الميكاترونيات
| إشغال | |
|---|---|
| الأسماء | مهندس ميكاترونيك |
نوع المهنة | هندسة |
قطاعات النشاط | الصناعة الكهربائية والميكانيكية، صناعة الهندسة |
| التخصص | الهندسة الميكانيكية، الهندسة الكهربائية/الإلكترونية، هندسة الكمبيوتر، برمجة البرمجيات، هندسة النظم، نظام التحكم، النظام الذكي، الأتمتة والروبوتات |
| وصف | |
| الكفاءات | المعرفة التقنية متعددة التخصصات، وتصميم النظام الكهروميكانيكي، وتكامل النظام والصيانة |
مجالات العمل | العلوم والتكنولوجيا والهندسة والصناعة والحاسوب والاستكشاف |
هندسة الميكاترونيات ، وتسمى أيضًا الميكاترونيات ، هي فرع متعدد التخصصات من الهندسة يركز على دمج الهندسة الميكانيكية والهندسة الكهربائية والهندسة الإلكترونية وهندسة البرمجيات ، [1] وتشمل أيضًا مزيجًا من الروبوتات وعلوم الكمبيوتر والاتصالات والأنظمة والتحكم والأتمتة وهندسة المنتجات . [ 2 ] [ 3 ]
مع تقدم التكنولوجيا بمرور الوقت، نجحت العديد من المجالات الفرعية للهندسة في التكيف والتكاثر. والغرض من الميكاترونيات هو إنتاج حل تصميمي يوحد كل من هذه المجالات الفرعية المختلفة. في الأصل، كان من المقصود أن يكون مجال الميكاترونيات مجرد مزيج من الميكانيكا والكهرباء والإلكترونيات، ومن ثم فإن الاسم عبارة عن مزيج من الكلمتين " الميكانيكا " و"الإلكترونيات " ؛ ومع ذلك، مع استمرار تطور تعقيد الأنظمة التقنية، تم توسيع التعريف ليشمل المزيد من المجالات التقنية.
نشأت كلمة ميكاترونيكس في اللغة اليابانية الإنجليزية ، وقد ابتكرها تيتسورو موري، وهو مهندس في شركة ياسكاوا للكهرباء . وقد سجلت الشركة كلمة ميكاترونيكس كعلامة تجارية في اليابان برقم التسجيل "46-32714" في عام 1971. وفي وقت لاحق، أصدرت الشركة حق استخدام الكلمة للجمهور، وبدأت الكلمة تُستخدم عالميًا. حاليًا، تُرجمت الكلمة إلى العديد من اللغات وتعتبر مصطلحًا أساسيًا للصناعة الآلية المتقدمة. [4]
يعامل العديد من الأشخاص الميكاترونيات باعتبارها كلمة طنانة حديثة مرادفة للأتمتة والروبوتات والهندسة الكهروميكانيكية . [5]
يقدم المعيار الفرنسي NF E 01-010 التعريف التالي: "نهج يهدف إلى التكامل التآزري للميكانيكا والإلكترونيات ونظرية التحكم وعلوم الكمبيوتر في تصميم المنتج وتصنيعه، من أجل تحسين و/أو تحسين وظائفه". [6]
تاريخ
تم تسجيل كلمة ميكاترونيكس كعلامة تجارية من قبل الشركة في اليابان برقم التسجيل "46-32714" في عام 1971. وفي وقت لاحق، أصدرت الشركة الحق في استخدام الكلمة للجمهور، وبدأ استخدام الكلمة عالميًا.
مع ظهور تكنولوجيا المعلومات في ثمانينيات القرن العشرين، تم إدخال المعالجات الدقيقة في الأنظمة الميكانيكية، مما أدى إلى تحسين الأداء بشكل كبير. وبحلول تسعينيات القرن العشرين، تم تطبيق التطورات في الذكاء الحسابي على الميكاترونيات بطرق أحدثت ثورة في هذا المجال.
وصف
يوحد مهندس الميكاترونيات مبادئ الميكانيكا والكهرباء والإلكترونيات والحوسبة لإنشاء نظام أبسط وأكثر اقتصادا وموثوقية. [7]
تتعامل السيبرنيتيكا الهندسية مع مسألة هندسة التحكم في الأنظمة الميكاترونية. تُستخدم للتحكم في مثل هذا النظام أو تنظيمه (انظر نظرية التحكم ). من خلال التعاون، تؤدي وحدات الميكاترونيك أهداف الإنتاج وترث خصائص التصنيع المرنة والرشيقة في مخطط الإنتاج. تتكون معدات الإنتاج الحديثة من وحدات ميكاترونيك متكاملة وفقًا لهندسة التحكم. تتضمن الهندسة المعمارية الأكثر شهرة التسلسل الهرمي والتعددية والتسلسل غير المتجانس والهجين . يتم وصف طرق تحقيق التأثير الفني بواسطة خوارزميات التحكم ، والتي قد تستخدم أو لا تستخدم أساليب رسمية في تصميمها. تشمل الأنظمة الهجينة المهمة للميكاترونيك أنظمة الإنتاج ومحركات التآزر ومركبات الاستكشاف والأنظمة الفرعية للسيارات مثل أنظمة منع انغلاق المكابح ومساعدة الدوران والمعدات اليومية مثل كاميرات التركيز التلقائي والفيديو والأقراص الصلبة ومشغلات الأقراص المضغوطة والهواتف.
التخصصات الفرعية
ميكانيكي
الهندسة الميكانيكية هي جزء مهم من هندسة الميكاترونيك. وهي تشمل دراسة الطبيعة الميكانيكية لكيفية عمل الجسم. تشير العناصر الميكانيكية إلى البنية الميكانيكية والآلية والسوائل الحرارية والجوانب الهيدروليكية لنظام الميكاترونيك. دراسة الديناميكا الحرارية والديناميكا وميكانيكا السوائل والهوائيات والهيدروليكا . يمكن لمهندس الميكاترونيك الذي يعمل كمهندس ميكانيكي أن يتخصص في أنظمة الهيدروليك والهوائيات ، حيث يمكن العثور عليه يعمل في صناعات السيارات. يمكن لمهندس الميكاترونيك أيضًا تصميم مركبة لأنه يتمتع بخلفية ميكانيكية وإلكترونية قوية. تعد معرفة تطبيقات البرامج مثل التصميم بمساعدة الكمبيوتر والتصنيع بمساعدة الكمبيوتر أمرًا ضروريًا لتصميم المنتجات. تغطي الميكاترونيك جزءًا من المنهج الميكانيكي الذي يتم تطبيقه على نطاق واسع في صناعة السيارات.
تمثل الأنظمة الميكاترونية جزءًا كبيرًا من وظائف السيارة. توجد حلقة التحكم التي تشكلها المستشعرات - معالجة المعلومات - المحرك - التغيير الميكانيكي (الفيزيائي) في العديد من الأنظمة. يمكن أن يكون حجم النظام مختلفًا جدًا. نظام المكابح المانعة للانغلاق (ABS) هو نظام ميكاتروني. الفرامل نفسها هي أيضًا واحدة منها. وحلقة التحكم التي تشكلها عناصر التحكم في القيادة (على سبيل المثال مثبت السرعة) والمحرك وسرعة قيادة السيارة في العالم الحقيقي وقياس السرعة هي أيضًا نظام ميكاتروني. [8] تتجلى الأهمية الكبيرة للميكاترونيات في هندسة السيارات أيضًا من حقيقة أن مصنعي المركبات غالبًا ما يكون لديهم أقسام تطوير تحمل كلمة "ميكاترونيات" في أسمائهم.
الالكترونيات والكهرباء
تتخصص هندسة الإلكترونيات والاتصالات في الأجهزة الإلكترونية وأجهزة الاتصالات لنظام الميكاترونيك. يتمتع مهندس الميكاترونيك المتخصص في الإلكترونيات والاتصالات بمعرفة بأجهزة الكمبيوتر. يعد نقل الإشارة هو التطبيق الرئيسي لهذا المجال الفرعي من الميكاترونيك. حيث تشكل الأنظمة الرقمية والتناظرية أيضًا جزءًا مهمًا من أنظمة الميكاترونيك. تتعامل هندسة الاتصالات مع نقل المعلومات عبر وسيط .
ترتبط هندسة الإلكترونيات بهندسة الكمبيوتر والهندسة الكهربائية . تتمتع هندسة التحكم بمجموعة واسعة من التطبيقات الإلكترونية من أنظمة الطيران والدفع في الطائرات التجارية إلى مثبت السرعة الموجود في العديد من السيارات الحديثة . يعد تصميم VLSI مهمًا لإنشاء الدوائر المتكاملة. يتمتع مهندسو الميكاترونيات بمعرفة عميقة بالمعالجات الدقيقة ووحدات التحكم الدقيقة والرقائق الدقيقة وأشباه الموصلات. يمكن لتطبيق الميكاترونيات في صناعة تصنيع الإلكترونيات إجراء البحث والتطوير على الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر والكاميرات وما إلى ذلك. بالنسبة لمهندسي الميكاترونيات، من الضروري تعلم تشغيل تطبيقات الكمبيوتر مثل MATLAB و Simulink لتصميم وتطوير المنتجات الإلكترونية.
هندسة الميكاترونيات هي دورة دراسية متعددة التخصصات، وهي تتضمن مفاهيم الأنظمة الكهربائية والميكانيكية. يشارك مهندس الميكاترونيات في تصميم المحولات عالية القدرة أو أجهزة إرسال وحدات التردد اللاسلكي .
إلكترونيات الطيران
تعتبر إلكترونيات الطيران أيضًا أحد أشكال الميكاترونيات لأنها تجمع بين العديد من المجالات مثل الإلكترونيات والاتصالات مع هندسة الطيران . إنه فرع من هندسة الميكاترونيات وهندسة الطيران وهو فرع هندسي يركز على أنظمة إلكترونيات الطائرات. كلمة إلكترونيات الطيران هي مزيج من الطيران والإلكترونيات. يتضمن نظام إلكترونيات الطائرات نظام توجيه وإبلاغ اتصالات الطائرات والملاحة الجوية ونظام التحكم في طيران الطائرات وأنظمة تجنب اصطدام الطائرات ومسجل الرحلة ورادار الطقس وكاشف الصواعق . يمكن أن تكون هذه بسيطة مثل كشاف لطائرة هليكوبتر للشرطة أو معقدة مثل النظام التكتيكي لمنصة الإنذار المبكر المحمولة جواً .
الميكاترونيات المتقدمة
هناك متغير آخر وهو التحكم في الحركة للميكاترونيات المتقدمة، والذي يتم التعرف عليه حاليًا باعتباره تقنية رئيسية في الميكاترونيات. سيتم تمثيل قوة التحكم في الحركة كدالة للصلابة وأساس للتنفيذ العملي. يتم تحديد هدف الحركة من خلال صلابة التحكم والتي يمكن أن تكون متغيرة وفقًا لمرجع المهمة. تتطلب قوة حركة النظام دائمًا صلابة عالية جدًا في وحدة التحكم. [9]
صناعي
يشمل فرع المهندس الصناعي تصميم الآلات وخطوط التجميع والعمليات في مختلف الصناعات التحويلية. يمكن القول أن هذا الفرع مشابه إلى حد ما للأتمتة والروبوتات. يقوم مهندسو الميكاترونيات الذين يعملون كمهندسين صناعيين بتصميم وتطوير البنية التحتية لمصنع تصنيع. ويمكن القول أيضًا أنهم مهندسون للآلات. يمكن للمرء أن يعمل كمصمم صناعي لتصميم التخطيط الصناعي والتخطيط لإنشاء صناعة تصنيع أو كفني صناعي للنظر في المتطلبات الفنية وإصلاح المصنع المعين.
الروبوتات
الروبوتات هي أحد أحدث المجالات الفرعية الناشئة في الميكاترونيات. إنها دراسة الروبوتات وكيفية تصنيعها وتشغيلها. منذ عام 2000، يجذب هذا الفرع من الميكاترونيات عددًا من الطامحين. ترتبط الروبوتات بالأتمتة لأنه هنا أيضًا لا يتطلب الكثير من التدخل البشري. في عدد كبير من المصانع، وخاصة في مصانع السيارات، توجد الروبوتات في خطوط التجميع، حيث تؤدي وظيفة الحفر والتركيب والتجهيز. مهارات البرمجة ضرورية للتخصص في الروبوتات. معرفة لغة البرمجة - ROBOTC - مهمة لتشغيل الروبوتات. الروبوت الصناعي هو مثال رئيسي لنظام الميكاترونيات؛ فهو يشمل جوانب الإلكترونيات والميكانيكا والحوسبة للقيام بوظائفه اليومية.
حاسوب
إنترنت الأشياء (IoT) هو الربط بين الأجهزة المادية، المضمنة بالإلكترونيات والبرامج وأجهزة الاستشعار والمحركات والاتصال بالشبكة والتي تمكن هذه الأشياء من جمع البيانات وتبادلها . إن إنترنت الأشياء والميكاترونيات متكاملان. ستكون العديد من المكونات الذكية المرتبطة بإنترنت الأشياء ميكاترونية بشكل أساسي. يجبر تطوير إنترنت الأشياء مهندسي الميكاترونيات والمصممين والممارسين والمعلمين على البحث في الطرق التي يتم بها إدراك أنظمة ومكونات الميكاترونيات وتصميمها وتصنيعها. وهذا يسمح لهم بمواجهة قضايا جديدة مثل أمان البيانات وأخلاقيات الآلة وواجهة الإنسان والآلة. [10]
معرفة البرمجة مهمة جدًا. يجب على مهندس الميكاترونيك القيام بالبرمجة على مستويات مختلفة - على سبيل المثال، برمجة PLC ، وبرمجة الطائرات بدون طيار ، وبرمجة الأجهزة ، وبرمجة CNC ، وما إلى ذلك. نظرًا لمزيج من هندسة الإلكترونيات، فإن المهارات الناعمة من جانب الكمبيوتر مهمة. لغات البرمجة المهمة التي يجب على مهندس الميكاترونيك تعلمها هي Java و Python و Rust و C++ ولغة البرمجة C.
انظر أيضا
- هندسة الأتمتة
- السيبرنيتيكا
- نظرية التحكم
- إيكوميكاترونيكس
- الكهروميكانيكا
- هندسة المواد
- تكنولوجيا الهندسة الميكانيكية
- الروبوتات
- هندسة النظم
- الميكاترونيات الحيوية
مراجع
- ^ Escudier, Marcel; Atkins, Tony (2019). "A Dictionary of Mechanical Engineering". Oxford Reference . doi :10.1093/acref/9780198832102.001.0001.
- ^ الهندسة الميكانيكية والميكاترونية (9 أغسطس 2012). "هندسة الميكاترونيات". طلاب المرحلة الجامعية المستقبلية . جامعة واترلو . تم استرجاعه في 21 نوفمبر 2019 .
- ^ كلية الميكاترونيات والمعلوماتية والدراسات متعددة التخصصات TUL. "Mechatronics (Bc., Ing., PhD.)" . تم الاسترجاع في 15 أبريل 2011 .
- ^ ماجستير في هندسة الميكاترونيات والأتمتة، جامعة ستراثكلايد غلاسكو، مؤسسة الهندسة والتكنولوجيا، المملكة المتحدة. تم الاسترجاع في 29 نوفمبر 2020.
- ^ لورانس ج. كام (1996). فهم الهندسة الكهروميكانيكية: مقدمة في الميكاترونيات. جون وايلي وأولاده. ISBN 978-0-7803-1031-5
- ^ بولتون، دبليو. الميكاترونيات. بيرسون، الطبعة السادسة، 2015. ISBN 978-1-292-07668-3
- ^ دليل الميكاترونيات. روبرت إتش بيشوب (الطبعة الثانية). بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي. 2008. ص. الفصل 1، الصفحة 2. رقم ISBN 978-1-4398-3320-9. OCLC 795209909.
{{cite book}}:CS1 maint: آخرون ( الرابط ) - ^ هيلجرز، مايكل (2020). تكنولوجيا المركبات التجارية. الأنظمة الكهربائية والميكاترونيات . برلين/هايدلبرج/نيويورك: سبرينغر. doi :10.1007/978-3-662-60838-8. ISBN 978-3-662-60837-1.
- ^ "التحكم في الحركة والميكاترونيات المتقدمة".
- ^ برادلي، ديفيد؛ راسل، ديفيد؛ فيرجسون، إيان (مارس 2015). "إنترنت الأشياء- مستقبل أو نهاية الميكاترونيات". الميكاترونيات . 27 : 57–74. doi :10.1016/j.mechatronics.2015.02.005. hdl : 10059/1355 .
مصادر
- برادلي، داوسون وآخرون، الميكاترونيات والإلكترونيات في المنتجات والعمليات ، دار تشابمان وهول للنشر، لندن ، 1991.
- كارنوب، دين سي، دونالد إل مارغوليس، رونالد سي روزنبرج، ديناميكيات النظام: النمذجة والمحاكاة للأنظمة الميكاترونية ، الطبعة الرابعة، وايلي، 2006. ISBN 0-471-70965-4 كتاب ديناميكيات النظام الأكثر مبيعًا باستخدام نهج الرسم البياني للرابطة.
- سيتينكونت، صبري، ميكاترونيكس ، جون وايلي وأولاده، Inc، 2007 ISBN 978-0-471-47987-1
- جيمس جيه نوتارو (2010). بناء برامج المحاكاة: النظرية والخوارزميات، مع التطبيقات في C++ . وايلي.
- Zhang, Jianhua . هندسة الميكاترونيات والأتمتة. وقائع المؤتمر الدولي لهندسة الميكاترونيات والأتمتة (ICMAE2016). شيامن، الصين، 2016.
قراءة إضافية
- بيشوب، روبرت هـ.، الميكاترونيات: مقدمة. مطبعة سي آر سي ، 2006.
- دي سيلفا، كلارنس دبليو، الميكاترونيات: نهج متكامل. مطبعة سي آر سي، 2005
- أونووبولو، جودفري سي، الميكاترونيات: المبادئ والتطبيقات. باتروورث-هاينمان، 2005.
- رانكرز، أدريان م.، ديناميكا الآلات في الأنظمة الميكاترونية. جامعة توينتي، 1997
روابط خارجية
- معاملات IEEE/ASME في مجال الميكاترونيات.
- مجلة الميكاترونيكس – إلسيفير
- تطبيقات الميكاترونيك وتنفيذها قائمة المنشورات المتعلقة بالأمثلة
- مؤسسة المهندسين الميكانيكيين - مجموعة الميكاترونيات والمعلومات والتحكم (MICG)
- NF E 01-010 2008 – AFNOR (المعيار الفرنسي NF E 01-010)
- XP E 01-013 2009 – AFNOR (المعيار الفرنسي NF E 01-013)
| التخصصات والتعددية التخصصية |  | |
|---|---|---|
| التعليم الهندسي | ||
| مواضيع ذات صلة | ||
| القواميس | ||
| ||
