معرفی رشته مکاترونیک

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 نرم‌افزار داشته باشد. واژهٔ 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.

نمودار سطحی ون از وب‌سایت RPI که دامنهٔ دانش مهندسی تشکیل‌دهندهٔ مکاترونیک را نمایش می‌دهد


مهندسی
مکاترونیک

- علم مهندسی
مکاترونیک یک مجموعهٔ 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 واژهٔ مکاترونیک را ابداع کرد و به‌کار برد. واژهٔ مکاترونیک
جایگزین واژهٔ سیستم‌های الکترومکانیکی شد و تا حدی کمتر هم به‌جای مهندسی
کنترل و اتوماسیون
به‌کار گرفته‌می‌شود.

توصیف

- علم مهندسی
سایبرنتیک، با مسألهٔ 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 مجموعهٔ 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 فنی به وسیله الگوریتم‌های کنترل بیان می‌شوند،
که ممکن است از روشهای ساخت‌یافته در طرح استفاده شود یا خیر. در رشتهٔ مکاترونیک،
سیستم‌های هایبرید مهم شامل: سیستم‌های تولید، راه‌اندازهای هَمـکُـنِشی، روبات‌های
اکتشاف فضایی، زیرسیستم‌های خودکار از قبیل سیستم‌های ترمزگیری ضدقفل، همچنین
تجهیزاتی پر کاربرد در زندگی روزانهٔ ما، از قبیل دوربین‌های عکاسی با قابلیت
تنظیم خودکار تصویر، ویدئو، دیسک‌های سخت، پخش‌کننده‌های لوح فشرده، ماشین‌های
لباسشویی و ... می‌شود. یک فرد با درجه مهندسی مکاترونیک، معمولاً درس‌هایی در
موضوعات ریاضیات مهندسی، مکانیک، طراحی اجزای ماشین، طراحی مکانیکی، ترمودینایک،
مدارات و سیستم‌ها، الکترونیک و مخابرات، نظریه کنترل، برنامه‌نویسی، پردازش
سیگنال‌های دیجیتالی، مهندسی قدرت، رباتیک را می‌گذراند و معمولاً یک پایان‌نامه
در سال آخر خواهد داشت.

کاربرد

=اتوماسیون و
رباتیک. = سرو مکانیک. = حس‌گرها و سیستم‌های کنترل. = مهندسی اتومبیل، در طرح
زیرسیستم‌ها از قبیل سیستم‌های ترمزگیری ضدقفل. = مهندسی کامپیوتر، در طرح مکانیزم‌هایی
مانند راهیاندازهای کامپیوتری.

سابقه
مکاترونیک در ایران

در سنوات اخیر
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 گردیده‌است . انجمن مکاترونیک
ایران
متولی آکادمیک این رشته در ایران است. این انجمن نخستین مجلهٔ
علمی پژوهشی مکاترونیک ایران را نیز در دستور کار دارد. 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، ربات‌های 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 رباتیک در هم آمیخته‌است در
واقع رباتها 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 عملاً 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

رشتهٔ مکاترونیک
از سال ۱۳۸۳ در دانشگاه‌های ایران تشکیل شده‌است. مانند بسیاری از نقاط جهان،
سرفصل‌های یکسانی در دانشگاه‌ها اجرا نمی‌شود و رشتهٔ 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 رشتهٔ مکاترونیک را دایر کرده‌اند. بر اساس
دفترچه کارشناسی ارشد فنی و مهندسی سال 1389 دانشگاه
صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
، دانشگاه تبریز، دانشگاه صنعتی امیرکبیر،
دانشگاه سمنان،
دانشگاه آزاداسلامی
واحد تهران جنوب
و دانشگاه آزاداسلامی واحد علامه مجلسی اصفهان، دانشگاه صنعتی شریف،
دانشگاه صنعتی شاهرود،
دانشگاه ازاد
اسلامی واحد اهر
و دانشگاه سیستان و
بلوچستان
در مقطع کارشناسی ارشد این
رشته وجود دارد. این رشته برای اولین بار در مقطع کارشناسی در دانشگاه تربیت معلم سبزوار
ایجاد گردیده است.

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.( دانشگاه)

رضاشیرزاد ; ۸:۱٤ ‎ق.ظ ; سه‌شنبه ٢٥ امرداد ۱۳٩٠