04.03.10. Отчет каф. МЭ &quot

Аннотация по ознакомительной практике для студентов направлению
«Микросистемная техника. Оборудование. Робототехника»
Кафедра «Микроэлектроника» ведет подготовку студентов по следующим направлениям
подготовки:
инженеров:
· 210202 65 “Проектирование и технология электронно-вычислительных средств”;
· 210107 65 “Электронное машиностроение”.
бакалавров:
· 210200 62 “Проектирование и технология электронных средств”;
· 210100 62 “Электроника и микроэлектроника”
магистров:
210200 68 “Проектирование и технология электронных средств”;
Поэтому и тематика ознакомительной практики достаточно разнообразна - «Микросистемная техника. Оборудование. Робототехника».
Микросистемная техника
На кафедре «Микроэлектроника» ведется научная работа по разработке компонентов
микросистемной техники, к этим работам широко привлекаются студенты, большинство из которых в дальнейшем становятся аспирантами, защищаются и продолжают работать в этом
направлении.
Наступивший XXI век ознаменовал новое направление в развитии кремниевой технологии, основанной на объемных конструкционных свойствах кремниевых элементов. Это позволило создать новое поколение устройств, приборов и механизмов повышенной сложности, применяемых в радиотехнике, оптике, машиностроении, приборостроении, химии и биомедицине
на базе технологии микросистем (Microsystems Technology - МSТ). Инициирующим фактором в
развитии микросистемной техники стало появление так называемых микроэлектромеханических
систем - МЭМС (английская аббревиатура MEMS - microelectromechanical systems).
Микросистемная техника — это новое, быстро развивающееся научно-техническое
направление, целью которого является создание систем на основе микрооптикоэлектромеханических устройств с уникальным набором свойств, недоступных при их реализации в виде обычных макросистем. Микросистемная техника и микросенсоры основаны на применении материалов и технологий, совмещающих в себе информационные и энергопреобразующие компоненты,
в том числе созданные на базе использования технологии микроэлектроники, оптоэлектроники,
волоконно-оптической техники, акустоэлектроники и микромеханики, а также современных методов и технических средств автоматизированного проектирования.
Технологии микросистемной техники и микросенсорики применяются для создания измерительных и контрольных средств в космической технике, автомобильной промышленности,
машиностроении, пищевой промышленности, медицине, генной инженерии, городском хозяй-
стве, астрономии, охране окружающей среды, в целях информатизации экономики и совершенствования практики управления. Потребителями микросистемной техники являются:
- автомобилестроение (активная подвеска, автоматическое управление, навигация, системы безопасности, контроль движения);
- военная промышленность;
- ядерная энергетика;
- предприятий по переработке и утилизации ядерных отходов;
- космос (системы навигации и ориентации для космонавта в открытом космосе, малых спутников, строительство больших пространственных конструкций);
- судостроение;
- нефтехимической и пищевой промышленности;
- добывающие отрасли;
- строительная техника (определение наклона, напряжений и деформаций конструкций и т.д.);
- геологоразведка и добыча полезных ископаемых (системы определения положения и движения
бура при бурении скважин, инклинометрия, мониторинг нефте- и газопроводов и т.д.);
- сейсмические исследования;
- определение профиля дорог и магистралей;
- определение вибраций, ударов и других механических воздействий;
- робототехника (датчики и системы контроля кинематических параметров движения манипуляторов, специальные микророботы);
- спорт (контроль параметров движения спортсмена, спортивные тренажеры);
- медицина (контроль состояния пациента по параметрам его движения, реабилитационные тренажеры, активные протезы, система навигации и ориентации для слепых, управляемые катетерные медицинские зонды);
- технологии виртуальной реальности (3-х мерные "мыши", шлемы, перчатки, игровые системы,
профессиональные тренажеры и др.);
- бытовая техника (стабилизация, системы контроля бытовых приборов).
Микросистемная технология, базирующаяся на достижениях микроэлектроники, оптоэлектроники, акустоэлектроники, микромеханики и системных методах проектирования, в
настоящее время имеет универсальное применение и оказывает возрастающее влияние на развитие экономики, ее использование становится решающим фактором успеха при создании новых
изделий во многих областях техники. Развитие микросистемной техники и микросенсорики
признано приоритетным во всем мире.
Традиционно рынок МЭМС был направлен на автомобильный и вычислительный сегменты. В ближайшие 5 лет их потеснят коммуникационный и промышленный секторы. На основе многочисленных исследований рынка МЭМС-приборов, проведённых большим числом
маркетинговых компаний, прогнозируется рост рынка инерциальных датчиков с 835 млн. $
(2004г.) до почти 1350 млн. $ (2009г.)
В России в эксплуатации находится около 1 млрд. средств измерений температуры, давления, расхода, массы, химического состава, физических свойств и структуры веществ и материалов и других параметров. Однако уровень оснащения народного хозяйства средствами измерения, контроля и управления крайне низок, номенклатура этих средств ограничена, техникоэкономические показатели - неудовлетворительны. Работы по созданию микроэлектронных и
оптоэлектронных сенсоров и микросистем в нашей стране не достигли стадий практического
применения, научно-исследовательские заделы имеются, преимущественно, в оборонных отраслях промышленности. Для нормального развития экономики России выпуск измерительных и
контрольных средств с помощью этих технологий должен быть увеличен не менее, чем на порядок.
Развитие изделий МСТ стало экономически обоснованным и технически оправданным с
появлением нового поколения высоко интегрированных электронных и механических компонентов, способных обеспечить работу функционально завершенных систем объемом в единицы
кубических сантиметров.
Оборудование
Напишет Ануфриенко В.В.
Робототехника
Робототехника как направление возникло в МИЭТе совсем недавно, все начиналось с занятий со школьниками гимназии №1528, которые проводились аспирантами и преподавателями
кафедры «Микроэлектроника» в рамках подготовки к конференции «Творчество юных». Но к
этому направлению уже проявляется неподдельный интерес со стороны студентов. В первую
очередь это связано с тем, что учащиеся проходят полный цикл обучения, начиная с формирования идеи создания будущего робота и заканчивая выходом готового продукта. В отличие от
занятий кружка, студенты на более профессиональном уровне занимаются разработкой конструкций, расчетом и проектированием элементов роботизированных комплексов, подбором
компонентной базы: приводов, манипуляторов, двигательного аппарата.
Робототехнические комплексы популярны в области образования как современные высокотехнологичные исследовательские инструменты. Их использование в учебных заведениях
высшего профессионального образования позволяет реализовывать концепцию "обучение на
проектах". Применение возможностей робототехнических комплексов в инженерном образовании дает возможность одновременной отработки профессиональных навыков сразу по нескольким смежным дисциплинам: механика, проектирование и конструирование, теория управления,
схемотехника, программирование, теория информации. Востребованность комплексных знаний
способствует развитию связей между исследовательскими коллективами. Кроме того студенты
уже в процессе профильной подготовки сталкиваются с необходимостью решать реальные
практические задачи.