Chapitre 1 : Mécatronique
Le génie mécanique, également connu sous le nom de mécatronique, est une branche interdisciplinaire de l'ingénierie qui se concentre sur l'intégration du génie mécanique, du génie électrique, du génie électronique et du génie logiciel. De plus, il comprend une combinaison de robotique, d'informatique, de télécommunications, de systèmes, de contrôle, d'automatisation et d'ingénierie de produits. L'ingénierie mécatronique est également appelée mécatronique.
Au fil du temps, de nombreux sous-domaines de l'ingénierie ont su s'adapter et se multiplier en réponse à la progression de la technologie. L'objectif de la mécatronique est de fabriquer une solution de conception qui rassemble tous ces différents sous-domaines en un seul ensemble cohérent. À l'origine, le domaine de la mécatronique n'était destiné à être rien de plus qu'une combinaison de mécanique, d'électricité et d'électronique, d'où le nom étant un mot-valise des mots « mécanique » et « électronique » ; Toutefois, à mesure que la complexité des systèmes techniques continuait d'évoluer, la définition avait été élargie pour inclure davantage de domaines techniques.
Tetsuro Mori, un ingénieur affilié à Yaskawa Electric Corporation, est crédité de la création du terme « mécatronique », qui a ses racines dans des mots japonais-anglais. « 46-32714 » était le numéro d'enregistrement que l'entreprise utilisait en 1971 lorsqu'elle a enregistré le mot « mechatronics » en tant que marque au Japon. Après un certain temps, la société a rendu le droit d'utiliser le mot accessible au grand public, et les gens du monde entier ont commencé à utiliser le mot. À l'heure actuelle, le terme est traduit dans un grand nombre de langues et est considéré comme un terme essentiel pour le secteur automatisé avancé.
Un nombre important de personnes considèrent la mécatronique comme un mot à la mode contemporain associé à l'automatisation, à la robotique et au génie électromécanique.
La norme française NF E 01-010 a la définition suivante : « approche visant l'intégration synergique de la mécanique, de l'électronique, de la théorie du contrôle et de l'informatique dans la conception et la fabrication d'un produit, en vue d'améliorer et/ou d'optimiser ses fonctionnalités ».
« 46-32714 » était le numéro d'enregistrement que l'entreprise utilisait en 1971 lorsqu'elle a enregistré le mot « mechatronics » en tant que marque au Japon. Après un certain temps, la société a rendu le droit d'utiliser le mot accessible au grand public, et les gens du monde entier ont commencé à utiliser le mot.
L'incorporation de microprocesseurs dans les systèmes mécaniques a entraîné une amélioration majeure des performances, qui s'est produite dans les années 1980, lorsque la technologie de l'information a été introduite pour la première fois. Dans les années 1990, les développements de l'intelligence informatique ont été utilisés pour la mécatronique d'une manière qui avait le potentiel de transformer complètement la discipline.
L'objectif d'un ingénieur en mécatronique est de créer un système moins compliqué, plus rentable et plus fiable en combinant les principes de la mécanique, de l'ingénierie électrique, de l'électronique et de l'informatique.
En ce qui concerne le sujet de l'ingénierie de contrôle des systèmes mécatroniques, l'ingénierie cybernétique s'intéresse à cette discipline. On peut l'utiliser pour gouverner ou réguler un système comme celui-ci (pour plus d'informations, voir théorie du contrôle). Les modules mécatroniques sont capables d'atteindre les objectifs de production grâce au processus de collaboration, et ils héritent des attributs de fabrication de flexibilité et d'agilité dans le schéma de production. Une architecture de contrôle est utilisée pour intégrer des modules mécatroniques dans les équipements de fabrication modernes. Ces modules sont ensuite utilisés pour produire le produit final. Les architectures hiérarchiques, polyarchiques, hétéroarchiques et hybrides sont les types d'architectures les plus connus. Des algorithmes de contrôle sont utilisés pour définir les procédures utilisées afin d'obtenir un effet technique. Ces algorithmes peuvent ou non utiliser des méthodes formelles dans leur mise en ouvre. Les systèmes hybrides sont essentiels dans le domaine de la mécatronique. Parmi les exemples de systèmes hybrides, citons les systèmes de fabrication, les variateurs synergétiques, les rovers d'exploration, les sous-systèmes automobiles, y compris les systèmes de freinage antiblocage et l'assistance à la rotation, et les appareils quotidiens tels que les appareils photo autofocus, les vidéos, les disques durs, les lecteurs de CD et les téléphones.
Le domaine de l'ingénierie mécanique est reconnu comme une composante essentielle de l'ingénierie mécatronique. Il s'agit d'étudier les aspects mécaniques du fonctionnement d'un objet. Dans le contexte d'un système mécatronique, les termes « éléments mécaniques » se rapportent à la structure mécanique, au mécanisme, au thermofluide et aux composants hydrauliques de ceux-ci. L'étude de la mécanique des fluides, de la pneumatique, de l'hydraulique et de la thermodynamique, ainsi que de la dynamique et de la mécanique des fluides. Une personne qui travaille en tant qu'ingénieur mécanique peut se spécialiser dans les systèmes hydrauliques et pneumatiques, et on peut la trouver dans l'industrie automobile. Les ingénieurs mécatroniciens sont également connus sous le nom d'ingénieurs mécaniques. Considérant qu'ils ont une solide expérience en génie mécanique et électronique, les ingénieurs en mécatronique sont également capables de concevoir des véhicules. Lorsqu'il s'agit de créer des choses, il est tout à fait nécessaire d'avoir une connaissance des outils logiciels tels que la conception assistée par ordinateur et les logiciels de fabrication assistée par ordinateur. Le domaine de la mécatronique englobe une partie du programme mécanique qui est largement utilisé dans l'industrie automobile.
Une partie importante des fonctions qu'une automobile remplit est représentée par des systèmes mécatroniques. De nombreux types de systèmes différents ont la boucle de contrôle qui est produite par le capteur, le traitement de l'information, l'actionneur et le changement mécanique (physique). Il existe une large gamme de tailles possibles pour le système. Il s'agit d'une technologie mécatronique connue sous le nom de système de freinage antiblocage (ABS). Un autre est le mécanisme de freinage lui-même. Sont également considérées comme un système mécatronique la boucle de contrôle produite par la commande de conduite (par exemple, le régulateur de vitesse), le moteur, la vitesse à laquelle le véhicule roule dans le monde réel et la mesure de la vitesse. Le fait que de nombreux constructeurs automobiles aient des départements de développement appelés « mécatroniques » est une autre indication du rôle important que joue la mécatronique dans le domaine de l'ingénierie automobile.
Un système mécatronique est au centre du domaine de l'ingénierie de l'électronique et des télécommunications, spécialisé dans le développement de dispositifs électroniques et d'équipements de télécommunications. Une personne spécialisée en électronique et en télécommunications et qui est un ingénieur en mécatronique connaît bien les différents dispositifs informatiques. L'utilisation la plus importante de ce sujet de la mécatronique est la transmission de signaux sur de longues distances. Les systèmes mécatroniques comprennent également les systèmes numériques et analogiques, qui sont tous deux considérés comme des composants cruciaux. L'ingénierie qui s'occupe des télécommunications s'intéresse au processus de transmission d'informations sur un support.
L'ingénierie dans le domaine de l'électronique est liée aux domaines de l'ingénierie informatique et de l'ingénierie électrique. Le domaine de l'ingénierie de contrôle a une grande variété d'applications dans le domaine de l'électronique, allant des systèmes de vol et de propulsion des avions commerciaux au régulateur de vitesse que l'on trouve dans de nombreuses automobiles modernes. La conception VLSI est un élément essentiel dans le processus de développement des circuits intégrés. Les professionnels de l'ingénierie spécialisés en mécatronique ont une compréhension approfondie des semi-conducteurs, des microprocesseurs, des microcontrôleurs et des micropuces. L'application de la mécatronique dans le secteur de la fabrication électronique permet d'effectuer des recherches et des développements sur des appareils électroniques grand public tels que les téléphones portables, les ordinateurs portables, les appareils photo et d'autres produits similaires. Lorsqu'il s'agit de créer et de fabriquer des appareils électroniques, les ingénieurs mécatroniciens doivent acquérir les connaissances et les compétences essentielles à l'utilisation efficace d'outils informatiques tels que MATLAB et Simulink.
Le domaine de l'ingénierie mécatronique est un domaine d'étude interdisciplinaire qui intègre les principes de base des systèmes mécaniques et électriques. La conception de transformateurs de haute puissance ou d'émetteurs de modules radiofréquence est l'une des activités dont est responsable un ingénieur en mécatronique.
En raison du fait qu'elle mélange un certain nombre de sciences différentes, notamment l'électronique et les télécommunications, avec l'ingénierie aéronautique, l'avionique est également...
