سه شنبه ۱۶ تیر ۱۳۹۴ / Tuesday, 7 July, 2015
رشته‌ی مهندسی مکاترونیک چیست

رشته‌ی مهندسی مکاترونیک چیستامروزه 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. 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. 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 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. 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. 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 از 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 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.
بعد دیگر یکپارچه سازی، در مرحله تولید است. شمای کلی یک سیستم کلاسیک الکترومکانیکی شامل فرآیند مکانیکی، محرکه ها و حسگرها و همچنین پردازشگر اصلی است. در واقع الگوریتم کنترلی در پردازشگر اصلی اجرا می شود. بسیاری از فرآیندهای صنعتی کلاسیک در قالب فوق نمایش داده می شوند.
در سیستم های مکاترونیکی، یکپارچه سازی اجزا در مرحله تولید، به دو روش انجام می شود: یکپارچه سازی سخت افزاری و یکپارچه سازی نرم افزاری. در یکپارچه سازی سخت افزاری، فرآیند مکانیکی به همراه حسگرها، محرکه ها و پردازشگرها، به عنوان یک سیستم جامع در نظر گرفته می شوند. در اینجا معمولاً خود حسگرها و یا محرکه ها دارای پردازشگرهای محلی هستند که عموماً به آنها حسگرها و یا محرکه های هوشمند اطلاق می شود. در اینجا اجزای سیستم دارای ارتباطات محلی بوده که این ارتباطات، معمولاً از طریق خطوط ارتباطی باس یا به صورت بی سیم است. در یکپارچه سازی نرم افزاری، یک سیستم نظارتی یا به عبارتی کنترل کننده مرکزی، به منظور مدیریت کل فرآیند، تشخیص خطا و بهینه سازی، بر کل سیستم نظارت می کند که در واقع به معنای پردازش اطلاعات در یک سطح بالاتر است. معمولاً این سیستم نظارتی یک سیستم هوشمند است که این امر تصمیم سازی برای بهبود عملکرد سیستم فیزیکی را قابل اجرا می سازد. در اینجا می توان به این نکته پی برد که یکی از دلایل منحصر به فرد بودن محصولات مکاترونیکی، به کارگیری قدرت محاسباتی بالا در خلق سیستم هایی است که دارای کیفیت و قابلیت اعتماد بسیار بالا هستند.
● محصولات مکاترونیکی
فناوری مکاترونیک در بسیاری از زمینه ها کاربرد روزافزونی پیدا کرده است که در اینجا به بعضی از آنها اشاره می کنیم. در صنایع خودروسازی، استفاده از موتورهای با کنترل الکترونیکی به جای کنترل کننده سنتی آن یعنی کاربراتور، باعث بهبود عملکرد موتور و کاهش مصرف سوخت و آلودگی شده است. همچنین سیستم ترمزهای ضدقفل، سیستم تهویه هوای اتوماتیک، فرمان های با کمک الکتریکی _ هیدرولیکی، خودروهای الکتریکی _ ترکیبی و… از دیگر کاربردهای فناوری مکاترونیک در صنایع خودروسازی هستند. در زمینه محصولات صنعتی با مصارف خانگی، می توان به ماشین های لباسشویی و یا خشک کن جدید اشاره کرد که عملکرد آنها با استفاده از کنترل هوشمند به منظور مصرف بهینه انرژی، صرفه جویی در مصرف آب و همچنین افزایش کیفیت، بهبود فراوانی یافته است.
در محصولات صنعتی با کاربرد اداری، می توان به چاپگرها و اسکنرهای لیزری، دستگاه های کپی دیجیتال و یا دیسک درایوهای جدید اشاره کرد که از جمله محصولات مکاترونیکی هستند. در زمینه صنایع دفاعی می توان به سیستم های هدایت موشک و یا سلاح های هوشمند اشاره کرد. همچنین از دیگر محصولات مکاترونیکی، دوربین های خودتنظیم، ماشین های ابزار کامپیوتری و روبوت های صنعتی هستند که تاثیر فراوانی در کاهش هزینه و زمان تولید و بهبود کیفیت محصولات تولیدی گذاشته اند.
●آموزش مکاترونیک
با توجه به گسترش نیاز روزافزون صنعت به استخدام نیروهای ماهر در مهندسی مکاترونیک، تربیت نیروی انسانی در این زمینه بیش از پیش اهمیت یافته است. نکته مهم و اساسی در آموزش مکاترونیک این است که یک مهندس مکاترونیک باید دارای تخصص های چندحوزه ای باشد، بدین معنا که تسلط به اصول اساسی مهندسی مکانیک، الکترونیک، کامپیوتر و کنترل، برای او ضروری است چرا که باید قابلیت طراحی در حوزه های مختلف و در نهایت تجمیع و یکپارچه سازی این حوزه ها را داشته باشد. هم اکنون در تعداد قابل توجهی از دانشکده های مهندسی برق و مکانیک در دنیا، گرایش مکاترونیک در سطوح کارشناسی و بالاتر ایجاد شده است.
هسته اصلی محتوی آموزشی مهندسی مکاترونیک، ترکیبی از دروس اساسی گرایش های سیستم های کنترل، الکترونیک، کامپیوتر و مهندسی مکانیک است
منبع :
http://www.robot.۲ir.ir
منبع : پایگاه علمی دانش پژوهان

مطالب مرتبط

کلمات در حال جستجو
ورودی منزل , بشنوید , افزایش تغییرات , مقرون به صرفه , التهاب معده , اسپرسو , پژوهش فرهنگی , عروسک باربی , عروق کرونر , دودآتش , تنقلات پرکالری , مجریان معروف , مکان های گردشگری , کباب عراقی , انس قران , علی رهید , بلغمی‌ مزاج‌ها , قطع رابطه با آمریکا , همه‌کاره , استیضاح کنندگان , کتاب دوزخ , ادوارد اسنودن , شش ماهگی , تیموری , سنجاقک , علی‌اکبر صالحی , ارائه مقالات , پرسپلیس , آمریکا و صهیونیست‌ها , وقت‌مزدی , کریستال , هیس دخترها فریاد نمی‌زنند , منصوري , فن وی پارک , سیفی‌آزاد , اوگاندا , نشریه فرانسوی , انفجار مین , رافائل , جاده خاش , دینداری , فتا , سازمان امور عشایر ایران , سالروز پیروزی , عباس قابچی , معمای انیشتین , برنامه تهران گردی , منصور هادی , شرکت کسترش انرژی پاسارگاد , کنسول گری , اسیران صهیونیست , فرستنده , کمیسیون یونسکو , انتشارات سازمان زیبا سازی شهر تهران , کونگ فو , هنر شهری , وعده غذایی , قاسملو , هوافضای سپاه , هیات پارلمانی , مسترز لندن , اما سالکویز , Advanced SystemCare PRO , برترین اشپز , بخش خبری سیما , لوسیانو ادینیو , رودسری , از بین بردن غبغب , مربی سابق استقلال , جشواره , نمایشنامه , حاج منصور ارضی , پیشکسوتان ارتش , زیرساخت‌ها , شیخ‌سلمان , دوت یازدهم , اصفی , atom bank , خراسان , تعلیق عمره , اس ام اس روز پرستار , شریکوف , راهارتباطی , بخش جشنواره , سردارمومنی , پایلوت , بازیکنان رئال , دستبرد مسلحانه , مراحل آزمایشگاهی , وزیر دارایی اوکراین , سپرده‌های سرمایه‌گذاری , شبی در کهکشان‌ها , دانشگاه سوره , خواننده 2016 , راهبرد نظامی , فرند فید , اسلاوکو , خط ایست , مدونا , دومی ,

برخی از مطالبی که کاربران هم اکنون در حال خواندن آن هستند
امروز ما را گر کشی بی‌جرم از ما بگذرد , گیاه‌ها و دانه‌ها , هر آنک از سبب وحشت غمی تنهاست , متانول , سابقهٔ خانوادگی , مسجد گنبد، سنگان، خواف , اهمیت و قدرت نسبی محله‌ها , جذب عناصر غذائی , کنترل برنامهٔ سالانه , سوئد , مشکلات عمومی غذائی , انگلستان , درمان , تعهدات فروشنده , موقعیت و وسعت , بقعهٔ ملاحسن كاشی، سلطانیه، ابهر , تصفیه باکتر‌یایی , رودوزی‌ها , ارزیابی درد (۲) , نور ,

اولین bmw i8 سه میلیاردی در ایران چپ کرد / عکس - تقریبا 1 ماه پیش بود به ورود یک خودروی بی‌ ام‌ دبلیو bmw i8 به ایران اشاره شده بود. این خودرو که جزء پیشرفته ترین خودروهای دنیا می باشد, زمانی که وارد ایران شد به دلیل خاص و تک بودن در کشورمان, قیمتی در حدود 3 میلیارد تومان پیدا کرد!!
پست جنجالی آنا نعمتی، رعنا دختر اول پورعرب ! - آنا نعمتی مطلبی را در صفحه شخصی‌اش منتشر کرده است که باعث تعجب افراد بسیار زیادی از جمله طرفداران آنا نعمتی و ابوالفضل پورعرب شده است.
ابوعزرائیل در مشهد! / تصاویر - شنيده شده مبارز عراقی در مقابل داعش معروف "ابوعزراييل" در حرم رضوی بوده است. كه از تصاوير منتشر شده با استقبال گرم مردم هم مواجه شده است.
فیلم ضیافت لیلا بلوکات با حضور هنرمندان و ورزشکاران - لیلا بلوکات بازیگر خوش قلب سینما و تلویزیون ایران، در روزهای زیبای ماه رمضان، ضیافت باشکوهی را به نفع کودکان معلول بی سرپرست و مبتلا به بیماری سندرم دان برپا کرد و از ستاره های سرشناسی دعوت به عمل آورد تا با حضورشان باعث دلگرمی این بچه های نازنین شوند. علی کریمی، اکبر عبدی، سعید معروف، پوریا پولیلا بلوکات بازیگر خوش قلب سینما و تلویزیون ایران، در روزهای زیبای ماه رمضان، ضیافت باشکوهی را به نفع…
فیلم/ علیخانی : دستمزدم 45 میلیون تومان است. - احسان علیخانی مجری برنامه ماه عسل شب گذشته ضمن توضیح دباره شایعه دستمزد میلیاردی، درخصوص دعوت از میهمانان حاشیه‌ساز از مردم عذرخواهی کرد.
انتشار توبه نامه بهرام رادان پس از 100 ساعت سخت - بهرام رادان بازیگر سینمای ایران پس از گذشت چند روز از توئیتش که حمایت از قانونی شدن ازدواج همجنس‌بازان در آمریکا تعبیر شد، در نامه‌ای رسماً عذرخواهی کرد اما آنچه از اصل نامه جالب‌تر بود، مخاطب این نامه بود.
محسن کیایی و همسر / تصاویر - سام درخشانی چمدان‌ها را بسته و به همراه تازه عروسش راهی ماه عسل است. عکس جدید مهناز افشار و همسر و ...
حضور جنجالی پزر عروس در ماه‌عسل! / فیلم - برنامه ماه‌عسل امسال که با برنامه جنجالی اثبات عشق یک پسر به دختر آغاز شد، در قسمت یازدهم میزبان یک پزر عروس شد تا حاشیه‌ها کماکان دامن‌گیر این برنامه باشد.
نخستین مصاحبه همسر مهناز افشار / عکس - ...آقازاده بودن یک سری ویژگی‌ها، محدودیت‌ها و چارچوب‌ها دارد که به درست و غلط بودن آن کارى ندارم اما وقتی از آنها عبور کنى به تو می‌گویند "آقازاده خاص".
ورود همسر ظریف به محل مذاکرات / تصاویر - عکس های منتشر شده از محل برگزاری گفتگوها نشان می‌دهد همسر ظریف نیز همراه با گروه ایرانی وارد وین و هتل کوبورک محل برگزاری نشست ها شده است. حسین فریدون برادر رئیس‌جمهور و نماینده ویژه او در مذاکرات هسته‌ای و جان کری وزیر امور خارجه آمریکا نیز دقایقی پیش وارد هتل کوبورگ شدند.
شب پُر ستاره اکران خصوصی «عصر یخبندان» / فیلم - جدیدترین ساخته مصطفی کیایی این روزها با بازی بهرام رادان، مهتاب کرامتی، سحر دولتشاهی، آناهیتا نعمتی، فرهاد اصلانی و محسن کیایی اکران عمومی شده و پیش بینی می‌شود با استقبال بسیار زیادی روبرو شود.
لیلا اوتادی: من گرانقیمت‌ترین بازیگر زن شدم / فیلم - لیلا اوتادی بازیگر زن سینما و تلویزیون ایران مهمان ویژه برنامه ماه رمضان تی وی پلاس که در رستوران ژیلمو سعادت آباد تهران ضبط می شود، شد تا با او گفتگویی انجام بدهیم که شاید تا امروز در هیچ رسانه‌ای به زبان نیاورده بود.
تیپ جدید مهناز افشار و همسرش / عکس - محمد یاسین رامین، فرزند محمدعلی رامین، نظریه پرداز هلوکاست در دولت احمدی نژاد به همراه همسرش مهناز افشار
اکران خصوصی فيلم عصر یخبندان / تصاویر - بازیگران این فیلم عبارتند از :مهتاب کرامتی، بهرام رادان، آنا نعمتی، سحر دولت شاهی، مینا ساداتی، محسن کیایی، بابک بهشاد، علی میلانی، پوریا رحیمی سام، صدف طاهریان، علی کوچکی، فرهاد اصلانی، ژاله صامتی و ... . نویسنده و کارگردان : مصطفی کیایی .
رونمایی مهران غفوریان از همسرش / تصاویر - جشن حافظ اولین جایی بود که مهران غفوریان همراه با همسرش در آن جا حاضر شد و به عبارت دیگر از همسر خود رونمایی کرد!
بازاری که داعش در آن زنان را می‌فروشد / فیلم - "نخاسة"؛ بازاری که داعش در آن زنان را می فروشد
نیوشا ضیغمی در فستیوال فیلم مسکو / تصاویر - نیوشا ضیغمی و همسرش در فستیوال فیلم مسکو شرکت کرده اند . نیوشا ضیغمی با فیلم «دریا و ماهی پرنده» به کارگردانی مهرداد غفارزاده را در این جشنواره شرکت کرده است.
پوشش متفاوت مهتاب كرامتی در شانگهای / تصاویر - در جشنواره شانگهای مهتاب کرامتی و مصطفی زمانی در یک فیلم مشترک به نام جامه درآن حضور دارند و به همین دلیل سفری به شانگهای کرده اند.
جشن زادروز رضا کیانیان / تصاویر - جشن زادروز رضا کیانیان بازیگر سینما تئاتر و تلویزیون عصر یکشنبه با حضور هنرمندان سینما برگزار شد.
الناز شاکردوست در مراسم اکران فیلم آتیش بازی - تصاویری از الناز شاکردوست و سایر هنرمندان را در مراسم اکران خصوصی فیلم آتیش بازی مشاهده می کنید.
پربازدیدها
اسرار همزمانی شب‌های قدر با شهادت امام علی(ع) - امام جمعه تهران گفت: وجود حضرت امیر حقیقت شب قدر است و از طرف دیگر شهادت آن حضرت باعث بارش رحمت خداوند بر خوبان می‌شود.
بازار صادرات ورق چین تحت فشار - روند نزولی قیمت ورق گرم صادراتی در بازار چین ادامه دارد. ادامه...
تاثیر کاهش قیمت سنگ‌آهن بر کنسانتره و گندله - بازار مواد معدنی تحت‌تاثیر عوامل مختلفی قرار دارد که باعث کاهش یا افزایش قیمت در بازه‌های زمانی مختلف می‌شود. ادامه...
کاهش قیمت «بنزن» در بازارهای اروپا - قیمت «بنزن» در بازارهای اروپا طی روز دوشنبه 15 تیرماه، کاهش یافت. به عقیده کارشناسان دلیل این روند کاهش بهای نهاده های انرژی در ادامه...
پاسخ منفی دایی به ملوان - نماینده تام الاختیار علی دایی از پاسخ منفی این مربی به ملوان خبر داد.
دردسر آیین‌نامه جدید نقل و انتقالات برای باشگاه استقلال در مورد ۳ بازیکن - طبق آیین‌نامه جدید نقل و انتقالات باشگاه استقلال نمی‌تواند قراردادش را به طور یک طرفه با بازیکنان مازاد فسخ کند.
سیدجلال حسینی به نفت تهران پیوست - سید جلال حسینی با باشگاه نفت تهران به توافق رسید و فصل آینده در این تیم توپ خواهد زد.
معادل فارسی کلمات «تکنولوژیست»، «سی وی» و «سانسور» چیست؟ - فرهنگستان زبان و ادب فارسی معادل کلمات «تکنولوژیست»، «سی وی» و «سانسور» را کلمات «فن آور»، «کارنامک» و «بررسی»...
حادثه در مسابقات توردوفرانس - رقابت های دوچرخه سواری توردوفرانس با حادثه همراه شد.در مرحله سوم این مسابقات که بین بندر آنتورپ و شهر اویی بلژیک برگزار شد ، بیش از بیست رکابزن پس از ...
علی دایی پیشنهاد سرمربیگری ملوان را نپذیرفت - سرمربی سابق تیم ملی فوتبال ایران به درخواست ملوانی‌ها برای هدایت این تیم در مسابقات لیگ برتر پاسخ منفی داد.