مکاترونیک امروزه کمتر محصول صنعتی را می توان یافت. که ترکیبی از حوزه های مختلف مهندسی نباشد. اگر بیشتر به محیط زندگی خود و محصولاتی که در زندگی روزمره از آنها استفاده می شود. دقت کنیم. از ساعت مچی دیجیتالی تا ماشین لباسشویی در آشپزخانه، خودروی شخصی یا عمومی که با آن به محل کار می رویم. چاپگرها و اسکنرها در محیط اداری و غیره، همگی نمونه هایی از ترکیب حوزه های مختلف مهندسی و به خصوص مکانیک و الکترونیک است.
محصولات جدید صنعتی
اگر هم با محصولات جدیدتر صنعتی آشنا باشیم. تجمیع نرم افزار و سخت افزار کامپیوتر با حوزه های فوق را به وضوح می توان در بسیاری از محصولات از جمله ماشین های لباسشویی و خشک کن جدید هوشمند، دوربین های خودتنظیم، روبوت های صنعتی، خودروهای مجهز به سیستم ترمز ضدقفل، دیسک درایوهای کامپیوتر، فرهای مایکروویو، تلفن های همراه، سیستم پخش دیجیتال، محصولات دفاعی مدرن و تجهیزات پزشکی شناسایی کرد که مثال هایی از ترکیب حوزه های مهندسی مذکور است.
مکاترونیک در واقع، پیشرفت روزافزون علوم فناوری اطلاعات. الکترونیک به خصوص الکترونیک قدرت، ریزپردازنده ها و همچنین سیستم های هوشمند. به همراه نیاز روزافزون به تولید محصولات صنعتی با کیفیت بهتر. هزینه کمتر و زمان تولید کوتاه تر، افق جدیدی را در طراحی و ساخت محصولات الکترومکانیکی، به همراه آورده است. این فناوری که براساس تجمیع مهندسی مکانیک، الکترونیک، کامپیوتر و سیستم های کنترل است، مکاترونیک نامیده می شود. این واژه ترکیبی از دو بخش «مکا» مخفف مکانیسم و «ترونیک» مخفف الکترونیک است.
واژه مکاترونیک
واژه مکاترونیک برای اولین بار در اواخر دهه ۶۰ میلادی توسط یک مهندس ژاپنی. که در زمینه کنترل کامپیوتری موتورهای الکتریکی در شرکت یاسکاوا الکتریک تحقیق می کرد معرفی شد. تاکنون تعریف های گوناگونی از مکاترونیک ارائه شده است. که مهمترین آن عبارت است. از: «یک ترکیب هم افزایانه از مهندسی مکانیک، الکترونیک، کامپیوتر. سیستم های کنترل و فناوری اطلاعات در طراحی و ساخت محصولات و فرآیندهای صنعتی با دقت بالا». در واقع مکاترونیک یک تفکر جدید در طراحی و تولید محصولات صنعتی است. که به مهندسان اجازه می دهد تا با یکپارچه سازی حوزه های تخصصی یاد شده. از اولین مراحل طراحی و تولید. به خلق محصولاتی با کیفیت بهتر. قابلیت اعتماد بالاتر، هزینه کمتر و در زمان کوتاه تر، بیندیشند.
مکاترونیک عناصر اصلی یک سیستم مکاترونیکی. عبارتند از فرآیند مکانیکی یا الکترومکانیکی، حسگرها، محرکه ها. ریزپردازنده ها و نرم افزار کنترل کننده سیستم. در طراحی کلاسیک، اجزای مختلف یک سیستم به طور جداگانه طراحی شده. و سپس تجمیع صورت می گیرد ولی در مکاترونیک. اجزای مکانیکی و الکتریکی. به همراه استراتژی کنترلی از ابتدا به صورت یک سیستم یکپارچه در نظر گرفته می شوند. و این به معنای مهندسی همزمان در طراحی است. نکته مهم در اینجا تفاوت مهندسی الکترومکانیک با مکاترونیک است. در مهندسی مکاترونیک، با آن که عموماً با سیستم های الکترومکانیکی سروکار داریم. نکته اساسی در حاکمیت همزمان بودن طراحی. یکپارچه سازی و حتی بهینه سازی است. در حالی که مهندسی الکترومکانیک لزوماً این معنا را نمی دهد. به عنوان مثال، در تفکر مکاترونیکی دیگر جایز نیست. یک سیستم را از ابتدا طراحی کنید بدون آنکه به استراتژی کنترلی آن اندیشیده باشید.
منظور از یکپارچه سازی
در اینجا ممکن است. این سئوال پیش بیاید. که منظور از یکپارچه سازی چیست؟ به طور کلی باید گفت که یکپارچه سازی در دو بعد مطرح است.طراحی و تولید. در مرحله طراحی اجزا. اگر هماهنگی با سایر اجزای سیستم در نظر گرفته شود. قطعاً نتایج بهتری در پی خواهد داشت. به طور کلی. روند طراحی مکاترونیکی با تحلیل بازار و نیازهای مشتری آغاز. و سپس مشخصات مورد نیاز محصول براساس تحلیل های انجام شده. تعیین می شود. با آغاز روند طراحی. مرزهای بین حوزه های گوناگون مهندسی کم رنگ شده. و یکپارچه سازی این حوزه ها ضروری می نماید. چرا که محدودیت ها و تصمیم گیری ها. در یک حوزه در واقع تابعی است.
محدودیت ها و تصمیم گیری ها در حوزه های دیگر. به عنوان مثال در بحث کنترل موتورهای الکتریکی، امروزه دیگر برای کاهش زمان و هزینه تولید و بهبود کیفیت. طراحی موتور و درایو الکتریکی و کنترل کننده دیجیتال و حسگرها. همگی با هم در نظر گرفته می شوند. یکی از مسائل صنعتی _ تحقیقاتی. روش های کنترل سرعت بدون استفاده از حسگرهای سرعت. به منظور کاهش هزینه است. یعنی یک موتور الکتریکی را به یک مهندس کنترل می دهند. تا یک کنترل کننده.
بیشتر بخوانید: رشته معماری داخلی در کانادا
سرعت بدون استفاده از حسگر سرعت. طراحی کند. کارهای زیادی در این زمینه انجام شده ولی بعد از مدت ها به این نتیجه رسیده اند که بهتر است از همان ابتدا، هنگام طراحی موتور الکتریکی استراتژی کنترل بدون حسگر در نظر گرفته شود. یعنی موتور را طوری طراحی کنیم تا کنترل آن بدون حسگر خارجی تا حد زیادی آسان شود. واضح است. که این یکپارچه سازی باعث کاهش هزینه و زمان تولید محصول صنعتی خواهد شد.
