Capitolo 1 : Meccatronica
L'ingegneria meccanica, nota anche come meccatronica, è una branca interdisciplinare dell'ingegneria che si concentra sull'integrazione di ingegneria meccanica, ingegneria elettrica, ingegneria elettronica e ingegneria del software. Inoltre, include una combinazione di robotica, informatica, telecomunicazioni, sistemi, controllo, automazione e ingegneria dei prodotti. L'ingegneria meccatronica è anche chiamata meccatronica.
Nel corso del tempo, numerosi sottocampi dell'ingegneria sono stati in grado di adattarsi e moltiplicarsi con successo in risposta al progresso della tecnologia. Lo scopo della meccatronica è quello di produrre una soluzione di progettazione che riunisca tutti questi diversi sottocampi in un unico insieme coeso. Originariamente, il campo della meccatronica doveva essere nient'altro che una combinazione di meccanica, elettricità ed elettronica, da qui il nome che è un portmanteau delle parole "meccanica" ed "elettronica"; Tuttavia, poiché la complessità dei sistemi tecnici continuava ad evolversi, la definizione era stata ampliata per includere più aree tecniche.
Tetsuro Mori, un ingegnere affiliato alla Yaskawa Electric Corporation, è accreditato della creazione del termine "meccatronica", che ha le sue radici nelle parole giapponese-inglese. "46-32714" era il numero di registrazione che l'azienda utilizzò nel 1971 quando registrò la parola "meccatronica" come marchio in Giappone. Dopo un po' di tempo, la società ha reso disponibile al grande pubblico il diritto di usare la parola e le persone di tutto il mondo hanno iniziato a usare la parola. Al momento, il termine è tradotto in un gran numero di lingue ed è considerato un termine essenziale per il settore dell'automazione avanzata.
Un numero significativo di persone considera la meccatronica una parola d'ordine contemporanea associata all'automazione, alla robotica e all'ingegneria elettromeccanica.
La norma francese NF E 01-010 ha la seguente definizione: "approccio che mira all'integrazione sinergica di meccanica, elettronica, teoria del controllo e informatica nella progettazione e produzione di prodotti, al fine di migliorarne e/o ottimizzarne la funzionalità".
"46-32714" era il numero di registrazione che l'azienda utilizzò nel 1971 quando registrò la parola "meccatronica" come marchio in Giappone. Dopo un po' di tempo, la società ha reso disponibile al grande pubblico il diritto di usare la parola e le persone di tutto il mondo hanno iniziato a usare la parola.
C'è stato un notevole miglioramento delle prestazioni portato dall'incorporazione dei microprocessori nei sistemi meccanici, che si è verificato negli anni '80, quando la tecnologia dell'informazione è stata introdotta per la prima volta. Negli anni '90, gli sviluppi dell'intelligenza computazionale erano stati utilizzati dalla meccatronica in modi che avevano il potenziale per trasformare completamente la disciplina.
L'obiettivo di un ingegnere meccatronico è creare un sistema meno complicato, più economico e più affidabile combinando i principi della meccanica, dell'ingegneria elettrica, dell'elettronica e dell'informatica.
Per quanto riguarda il tema dell'ingegneria del controllo dei sistemi meccatronici, l'ingegneria cibernetica si occupa della disciplina. Si può usarlo per governare o regolare un sistema come questo (per ulteriori informazioni, vedi teoria del controllo). I moduli meccatronici sono in grado di raggiungere gli obiettivi di produzione attraverso il processo di collaborazione ed ereditano gli attributi di produzione di flessibilità e agilità all'interno dello schema di produzione. Un'architettura di controllo viene utilizzata per incorporare moduli meccatronici nelle moderne apparecchiature di produzione. Questi moduli vengono poi utilizzati per produrre il prodotto finale. Le architetture gerarchiche, poliarchiche, eteroarchiche e ibride sono i tipi di architetture più noti. Gli algoritmi di controllo vengono utilizzati per definire le procedure che vengono utilizzate al fine di ottenere un effetto tecnico. Questi algoritmi possono o meno fare uso di metodi formali nella loro implementazione. I sistemi ibridi sono essenziali per il campo della meccatronica. Alcuni esempi di sistemi ibridi includono sistemi di produzione, azionamenti sinergici, rover di esplorazione, sottosistemi automobilistici tra cui sistemi di frenata antibloccaggio e spin-assist e dispositivi quotidiani come fotocamere con messa a fuoco automatica, video, dischi rigidi, lettori CD e telefoni.
Il campo dell'ingegneria meccanica è riconosciuto come una componente essenziale dell'ingegneria meccatronica. Coinvolto in questo è lo studio degli aspetti meccanici del funzionamento di un oggetto. Nel contesto di un sistema meccatronico, i termini "elementi meccanici" si riferiscono alla struttura meccanica, al meccanismo, al fluido termico e ai relativi componenti idraulici. Lo studio della meccanica dei fluidi, della pneumatica, dell'idraulica e della termodinamica, nonché della dinamica e della meccanica dei fluidi. Un individuo che lavora come ingegnere meccanico può specializzarsi in sistemi idraulici e pneumatici e può essere trovato a lavorare nell'industria automobilistica. Gli ingegneri meccatronici sono anche conosciuti come ingegneri meccanici. Considerando che hanno un solido background sia in ingegneria meccanica che elettronica, gli ingegneri meccatronici sono anche in grado di progettare veicoli. Quando si tratta di creare cose, è necessario conoscere strumenti software come la progettazione assistita da computer e il software di produzione assistita da computer. Il campo della meccatronica comprende una parte del curriculum meccanico che è ampiamente utilizzato nell'industria automobilistica.
Una parte significativa delle funzioni che un'automobile svolge sono rappresentate dai sistemi meccatronici. Molti tipi diversi di sistemi hanno il circuito di controllo prodotto dal sensore, l'elaborazione delle informazioni, l'attuatore e il cambiamento meccanico (fisico). Esiste un'ampia gamma di dimensioni possibili per il sistema. Si tratta di una tecnologia meccatronica nota come sistema di frenatura antibloccaggio (ABS). Un altro è il meccanismo del freno stesso. Un sistema meccatronico è considerato anche l'anello di controllo prodotto dal controllo della guida (ad esempio, il cruise control), dal motore, dalla velocità alla quale il veicolo sta guidando nel mondo reale e dalla misurazione della velocità. Il fatto che molte case automobilistiche abbiano reparti di sviluppo che vengono chiamati "Meccatronica" è un'altra indicazione del ruolo significativo che la meccatronica svolge nel campo dell'ingegneria automobilistica.
Un sistema meccatronico è il fulcro del campo dell'ingegneria elettronica e delle telecomunicazioni, specializzato nello sviluppo di dispositivi elettronici e apparecchiature per le telecomunicazioni. Un individuo specializzato in elettronica e telecomunicazioni ed è un ingegnere meccatronico ha familiarità con i vari dispositivi hardware del computer. L'uso più importante di questo argomento della meccatronica è la trasmissione di segnali su lunghe distanze. I sistemi meccatronici comprendono anche sistemi digitali e analogici, entrambi considerati componenti cruciali. L'ingegneria che si occupa di telecomunicazioni si occupa del processo di trasmissione di informazioni su un mezzo.
L'ingegneria nel campo dell'elettronica è collegata ai campi dell'ingegneria informatica e dell'ingegneria elettrica. Il campo dell'ingegneria di controllo ha un'ampia varietà di applicazioni nel campo dell'elettronica, che vanno dai sistemi di volo e propulsione degli aerei commerciali al cruise control che si trova in molte automobili moderne. La progettazione VLSI è una componente essenziale nel processo di sviluppo dei circuiti integrati. I professionisti dell'ingegneria specializzati in meccatronica hanno una vasta conoscenza di semiconduttori, microprocessori, microcontrollori e microchip. L'applicazione della meccatronica nel settore della produzione elettronica consente l'esecuzione di attività di ricerca e sviluppo su dispositivi elettronici di consumo come telefoni cellulari, laptop, fotocamere e altri prodotti simili. Quando si tratta di creare e produrre dispositivi elettronici, gli ingegneri meccatronici devono acquisire le conoscenze e le competenze essenziali per utilizzare efficacemente strumenti informatici come MATLAB e Simulink.
Il campo dell'ingegneria meccatronica è un campo di studio interdisciplinare che incorpora i principi di base dei sistemi meccanici ed elettrici. La progettazione di trasformatori ad alta potenza o trasmettitori di moduli a radiofrequenza è una delle attività di cui un ingegnere meccatronico è responsabile.
A causa del fatto che mescola una serie di scienze diverse, tra cui l'elettronica e le telecomunicazioni, con l'ingegneria aeronautica, anche l'avionica è considerata un sottocampo della meccatronica. Il sottocampo dell'ingegneria meccatronica e dell'ingegneria aerospaziale, che è una branca dell'ingegneria che si concentra sui sistemi elettronici degli aeroplani, è noto come ingegneria aerospaziale. Combinando le parole "aviazione" ed "elettronica" si ottiene la parola "avionica". Il registratore di volo di un aeromobile, il radar meteorologico, il rilevatore di fulmini e il sistema di indirizzamento e segnalazione delle comunicazioni dell'aeromobile sono tutti componenti del sistema elettronico dell'aeromobile. Altri componenti includono la navigazione aerea, il sistema di controllo del volo dell'aeromobile, i sistemi di prevenzione delle collisioni degli aeromobili e gli strumenti di volo. In termini di complessità, questo può variare da qualcosa di semplice come un faro per un elicottero della polizia a qualcosa di...
