Mecatrônica - Mechatronics

Sistema mecatrônico

A mecatrônica , também chamada de engenharia mecatrônica , é um ramo interdisciplinar da engenharia que se concentra na integração de sistemas de engenharia mecânica, eletrônica e elétrica, e também inclui uma combinação de robótica , eletrônica , ciência da computação , telecomunicações , sistemas , controle e engenharia de produto .

À medida que a tecnologia avança ao longo do tempo, vários subcampos da engenharia tiveram sucesso tanto na adaptação quanto na multiplicação. A intenção da mecatrônica é produzir uma solução de design que unifique cada um desses vários subcampos. Originalmente, o campo de mechatronics foi destinado a ser nada mais do que uma combinação de mecânica e electrónica, daí o nome de ser uma junção de mecha nics e elec trónica ; no entanto, como a complexidade dos sistemas técnicos continuou a evoluir, a definição foi ampliada para incluir mais áreas técnicas.

A palavra mecatrônica se originou no japonês-inglês e foi criada por Tetsuro Mori, um engenheiro da Yaskawa Electric Corporation . A palavra mecatrônica foi registrada como marca comercial pela empresa no Japão com o número de registro "46-32714" em 1971. A empresa posteriormente liberou o direito de uso da palavra para o público, e a palavra passou a ser usada globalmente. Atualmente, a palavra é traduzida para vários idiomas e é considerada um termo essencial para a indústria automatizada avançada.

Muitas pessoas tratam a mecatrônica como uma palavra da moda moderna, sinônimo de automação , robótica e engenharia eletromecânica .

A norma francesa NF E 01-010 dá a seguinte definição: "abordagem que visa a integração sinérgica da mecânica, eletrônica, teoria de controle e ciência da computação no projeto e na fabricação do produto, a fim de melhorar e / ou otimizar sua funcionalidade".

Descrição

Diagrama de Aerial Euler do site da RPI descreve os campos que compõem a mecatrônica

Um engenheiro mecatrônico une os princípios da mecânica, eletrônica e computação para gerar um sistema mais simples, econômico e confiável. O termo "mecatrônica" foi cunhado por Tetsuro Mori, o engenheiro sênior da empresa japonesa Yaskawa em 1969. Um robô industrial é um excelente exemplo de um sistema mecatrônico; inclui aspectos de eletrônica, mecânica e computação para fazer suas tarefas diárias.

A cibernética de engenharia trata da questão da engenharia de controle de sistemas mecatrônicos. É usado para controlar ou regular tal sistema (ver teoria de controle ). Por meio da colaboração, os módulos mecatrônicos realizam os objetivos de produção e herdam propriedades de manufatura flexíveis e ágeis no esquema de produção. O equipamento de produção moderno consiste em módulos mecatrônicos que são integrados de acordo com uma arquitetura de controle. As arquiteturas mais conhecidas envolvem hierarquia , poliarquia , heterarquia e híbrida. Os métodos para obter um efeito técnico são descritos por algoritmos de controle , que podem ou não utilizar métodos formais em seu projeto. Os sistemas híbridos importantes para a mecatrônica incluem sistemas de produção , unidades de sinergia, rovers de exploração planetária , subsistemas automotivos, como sistemas de travagem antibloqueio e assistência de rotação, e equipamentos diários, como câmeras com autofoco, vídeo, discos rígidos , CD players e telefones.

Estrutura do curso

Os alunos de mecatrônica fazem cursos em vários campos:

Formulários

Implementações físicas

A modelagem mecânica requer modelagem e simulação de fenômenos físicos complexos no âmbito de uma abordagem multi-escala e multi-física. Isso implica implementar e gerenciar métodos e ferramentas de modelagem e otimização, os quais estão integrados em uma abordagem sistêmica. A especialidade destina-se a estudantes de mecânica que pretendam abrir a mente para a engenharia de sistemas, e capaz de integrar diferentes físicas ou tecnologias, bem como a estudantes de mecatrónica que pretendam aprofundar os seus conhecimentos em técnicas de optimização e simulação multidisciplinar. A especialidade educa os alunos em métodos de concepção robustos e / ou otimizados para estruturas ou vários sistemas tecnológicos, e para as principais ferramentas de modelagem e simulação utilizadas em P&D. Cursos especiais também são propostos para aplicações originais (compósitos multimateriais, transdutores e atuadores inovadores , sistemas integrados, ...) para preparar os alunos para a próxima descoberta nos domínios que cobrem os materiais e os sistemas. Para alguns sistemas mecatrônicos, a questão principal não é mais como implementar um sistema de controle, mas como implementar atuadores. Dentro do campo mecatrônico, principalmente duas tecnologias são usadas para produzir movimento / movimento.

Variante do campo

Uma variante emergente desse campo é a biomecatrônica , cujo objetivo é integrar partes mecânicas com um ser humano, geralmente na forma de dispositivos removíveis, como um exoesqueleto . Esta é a versão "da vida real" do ciberware .

Outra variante é o controle de movimento para mecatrônica avançada, atualmente reconhecida como uma tecnologia-chave em mecatrônica. A robustez do controle de movimento será representada como uma função da rigidez e uma base para a realização prática. O objetivo do movimento é parametrizado pela rigidez do controle, que pode ser variável de acordo com a referência da tarefa. A robustez do sistema de movimento sempre requer uma rigidez muito alta no controlador.

A aviônica também é considerada uma variante da mecatrônica, pois combina vários campos, como a eletrônica e as telecomunicações, com a engenharia aeroespacial .

Internet das Coisas

A Internet das coisas (IoT) é a interconexão de dispositivos físicos, incorporados com eletrônicos , software , sensores , atuadores e conectividade de rede que permitem que esses objetos coletem e troquem dados .

IoT e mecatrônica são complementares. Muitos dos componentes inteligentes associados à Internet das Coisas serão essencialmente mecatrônicos. O desenvolvimento da IoT está forçando engenheiros mecatrônicos, designers, profissionais e educadores a pesquisar as maneiras pelas quais os sistemas e componentes mecatrônicos são percebidos, projetados e fabricados. Isso permite que eles enfrentem novos problemas, como segurança de dados, ética da máquina e a interface homem-máquina.

Veja também

Referências

Fontes

  • Bradley, Dawson et al., Mechatronics, Electronics in products and process , Chapman e Hall Verlag, London , 1991.
  • Karnopp, Dean C., Donald L. Margolis, Ronald C. Rosenberg, System Dynamics: Modeling and Simulation of Mechatronic Systems , 4ª Edição, Wiley, 2006. ISBN  0-471-70965-4 Livro de dinâmica de sistema mais vendido usando abordagem de gráfico de ligação.
  • Cetinkunt, Sabri, Mechatronics , John Wiley & Sons, Inc, 2007 ISBN  9780471479871
  • James J. Nutaro (2010). Construção de software para simulação: teoria e algoritmos, com aplicações em C ++ . Wiley.
  • Zhang, Jianhua. Engenharia Mecatrônica e Automação. Anais da Conferência Internacional sobre Mecatrônica e Engenharia de Automação (ICMAE2016). Xiamen, China, 2016.

Leitura adicional

links externos