Hva er mekatronikkteknikk?

Mekatronikkteknikk er en hybrid disiplin som består av mekaniske, elektroniske og kontrollaspekter. Det er disiplinen som brukes til å designe og produsere enheter som kan svare på miljøene deres i sanntid. Tilbakemeldinger gitt av elektriske sensorer administreres av en sentral datamaskin som gir kommandoer for å utføre handlinger. Disse kommandoene styrer responsen fra enheten, som igjen etterlater den i en ny situasjon. Mekatronikkteknikk er nyttig for å designe mange systemer som ikke er helt avhengige av menneskelig drift.

Det første aspektet ved mekatronikkteknikk er det mekaniske aspektet. Maskinteknikk er opptatt av utforming av fysiske strukturer i en maskin. Underliggende maskinteknikk er vitenskapen om mekanikk, som er en gren av fysikk som adresserer krefter og materie i stor skala i bevegelse. Et annet medvirkende felt er materialvitenskap, som kan gi ingeniører en pakke med materialer å bruke til å designe produkter. I en bil vil det mekaniske aspektet omfatte karosseri, chassis og motor, for eksempel.

En annen nødvendig komponent i mekatronikkteknikk er det elektroniske aspektet. Elektronisk prosjektering er opptatt av å utforme praktiske enheter som bruker bevegelse av elektrisk ladede partikler for å betjene. Denne strømmen av elektrisitet kan brukes til å transportere både energi og informasjon. Elektrisk energi kan brukes til å drive en mekatronisk enhet gjennom en elektrisk motor. Informasjon produsert av sensorer kan administreres av et sentralt kontrollsystem.

Det siste elementet som kreves i mekatronikkteknikk er en form for kontroll. Kontrollteori er opptatt av å opprettholde en viss optimal tilstand i et dynamisk system. Det fungerer ved å få tilbakemeldinger om sin nåværende tilstand i et miljø, ta en beslutning og deretter gi kommandoer for å gjøre noen tiltak. Når et objekt er lenger fra sin optimale tilstand, kan det hende at det reagerer sterkere for å nå den tilstanden. I en mekatronisk enhet styres kontrollen vanligvis av en mikroprosessor - en enkelt integrert krets med en sentral prosesseringsevne.

Mekatroniske enheter er utbredt i mange samfunn. En bil, for eksempel, kombinerer mekaniske systemer med elektriske systemer og en sentral datamaskin. Mange elektriske sensorer oppdager informasjon om bilens tilstand, for eksempel hastighet, drivstoffnivå og motortemperatur. Disse signalene fraktes med elektriske stier til bilens datamaskin, som tar beslutninger om hvordan de skal svare. Hvis drivstoffet er for lite eller motoren er for varm, kan datamaskinen gi en kommando for å vise en advarsel til operatøren.

I en bil deles oppgaven med å ta beslutninger av en datamaskin og en operatør. Mange mechatronics-enheter blir derimot ikke betjent i sanntid av mennesker. Romfartøy må ofte bruke datamaskiner ombord for å ta beslutninger i sanntid fordi det er en kommunikasjonsforsinkelse mellom romfartøyet og jorden. Mars Exploration Rovers hadde en kommunikasjonsforsinkelse på flere minutter, og brukte derfor en sentral datamaskin for å ta mange raske beslutninger om navigering. Uten denne evnen, kunne roverne ha falt fra en avsats eller blitt sittende fast av en gjenstand av det tidspunkt operatørene på jorden la merke til truslene.