Qu'est-ce que l'ingénierie mécatronique?
L'ingénierie mécatronique est une discipline hybride qui comprend des aspects mécaniques, électroniques et de contrôle. C'est la discipline utilisée pour concevoir et fabriquer des périphériques capables de répondre à leurs environnements en temps réel. Les commentaires fournis par les capteurs électriques sont gérés par un ordinateur central qui émet des commandes pour prendre des mesures. Ces commandes régissent la réponse du périphérique, ce qui le laisse dans une nouvelle situation. L'ingénierie mécatronique est utile pour la conception de nombreux systèmes qui ne reposent pas entièrement sur le fonctionnement humain.
Le premier aspect de l'ingénierie mécatronique est l'aspect mécanique. Le génie mécanique concerne la conception de structures physiques dans une machine. Le génie mécanique sous-jacent est la science de la mécanique, qui est une branche de la physique qui traite des forces à grande échelle et de la matière en mouvement. La science des matériaux est un autre domaine qui peut donner aux ingénieurs une suite de matériaux à utiliser pour concevoir des produits. Dans une voiture, l’aspect mécanique comprendrait par exemple la carrosserie, le châssis et le moteur.
Un autre élément nécessaire de l'ingénierie mécatronique est l'aspect électronique. L'ingénierie électronique consiste à concevoir des dispositifs pratiques utilisant le mouvement de particules chargées électriquement pour fonctionner. Ce flux d'électricité peut être utilisé pour transporter à la fois de l'énergie et de l'information. L'énergie électrique peut être utilisée pour alimenter un dispositif mécatronique par l'intermédiaire d'un moteur électrique. Les informations produites par les capteurs peuvent être gérées par un système de contrôle central.
Le dernier élément requis en génie mécatronique est une forme de contrôle. La théorie du contrôle vise à maintenir un état optimal dans un système dynamique. Cela fonctionne en obtenant des informations sur son état actuel dans un environnement, en prenant une décision, puis en émettant des commandes pour prendre des mesures. Lorsqu'un objet est plus éloigné de son état optimal, il peut réagir plus fortement pour atteindre cet état. Dans un dispositif mécatronique, le contrôle est généralement géré par un microprocesseur, un circuit intégré unique doté d'une capacité de traitement centrale.
Les dispositifs mécatroniques sont répandus dans de nombreuses sociétés. Une voiture, par exemple, combine des systèmes mécaniques avec des systèmes électriques et un ordinateur central. De nombreux capteurs électriques détectent des informations sur l'état de la voiture, telles que sa vitesse, son niveau de carburant et la température du moteur. Ces signaux sont acheminés par des voies électriques vers l'ordinateur de la voiture, qui décide de la réponse à y apporter. Si le niveau de carburant est trop bas ou si le moteur est trop chaud, l'ordinateur peut émettre une commande pour afficher un message d'avertissement à l'intention de l'opérateur.
En voiture, la prise de décision est confiée à un ordinateur et à un opérateur. Par contre, de nombreux dispositifs mécatroniques ne sont pas utilisés en temps réel par les humains. Les vaisseaux spatiaux doivent souvent utiliser des ordinateurs de bord pour prendre des décisions en temps réel car il existe un délai de communication entre le vaisseau spatial et la Terre. Les explorateurs de Mars avaient un délai de communication de plusieurs minutes et utilisaient donc un ordinateur central pour prendre de nombreuses décisions de navigation rapides. Sans cette capacité, les rovers auraient pu tomber d'un rebord ou être coincés par un objet au moment où les opérateurs sur Terre ont remarqué les menaces.