MECATRÓNICA

El termino “mecatrónica” fue acuñado en Japón a principios de los 80’s y comenzó a ser usado en Europa y USA un poco después.

“El espíritu de la mecatrónica rechaza dividir a la ingeniería en disciplinas separadas”. Pero una definición aproximada seria la utilizada por la comunidad europea: “mecatrónica es la integración cinegética de la ingeniería mecánica con la electrónica y con el control de computadores inteligentes para el diseño y la manufactura de productos y procesos”.

Una definición más amplia de mecatrónica en el diseño de productos y máquinas ha sido adaptada así para estas notas: “mecatrónica es el diseño y manufactura de productos y sistemas que posee una funcionalidad mecánica y un control algorítmico integrado”. 

¿Porqué mecatrónica?

Desde la concepción de ingeniería de la manera romántica se observo a un D’vinci como un hombre que utilizaba su ingenio y sus conocimientos para crear los mas diversos inventos y aparatos a un Arquímedes que proponía ya sistemas de propulsión y control a maxwell que proponía la integración de las ciencias; todos estos hombres tenían algo en común contaban con un equipo interdisciplinario y se comprendían con el {sabían el lenguaje de todos.} A esto se refiere la mecatrónica que queremos hacer en la universidad y es el termino que define mejor el perfil del ingeniero que este tiempo necesita.

Diseño mecatrónico:

En el proceso de diseño para un producto o sistema con un controlador electrónico de forma convencional. Los componentes mecánicos son diseñados aisladamente del controlador electrónico, el cual es entonces diseñado y ´sintonizado´ para encajar con la mecánica. No hay razón para que esto deba llevar a una mecánica de solución general de diseño óptima (de hecho usualmente no lo hace). La partición entre las funciones, mecánica y electrónica

Se requieres individuos con amplias habilidades en ingeniería, y equipos bien integrados, cuyos miembros traigan una apreciación general de la amplitud del campo tecnológico, tanto como de su propio campo de especialización. Al cabo, estás no son las clases de ingenieros que nuestra tradicional educación en ingeniería (disciplinas separadas) ha estado produciendo.

Se podría decir, por tanto, que los practicantes modernos de la mecatrónica son los herederos del espíritu de los grandes hombres cuyas cualidades ya se mencionaron, se espera que el término ´mecatrónica´ ayude a resaltar la existencia de éste tipo de ingeniería, y a traer más ingenieros a intentar esta experiencia por ellos mismos.

¿Qué puede hacer la mecatrónica?

La habilidad para incorporar el control microprocesador en sus diseños, será útil mirar los objetivos para hacer esto en la creación de los productos y sistemas que puedan considerarse mecatrónicos.

Objetivos de diseño para sistemas mecatrónicos

·         MEJORAMIENTO

·         SIMPLIFICACIÓN:

·         INNOVACIÓN

·         DISCUSIÓN

Las primeras dos categorías señaladas: mejoramiento y simplificación, no son mutuamente exclusivas.

Se llama mecatrónica a la integración de mecánica, electrónica y software para crear ahorros de energía y de recursos y sistemas de alta inteligencia.

La mayoría de los productos desarrollados bajo parámetros mecatronicos cumplen ciertas características.

Características comunes de estos productos mecatrónicos:

Mecanismo de precisión.

Control de software mediante medios electrónicos, principalmente mediante microcomputadores.

Necesarios para tecnología de producción precisa y avanzada

Concepto de mecatrónica.

La mecatrónica de por sí no apunta a ser precisamente una tecnología y/o ingeniería, es la síntesis de tecnologías, usando no solamente tecnología mecánica convencional, sino también tecnología de ingeniería existente tal como electrónica, ingeniería de sistemas, etc. Libremente para los propósitos necesarios. O sea, se requieren dos conceptos básicos para mezclar las tecnologías en este rango amplio y organizarlas, el concepto de sistema y el de interface.

Las características del sistema mecatrónico son: mecanismo preciso de operación como elemento componente de la función principal, y del propósito más importante, y la función de información de control avanzada.

Donde los elementos componentes ejecutan cada una de las funciones independientemente. La comparación entre los elementos componentes del sistema mecatrónico y los del ser humano. El computador responde al cerebro, los sensores a los cinco sentidos, los ejecutores a los músculos, el mecanismo al esqueleto, y la fuente de energía al metabolismo. Ya que el robot es el típico sistema mecatrónica que logra hacer actividades humanas con la ingeniería, la meta del sistema mecatrónico es el desarrollado bien balanceado y la conexión orgánica.

Ejemplos

Para mejorar todo desde ahorro de combustible al rendimiento del mismo en sus diferentes prestaciones. Los que investigan automóviles del futuro estudian “mecatrónica”, la integración de sistemas mecánicos ya familiares con nuevos componentes y control de software inteligente.

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Un ejemplo de estas aplicaciones son las camaras fotograficas digitales, que cumplen gran cantidad de configuracion de parametros automaticamente, como es el caso del ajuste de la exposicion, foco, zoom, …

Otro ejemplo claro de la mecatrónica, son los robots. Ya que están diseñados para alguna tarea especifica y la pueden realizar de forma autónoma.

En cuanto a aplicaciones, los rubros mas importantes son robótica, sistemas de transporte, sistemas de manufactura, máquinas de control numérico, nanomáquinas y biomecatrónica.

La robótica es la parte de la técnica de diseño y construcción de autómatas flexibles y reprogramables, capaces de realizar diversas funciones. Es el nivel de automatización más flexible y en mucho indica las tendencias futuras del resto de la mecatrónica. Las líneas de investigación más desarrolladas son: síntesis de manipuladores y herramientas, manipuladores de cadena cinemática cerradas, robots autónomos, robots cooperativos, control y teleoperación asincrónicas(por medio de conexiones TCP/IP), estimación del ambiente, comportamiento inteligente, interfaces hápticas, navegación y locomoción.

La aplicación de la Mecatrónica en el transporte se desarrolla en el diseño de mecanismos activos (ejemplo: suspensiones activas), control de vibraciones, estabilización de mecanismos y navegación autónoma.

En la manufactura, la Mecatrónica se ha servido de los modelos de sistemas a eventos discretos, y los ha aplicado para el diseño óptimo de líneas de producción así como la optimización de procesos ya existente. También ha ayudado a automatizar las líneas de producción y generar el concepto de manufactura flexible.

Antecedentes de la Mecatrónica son las máquinas de control numérico. En este tema los desarrollos mas recientes son: análisis, detección y control de vibraciones, y temperatura, en las herramientas de corte, diagnóstico de las herramientas de corte y prototipaje rápido, electroerosionado y síntesis por láser.

Las nanomáquinas son un área que se han beneficiado de los desarrollos de la Mecatrónica. Un ejemplo muy evidente es el desarrollo del disco duro. Las líneas de investigación más manejadas son: micromanejo, microactuadores y micromaquinado.

La biomecatrónica es la aplicación de la mecatrónica para resolver problemas de sistemas biológicos, en particular el desarrollo de nuevos tipos de prótesis, simuladores quirúrgicos, control de posición de instrumental médico (por ejemplo catéteres), sillas de ruedas y tele operación quirúrgica.