مکاترونیک، نیاز امروز صنعت ایران (1)
ارسال شده توسط علیرضا شایسته در 88/3/4:: 5:33 عصر
«خیلی علاقه داشتم که در رشته کامپیوتر تحصیلات دانشگاهی ام را ادامه دهم، اما در رشته مکانیک و دومین گرایشی که به آن علاقه داشتم پذیرفته شدم. در سال اول با عشق و ذوق و شوقی که به رشته کامپیوتر داشتم تلاش کردم که یک زبان برنامه نویسی را بصورت کامل دنبال کرده و یاد بگیرم. چندی بعد که به سازوکارهای مکانیکی آشنایی پیدا کردم متوجه شدم که در صنعت روز دنیا، در کنار ماشینهای مکانیکی، ادوات الکترونیکی جایگاه خاصی دارند؛ اما من بعنوان یک دانشجوی مکانیک که علاقمند به الکترونیک و کامپیوتر نیز هست، چگونه می توانم تنها با 6 واحد درسی مربوط به الکترونیک که در دانشگاه خواندیم ارتباط مناسبی بین این علوم ایجاد نمایم؟»
مطلب بالا را یکی از همکارانم هنگامی که به اتفاق هم نهار می خوردیم، برایم می گفت. البته مطمئنم که این کلام، حرف دل بسیاری از دانشجویان مکانیک است. و باز هم مطمئنم که مشابه همین گفته ها را دانشجویان الکترونیک و کامپیوتر در مورد رشته مکانیک دارند. مدت بسیار زیادی است که این موضوع، ذهن مرا بخود مشغول کرده است و بوضوح آن را در صنعت کشور، بخصوص صنعت خودرو می بینم؛ خلاء بزرگی که تا بزرگتر نشده باید هر چه سریعتر آن را پر کرد و آن مشکل اینست که مهندسان مکانیک کشور چندان الکترونیک نمی دانند و مهندسان الکترونیک چندان مکانیک. البته آنها خیلی تقصیر ندارند چرا که آموخته های دانشگاهی شان چنین حکم می کند؛ مگر تعداد اندکی که بنابر علایق شخصی و خارج از مباحث دانشگاهی رشته دوم را دنبال کرده اند.
اشکال اینجاست رشته مکاترونیک که تلفیق این دو شاخه از علوم مهندسی است در رشته های دانشگاهی ما وجود ندارد و فقط سال 75 بود که این رشته در دانشگاه کاشان دایر گردیده و شروع به پذیرش دانشجو نمود. این در حالی است که رشته مکاترونیک حدود 25 سال است در دانشگاههای معتبر جهان، تدریس می شود.
امروزه با پیشرفت دانش مکاترونیک، اکثر دستگاههای خانگی و صنعتی به نوعی از این تکنولوژی بهره می برند و اغراق نیست اگر بگوییم که سیستمهای مکاترونیک کاملاً جایگزین سیستمهای ساده مکانیکی شده اند و جای تعجب دارد که چرا چنین رشته مهمی در دانشگاههای ما تدریس نمی شود. قصد داشتم که این مقاله را زودتر از اینها در وبلاگ قرار دهم؛ حتی برنامه ریزی کرده بودم که طرح آن همزمان با اعلام نتایج کنکور سراسری باشد تا بلکه مورد توجه دانشجویان عزیز، اساتید دانشگاه و مسئولان تصمیم گیر آموزش عالی قرار گیرد اما نشد. بهرحال در این مقاله با تاریخچه مختصری از مکاترونیک، جایگاه و آینده این علم مهندسی در صنعت روز دنیا آشنا خواهید شد. به این امید که این دانش بزودی زود در ایران توسعه یابد.
بسیار مایلم که خوانندگان عزیز در این بحث مشارکت کرده و با نظرات خود به گرم شدن بحث کمک کنند.
واژه مکاترونیک برای اولین بار در اواخر دهه 60 توسط یک شرکت ژاپنی به نام یاسکاوا الکتریک مورد استفاده قرار گرفت آن هم برای کنترل الکترونیکی موتورهای الکتریکی ساخت این شرکت. این واژه با آمیخته شدن قطعات مکانیکی و حجم وسیعی از قطعات الکترونیکی نظیر سنسورها، کنترل کنندها و وسایل الکترونیکی نوری به واژه ای فراگیر تبدیل شد.
بزودی ژاپنی ها به عنوان بزرگترین تولید کننده روباتهای صنعتی از انواع سیستمهای مکاترونیک پیشرفته در کاربردهای تولید صنعتی استفاده نمودند. همچنین ژاپن بزرگترین حجم تولید انواع اجزاء مکاترونیک نظیر موتورهای با عملکرد بالا و سنسورهای تصویری CCD را در اختیار داشته و جزء اولین توسعه دهندگان و تولید کنندگان میکروکنترلرها و پردازشگرهای دیجیتال برای کاربردهای مکاترونیک می باشد.
واژه مکاترونیک در اروپا نیز بصورت وسیع مورد استفاده قرار گرفت. هر چند در ابتدا پذیرش این موضوع بعنوان یک فیلد مطالعاتی جداگانه بکندی پیشرفت، اما رشد روز افزون کاربردهای این شاخه علمی، گواهی پذیرش جهانی این موضوع بود.
تا اوایل دهه 1980 مکاترونیک تنها به مکانیزمهای الکتریکی اطلاق میشد. در اواسط دهه 1980 این موضوع به علم مهندسی در مرز مشترک الکترونیک و مکانیک گفته می شد. اما امروزه این واژه، محدوده عظیمی از تکنولوژیهای مرتبط با مکانیک، الکترونیک و نرم افزارهای کامپیوتری یا تکنولوژی اطلاعات را در بر می گیرد. به عبارت بهتر مکاترونیک شاخه ای از علوم مهندسی است که در ارتباط با ترکیب علوم مکانیک، الکترونیک، کنترل و کامپیوتر بحث می کند. اجزاء یک سیستم مکاترونیکی شامل سنسورها (Sensor)، عملگرها (Actuator)، میکروکنترلرها (Microcontroller) و نرم افزارهای کنترلی بلادرنگ (Real-Time) می باشد.
عملگرها عموماً موتورها یا سلونوئیدهای با دقت بسیار بالا هستند و سنسورها بسته به کاربردشان می توانند یکی از سنسورهای نور، شتاب، وزن، رنگ، دما، تصویر و ....باشند. میکروکنترلرها نیز به عنوان مغز یک سیستم مکاترونیک وظیفه هدایت سیستم را با استفاده از نرم افزار نوشته شده در حافظه آن بعهده دارد.
مهمترین ویژگی سیستمهای مکاترونیکی عبارتند از:
1- قابلیت انعطاف پذیری این سیستمها هم در طراحی و هم در عملکرد
2- افزایش سرعت و دقت سیستم
3- قابلیت اتوماسیون نمودن، جمع آوری اطلاعات و تهیه گزارش
4- امکان پیاده سازی الگوریتمهای پیچیده کنترلی
در حقیقت رشته های الکترونیک و مکانیک امروزه چنان درهم آمیخته اند که تفکیک آنها کاری غیر ممکن می نماید. در بعضی سیستمها، مکانیک در خدمت الکترونیک قرار می گیرد؛ مانند ماشینهای الکتریکی، دوربینها، دیسک درایورها و ...و در برخی دیگر الکترونیک در خدمت مکانیک؛ مانند ماشینهای CNC، روباتهای صنعتی، موتورهای انژکتوری و ....
در قسمت بعد با ذکر چند مثال از کاربردهای مکاترونیک در صنعت خودرو این بحث بازتر می شود.
