شنبه ۲۹ فروردین ۱۳۹۴ / Saturday, 18 April, 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
وبگردی
وزیر امور خارجه استرالیا با کلاه در تهران / تصاویر - وزیر امور خارجه استرالیا قرار است در دیدار با مقامات کشورمان درباره مساله مهاجرت غیر قانونی برخی اتباع ایرانی به استرالیا رایزنی کند. استرالیا از ایران می خواهد برخی مهاجران غیر قانونی را که دولت کانبرا به آنها ویزای ورود به استرالیا نداده به ایران پذیرش کند.
هر نفس کشیدن کیروش ۱۶۲ تومان! - بررسی قرارداد سنگین کیروش با فدراسیون فوتبال ایران. این در حالیست که کیروش گفته بود من در ایران مانند گروگان هستم.
خاطرات شنیدنی علی پروین از مامان نصرت - واقعا علی پروین دوست داشتنیه، چقدر ساده و دلنشین صحبت میکنه.
چهره جدید افسانه بایگان / تصاویر اینستاگرامی - سلفی‌ها و پشت صحنه سریالها و فیلمهای جدید که به شبکه‌های اجتماعی ارسال شده است.
فیلم افشاگری در رابطه با علی مطهری با لباس سپاه - تابناک : این شخص به کنایه به چهار، پنج موبایلی اشاره دارد که مطهری به همراهش داشته، در حالی‌ که مطهری همین تازگی‌ها از موبایل نوکیای قدیمی‌اش خداحافظی کرده و تنها یک گوشی موبایل اسمارت‌فون اختیار کرده است.
اتفاقی عجیب برای خودرو داعشی / فیلم - یک خودروی حامل نیروهای گروه تروریستی داعش به دلیل انفجار بمب در کنار جاده به هوا پرتاب می شود و وقتی در آسمان معلق است به شدت منفجر می شود.
سوتی تینا آخوند تبار در برنامه زنده / فیلم - بازیگر سینما و تلویزیون در رابطه با دلایل اعمال جراحی زیبایی خود صحبت میکند.
سگ‌کشی غیرانسانی با اسید در شیراز ! / فیلم - اقدام غیر انسانی در شیراز. گروهی از افراد با تزریق اسید، سگ‌های ولگرد را نابود می‌کنند.
خاطره آیت‌الله از همسر امام جنجالی شد - یکباره دیگر خاطره‌های آیت‌الله هاشمی با واکنش منتقدان به خصوص کیهان روبه‌رو شد. این بار آیت‌الله خاطره‌ای از همسر امام نقل کرده بود
تصاویر/ عروسی مجلل پسر سلطان برونئی - در این مراسم شاهزاده عبدالمالک 31 ساله با حاجیه بولکیاه 22 ساله ازدواج کرد. این مراسم در کاخ 1788 اتاقه سلطان برونئی و در نهایت تشریفات انجام شد.
بزرگترین مراسم ازدواج دسته جمعی در غزه - در این مراسم ۴۰۰ دختر و پسر جوان فلسطینی مراسم ازدواج خود را جشن گرفتند. شرکت کنندگان در این مراسم اکثرا خانواده‌های شهدا و اسرا، مجروحان جنگ اخیر و افراد بی‌بضاعت و فقیر هستند.
عمل زیبایی زن فامیل دور / فیلم - عمل زیبایی زن فامیل دور :: سریال کلاه قرمزی ۹۴ قسمت پانزدهم با حضور شبنم مقدمی
شانتاژ خبری از حرکت بازیکن عربستانی / عکس - «الشهرانی» بازیکن الهلال عربستان، در شادی پس از گل در جریان بازی با فولاد خوزستان پیراهن خود را بالا زد و تصویر و کاریکاتور یک نوجوان را نشان داد...
برنامه روناک یونسی و بدن‌ساز آمریکایی / عکس - حضور کلمن در ایران جنبه‌های دیگری غیر از مسائل ورزشی هم دارد که مورد توجه‌ترینش کلاسی است که قرار است برای بانوان برگزار شود و مدیریت آن با یکی از ...
لطفا نرو کارلوس ! / تصاویر اینستاگرام - تا خبر از رفتن کارلوس کی‌روش شد، برخی به پاس تشکر از زحمات جناب کی‌روش و منصرف کردن ایشان با هشتگ #پلیز دونت گو کارلوس، عکس های خود را در کنار کارلوس خان رو کردند.
جنجال رسانه‌ای ترکیه در مورد سپاه قدس - از چند هفته پیش این سریال با تغییر نام به نام Sungurlar رویه جدیدی را در پیش گرفته است. در دور جدید این سریال، مبارزه از اکراد جدایی طلب معطوف به مبارزه با سپاه قدس ایران شده است.
نظر پزشکان در خصوص سریال درحاشیه / فیلم - سریال در حاشیه از روزهای نوروز سال 94 هر شب در شبکه سوم سیما پخش می شود. این سریال کمدی داستان بیمارستان و پزشکانی را نقل می کند که البته با اعتراض برخی تنگ نظران هم رو به رو شده است .
دلخراشترین حادثه نوروز ۹۴ / عکس - روشن کردن پیک نیک پشت کامیون در حال حرکت برای طبخ غذا ۷نفر را به کام مرگ کشاند و ۸نفر سوختگی شدید برجای گذاشت.
پربازدیدها
پایگاه «رامشتاین» در آلمان، قلب عملیات‌ پهپادهای آمریکا در آفریقا و خاورمیانه - یک هفته‌نامه آلمانی نوشت پایگاه هوایی رامشتاین در آلمان محل اصلی حملات پهپادهای آمریکایی علیه مقاصد تروریستی در آفریقا و خاورمیانه است.
جزئیات مکاتبات ۱۰غول نفتی با ایران/ لندن میزبان مذاکرات نفتی شد - همزمان با احتمال لغو تحریم‌های نفتی در حالی تاکنون ۱۰ غول نفتی جهان آمادگی خود را برای بازگشت به ایران اعلام کرده‌اند که مذاکرات وزیر نفت با رئیس جمهور و دولت برای تصویب قراردادهای جدید نفتی آغاز شد.
قمه کشی در قصرالدشت پایتخت به خاطر نامزد سابق " آرمین دراز" / اراذل به یکدیگر رحم نکردند - " آرمین دراز " یکی اراذل و اوباش قدیمی شهر تهران که به خاطر نامزد سابق خود دست به قمه کشی زده بود توسط پلیس دستگیر شد.
سیاسی همچنان مدیر عامل پرسپولیس است/ مسئولان وزارت ورزش و جوانان باید وضعیت سیاسی را مشخص کنند - رئیس هیات مدیره باشگاه پرسپولیس گفت: جلسه هیات مدیره باشگاه با حضور نماینده وزیر ورزش و جوانان باید تشکیل شود تا وضعیت سیاسی در باشگاه مشخص شود.
شهادت یکی از عوامل سریال «مختارنامه» در جنگ با داعش/ تصاویر - هنرمند و سینماگر جانباز «حبیب جنت‌مکان» در جنگ با تکفیری‌های وهابی داعش به شهادت رسید.
علت اعلام نشدن اسامی متخلفان روغن پالم از زبان رئیس سازمان غذا و دارو - رئیس سازمان غذا و دارو علت اعلام نشدن اسامی متخلفان روغن پالم را توضیح داد و گفت: نامه‌ای که یکی از وکلای پرونده روغن پالم عنوان می‌کند که به تایید دبیرخانه سازمان ما رسیده است از طرف قوه‌قضاییه ارسال نشده است بلکه شخص وکیل آورده است.
گزینه نظامی علیه ایران کارآیی ندارد - گروه سیاسی: وزیر امور خارجه کشورمان در کنفرانس خبری مشترک با همتای استرالیایی خود که سفرش به تهران در این سطح ...
برخی ها خرید و فروش رأی در را انتخابات، امری عادی می دانند - متأسفانه ضعف‌ مسئولان اجرایی در برخورد با تخلفات انتخاباتی، زمینه را برای تضییع حقوق مردم و کسانی که پایبند قانون هستند، فراهم کرده است. یکی از این تخلفات، خرید و فروش آرا یا ‌تطمیع رأی دهندگان است که به عناوین گوناگون انجام می‌شود.
کوتاهی تاکسیرانی در عدم نصب برچسب نرخ کرایه تاکسی در برخی خودروها - رئیس کمیته عمران شورای شهر تهران ضمن اشاره به اینکه سازمان تاکسیرانی در نصب برچسب های کرایه‌های جدید بر روی تاکسی‌ها کوتاهی کرده است، گفت: چنانچه این روند ادامه داشته باشد با آنها برخورد خواهیم کرد.
این فوتبال هنوز هم با قلعه‌نویی "حرف می‌زند"؟! - استقلال درحالی در رده پنجم جدول قرار گرفته که اندک امیدی به قهرمانی دارد، آن هم در حالی که قلعه‌نویی بارها از قهرمانی زودهنگام تیمش در فصل جاری سخن گفته بود.




Copyright © 2008 - 2015 vista.ir. All Rights Reserved