چهارشنبه ۷ مرداد ۱۳۹۴ / Wednesday, 29 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
نقش آفرین , نظامیان عراقی , خسرو سینایی , ارلان , انواع خارش , شبکه گاز , نامزد حزب جمهوری خواه , شهر مرزی , محمد اکرامی فر , از کارافتادگی زودرس , کولیوند , نان اگردَک , حما و نقل , شرمن , کمپ استقلال , لیس , صادر کردن , زدا , المپیکی , محمدی گلپایگانی ,

برخی از مطالبی که کاربران هم اکنون در حال خواندن آن هستند
مراحل ساخت یک فیلم متحرک , در ستایش نصرة الدین ابوالمظفر اصفهبد لیالواشیر پاد... , درمان , زخم‌های سوراخ‌کننده , جدول سرمایه‌ٔ شعب بانکی دور از ساحل (Country Report - 2nd Quarter 1995.P.ii) , بر دست کس افتد چو تو یاری نه و هرگز , هویج , دوست مرا رطل عشق تا خط بغداد داد , روش شیمیائی , حمام حسن‌آباد , موسیقی‌دانان و نوازندگان دوران صفویه , چه نیکبخت کسی که خدای خواند تو را , اروگوتامین ـ سی - EROGOTAMINE -C , استفراغ‌ شدید حاملگی‌ ـ hyperemesis gravidarum , شوک و نارسائی حاد تنفسی در بیماران جراحی , مراقبت‌های پیگیری , کاربردهای اصلی , معشوق به سامان شد تا باد چنین باد , مجاری ارتباط غیرشخصی , ورزش‌های سنتی ایرانی ,

فیلم/ قمه زنی یک زن در اعتراض به اکران رستاخیز! - فیلمی در شبکه های اجتماعی به اشتراک گذاشته شده که در نوع خود می توان اعتراضی بی سابقه به حساب آورد. قمه زنی یک زن در اعتراض به اکران فیلم سینمایی رستاخیز!
چه کسی گفت سگِ احمدی نژاد و مشایی ... / فیلم - چه کسی گفت سگِ احمدی نژاد و مشایی به لاریجانی شرف دارد؟ / پیام واضح یادداشت اختصاصی فابیوس در روزنامه ایران / فرار شکارچی به واسطه ترس ماموران از شلیک مستقیم! / قمه زنی زنان وسط خیابان در مخالفت با فیلم «رستاخیز»! / واکنش مسئول موسیقی کشور به اتهام سرقت مو
مستندات جهانگیری از تخلفات 294 میلیارد دلاری احمدی نژاد - روز گذشته وکیل احمدی نژاد اعلام کرد که از جهانگیری معاون اول رییس جمهور شکایت کرده است. خبری که بلافاصله انعکاس رسانه ای گسترده و پاسخ دفتر جهانگیری را به همراه داشت.
دندانپزشک پیام صادقیان ! / تصاویر اینستاگرامی - پیام صادقیان با انتشار این عکس از خانم دکتر دندانپزشک برای درست کردن دندان هایش تشکر کرده است. محسن افشانی هم در کلینیک دندانپزشکی در کنار خانم دکتر و دستیارانش سلفی گرفته است.
بدون هیچ صحبتی فقط تماشا کنید - بدون هیچ صحبتی فقط تماشا کنید
هجوم عکس سلفی با پزرعروس در تهران - شروع برنامه ماه عسل 94 با اجرای علیخانی که به دلیل موضوع دور از انتظاری که به آن برنامه اختصاص داده بود؛ حسابی مخاطبان را دلسرد کرد و در ادامه هم، این دلسردی با حضورمهمانی با شغل پزری عروس! در این برنامه، تکمیل شد.
عکسی جدید از بهادر زمانی در گریم حضرت عباس (ع) - بهادر زمانی در گریم حضرت عباس (ع) در نمایی از فیلم رستاخیز در کنار تهیه کننده این مجموعه. احتمالا بهادر حالا که دیده فیلمشان قرار نیست اکران بشود روی به منتشر کردن عکس های آن در شبکه های اجتماعی و فضای مجازی آورده است تا در آن محیطِ پر مخاطب برجسته و دیده شوند.
تصاویر نشست عوامل سریال پایتخت - نشست صمیمانه عوامل سریال پایتخت با اصحاب رسانه
سلفی با جسد دانشجویان ایرانی ! / تصاویر - عکاسی و سلفی گرفتن در کلاس‌های تشریح پزشکی و انتشار آن در فضای مجازی، پدیده‌ای است که این روزها در حال فراگیر شدن است؛ پدیده‌ای که شاید در هیچ کجای دنیا مانند کشور ما به این صورت دیده نشود.
گفتگو با تازه عروس سینمای ایران در شب ازدواجش - گلاره عباسی بازیگر سینما و تلویزیون به خانه بخت رفت.
الناز حبیبی در فروشگاه شاهرخ استخری / تصاویر - عکس جدید سحر قریشی، بهاره کیان افشار، لیندا کیانی، شهرزاد عبدالمجید، کوروش تهامی در روز تولد همسرش، عکس یادگاری نفیسه روشن با کودکان افغان و تصاویر تتلو در ناو جنگی و ...
صحنه نادر شکار شیرها وسط جاده / تصاویر - در این گزارش تصویری که در دو روز اخیر منتشر شده و میلیون‌ها کاربر آن را تماشا کرده‌اند شاهد شکار دو شیر نر در وسط جاده‌ای در آفریقای جنوبی که در برابر چشمان حیرت زده دهها توریست رخ داد، خواهیم بود.
سلفی همسر شهرام محمودی / تصاویر اینستاگرامی - علی لهراسبی، مهدی ماهانی و کامبیز دیرباز چند روز مانده به تعطیلات به پیشواز تفریحات تابستانی در ترکیه رفته اند. سلفی فرزاد حسنی با نیما کرمی، علیرضا جاوید نیا، مژده لواسانی، ژیلا صادقی و صبا راد در حاشیه مراسم یادبود زنده یاد مهران دوستی.
فیلم/ توضیحات مجری زن درباره روزه‌خواری در آنتن زنده - صبا راد مجری برنامه «به خانه بر‌می‌گردیم» که در برنامه زنده تلویزیون به طور ناخواسته مزه غذایی را چشید، توضیحاتی در این خصوص ارائه کرد.
جنجال کلیپ هسته‌ای «تتلو» / ویدئو - تصاویر حرفه‌ای و قاب‌های هوشمندانه و کارگردانی درستی که در یک کلیپ با مضمون انرژی هسته‌ای دیده می‌شود، هم به لحاظ ساختار و هم از نگاه مضمون اتفاق خوبی محسوب می‌شود، اما اینکه کلیپ انرژی هسته‌ای را چه کسی خوانده بسیار جالب است!
رونمایی از فاجعه ملی در یک مسابقه تلویزیونی / فیلم - مسابقه تلویزیونی «ثانیه ها» که از شبکه دوم سیما پخش می شود، سطح پایین اطلاعات عمومی و سرانه مطالعه در کشور را به نمایش گذاشت. هر یک از شرکت کنندگان در این مسابقه، نماینده هزاران نفر از افراد جامعه هستند که اطلاعات عمومی آنها در حد یک دانش آموز سال دوم ابتدایی است.
عکس جدید از مهناز افشار و دخترش / عکس - بعد از ازدواج پر سر و صدای مهناز افشار با یاسین رامین پسر محمدعلی رامین معاون مطبوعاتی دولت احمدی‌نژاد، این زوج جوان وارد ماجراجویی جدیدی شده‌اند.
مهران غفوریان و همسر در تعطیلات. - مارال فرجاد، نگین صدق گویا، سیاوش خیرابی و امین زندگانی در پشت صحنه سریال جدیدشان. رز رضوی در یک جشنواره خیریه در شیراز. امیر مهدی کیا و ساغر عزیزی در نمایی از سریال معمای شاه در نقش محمدرضا شاه و فرح پهلوی.
در جستجوی همسر برای کاپیتان معروف ! - مجله ایده آل عکس کاپیتان تیم ملی والیبال را با تیتر «در جست و جوی همسر برای کاپیتان معروف» کار کرده است.
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!!
پربازدیدها
نمایش «سکوت رعنا» در هلند/ محصول حوزه هنری در جشنواره‌ای برای کودکان - فیلم سینمایی «سکوت رعنا» محصول حوزه هنری در جشنواره بین‌المللی کودک آمستردام هلند روی پرده می‌رود.
«سال کبیسه» فیلم جدید سامان سالور/ روزهای خوشی برای سینما نیست - سامان سالور این روزها تازه‌ترین فیلمنامه خود را در مرحله نگارش دارد.
ایران کانون گردشگری حلال/ پلاژ ساحلی ویژه بانوان مسلمان کم داریم - رئیس سازمان میراث فرهنگی ضمن تشریح برخی مشکلات در زمینه توسعه گرشگری حلال و بخش ویژه و تخصصی آن گفت: به عنوان مثال هتل و یا پلاژ ساحلی برای بانوان مسلمان کم داریم.
بیا درباره عشق گپ بزنیم/ فیلمی زنانه که مردانش بد نیستند - «نیمه شب اتفاق افتاد» به کارگردانی تینا پاکروان این روزها در حال ساخت است که در این اثر موضوعی زنانه مطرح می‌شود ولی نگاهی منفی به مردان ندارد.
ترمیم زخم با استفاده از سیستم خلاء/ کاهش دوره درمان تا۵۰درصد - مرکز جامع ترمیم زخم جهادداشگاهی علوم پزشکی تهران اقدام به ترمیم زخم های مزمن با استفاده از سیستم خلاء یا وکیوم تراپی کرده است که با این روش ۳۰ تا ۵۰ درصد دوره ترمیم زخم های مزمن کاهش می یابد.
اسیدپاشی مرد شیشه‌ای روی 4 کارگر - مرد شیشه‌ای که بر اثر توهم روی چهار کارگر اسید پاشیده بود، تحت تعقیب پلیس قرار گرفت.
پنچر کردن خودرو، شگرد 2 برادر سارق - دو برادر که به روش پنچر کردن خودرو 37 میلیون تومان از مشتری بانک سرقت کرده بودند در عملیات پلیس دستگیر شدند.
پایان کلاهبرداری‌های کارمند اخراجی - کارمند اخراجی با معرفی خود به عنوان مامور سازمان آب از مالکان ساختمان‌های در حال ساخت کلاهبرداری می‌کرد.
تولید اقتصادی نانو سیال‌های مغناطیسی برای درمان هدفمند سرطان توسط محققان کشور - محققان دانشگاه علم و صنعت موفق به تولید نانو سیال مغناطیسی برای دارورسانی هدفمند به سلول‌های سرطانی شدند که ضمن کاهش هزینه‌های تولید، قابلیت تجاری‌سازی نیز دارد.
دیدار اسد با فرستاده العبادی و تاکید بر گسترش همکاری علیه تروریسم - بشار اسد در دیدار با مشاور امنیت حیدر العبادی ضمن تاکید بر اینکه مردم سوریه و عراق وارد یک جنگ یکسان علیه تروریسم شده‌اند، بر عزم و اراده دمشق برای ادامه جنگ علیه ترویست‌ها تاکید کرد.