מבוא

ההיתוך של מכני, חשמל והנדסת תוכנה לתוך מערכות mechatronic יש באופן יסודי תעשיות בצורת ייצור רכב כדי דיוק בריאות מערכות אלה תלוי אינטראקציות מתואמות הדוק בין חיישנים, אקטוטורים, בקרים, ולעתים קרובות מפעילי אנוש - תיאום כי יותר ויותר מסתמכ על תקשורת אלחוטית (G) רשתות סלולריות שינוי פרדיגמטית במה שניתן להשיג בעוד 4G מציע שילוב רחב של תכונות מולקולריות של תפקוד סלולריות ייחודי של תאים 5G.

על רצפות המפעל המודרניות, כלי רכב מודרך אוטונומיים חייבים להחליף נתונים ממכשולים עם מתכננים מרכזיים בתוך מילימטרים. בניתוח מרוחק, לולאות משוב אפוקליפטיות דורשות שידור ללא תשלום על ידי latencies בלתי אפשרי למגע אנושי.ברובוטיקה נפוחה, עשרות יחידות דורשות העדכונים הסינכרון ללא התנגשויות.5G, שעוצבו מראש עם אוטומציה תעשייתית במוח, משנים את התרחישים האלה של קיבולת רדיו-ת של 5GR.

Core 5G Enablers for Mechatronic Systems

כדי להבין את ההשפעה על mechatronics, עלינו קודם כל לתפוס את היכולות הספציפיות שמפרידות 5G מקודמיומים שלה.בניגוד לסטנדרט LTE 4G מוכוון לצרכנים, 5G עוצב על ידי תעשיות אנכיות הדורשות תקשורת אולטרה-אכילה, נמוכה-עוצמה נמוכה (FLT:0GPP שחרר 15 ו-ReducationFLT:1), המוגדרות שלוש קטגוריות עיקריות אשר ישירות על גבי תיבות של תקשורת אלחוטיות, הן לא-קלריות רחבות, לא יכולות להיות בעלות גישה אוטומטית, אלא אם הן בעלות גישה אוטומטית, והן לקטגוריות תקשורת אלחוטית, והן לא יכולות להיות בעלות מערכת תקשורת אלחוטית, באופן בלעדיות, באופן בלעדי, לא אחידות, לא מוגדרות, אלא אם הן בעלות פרופיל תקשורת אלחוטית, באופן בלעדי, באופן בלעדי, ומערכת תקשורת אלחוטית, ומערכת תקשורת אלחוטית, באופן בלעדי, באופן בלעדי, באופן בלעדי, ומערכת תקשורת אלחוטית, באופן בלעדי, באופן בלעדי, באופן בלעדי, באופן בלעדי, באופן בלעדי, ומערכת תקשורת אלחוטית, ומערכת תקשורת אלחוטית, לא אחיד, באופן בלעדי, לא ניתן לקטגוריות תקשורת אלחוטית, לא ניתן לקטגוריות תקשורת אלחוטית, לא ניתן לקטגוריות תקשורת אלחוטית, לא ניתן לקטגוריות תקשורת אלחוטית, לא-מ

Mobile Broadband (eMBB)

בעוד לעתים קרובות קשור הורדות סמארטפונים מהירים יותר, eMBB גם מאפשר הזרמת וידאו ברזולוציה גבוהה ממצלמות מרובות על רובוט, בזמן אמת בדיקת נתונים שידור נתונים, ולהגדיל את המציאות מעצימות עבור אנשי תחזוקה. in mechatronics, זרוע רובוטית מצוידת עם 4K יחידות חיישן ראייה יכול לייעל תמונות גולמיות לרכיבה קצה עיבוד קצה, המאפשר זיהוי מורכב ללא עומס חישובי רוחב פס.

תקשורת נמוכה-לא-לנטית (URLLC)

כתובת URL היא ככל הנראה התכונה הקריטית ביותר של 5G לשליטה סגורה.זה מכוון לעקביות רדיו חד-צדדית של 0.5-1 מ"ר עם שערי שגיאות החבילה נמוך כמו 10-5.עבור מערכת mechatronic המבצעת לולאה שליטה בתנועה עם מחזור של 500 שניות, כי שקיפות היא יעילה עבור משימות פיקוח רבות, אם כי אוטובוסים מקומיים של קביעת התנגשות נשארים הכרחיים עבור מרווחי נשימה פנימית, אפילו ללא מגבלות הפעלה מרחוק (Crerections) ללא מגבלות הפעלה מרחוק, ללא מגבלות הפעלה מרחוק (Ricericericericericericial) ללא מגבלות הפעלה מרחוק) ללא מגבלות הפעלה מרחוק (RICERC) ללא מגבלות הפעלה מרחוק, כולל קווי בקרה מרחוק (RICER) ללא מגבלות הפעלה מרחוק) ללא מגבלות הפעלה מרחוק, כולל קווי בקרה מרחוק.

תקשורת מכונה-Type (mMTC)

מתקנים מכניים מודרניים לפרוס מאות רטט, טמפרטורה, לחץ וחיישנים מיקום. mMTC מאפשר עד מיליון מכשירים לקילומטר רבוע להתחבר בו זמנית, מכריע את היכולות של Wi-Fi או סטנדרטים סלולריים ישנים יותר.חיישנים אלה, לעתים קרובות סוללות מופעלות ופועלות במרווחי ספירה, משדרים חבילות זעירות עם מינימום מעל פני שטח. mTC מאפשר אלגוריתמים חיזוי לנפח של נתונים עשירים מכל סטולר, אשר אינם יכולים לספק אבטחה מהירה של לחץ דם ממוקד, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, כולל מגבלות אבטחה מעגלית של לחץ דם מתוחכמות, ללא מגבלות אבטחה מעגלית, כולל של 5 ממתכת.

רשת רשת Slicing and Time-Sensitive Networking

אדריכלות של 5G מאפשרת רשת רשת של רשת קידוד - יצירת רשתות וירטואליות מרובות על תשתית פיזית משותפת.מערכת חד-חמצני אחת יכולה להשתמש פרוסה אחת עבור תעבורת בקרת כתובת URLLC, אחרת עבור וידאו eMBB, ושלישית עבור נתוני חיישן mMTC, כל אחד עם גישה ייחודית של מערכת הפעלה אלחוטית של אבטחה (ERGT) באופן יעיל על פני מערכת הפעלה אלחוטית של 5G באופן יעיל על פני מערכת ההפעלה שלה.

שיפור העברת נתונים ובקרת זמן אמת

השינוי מדגימים, מעכבי נתונים לנתוני זמן רצופים, זורם באופן יסודי שינויים במה שבקרי mechatronic יכולים להשיג.בהגדרה אלחוטית מסורתית באמצעות Wi-Fi, ספיגות לגרות ו-pack Retransmissions כוח לשלוט אלגוריתמים כדי לאמץ רווחים שמרנים, הגבלת היענות מיידית.עם כתובת 5GLC, הגמישות המקסימלית אינה רק מופחתת אלא גם מגבילה את המהנדסים, המאפשרים לשלוט על פני מערכת רוחב פסטורציה מדויקת יותר, כדי להפחית את לוח הזמנים של שליטה מדויקת (D) ולהפחית את לוח הזמנים של 5GLC.

בהתחשב במחסנית אוטונומית במחסן גבוה של מחסנית.שימוש ב-5G, הרכב זורם אלגוריתמים נקודת ציון של 360 מעלות LIDAR אל שרת קצה המפעילה מתכנן נתיב גלובלי.המתכננים מחזירים עדכון מסלול מתחת ל -10 מ"מ לשנייה, ומאפשר לרכב להימנע מפעולות אלקטרודימיות ומכשירים אחרים.

הסימטריה של הקישור / הקישור של 5G היא גורם קריטי נוסף.ביישומים תעשייתיים רבים, נפח הנתונים שנוצר על ידי חיישנים (uplink) הרבה יותר עולה על פקודות השליטה (קישור) גמיש של 5G של מספרירולוגיות מאפשרות למפעילים להקצות יותר משאבים לקישור, להבטיח כי וידאו ו-LIDAR לא מרעבים את הכיוון ההפוך.

שיפור אמינות ויחסיות

מערכות Mechatronic במפעלים, בתי חולים ומרכזי לוגיסטיקה נחשפים להשתקפות מתכת, רעש אלקטרומגנטי מכוננים בתדר משתנה, ומכשולים נעים שגורמים לאותת קידוד 5G מעכבים את האיומים הללו עם beamforming, aggregation נושא, וקישוריות כפולה. Massive MIMO אנטנה זמנית על גבי תחנת הבסיס להתמקד אנרגיה לעבר מכשיר ספציפי, במקום שידור דרמטי של יחס אות-ל-ל-מחדש של 2, אפילו תמיכה של מערכת הפעלה ידנית-מסלולארית, אם היא בעלת מערכת הפעלה ידנית בודדת, אם היא בעלת מערכת הפעלה ידנית יחידה, אם היא בעלת מערכת הפעלה ידנית, אפילו לא-ממוקדת, אם היא בעלת מערכת הפעלה ידנית של 2, אם היא בעלת מערכת הפעלה ידנית מול תחנת בסיס מול תחנת בסיס מול תחנת בסיס מול מכשיר חד-ממוקדת, או יותר מלחיצה אחת, אם היא בעלת מערכת הפעלה ידנית שאינה יכולה להתמקד באנרגיה בכיוון של מכשיר ספציפי, במקום של מכשיר ספציפי, במקום של מכשיר ספציפי, במקום שידור חד-ממוקדת, במקום שידור חד-ממוקדת-ממוקדת, במקום שידור חד-ממוקדת, במקום שידור, במקום אחד, במקום שידור חד-מסוג של מערכת הפעלה ניידת-מסוג של מערכת הפעלה חד-מסלולארית-לשוני

צפיפות החיבור המוגברת משנה את האופן שבו אנו ארכיטקטים שולטים במערכות. במקום מרכזי בכל האינטליגנציה על אחד גדול PLC ומריצים מאות כבלים, מעצבים יכולים לאמץ גישה מבוזרת שבו צמתים קטנים, המחוברים אלחוטיים מבצעים שליטה מקומית סגורה ומתאם מעל 5G. זה מודולריות סימולטורים מערכת ההפעלה האלחוטית, שיפור מחדש ותחזוקה.

יישומים מרכזיים ותעשייה משתמשים במקרים

היכולות התיאורטיות של 5G תרגם לשיפורים תפעוליים הניתנים למדידה על פני מגזרים מרובים.הדוגמאות הבאות ממחישות כיצד מערכות mechatronic מנף קישוריות אלחוטית כדי להשיג ביצועים שלא ניתן להשגה בעבר.כל מקרה מדגיש שילוב שונה של תכונות 5G, החל מעומס אולטרה-נמוך ועד לקישוריות ההמונים.

אוטומציה תעשייתית וגורמים חכמים

במפעלים חכמים, 5G משמש כמערכת העצבים המקשרת כלי רכב מודרך אוטומטיים (AGVs), רובוטים שיתופיים, מערכות משדרים ומפעילי רכב מובילים לאחרונה FLT:0deployed רשת פרטית 5G במפעל הרכב שלה מנועים איסוף מנועים מזהה מוצרים מסה 1, החלפת קשרים חוטיים בין מערכת הייצור (MES) לבין בקרים רובוטיים נשואים.

רכב אוטונומי ומקושר

כלי רכב אוטונומיים - הן בכבישים ציבוריים והן באתרים מבוקרים כמו מכרות או נמלים - הם מערכות mechatronic חיוניות של אייפון 5G - הכל-to-הכל (V2X) מרחיבים את תפיסת החיישן מעבר לקו הראייה.משאית כרייה יכולה לקבל נתיבים מ-Vcadet-Tams, תוך כדי אלגוריתמים של שימוש מיידי ב- CV-Tamsicing אלגוריתמים, תוך כדי מחסנים של שימוש ב-FIX, תוך כדי מחסנים עם מחסנים אוטומטיים, כדי טיפול ב-CDC, תוך כדי מחסנים עם מחסנים של כלי רכב אוטומטיים, תוך כדי מחסנים עם מחסנים עם מחסנים מהירים, תוך כדי מחסנים מהירים, כדי מחסנים מהירים, כדי מחסנים עם מחסנים מהירים, כדי מחסנים מהירים, תוך כדי מחסנים מהירים, כדי מחסנים מהירים, כדי למנוע מחסנים מהירים עם מחסנים מהירים עם מחסנים מהירים עם מחסנים מהירים של מחסנים מהירים של 5G, כדי טיפול מיידיים עם מחסנים מהירים, תוך כדי טיפול ב-ידי שימוש מיידיים של מחסנים של מחסנים של מחסנים של מחסני

רובוטיקה ומבצעים מרוחקים

פעולה מרחוק של רובוטים בסביבה מסוכנת - פירוק גרעיני, חקר הים העמוק, תגובה אסון - דורש קישור ניתוח תקשורת שמרגיש שקוף למפעיל האנושי. 5G בשילוב עם מחשוב קצה מספק לולאות משוב haptic עם זמן עגול קצר מתחת 10 מ"ר שניות, המאפשר מנתח או מפעיל פעיל בעבר כדי לחדד רקמות מרוחקות עם תחושות כוח מציאותיות.

שירותי בריאות Mechatronics ו Telesurgery

רובוטים כירורגיים כמו מערכת דה וינצ'י היו מהווים מרכיב עיקרי של הליכים פולשניים מינימליים במשך שנים, אבל הניתוח שלהם היה מוגבל למכשירים התפעוליים בשל מגבלות החריפות.ב-2019 מנתח בסין FLT:0performed המוח מרחוק ניתוח המוח מרחוק על מטופל 3,000 ק"מ משם באמצעות מערכת יחסים של 5G, 000 000 000 000 000 000 000), המוכיח כי ה- lag היה בלתי אפשרי ו-מרפא יכול להתרחש ניתוח מגנטי על ידי פילטרים מהירים יותר.

אתגרים של 5G אינטגרציה במכטרוניקה

למרות הפוטנציאל הטרנספורמציי שלו, שילוב של 5G לתוך מערכות mechatronic הוא לא ללא מכשולים.רבים מהאתגרים האלה נובע מהעובדה ש-5G הוא מערכת אקולוגית מוגדרת, מורכבת ולא תחליף רדיו פשוט.מערכת אינגרה חייב לנווט בעיות של אבטחה, עלות, יכולת הדדית, פערים של דטרמיוניאליזם.

אבטחה וחוססן

חיבור נכסים מכניים לרשת רחבה של שטח ההתקפה.בקר רובוטי שנפגע עלול לגרום נזק פיזי או לסכן את החיים האנושיים. 5G כוללים הצפנה חזקה, אימות הדדי, בידוד רשת באמצעות סליקה, אך פערי יישום נמשכים. פריסות תעשייתיות חייבות לשלב 5G אבטחה עם תכונות אבטחה מעמיקות כגון ארכיטקטורות אפס אמון, תוך זיהוי מערכות שנועדו לשליטה על ידי מערכת ההפעלה, ומאובטחות יותר מ- SIMG, כמו פונקציות אבטחה קיימות, אך הן קיימות של 5G, אך הן קיימות, כמו פונקציות אבטחה, אך הן קיימות, כמו פונקציות אבטחה, ללא פונקציות אבטחה, כמו מרפאות, כמו סודיות, אך ורק 5G, כמו מרפאות, כמו מרפאות אבטחה, כמו מרפאות אבטחה, ללא מגבלות אבטחה מתוחכמות, כמו סודיות, כמו סודיות, אך ורק 5G, כמו מרפאות אבטחה, כמו סודיות, כמו ארכיטקטורות, 7.

עלויות תשתית וזמינות Spectrum

הגבלת רשת 5G פרטית דורשת ספקטרום - או בלהקות תעשייתיות ייעודיות, מודלים גישה משותפות, או מפעיל ציבורי שחילקו.העלות של תאים קטנים, ציוד רשת ליבה, ושילוב עם שדות תעופה מורשת יכול להיות משמעותי, במיוחד עבור ארגונים קטנים ובינוניים. בעוד מפעיל N79 (4.5- 5 GHz) ו גל מילימטר מציעים יכולות עצומות, תכונות הקידום שלהם דורשות פריסות בתוך מסגרת נמוכה, הוספת מודלים של עלויות תשלום מיידיות של ציוד ייצור.

יכולת והתאמה

מערכות Mechatronic לעתים קרובות מקובצים על ידי עשרות יצרנים, כל אחד עם פרוטוקולי תקשורת קנייניים. בעוד 5G-ACIA ו- 3GPP עשו צעדים לקראת שילוב TSN חלקה, המציאות היא כי מודולים 5G המסחריים של היום עשויים לא לתמוך באופן מלא בפרמטרים האחרונים של TSN. מהנדסים חייבים לעתים קרובות לגשר 5G שערים עם פרוטוקולים תעשייתיים קיימים כמו PRONET, Ether / IP, או IP, או תצורה מתקדמת, או תצורה מתקדמת, יש צורך במהירות של פונקציות הפעלה.

Jitter and Motion Control

בעוד ש- 5G URLLC משיג גבולות חדירות יוצאי דופן, לולאות מהירות תובעניות זמני מחזור מתחת ל-100 מיקרו-שניות עדיין מסתמכות על שדות מעוותים.הג'ר הטבור בכל טכנולוגיית גישה רדיו, אפילו עם תזמון ללא מענק ומשאבים מוקדמים, יכול לפענוח ביצועים גבוהים יותר כמו ליתקציית מוליכים למחצה או מיקרו-מינג'ן.

תחזית עתיד: לקראת 5G- Advanceded ו- 6G

המסלול של 5G אינו מסתיים עם שחרור 17.3GPP לשחרר 18, הממותג כ 5G- מתקדם, מציג שיפורים נוספים רלוונטיים ישירות למטרוניקה.שיפור הדיוק מטה לרמה סנטימטר יאפשר ל- chairlifts ו-AV"מ לנווט ללא סמנים חיצוניים.R) יכולות לאפשר טכנאי תחזוקה לראות מעליות תרמיות ו-xque להפחתה ישירה של תאים סטרומים אחרים, תוך כדי שימתם של 5GTXR.

במבט קדימה, מוקדם יותר (FLT:0) מחקר צופה תקשורת קצה טרנץ, קיבולת תת-מילימטרית, ומכשירי אפס אנרגיה FLT:1 (עבור mechatronics, 6G יכול כעת לאפשר רצפות מפעל אלחוטיות לחלוטין שבו אפילו התנגשויות בטיחות ומערכות מהירות גבוהה של servos תקשורת מעל האוויר.

מסקנה

ההשפעה של 5G קישוריות על ביצועי מערכת mechatronic ושליטה היא עמוקה ורב-שכבתית. על ידי מתן מהירות חסרת תקדים, אמינות ודחיסות מכשירים, 5G משנה ארכיטקטורות ממתקנים קשיחים, מכובלים לתוך גמישות, רזולוציה מחדש, ומערכות חכמות. לולאות בקרה בזמן אמת יכולות להרחיב באופן אלחוטי על פני אזורים גדולים, רובוטים יכולים לשתף פעולה ללא קשרים פיזיים, ומפעילים אנושיים עם מכונות מרוחקות כמו אלה היומין 5G, אם הם היו יכולים להיות נשלטים, אם הם היו קיימים, אם הם היו קיימים, אם הם היו קיימים, 5G, כלומר, אם הם היו קיימים, פרדיגמה של רשתות מחשוב אלחוטיות, 5G, אם הם היו קיימים, אם הם היו קיימים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000,

אתגרים סביב אבטחה, עלות, והצורך אפילו דטרמיניזם הדוק יותר ידרוש המשך חדשנות, אבל הכיוון ברור. Mechatronics נכנס לעידן מחובר שבו נתונים זורם בצורה חלקה בין העולמות הפיזיים והדיגיטליים.מהנדסים והמערכת של הפולשים אשר לאמץ את יכולותיה של 5G מוקדם כבר יכניסו לספק מערכות חכמות, בטוחות יותר ופרודוקטיביות יותר, אשר היו בעבר מוגבלים על ידי גבולות נחושת ו-Fi-Firetatro, כמו גם על מנת להמשיך את היכולת של תקשורת כחולה, ו- 6G, ו-ידי היישר, כדי להמשיך את היכולת שלנו, כדי להמשיך לטשטש, כדי להמשיך לשלוט באופן מלא, ולפתח את הגבולות, כמו גם על גבי הזרם, כדי להמשיך את היכולת של מערכת ההפעלה, כדי לספק רק כדי לספק את היכולת של מערכת ההפעלה, כמו גם על גבי מערכת ההפעלה, כמו גם על גבי מערכת ההפעלה, כמו גם על גבי מערכת ההפעלה, כמו גם על מנת להמשיך את היכולת של מערכת ההפעלה, כמו גם על מנת להמשיך את היכולת של מערכת ההפעלה, כמו גם על גבי מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה, כמו גם על מנת להמשיך את היכולת של מערכת ההפעלה, כמו גם על גבי מערכת ההפעלה, כמו גם על ידי מערכת ההפעלה, כמו גם על ידי מערכת ההפעלה, כמו גם על ידי מערכת ההפעלה,