях використовуються акустичні індикатори, що подають у разі потреби звуковий сигнал. Набули поширення синтезатори мови, що виробляють мовні повідомлення, наприклад, про відкриті двері, про необхідність пристебнути ремені безпеки, перевищення допустимої температури охолоджувальної рідини. Користуються популярністю розважальні електронні системи: радіоприймачі, телевізори, магнітоли.
Електронні системи зберігають великий обсяг необхідну інформацію в напівпровідникових запам'ятовуючих пристроях (НПЗП). Водій має можливість записати на машинному носієві інформацію про майбутній маршрут руху, розташування автозаправних станцій, список необхідних справ. Ці відомості виводяться на екран дисплея за командою водія або при настанні заданих водієм подій (моменту часу, подолання автомобілем заданої відстані).
Для виявлення причин дорожньо-транспортної пригоди в електронній системі зберігається інформація про передуючі аварії режими руху, дії водія, технічний стан транспортного засобу.
Електронні системи передають інформацію з автомобіля в автоматизовані системи керування (АСК) дорожнім рухом для організації оптимального управління світлофорами, дорожніми знаками (оперативно змінюється допустима швидкість, забороняється або дозволяється проїзд по деяких маршрутах і тому подібне). За допомогою передавальних пристроїв з автомобіля за бажанням водія можна викликати швидку допомогу, пожежників, міліцію, вести телефонні переговори.
Основні поняття інформаційних технологій. Місце інформаційних технологій в керуванні АТЗ
Технологія - це комплекс наукових і інженерних знань, реалізованих в прийомах праці, наборах матеріальних, технічних, енергетичних, трудових факторів виробництва, та способах їх з'єднання для створення продукту або послуги, що відповідає певним вимогам.
Поняття технології нерозривно пов'язана з машинізацією виробничого або невиробничого, перш за все управлінського, процесу. Управлінські технології грунтуються на вживанні комп'ютерів і телекомунікаційної техніки.
Поняття інформаційної технології (ІТ) з'явилося з виникненням інформаційного суспільства, основою соціальної динаміки в якому є не традиційні, матеріальні, а інформаційні ресурси - знання, наука, організаційні питання, інтелектуальні здібності людей, їх ініціатива і творчість.
Інформаційна технологія - сукупність методів і засобів збору, обробки і передачі даних для отримання інформації нової якості і її використання на базі обчислювальної і інформаційної техніки.
Сучасний транспортний засіб є своєрідним транспортним роботом, відмінною особливістю якого є наявність гнучкої комп’ютеризованої системи, яка забезпечує навігацію та керування процесом руху транспортних засобів. Можна навести багато прикладів вже існуючих реалізацій автономних транспортних засобів.
Для забезпечення пересування транспортного засобу та роботи його механізмів і агрегатів не можна обійтися без електронних та інформаційних технологій. Особливо це відноситься до сучасних транспортних засобів, у яких робота різних агрегатів і вузлів пов’язана з використанням електричних, електромеханічних та електронних приладів і пристроїв. Це є основою як для електронних систем керування автомобільними двигунами, так і іншими агрегатів автомобілів: зчеплення, коробки передач, кермових приводів, гальмових пристроїв, підвіски.
Мехатроніка як засіб застосування ІТ на автотранспорті
Неможливо вивчати інформаційні технології в керуванні АТЗ у відриві від електронних та механічних технологій. В автотранспортних засобах, як і в інших галузях науки та техніки, обчислювальна техніка та породжені нею інформаційні технології використовується спільно з елементами автоматики та електроніки. Навіть сам бортовий комп’ютер - це єдине ціле електроніки (мікропроцесорної техніки) та мови програмування.
У зв‘язку з цим виникла мехатроніка – нова область науки і техніки, присвячена створенню та експлуатації машин і систем з комп’ютерним керуванням рухом, котра базується на знаннях у області механіки, електроніки та інформатики і мікропроцесорної техніки. У цьому визначенні підкреслена триєдина сутність мехатронних систем, у основу побудови котрих закладена ідея глибокої взаємної залежності механічних, електронних та комп’ютерних елементів.
На практиці раціональне сполучення механічних, електронних та інформаційних технологій знаходить своє відбиття в інформаційній технології на логічному і фізичному рівнях керування агрегатами, підсистемами і ланками транспортних засобів. Так, бортовий обчислювальний комплекс сучасного автомобіля (АБОК) дозволяє визначити необхідні терміни обслуговування його вузлів і агрегатів, забезпечує діагностику несправностей відповідної транспортної машини. Маршрутний комп’ютер і навігаційна система, що входять до складу сучасного АБОК, дозволяють раціонально керувати рухом автомобіля.
Паралельно із комп’ютеризацією ТЗ відбувається їх інтелектуалізація. Вона теж базується на інформатиці і застосуванні АБОК у так званих думаючих або Smart-автомобілях. В мехатрониці велику роль відіграє не тільки аналіз керуючих процесів, але і робота електричних виконавчих механізмів. Це стосується не тільки транспортних засобів (ТЗ), але й транспортних технологій (ТТ) та керування транспортними процесами (ТП). Загалом ТТ та ТП на сучасному етапі розвитку транспортних систем слід розглядати як сукупність інформаційних технологій керування рухом.
Сукупність принципів та закономірностей мехатронізації ТЗ, ТМ та ТТ визначає транспортна мехатроніка, що розповсюджує принципи мехатроніки на будь-які об’єкти транспорту.
Інтелектуалізація транспортних машин та систем за допомогою інформаційних технологій дозволяє створити принципово нову транспортну технологію керування рухом транспорту та оптимізувати маршрутну мережу великого міста. Усі ознаки інформаційної та інтелектуальної технології є у супутникової навігаційної технології (СНТ), яка широко застосується на транспорті для навігації транспортних засобів та їх просторово-часової орієнтації.