DOI: https://doi.org/10.22281/2413-9920-2026-12-01-74-82

УДК 004.896:621.865

Хабибуллин Ф.Ф.
Комплексный анализ и разработка иерархической модели составных частей мехатронных устройств
В данной статье представлены результаты комплексного анализа и разработки иерархической модели составных частей мехатронных устройств, в частности, роботизированных манипуляторов. Целью исследования являлось создание структурированного подхода для оценки работоспособности и оптимизации процессов ремонта механических компонентов. В основе предложенной методологии лежит адаптация психологической пирамиды Маслоу к задачам технической диагностики. Такой инновационный подход позволил классифицировать компоненты по семи уровням в зависимости от их критического влияния на общую функциональность системы. Важным аспектом является то, что модель фокусируется исключи-тельно на механической подсистеме, целенаправленно исключая внешние факторы, такие как энергопитание, сети и программное обеспечение. В результате была разработана детализированная модель, которая охватывает все уровни механической организации – от базовых структурных элементов, таких как каркас и звенья (чья работоспособность при отказе оценивается всего в ~3%), до высокоуровневых адаптивных компонентов, таких как сменные захваты (с оценочной работоспособностью ~90%). Для каждого уровня в модели определены соответствующие типы ремонтных воздействий — от трудоемкого капитального ремонта, необходимого для нижних уровней, до быстрой модульной замены для верхних. Практическая значимость работы заключается в предоставлении инженерам и технологам четкого инструмента для планирования технического обслуживания, диагностики неисправностей и минимизации времени простоя оборудования. Предложенная модель способствует повышению эффективности жизненного цикла мехатронных устройств.
Ключевые слова: конструкция механизмов, работоспособность, отказ механизмов, классификация, мехатронное устройство, степень свободы.

Khabibullin F.F.
Comprehensive analysis and development of a hierarchical model of mechatronic device components
This article presents the results of a comprehensive analysis and development of a hierarchical model of the components of mechatronic devices, specifically robotic manipulators. The aim of the research was to create a structured approach for assessing serviceability and optimizing the repair processes of mechanical components. The methodology of the proposed model is based on an adaptation of Maslow’s psychological pyramid to the tasks of technical diagnostics. This innovative approach allowed for the classification of components into seven levels based on their critical impact on the overall system functionality. An important aspect is the model’s exclusive focus on the mechanical subsystem, deliberately excluding external factors such as power supply, networks, and software. As a result, a detailed model was developed that covers all levels of mechanical organization — from basic structural elements such as the frame and links (with an estimated serviceability of only ~3% in case of failure) to high-level adaptive components, such as interchangeable grippers (with an estimated serviceability of ~90%). For each level, the model specifies corresponding types of repair actions — from labor-intensive major overhauls required for the lower levels to rapid modular replace-ment for the upper ones. The practical significance of this work lies in providing engineers and technicians with a clear tool for planning maintenance, diagnosing faults, and minimizing equipment downtime. The pro-posed model contributes to increasing the efficiency of the mechatronic device lifecycle.
Key words: mechanism design, performance, mechanism failure, classification, mechatronic device, degree of freedom.

Скачать статью (файл pdf) — Download (pdf)

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.