Kas ir mehatronikas inženierija?

Pirmais mehatronikas inženierijas aspekts ir mehāniskais aspekts. Mašīnbūve ir saistīta ar fizisko konstrukciju projektēšanu mašīnā. Pamatā mašīnbūve ir mehānikas zinātne, kas ir fizikas nozare, kas pievēršas liela mēroga kustībā esošajiem spēkiem un matērijai. Vēl viena veicinoša joma ir materiālu zinātne, kas var sniegt inženieriem materiālu komplektu, ko izmantot produktu projektēšanā. Automašīnā mehāniskais aspekts ietvertu, piemēram, virsbūvi, šasiju un dzinēju.

Vēl viena nepieciešama mehatronikas inženierijas sastāvdaļa ir elektroniskais aspekts. Elektroniskā inženierija ir saistīta ar praktisku ierīču projektēšanu, kas izmanto elektriski uzlādētu daļiņu kustību. Šo elektroenerģijas plūsmu var izmantot gan enerģijas, gan informācijas transportēšanai. Elektrisko enerģiju var izmantot, lai darbinātu mehatronisko ierīci, izmantojot elektromotoru. Sensoru radīto informāciju var pārvaldīt ar centrālo vadības sistēmu.

Pēdējais elements, kas nepieciešams mehatronikas inženierijā, ir sava veida kontrole. Kontroles teorija ir saistīta ar kāda optimāla stāvokļa saglabāšanu dinamiskā sistēmā. Tas darbojas, iegūstot atgriezenisko saiti par pašreizējo stāvokli vidē, pieņemot lēmumu un pēc tam izdodot komandas, lai veiktu kādu darbību. Kad objekts atrodas tālāk no tā optimālā stāvokļa, tas var reaģēt spēcīgāk, lai sasniegtu šo stāvokli. Mehatroniskajā ierīcē vadību parasti pārvalda mikroprocesors — viena integrēta shēma ar centrālās apstrādes iespēju.

Mehatroniskās ierīces ir plaši izplatītas daudzās sabiedrībās. Piemēram, automašīna apvieno mehāniskās sistēmas ar elektriskām sistēmām un centrālo datoru. Daudzi elektriskie sensori nosaka informāciju par automašīnas stāvokli, piemēram, tās ātrumu, degvielas līmeni un dzinēja temperatūru. Šie signāli pa elektriskiem ceļiem tiek transportēti uz automašīnas datoru, kas pieņem lēmumus par to, kā reaģēt. Ja degvielas līmenis ir pārāk zems vai dzinējs ir pārāk karsts, dators var izdot komandu, lai parādītu operatoram brīdinājuma ziņojumu.

Automašīnā lēmumu pieņemšanas uzdevumu dala dators un operators. No otras puses, daudzas mehatronikas ierīces reāllaikā nedarbina cilvēki. Kosmosa kuģiem bieži ir jāizmanto borta datori, lai pieņemtu lēmumus reāllaikā, jo starp kosmosa kuģi un Zemi ir sakaru aizkave. Marsa izpētes roveriem bija vairāku minūšu saziņas aizkave, un tāpēc tie izmantoja centrālo datoru, lai pieņemtu daudzus ātrus navigācijas lēmumus. Ja nebūtu šīs iespējas, līdz brīdim, kad operatori uz Zemes pamanīja draudus, roveri varētu nokrist no dzegas vai iestrēgt pie kāda objekta.