مکاترونیک

  • از
تصویر مکاترونیک

مکاترونیک که مهندسی مکاترونیک نیز نامیده می شود، شاخه ای میان رشته ای از مهندسی است که بر ادغام سیستم های مهندسی مکانیک، الکترونیک و برق تمرکز دارد و همچنین شامل ترکیبی از رباتیک، الکترونیک، علوم کامپیوتر، مخابرات، سیستم ها، کنترل و مهندسی محصول است.

این رشته سعی بر آن دارد تا نگاهی یکپارچه به سیستم‌های تشکیل شده از اجزای مکانیکی، الکترونیکی، کنترلی و نرم‌افزار داشته باشد. واژه مکاترونیک توجه شما را به علم مکانیک و الکترونیک جلب می‌کند. هدف مکاترونیک این است که به سیستم‌های ساده‌تر، ارزان‌تر، راحت‌تر و انعطاف‌پذیرتر دست یابیم.

مکاترونیک در توانایی خود در ارائه راه حل یک مرحله ای برای طراحی، توسعه و ساخت سیستم های دقیق و همچنین مجموعه های پیچیده الکترومکانیکی و قطعات و اجزای با دقت بالا منحصر به فرد است.

امروزه زمینه تخصصی مکاترونیک در همه جای جهان شناخته شده‌است . تعداد مجلات علمی و کنفرانس‌های مختص رشته مکاترونیک نیز به صورتی فراگیر در حال گسترش است . در حــوزه صنعت نـیز شرکـت‌های بین المـللی با بهره گیری از این تخصص اقدام به تولید و عرضه محصولاتی کرده‌اند که طیف آن از دوربین‌های پیشرفته، ربات‌های انسان گون، دستگاه‌های پزشکی و خودروهای هوشمند گرفته تا محصولات بدیع نظامی و هوا فضایی است.

سایبرنتیک مهندسی به موضوع مهندسی کنترل سیستم های مکاترونیک می پردازد. از طریق همکاری ماژول های مکاترونیک اهداف تولید را انجام می دهند و ویژگی های تولید انعطاف پذیر و چابک را در طرح تولید به ارث می برند. تجهیزات تولید مدرن متشکل از ماژول های مکاترونیک هستند که بر اساس یک معماری کنترل یکپارچه شده اند. شناخته‌شده‌ترین معماری‌ها شامل سلسله‌مراتب، چند‌سالاری، دوهم‌مسیری و ترکیبی است.

روش‌های دستیابی به یک اثر فنی توسط الگوریتم‌های کنترلی توصیف می‌شوند که ممکن است از روش‌های رسمی در طراحی خود استفاده کنند یا نکنند. سیستم‌های ترکیبی مهم برای مکاترونیک شامل سیستم‌های تولید، درایوهای سینرژی، مریخ‌نوردهای اکتشافی سیاره‌ای، زیرسیستم‌های خودرو مانند سیستم‌های ترمز ضد قفل و کمک چرخش، و تجهیزات روزمره مانند دوربین‌های فوکوس خودکار، ویدئو، دیسک‌های سخت، پخش‌کننده سی‌دی و تلفن‌ها هستند.

READ  محاسبات و رایانه های کوانتومی

متخصصان مکاترونیک می‌توانند در رشته‌های مختلف کارهای زیادی انجام دهند و پایه محکمی برای رشد داشته باشند. متخصصان مکاترونیک هم اصول مهندسی مکانیک و هم اصول مهندسی برق را می دانند – آنها به هر دو زبان صحبت می کنند – بنابراین یک متخصص مکاترونیک می تواند با تیم های مکانیک و مهندسی کار کند.

متخصصان مکاترونیک با ربات‌های صنعتی عظیم، ربات‌های کوچک‌تر در عملیات انتخاب و جابجایی، سیستم‌های کنترلی برای بسته‌بندی یا بسته‌بندی مواد غذایی و نوشیدنی‌ها، هواپیماهای بدون سرنشین، طراحی سیستم‌های کنترلی برای سواری در پارک‌های تفریحی و توسعه نمونه اولیه کار می‌کنند.

برخی از متخصصان مکاترونیک در شرکت هایی که درآن طراحی و نگهداری تجهیزات اتوماتیک ضروری است، به کار گرفته می شوند. این شامل صنایعی مانند تولید، معدن، هوانوردی، روباتیک، دفاع و حمل و نقل می شود. سایر متخصصان مکاترونیک توسط شرکت های تولیدی بزرگی که در تولید با حجم بالا فعالیت می کنند، استخدام می شوند. بسیاری از فرصت های شغلی جدید نیز به دلیل پیشرفت های فناوری در آینده وجود دارند.

درسال‌های گذشته به منظور گسترش و پیشبرد علمی – تخصصی و ایجاد شبکه ارتباطی میان صاحب نظران، پژوهشگران و کارشناسان و بهبود بخشیدن به امور آموزشی و پژوهشی در زمینه‌های مرتبط با علم مکاترونیک، انجمن مکاترونیک در ایران تشکیل گردیده‌است. انجمن مکاترونیک ایران، متولی آکادمیک این رشته در ایران است. این انجمن نخستین مجله  علمی ترویجی مکاترونیک ایران را نیز در دستور کار دارد.

وظایف زیادی وجود دارد که متخصصان مکاترونیک بسته به صنعت خاص خود انجام می دهند. برخی طراحی، توسعه، نگهداری و مدیریت سیستم های مهندسی با تکنولوژی بالا برای اتوماسیون وظایف صنعتی. برخی دیگر از راه‌حل‌های مکاترونیک/اتوماتیک برای انتقال اجزای مواد یا کالاهای نهایی یا طراحی و کمک به تولید محصولات مصرفی مانند دوربین‌ها و ضبط ‌کننده‌های ویدئویی را استفاده می‌کنند.

READ  ژئومورفولوژی

عده ای هم مطالعاتی را در زمینه امکان سنجی، پیامدهای هزینه و مزایای عملکرد تجهیزات مکاترونیک جدید انجام می دهند. و برخی دیگر از فرآیندهای الکترونیکی و مکانیکی و رایانه‌ها برای کارهایی که استفاده از نیروی انسانی ممکن است خطرناک باشد (مثلاً اکتشاف زیر آب، معدن، یا جنگل‌داری) استفاده می‌کنند.

مدل‌سازی مکانیکی نیازمند مدل‌سازی و شبیه‌سازی پدیده‌های پیچیده فیزیکی در محدوده رویکرد چند مقیاسی و چند فیزیکی است. این امر مستلزم پیاده‌سازی و مدیریت روش‌ها و ابزارهای مدل‌سازی و بهینه‌سازی است که در یک رویکرد سیستمی ادغام شده‌اند. این تخصص برای دانشجویان مکانیک است که می‌خواهند ذهن خود را به روی مهندسی سیستم‌ها باز کنند و بتوانند فیزیک یا فناوری‌های مختلف را ادغام کنند، و همچنین دانشجویان مکاترونیک که می‌خواهند دانش خود را در بهینه‌سازی و تکنیک‌های شبیه‌سازی چند رشته‌ای افزایش دهند.

یک زمینه از جنبه‌های متنوعی که مکاترونیک به آن وارد شده، رشته بیومکاترونیک است. هدف بیومکاترونیک، یک‌پارچه‌سازی بخش‌های مکانیکی با اجزای بدن انسان (معمولاً جایگزینی یک قطعه از اسکلت با قطعات کوچک مکانیکی) است. این یک نسخه از واقعیت زندگی با ابزارهای مجازی است. اویونیک نیز به عنوان یک نوع مکاترونیک در نظر گرفته می شود زیرا چندین زمینه مانند الکترونیک و مخابرات را با مهندسی هوافضا ترکیب می کند.

اینترنت اشیا و مکاترونیک مکمل یکدیگر هستند. بسیاری از اجزای هوشمند مرتبط با اینترنت اشیا اساسا مکاترونیک خواهند بود. توسعه اینترنت اشیاء مهندسان مکاترونیک، طراحان، پزشکان و مربیان را وادار می کند تا روش هایی را که در آن سیستم ها و اجزای مکاترونیک درک، طراحی و ساخته می شوند، تحقیق کنند. این به آنها اجازه می دهد تا با مسائل جدیدی مانند امنیت داده ها، اخلاق ماشینی و رابط انسان و ماشین روبرو شوند.

در واقع، پیشرفت روزافزون 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. 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.

همینطور از دیگر زمینه های کاربردی و تحقیقاتی مکاترونیک می توان به: بینایی ماشین، کنترل خودکارو اتوماسیون، روباتیک، سیستم های کنترل، سروومکانیزم، مهندسی خودرو، سیستم های خبره، طراحی به کمک رایانه و ریزکنترلگرها اشاره کرد.

READ  همجوشی هسته ای یا فیوژن

همینطور از نرم افزارهای تخصصی رشته مکاترونیک می توان به نرم افزار متلب (Matlab)، سالید ورکز (Solid Works)، نرم افزار کتیا (Catia)، نرم افزار کد ویژن (CodeVision AVR)، نرم افزار پروتئوس (Proteus) و نرم افزار آردوینو (Arduino) اشاره نمود.

مکاترونیک به عنوان یک شاخه میان رشته ای محققان، پژوهشگران و دانشمندانی را طلب می کند که به مطالعه در یک زمینه راضی نیستند و دریافته اند که رسیدن به بهترین راه حل ها و ابداع بهترین نوآوری ها، نیازمند داشتن علوم بیشتر و تخصص کافی تر در زمینه های تحقیقاتی متنوع است. بنابراین آینده چنین علوم میان رشته ای روشن و رو به گسترش است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.