مهندسی مکاترونیک

[mohamad.s]

مهندسی مکاترونیک
- علم مهندسی مکاترونیک یک مجموعه‏ی بین‏رشته‏ای تلفیقی از پوشش اهداف مشترک رشته‏های مهندسی مکانیک، مهندسی برق، مهندسی کنترل، مهندسی کامپیوتر، مهندسی مولکولی ( از نانوشیمی و بیولوژی) پدیدآمده‏است. هدف مکاترونیک این است که به سیستم‏های ساده‏تر، ارزان‏تر، راحت‏تر و انعطاف‏پذیرتر دست یابیم.

مکاترونیک (یا مهندسی مکانیک و الکــترونیک) تلفیق سه رشتهٔ مهندسی مکانیک، مهندسی الکترونیک و مهندسی کامپیوتر است. این رشته سعی بر آن دارد تا نگاهی یکپارچه به سیستم‌های تشکیل شده از اجزای مکانیکی - الکترونیکی - کنترلی و نرم افزار داشته باشددانشگاه واترلو. واژه‏ی مکاترونیک توجه شمارا به علم مکانیک و الکترونیک جلب می‏کند. اما هدف مکاترونیک ایجاد و استفاده از ارتباط داخلیِ میان‏رشته‏های مهندسی مرتبط با اتوماسیون و خودکارسازی است، تا یک نمایه از کنترلِ پیشرفته‏ را در سیستم‏های ترکیبی به خدمت بگیرد.

مهندسی مکاترونیک
- علم مهندسی مکاترونیک یک مجموعه‏ی بین‏رشته‏ای تلفیقی از پوشش اهداف مشترک رشته‏های مهندسی مکانیک، مهندسی برق، مهندسی کنترل، مهندسی کامپیوتر، مهندسی مولکولی ( از نانوشیمی و بیولوژی) پدیدآمده‏است. هدف مکاترونیک این است که به سیستم‏های ساده‏تر، ارزان‏تر، راحت‏تر و انعطاف‏پذیرتر دست یابیم.

تاریخچه
- آقای تسورو موری یک مهندس ژاپنی شرکت یاسکاوا، در سال 1969 میلادی واژه‏ی مکاترونیک را ابداع کرد و به‏کار برد. واژه‏ی مکاترونیک جایگزین واژه‏ی سیستم‏های الکترومکانیکی شد و تا حدی کمتر هم به‏جای مهندسی کنترل و اتوماسیون به‏کار گرفته‏می‏شود.

توصيف
علم مهندسى سایبرنتیک، با مسأله‏ی مهندسی کنترل سیستم‏های مکانیکی سر و کار دارد. مکاترونیک برای کنترل یا تنظیم چنین سیستم‏هایی به‏کار گرفته می‎شود(نظریه کنترل، یا به فارسی نظریه کنترل را ببینید). با پیوست ماژول‏های مکاترونیک، اهداف تولید دست‏یافتنی می‏شود. همچنین قابلیت در دسترس‏بودن و انعطاف‎پذیری در مجموعه‏ی تولید به‏دست می‏آید. تجهیزات تولید مدرن شامل ماژول‏های مکاترونیکی می‏شود که بر مبنای یک ساختار کنترلی هدفمند، در کنار یکدیگر قرار گرفته‏اند. شناخته‏شده‏ترین ساختارها عبارتند از: ارتباط زنجیره‏ای و ترکیبی. روشهایی برای دست‏یابی به یک اثر فنى به وسيله الگوريتم‌هاى كنترل بیان می‏شوند، كه ممكن است از روشهاى ساخت‏یافته در طرح استفاده شود یا خیر. در رشته‏ی مکاترونیک، ‌سيستم‌های هایبرید مهم شامل: سیستم‏های تولید، راه‏اندازهای هَمـکُـنِشی، روبات‏های اكتشاف فضایی، زيرسيستم‌هاى خودکار از قبيل سيستم‌هاى ترمزگيرى ضدقفل، همچنین تجهيزاتی پر کاربرد در زندگی روزانه‏ی ما، از قبيل دوربين‌هاى عكاسى با قابلیت تنظیم خودکار تصویر، ویدئو، دیسک‏های سخت، پخش‏کننده‏های لوح فشرده، ماشین‏های لباسشویی و ... می‏شود. يك فرد با درجه مهندسى مكاترونيك، معمولا درس‏هایی در موضوعات رياضيات مهندسى، مكانيك، طراحی اجزای ماشين، طراحی مكانيكى، ترمودينايك، مدارات و سيستم‏ها، الكترونيك و مخابرات، نظریه کنترل، برنامه‏نویسی، پردازش سیگنال‏های دیجیتالی، مهندسی قدرت، روباتیک را می‏گذراند و معمولا یک پایان‏نامه در سال آخر خواهد داشت.

كاربرد
=اتوماسيون و روبوتيك. = سرو مكانيك. = حس‏گرها و سيستم‌هاى كنترل. = مهندسى اتومبيل، در طرح زيرسيستم‌ها از قبيل سيستم‌هاى ترمزگيرى ضدقفل. = مهندسى كامپيوتر، در طرح مكانيزم‌هايي مانند راهياندازهاى كامپيوترى.
سابقه مکاترونیک در ایران
در سنوات اخير به منظور گسترش و پیشبرد و ارتقای علمی - تخصصی و ایجاد شبکه ارتباطی میان صاحب نظران، محققان و کارشناسان و بهبود بخشیدن به امور آموزشی و پژوهشی در زمینه‌های مرتبط با علم مکاترونیک، انجمن مکاترونیک در ایران تشکیل گرديده‌است . 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 ، روبات‌های انسان گون،دستگاه‌های پزشکی و خودروهای هوشمند گرفته تا محصولات بدیع نظامی و هوا فضایی است. رشته مکاترونیک در ایران و بسیاری از کشورهای جهان با نام روباتیک در هم آمیخته‌است در واقع روباتها یکی از جلوه‌های کلاسیک محصولاتی هستند که بر پایه علم مکاترونیک طراحی و ساخته می‌شوند. با این توصیف، علم مکاترونیک در ایران نیز سابقه‌ای ۱۵ تا ۲۰ساله داشته . و با توجه به کاربرد روزافزون محصولات پیچیده و مرکب در صنایع کشور، ضرورت ایجاد ساختارهای جدید برای توسعه دانش مکاترونیک و تربیت نیروهای متخصص روز آمد اهمیت ویژه‌ای پیدا کرده‌است. با توجه به ماهیت میان رشته‌ای دانش مکاترونیک و حجم وسیعی از تولیدات عملی کشور که عملا ارتباط مستقیمی با تخصص مکاترونیک دارند، تأسیس دوره‌های آموزشی مکاترونیک در هنرستان‏های فنی، آموزشکده‏ها و دانشگاه‏ها، به عنوان محملی برای تشویق و تسهیل تعاملات عملی و فناوری ضروری به نظر می‌رسید. با توجه به تولید دستگاههای هوشمند، نیاز به این رشته نمود بسیاری پیدا کرد. امروزه از لوازم خانگی، خودروها تا صنایعی مثل پالایشگاه، نیروگاه، پتروشیمی و سیمان نیز از کاربردهای این علم استفاده می‌کنند. این رشته به سه گرایش رباتیک، اتوماسیون خطوط تولید و رابط انسان ماشین تقسیم می‌گردد. در حقیقت توسط این علم می‌توان سیستم‌های مکانیکی را به صورت هوشمند درآورد. سیستم‌های ترمز abs در اتومبیل، دستگاههای cnc و کلیه سیستم‌های اتوماسیون را می‌توان از نمونه‌های بارز این علم دانست.

دانشگاه‏های ایران
رشته‏ی مکاترونیک از سال ۱۳۸۳ در دانشگاههای ایران تشکیل شده‌است. مانند بسیاری از نقاط جهان، سرفصل‏های یکسانی در دانشگاه‏ها اجرا نمی‏شود و رشته‏ی مکاترونیک توسط اساتید مکانیک، و در برخی دانشگاه‏ها توسط اساتید برق، مدیریت می‏شوند. طبیعتا نوع نگاه به مواد درسی نیز با نگرش مدیر گروه‏های دانشگاه‏ها فرم می‏پذیرد. دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات و دانشگاه آزاد قزوین اولین دانشگاه‏های ایران هستند که رشته‏ی مکاترونیک را دایر کرده‏اند. دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی با بیشترین دانشجوی مکاترونیک در مقطع کارشناسی ارشد و کارشناسی در این رشته فعالیت گسترده‏ای دارد. در دانشگاه تبريز، دانشگاه صنعتي اميركبير و دانشگاه سمنان و دانشگاه صنعتی شریف نیز این رشته وجود دارد.
دانشگاه علم و صنعت ایران نیز این رشته را در مقطع کارشناسی ارشد برگزار می‌کند. با این تفاوت که به جای استفاده از کنکور مکاترونیک، دانشجویان را با کنکور مکانیک گزینش می‌کند

میدان متنوع
یک زمینه از جنبه‏های متنوعی که مکاترونیک به آن وارد شده، رشته بیومکاترونیک است. بیومکاترونیک هدف بیومکاترونیک، یک‏پارچه‏سازی بخش‏های مکانیکی با اجزای بدن انسان (معمولا جایگزینی یک قطعه از اسکلت با قطعات کوچک مکانیکی) است. این یک نسخه از واقعیت زندگی با ابزارهای مجازی است.