معرفی رشته مهندسی مکاترونیک

لغت مکاترونیک که ترکیبی از کلمات «مکا» از لغت مکانیزم و «ترونیک» از لغت الکترونیک می‌باشد، اولین بار در سال 1969 میلادی توسط مهندس ژاپنی به نام یاسکاوا (Yaskawa) به کار گرفته شد. رشته‌ی تحصیلی مکاترونیک برای اولین بار در سال 1983 در ژاپن برای پاسخگویی به صنایع روز دنیا ارائه شده است. این رشته‌ی تحصیلی مجموعه‌ای از یک سری فناوری‌های چندمنظوره و انعطاف‌پذیر که متشکل از گردآوری و یا تلفیق مهندسی مکانیک، مهندسی کامپیوتر (نرم‌افزار و سخت‌افزار) و مهندسی الکترونیک می‌باشد. رشته‌ی تحصیلی مکاترونیک جهت طراحی و بکارگیری تولید اتوماتیک هوشمند (خط تولید انعطاف‌پذیر) و همچنین طراحی و نگهداری محصولات و ماشین‌آلات هوشمند ارائه شده است.

هدف از ایجاد این رشته تربیت متخصصانی است که بتوانند در زمینه‌های مختلف اعم از صنعت، پزشکی، هوافضا، صنایع دفاعی و حتی سیستم‌های امنیتی ـ خدماتی، مطابق با نیاز امروزه از آموخته‌ها و توانایی‌های منحصر به فرد خود به نحو احسن استفاده و همکاری نمایند.

2ـ نقش و توانایی

چندگونگی تخصص و انعطاف‌پذیری در استفاده از آموخته‌های فارغ‌التحصیلان رشته‌ی مکاترونیک درهای زیادی را در صنایع مختلف بر روی این فارغ‌التحصیلان می‌گشاید. همچنین این فارغ‌التحصیلان علاوه بر قدرت علمی خود، توانایی مدیریت و تصمیم‌گیری برای پاسخ به مشکلات صنعتی کشور را خواهند داشت. به عنوان مثال می‌توان از موارد نامبرده به عنوان زمینه‌های اشتغال متخصصین مکاترونیک نام برد:

ـ در صنعت: ماشین‌سازی (استفاده از ماشین‌های ابزار کنترل شده به وسیله‌ی کامپیوتر)، تولید خودرو (ایجاد خط تولید انعطاف‌پذیر با توسعه‌ی اتوماسیون و استفاده از ربات‌ها، حساسه و بکارگیری صحیح از سیستم‌های کنترل)، معادن (بکارگیری از مته‌های کنترل شده از راه دور).

ـ در پزشکی: برای ساخت تجهیزات هوشمند پزشکی اعم از صندلی‌های چرخدار هوشمند، پروتزهای هوشمند، ابزارهای جراحی هوشمند، آزمایشگاه‌های پاتولوژیک مجهز به سیستم‌های هوشمند.

ـ در صنایع هوافضا: تجهیزات فضایی هوشمند قابل کنترل از راه دور.

ـ در صنایع دفاعی: تجهیزات هدایتی موشک.

ـ سیستم‌های امنیتی ـ خدماتی: کنترل هوشمند عبور و مرور افراد در اماکن اداری، کنترل هوشمند حمل و نقل شهری و عمومی همانند مترو.

3ـ ضرورت و اهمیت

در آینده‌ی نه چندان دور بلکه در دهه‌ی آینده، تجارت محصولات هوشمند با انعطاف‌پذیری مورد نیاز، همراه با عملکرد و کیفیت بالا برای ارتقای صنایع مختلف در صحنه‌ی اقتصاد جهان بسیار با اهمیت خواهد بود. از جمله محصولات هوشمند می‌توان از خودروهای امروزه نام برد که با استفاده از سیستم کامپیوتر در ترمز از قفل شدن چرخ‌ها در زمان حرکت جلوگیری می‌شود و یا اینکه در آینده پیش‌بینی می‌گردد که سیستم تعلیق خودرو به صورت فعال از طریق کامپیوتر کنترل شود و در هر مورد با تشخیص شرایط جاده و محیط خارج از خودرو، سیستم تعلیق عملکرد همزمان و بهینه را داشته باشد. از طرف دیگر، در صنایع امروزه با توجه به پیشرفت تکنولوژی و ضرورت رعایت قیود تکنولوژیکی از قبیل دارا بودن گواهینامه‌های کنترل کیفیت، نقش متخصصین مکاترونیک برای دوام و رقابت در بازار محصولات جدید حیاتی و ضروری می‌باشد.

به عنوان مثال نقش مهندسین مکاترونیک در صنعت، با توجه به چندگونگی تخصص آن‌ها، همانند شبکه‌ی تصمیم گیرنده‌ای است که با متخصصین دیگر در زمینه‌های مختلف در ارتباط مستقیم بوده و با توجه به تجهیزات، ماشین‌آلات، حساسه‌ها و عملکرد هر قسمت (چندگونگی محصولات در هر مقطع زمانی) تصمیم نهایی و بهینه را جهت بالا بردن کیفیت محصولات به هر قسمت ارائه می‌نمایند. بنابراین با استفاده از رشته‌ی مکاترونیک هم در محصولات یک کارخانه و ماشین‌آلات آن قابلیت انعطاف‌پذیری و هوشمندی ایجاد می‌گردد و هم با نظارت مهندسین مکاترونیک، خط تولید، به خط تولیدی انعطاف‌پذیر و هوشمند ارتقا می‌یابد. این رشته‌ی تحصیلی علاوه بر ایجاد زمینه‌های تخصصی نوین و مطابق با فناوری‌های نو، رشد زمینه‌های تحقیقاتی زیادی را به دنبال خواهد داشت و به واسطه‌ی این توان ایجاد شده نه تنها قادر به پاسخ‌گویی به مشکلات صنعتی و ارتقای تکنولوژیکی کشور خواهیم بود بلکه به ارتقای سطح علمی دانشگاه‌ها نیز کمک خواهد کرد.

انگیزه‌ی تأسیس این رشته در سراسر دنیا در دهه‌ی اخیر آن قدر قابل توجه بوده است که انجمن مهندسین و تحقیقات علوم فیزیکی کشور انگلستان از این رشته به عنوان سرچشمه‌ای از تخصص‌های لازم برای پیشرفت صنعت در هزاره‌ی جدید میلادی یاد کرده است.

4- تضاد رباتیک با مکاترونیک

مکاترونیک یک رشته ی چند تخصصی، شامل رشته های مهندسی مکانیک، مهندسی الکترونیک و مهندسی کامپیوتر است. مکاترونیک از دو کلمه ی “مکا” مخفف مکانیک و “ترونیک” مخفف الکترونیک مشتق شده است. رباتیک نیز همانند مکاترونیک از سه رشته ی مهندسی مکانیک، مهندسی الکترونیک و مهندسی کامپیوتر بوجود آمده است.

تفاوت اصلی در آن است که سیستم های مکاترونیکی ورودی هایشان فراهم شده است (تمام ورودی ها از قبل تعریف شده و شناخته شده است)؛ در حالی که سیستم های رباتیکی باید خودشان ورودی ها را از محیط دریافت نمایند. به عنوان مثال چراغ راهنمایی و رانندگی و ماشین لباسشویی، سیستم های مکاترونیکی هستند. در چراغ راهنمایی و رانندگی وقتی انسان دکمه ای را فشار می دهد رنگ چراغ تغییر می کند و در ماشین لباسشویی دمای آب، زمان و … به آن داده شده است.  حتی وقتی چراغ راهنمایی و رانندگی در حالت خودکار قرار می گیرد و بدون نیاز به فشردن دکمه ای، کار می نماید. هنوز به عنوان سیستم مکاترونیکی شناخته می شود چون ورودی هایش (زمان روشن بودن هر رنگ) برایش فراهم گردیده است. این فرایند، خوکار (اتوماتیک) نامیده می شود. آن چه گفته شد در تضاد است با حالتی که چراغ راهنمایی و رانندگی دارای یک دوربین جهت تشخیص مردمی که می خواهند از عرض خیابان عبور کنند باشد و رنگ چراغ را با توجه به فشردگی جمعیت تغییر دهد. آن چه گفته شد یک سیستم رباتیک است. این فرایند را خودمختاری (اتونوموس) گویند.

نتیجه

• سیستم های مکاترونیکی ورودی هایشان فراهم شده است در حالی که سیستم های رباتیکی باید خودشان ورودی ها را  از محیط دریافت نمایند.

• سیستم های مکاترونیکی خودکار هستند در حالی که سیستم های رباتیکی خودمختار هستند.

• سیستم های رباتیکی نیازی به دید انسان ها (فکر و محاسبات بشر) ندارند، در حالی سیستم های مکاترونیکی نیازمند فکر انسان ها از قبل یا همزمان می باشند.
•