ما هي الميكاترونيات


#1

أبسط تعريف للميكاترونيات هو أنها أحد فروع الهندسة التي تتعامل مع الأنظمة التي تجمع أجزاء ميكانيكية والكترونية وبرمجية.

عناصر نظام الميكاترونيات تشمل الحساسات sensors والمشغلات actuators وبرامج تحكم بالزمن الحقيقي تعمل على معالجات او متحكمات دقيقة مثل microcontrollers.

المشغلات تكون في العادة محركات كهربائية دقيقة جدا، كما يستخدم معها حساسات تكون مناسبة للنظام الميكاتروني المستخدم والتطبيق المراد به، فعلى سبيل المثال هناك حساسات اللون والوزن والحرارة والضوء والتسارع كما يمكن أيضا استخدام الكاميرات وأنظمة الرؤية ومعالجة الصور.

وللتوضيح فهناك فرق واضح جدا بين النظام الميكاتروني والنظام الكهروميكانيكي حيث يتم استبدال بعض الأجزء الميكانيكية بأخرى كهربائية او قابلة للبرمجة مما يتيح مرونة أكثر أثناء عملية التصميم وكذلك أثناء عملية التنفيذ، كما ينتج عنه ايضا زيادة فى السرعة والدقة كذلك القدرة على جمع البيانات وتحليل النتائج.

بالأضافة لأنظمة الميكاترونيات المتاحة، لدينا الان القدرة على تنفيذ أنظمة تحكم أكثر تعقيدا وتوزيعا حيث يمكن أستخدامها فى العديد من التطبيقات المعقدة كالروبوتات وماكينات الأنتاج الرقمية CNC والكاميرات الرقمية واجهزة الكمبيوتر والعتاد الصلب كأقراص التخزين.

والجدير بالذكر أن دولة اليابان قد لعبت دورا هاما في انشاء وتطوير علم الميكاترونيات فمثلا كلمة الميكاترونيات نفسها تم استخدامها لاول مرة من قبل شركة ياسكاوا Yaskawa Electric Company Ltd في عام ١٩٦٠ ميلاديا للاشارة لبعض تطبيقات المحركات الكهربائية التي تنتجها الشركة.

وبعدها أصبح لفظ الميكاترونيات مشهورا في اليابان للاشارة إلي الدمج بين الأجزاء الميكانيكية والأجزاء الإلكترونية والتي تشمل المشغلات والحساسات والمتحكمات.

وتحتل اليابان حاليا المركز الاول فى الدول المصنعة والمستخدمة للروبوتات كما أنها ايضا من اعلى الدول تصنيعا واستخداما للعديد من الأنظمة الميكاترونية الأخرى المستخدمة فى التطبيقات الصناعية. اليابان لديها أيضا حصة كبيرة لانتاج العديد من الأنظمة الميكاترونية كالمحركات الدقيقية والحساسات المستخدمة فى أنظمة التصوير. كما ان ترتيبها عالي بين الدول المصنعة والمطورة للميكروكنترولر وتطبيقات معالجة الأشارات الرقمية.

كلمة الميكاترونيات تم أستخدامها ايضا فى العديد من الدول الأوربية لسنوات، وعلى الرغم من تأخر اعتباره احد مجالات الدراسة فى جامعات الولايات المتحدة الامريكية والممكلة المتحدة فقد لاقى مجال الميكاترونيات قبولا واسعا على مستوى العالم وارتفع اعداد الخريجين منه بصورة ملحوظة كما أصبح متاحا فى الكثير من الجامعات العالمية والعربية.

هناك دائما علاقة وثيقة بين الميكاترونيات وعلم الروبوتات وفى الحقيقة قد ساهم الكثير فى مهندسي الميكاترونيات في تطوير علم الروبوتات كما انا الكثير من الاختراعات الحديثة قد تم تطبيقها أولا على الروبوتات ومن ثم نقلها للأنظمة الاخرى فمثلا السيارات الذاتية القيادة فهي في عبارة عن روبوت وتم قد تطويرها منذ سنوات عديدة والان يتم نقل نفس المفهوم للسيارات الذاتية القيادة.

تطبيقات الميكاترونيات مازالت حتى اليوم فى زيادة ملحوظة وما يهم الان هو مزيدا من الدقة والسرعة والمرونة وايضا عوامل الامان والذكاء الاصنطاعي وتقليل استهلاك الطاقة وتقليل التكلفة وبناء عليه هناك تطور ملحوظ فى العديد من الأنظمة التي نراها اليوم كالسيارات والهواتف المحمولة وحتي أصبح منازلنا اكثر ذكاءا وتوفيرا للطاقة وكل هذا بفضل الاعتماد على مكونات وانظمة ميكاترونية كالمشغلات والحساسات الدقيقة كذلك تطبيقات التحكم الذكي كالشبكات العصبونية والمنطق الضبابي وتعليم الالة وتقنيات الواقع الافتراضي.