شنبه ۹ خرداد ۱۳۹۴ / Saturday, 30 May, 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
تویوتای ۷۵ میلیونی چرا ۱۷۰ میلیون تومان ؟ - عضو انجمن واردکنندگان خودرو گفت: به عنوان مثال قیمت خودروی کمری GLX براساس قیمت جهانی ۲۳ هزار و ۲۰۰ دلار است که با ارز آزاد ۳۳۰۰ تومانی، حدود ۷۵ میلیون تومان میشود.
حراج بزرگ آثار هنری تهران / تصاویر - حراج بزرگ آثار هنرهای تجسمی تهران در هتل آزادی تهران با حضور دایی و همسرش و جمعی از هنرمندان برگزار شد.
این دندانپزشکان دهن آمریکا را سرویس میکنند - روز گذشته گروهی از مخالفان مذاکرات هسته‌ای (موسوم به دلواپسان) در مشهد تجمع کردند که مهرداد بذرپاش (رئیس گروه مشاوران ...
دختر مهناز افشار متولد شد / عکس - مهناز افشار بازیگر سینمای ایران چند روز پس از تولد دخترش عکسی از او را در صفحه اینستاگرامش منتشر کرده است.
تبِ عکس یادگاری با جمشید مشایخی / تصاویر - این روزها تبِ عکس یادگاری با جمشید مشایخی خیلی داغ شده است. همینطور عکس با عزت الله انتظامی و محمدعلی کشاورز. کلاً درجه این تب با گذر سن این عزیزان رابطه مستقیم دارد.
فیلم زنده سوزاندن ‎مسلمانان آفریقای مرکزی +18 - جنایت زنده سوزاندن انسانهای بی گناه در سکوت سردمداران حقوق بشر و بی‌توجهی خود انسانها به یکدیگر هنوز ادامه دارد . این ویدئو به جنایت مسیحیان آفریقای مرکزی در حق مسلمانان این کشور نسبت داده شده است.
هویت فیلمبردار فاش شد ! / تصاویر - اقدام جالب و منحصر به فرد این نماینده ، گرچه باعث افشای دقیق اتفاقات در روز حادثه شد، اما احتمالاً پس از این باعث خواهد شد برخی در شلوغی های مجلس، مواظب زبان و بیان خود باشند، چرا که ممکن است حتی دور از دسترس خبرنگاران، نماینده ای در حال فیلمبرداری از ماجرا باشد.
تصاویر مراسم اختتامیه جشنواره کن - مراسم اعطای جوایز شصت و هشتمین دوره جشنواره فیلم کن با اعطای جایزه نخل طلای این دوره به فیلم «دیپان» ساخته «ژاک ائودیار» کارگردان معروف فرانسوی برگزار شد.
شوک سلفی مادر و دختری هانیه غلامی / تصاویر - سلفی مهران غفوریان، امین زندگانی و همسرش در ردیف اول یک کنسرت. لادن مستوفی و هنگامه قاضیانی. حضور علی اوجی هم که اتفاقی طبیعی است. عکسی دیدنی از سید احمد خمینی. مهتاب کرامتی در اختتامیه جشن عکاسان سینمای ایران
اینجا واس ماس تیتر یک «گاردین»! / عکس - رجمه ساده این عبارت انگلیسی که خلاصه صحبت های این مقام مسئول صهیونیستی است دقیقا دیالوگ معروف جواد رضویان در سریال در حاشیه است: « اینجا واس ماس، اینجا کل‌ش واس ماس»
حجامت / گزارش تصویری - پزشکان اعتقاد دارند حجامت نقش مهمی در پیشگیری از بیماری ها، مخصوصا بیماری های مزمن و مرتبط با سبک زندگی دارد. از دیرباز هدف اصلی در حجامت ارتقای سلامتی جسمی و روحی بوده است.
ویدیو: مشاجره لفظی کوچک زاده و ظریف در مجلس - جلسه غیر علنی مجلس با حضور محمد جواد ظریف وزیر امور خارجه و سید عباس عراقچی عضو ارشد تیم مذاکره کننده هسته‌ای امروز صبح به ریاست علی لاریجانی برگزار شد. ظریف و عراقچی آخرین روند مذاکرات ایران با 1+5 را در جلسه غیر علنی امروز مجلس برای نمایندگان تشریح کردند.اما پس از پایان سخنان ظریف و زمانی که وی قصد ترک مجلس را داشت برای لحظاتی صحن علنی با مشاجره کوچک زاده با ظریف به تشنج کشیده شد.
تصاویر دار زدن یک نطامی ایرانی! توسط داعش - این جنایت هولناک درحالی صورت گرفته که یک سایت معتبر مصر اعلام کرد که نظامی اعدام شده، یک سرباز ایرانی بوده که در گروه الحشد الشعبی (نیروهای بسیج مردمی) در فلوجه می‌جنگیده است!
ورود خاندان هاشمی به انتخابات مجلس / عکس - مشی پدران و رفتار دختران اگرچه با علم به این تفاوت‌ها نمی‌توان عملکرد 3 زن را در یک راستا ارزیابی کرد اما مشترکات آنها قابل توجه است که از مهم‌ترین آن می‌توان به نحوه مواجهه پدران با نگاه ایده‌آلیستی دختران اشاره کرد.
گلشیفته فراهانی در فرش قرمز جشنواره کن 2015 - گلشیفته فراهانی با فیلم سینمایی "دو دوست" به کارگردانی لویی گرل بازیگر و کارگردان فرانسوی در پنجاه و چهارمین دوره "هفته بین‌المللی منتقدان کن" شرکت کرده است. گزارش تصویری از گلشیفته فراهانی را ببینید.
خواهران اسکندری؛ لاله، سارا، ستاره / تصاویر - گریم متفاوت لیلا حاتمی که به سختی قابل تشخیص است، هنر دست استاد عبدالله اسکندری. و امیرمحمد زند و سارا منجزی پور در ارگ کریم خان زند.
این آزاده نامداری نیست کتیه ! / عکس - آزاده نامداری در واکنش به انتشار عکس گریمش در فیلم «نسیم» نوشت: این یه درد دله، باهمه کسایی که دوسشون دارم، من آزاده نامداری‌ام. چادریم، بخاطر اعتقادم، بخاطر قلبم. این عکس من نیستم، کتیه، تو فیلم جناب شهبازی، میخوام درکم کنید.
رایزنی هسته‌ای در منزل صالحی / عکس - عراقچی در صفحه شخصی‌اش در اینستاگرام با انتشار عکسی از این دیدار نوشت : عيادت كاري! استفاده از فرصت عيادت از استاد عزيز جناب آقاي دكتر صالحي براي پيگيري مباحث مذاكرات.
تصاویری از خودسوزی دختر دانشجو در شیراز! - ﺑﺮﺧﯽ ﺷﻨﯿﺪﻩ‌ﻫﺎ ﺣﺎﮐﯽ ﺍﺯ ﺁﻥ ﺍﺳﺖ ﯾﮏ ﺭﺍﺑﻄﻪ ﻋﺸﻘﯽ ﻭ ﻋﺎﻃﻔﯽ ﻧﺎﻓﺮﺟﺎﻡ ﻋﻠﺖ ﺍﯾﻦ ﮐﺎﺭ ﺑﻮﺩﻩ ﺍﺳﺖ ﻭ ﺁﺧﺮﯾﻦ ﺗﻤﺎﺱ ﺗﻠﻔﻨﯽ ﺩﺍﻧﺸﺠﻮ ﺑﺎ‌‌ ﻫﻤﺎﻥ ﻓﺮﺩ ﻣﻮﺭﺩﻧﻈﺮ ﺑﺮﻗﺮﺍﺭ ﺷﺪﻩ ﮐﻪ ﺩﺭ ﺣﺎﻝ ﺣﺎﺿﺮ ﺍﯾﻦ ﻓﺮﺩ ﺩﺭ ﺑﺎﺯﺩﺍﺷﺖ ﺑﻪ ﺳﺮ ﻣﯽ‌ﺑﺮﺩ.
فقیهه سلطانی پای سفره عقد / تصاویر - سلفی جدید آزاده نامداری با شال و مانتوی جدید در پشت فرمان که به لطف خدا همه چیز سر جایش است و خیلی خندان و بشاش و خوب بنظر میرسد. فقیهه سلطانی و همسر فوتبالیست پای سفره عقد.
پربازدیدها
وقتی مسئولان یک کلاهبردار زنجیره‌ای را «کارافرین برتر» صدا می‌کنند! - عجیب تر آنجاست که می‌بینیم در دوران حضور این کلاهبرداران در تجارت لیزینگ خودرو آنقدر کارشان خوب ارزیابی شده که به گزارش فارس، مدیر کلاهبردار شرکت نگین‌خودرو آفتاب کچند سال پیش به عنوان کارآفرین برتر انتخاب شده و از دست مسئولان جایزه هم گرفته است! اینجاست که دیگر نمی‌توان مالباختگان را هیچ گونه شماتت کرد!
بازار تعیین جنسیتی که قانون ندارد - با آنکه 10 سال است از روش غیر طبیعی تعیین جنسیت جنین در کشور می‌گذرد اما هنوز قانون یا آیین‌نامه‌ مدونی برای فعالیت...
انتخابات عمومی ۷ ژوئن ترکیه آزمونی سخت برای حزب عدالت و توسعه - انتخابات عمومی ترکیه که قرار است در روز یکشنبه ۷ ژوئن ۲۰۱۵ برگزار شود را می توان به عرصه رقابت ۴ جریان سیاسی: محافظه کار و اسلامگرا، سکولار و توده گرا، ملی گرای ترکی و ملی گرایی کردی دانست.
کرایه های تاکسی غیرقانونی ولی رسمی 20 درصد گران شد/ شورای شهر: درباره نرخ ها چیزی نشنیده ایم! - کرایه های تاکسی غیرقانونی ولی رسمی 20 درصد گران شد/ شورای شهر: درباره نرخ ها چیزی نشنیده ایم! کرایه های تاکسی در تهران، بی حساب و کتاب زیاد شده. اینطور که پیداست سازمان تاکسی رانی خودش قانون وضع می کند و کرایه ها را سر خود بالا می برد و شورای شهر هم می گوید اصلا از این ماجراها خبر ندارد.
وزش باد شدید به همراه گرد و خاک در تهران - کارشناس سازمان هواشناسی با بیان اینکه بادی با سرعت ۷۲ کیلومتر بر ساعت به همراه گرد و خاک در تهران در حال وزیدن است، گفت: این باد به صورت لحظه‌ای و موقت می‌وزد و همراه با رگبار باران و رعد و برق است.
ابهام در حضور بازیکن باتجربه ذوب آهن در فینال جام حذفی/ اخطاری که پاک شد! - حضور بازیکن باتجربه تیم فوتبال ذوب آهن اصفهان و کاپیتان این تیم در بازی فینال جام حذفی با ابهام مواجه است.
تلاش مجموعه‌های دست‌اندر کار انتخابات برای تغییر وزیر اطلاعات - وزیر اطلاعات با اعلام این‌که برخی مجموعه ها که دستی در انتخابات دارند از هم اکنون جهت‌گیری کرده همین حالا برای جایگزینی من در وزارت اطلاعات تلاش می‌کنند، گفت: ما انقلاب کردیم تا آبروی مردم حفظ شود، ما رضای خدا را ملاک قرار داده و اجازه نمی دهیم به خاطر جهت‌گیری‌های سیاسی آبروی کسی به بازی گرفته شود....
مظلومی، منصوریان، کریمی، نامجو مطلق و زرینچه گزینه‌های استقلال - باشگاه استقلال از 5 مربی برای هدایت این تیم برنامه خواست.
دست گذاشتن داوطلبین بر روی شاخصه‌های قومیتی تعارض ایجاد می کند - وزیر اطلاعات گفت: کسانی که داوطلب می‌شوند تصور می‌کنند اگر بر روی شاخص های قومی و منطقه‌ای دست بگذارند می‌توانند آرای بیشتری جمع کنند اما همین‌جاست که تعارض بوجود می‌آید.
تنفسی با چاشنی گرد و غبار - پدیده گرد و غبار ، اینبار به سراغ تهران آمده و چشمان شهروندان این شهر را با خود آشنا کرده است.