مکاترونیک چیست؟

به بیان تخصصی، مکاترونیک شاخه ای از مهندسی است که بر روی طراحی  و ساخت و نگهداری محصولاتی که اجزا الکتریکی و مکانیکی دارد، تمرکز می کند. این واژه از دو بخش «مکا» مخفف مکانیسم و «ترونیک» مخفف الکترونیک ترکیب شده است.در سال ۱۹۶۹ این اصطلاح توسط مهندس تسترو موری ( Tetsuro Mori) ساخته شد تا همکاری بین کنترل سیستم های الکترونیکی و ماشین های مکانیکی را توضیح دهد. از آن موقع، معنی این اصطلاح گسترده شده که شامل ترکیب چند رشته دیگر مانند مهندسی و برنامه نویسی کامپیوتر می شود.به طور خلاصه می توان گفت:

مکاترونیک یک مجموعهٔ بین‌رشته‌ای تلفیقی از رشته‌های مهندسی مکانیک، مهندسی برق، مهندسی کنترل، مهندسی کامپیوتر، مهندسی مولکولی (از نانوشیمی و بیولوژی) پدیدآمده‌است.

کاربرد های مکاترونیک:

1. بینایی ماشین

2. اتوماسیون و رباتیک

3. سروُمکانیک

4. حس کردن و سیستم های کنترل

5. مهندسی اتومبیل و تجهیزات اتومبیل که در طراحی سیستم های جزئی ماشین مانند ترمز های ضد قفل به کار می رود

6. کنترل های کامپیوتری ماشین آلات مانند ماشین آلاتی که با کمک یک کامپیوتر عمل می کنند: ماشین تراش های CNC، واترجت هایCNC، برش دهنده های پلاسمای CNC

7. سیستم های خبره

8. کالاهای صنعتی

9. کالاهای مصرفی

10. سیستم های مکاترونیکی

11. مکاترونیک پزشکی، سیستم های تصویربرداری پزشکی

12. سیستم های سازه ای دینامیک

13. سیستم های حمل و نقل

14. مکاترونیک به عنوان زبان جدید اتومبیل

15. سیستم های تولید با کمک کامپیوتر یا ادغام شده با​ آن

16. طراحی با کمک کامپیوتر(CAD)

17. سیستم های مهندسی و تولید

18. بسته بندی

19. میکروکنترلر ها/PLC ها

20. نرم افزار های موبایل

21. مهندسی الکترومکانیک

22. اجراییات فیزیکی مکاترونیک

در مدل سازی مکانیکی باید  مدل سازی و شبیه سازی پدیده های پیچیده فیزیکی در چندین مقیاس و با استفاده از روش های فیزیکی مختلف انجام گیرد. این کار در واقع به مفهوم اجرایی کردن و مدیریت فرآیند مدل سازی، روش های بهینه سازی و ابزار ها می باشد که با استفاده از یک روش اصولی به صورت یکپارچه در آمده اند. این تخصص ویژه دانشجویان مکانیک که می خواهند ذهن خود را در برابر مسائل مهندسی سیستم ها باز کنند و بتوانند تکنولوژی های مختلف را با یکدیگر ادغام کنند و همچنین دانشجویان مکاترونیک است که می خواهند دانش خود در زمینه بهینه سازی و روش های چند رشته ای شبیه سازی را افزایش دهند. این تخصص دانشجویان را با استفاده از روش های درک قوی یا درک بهینه سازی شده برای سازه ها یا بسیاری از سیستم های تکنولوژیکی، آموزش می دهد و همچنین آن ها را ابزار های اصلی مدل سازی و شبیه سازی که در تحقیق و توسعه مورد استفاده قرار می گیرند آشنا می کند. دروس ویژه ای نیز برای درخواست های ثبت نام ابتکاری در نظر گرفته می شوند( کامپوزیت های چند ماده ای- اختراع مبدل ها و محرک ها- سیستم های مجتمع و…) تا دانشجویان را برای دستیابی به موفقیت در آینده در زمینه ی مواد و سیستم ها آماده کند. برای برخی سیستم های مکاترونیکی، مشکل اصلی دیگر نحوه پیاده سازی یک سیستم کنترل نیست بلکه نحوه به کارگیری محرک ها می باشد. در رشته مکاترونیک، به طور عمده از دو تکنولوژی برای ایجاد جابجایی و حرکت استفاده می شود.

بیومکاترونیک ؛ نوعی دیگر از رشته مکاترونیک

نوعی دیگر از این رشته که به تازگی در حال ظهور است بیومکاترونیک نام دارد که هدف آن ادغام کردن قطعات مکانیکی با با یک انسان است. این کار معمولا به شکل یک ابزار قابل نصب بر روی بدن و مشابه یک استخوان بندی بیرونی می باشد. در واقع این تکنولوژی، نسخه واقعی از تکنولوژی cyberware (که در داستان های علمی تخیلی استفاده می شود) می باشد.

شکل دیگری که می توان به آن اشاره کرد کنترل حرکت برای مکاترونیک پیشرفته است که در حال حاضر به عنوان یک تکنولوژی کلیدی در مکاترونیک شناخته می شود. استحکام کنترل حرکت به عنوان تابعی از سختی ارائه می شود و در واقعی مبنایی برای تحقق عملی آن است. هدفِ حرکت، با میزان سختی کنترل پارامترسازی می شود که می تواند بنا بر مرجع دستور، خود نیز یک متغیر باشد. با این وجود استحکام سیستمی حرکت همیشه به سختی بسیار بالای کنترلر نیاز دارد.

آویونیک یکی دیگر از شکل های مکاترونیک می باشد زیرا چندین زمینه مختلف مانند الکترونیک و مخابرات را با مهندسی هوافضا ترکیب می کند.