Vad är mekatronikteknik?
Mekatronikteknik är en hybriddisciplin som består av mekaniska, elektroniska och kontrollaspekter. Det är den disciplin som används för att designa och tillverka enheter som kan svara på deras miljöer i realtid. Feedback från elektriska sensorer hanteras av en central dator som ger kommandon för att vidta åtgärder. Dessa kommandon styr enhetens svar, vilket i sin tur lämnar den i en ny situation. Mekatronikteknik är användbar för att designa många system som inte helt litar på mänsklig drift.
Den första aspekten av mekatronikteknik är den mekaniska aspekten. Maskinteknik handlar om utformningen av fysiska strukturer i en maskin. Underliggande maskinteknik är mekanikens vetenskap, som är en gren av fysik som behandlar storskaliga krafter och materia i rörelse. Ett annat bidragande område är materialvetenskap, som kan ge ingenjörer en svit av material att använda vid design av produkter. I en bil skulle den mekaniska aspekten till exempel omfatta kaross, chassi och motor.
En annan nödvändig komponent i mekatronikteknik är den elektroniska aspekten. Elektronisk teknik handlar om att utforma praktiska apparater som använder rörelsen hos elektriskt laddade partiklar för att fungera. Detta elflöde kan användas för att transportera både energi och information. Elektrisk energi kan användas för att driva en mekatronisk enhet genom en elektrisk motor. Information som produceras av sensorer kan hanteras av ett centralt styrsystem.
Det sista elementet som krävs i mekatronikteknik är någon form av kontroll. Kontrollteori handlar om att upprätthålla ett visst optimalt tillstånd i ett dynamiskt system. Det fungerar genom att få feedback om sitt nuvarande tillstånd i en miljö, fatta ett beslut och sedan utfärda kommandon för att vidta några åtgärder. När ett objekt är längre från dess optimala tillstånd, kan det svara starkare för att nå det tillståndet. I en mekatronisk enhet hanteras kontrollen vanligtvis av en mikroprocessor - en enda integrerad krets med en central bearbetningsmöjlighet.
Mekatroniska enheter är utbredda i många samhällen. En bil kombinerar till exempel mekaniska system med elektriska system och en central dator. Många elektriska sensorer upptäcker information om bilens tillstånd, såsom hastighet, bränslenivå och motortemperatur. Dessa signaler transporteras med elektriska vägar till bilens dator, vilket fattar beslut om hur man ska svara. Om bränslet är för lågt eller om motorn är för varm kan datorn utfärda ett kommando för att visa ett varningsmeddelande till operatören.
I en bil delas uppgiften att fatta beslut av en dator och en operatör. Många mekatronikapparater å andra sidan drivs inte i realtid av människor. Rymdfarkoster måste ofta använda omborddatorer för att fatta beslut i realtid eftersom det finns en kommunikationsfördröjning mellan rymdskeppet och jorden. Mars Exploration Rovers hade en kommunikationsfördröjning på flera minuter och använde därför en central dator för att fatta många snabba navigationsbeslut. Utan denna förmåga kunde roverna ha fallit från en avsats eller fastnat av ett föremål när operatörerna på jorden märkte hoten.