مهندسی مکاترونیک

- آقای تسورو موری یک مهندس ژاپنی شرکت یاسکاوا، در سال ۱۹۶۹ میلادی واژهٔ مکاترونیک را ابداع کرد و به‌کار برد. واژهٔ مکاترونیک جایگزین واژهٔ سیستم‌های الکترومکانیکی شد و تا حدی کمتر هم به‌جای مهندسی کنترل و اتوماسیون به‌کار گرفته‌می‌شود.

از لحاظ شخصیتی، رشته مهندسی مکاترونیک مناسب افرادی است که دارای ویژگی‌های زیر بوده و یا به دنبال یافتن این توانایی‌‌ها باشند:

• بودن جزئی از تیم و انجام‌ کارها به صورت تیمی
• یافتن پایه و دید کلی در اکثر علوم و ایجاد درک عمیق در آن‌ها با گذر زمان و کسب تجربه
• سخت‌کوشی و تلاش زیاد
• توانایی ایجاد ارتباط بالا
• مدیریت و رهبری تیم
• لذت بردن از تکنولوژی و فناوری‌های جدید
• تلفیق تئوری با تجربه و انجام کارهای عملی
• خلاقیت و ایجاد ایده‌های نو
• تفکر و تحلیل و ارائه راه‌حل
• قدرت تصمیم‌گیری بالا

علاقه‌مند به ریاضیات، فیزیک، مکانیک و ساخت ربات یک مهندس مکاترونیک موفق، بهتر است در دانشگاه‌ در یکی از رشته‌های رباتیک و یا مکاترونیک ادامه تحصیل دهید و همیشه به روز باشد.

اگر رشته‌های اصلی دانشگاهی را به دریاچه‌هایی با عمق زیاد تشبیه کنیم، مهندسی مکاترونیک و رباتیک دریایی پهناور با عمق کمتر به حساب می‌آیند و برای دانش آموختگان این رشته، مناسب‌تر است تا بسته به گرایش و به منظور رسیدن به سطوح علمی بالاتر همواره عمق یادگیری خود را افزایش دهند.

- علم مهندسی سایبرنتیک، با مسئلهٔ مهندسی کنترل سیستم‌های مکانیکی سر و کار دارد. مکاترونیک برای کنترل یا تنظیم چنین سیستم‌هایی به‌کار گرفته می‌شود(نظریه کنترل، یا به فارسی نظریه کنترل را ببینید). با پیوست ماژول‌های مکاترونیک، اهداف تولید دست‌یافتنی می‌شود. همچنین قابلیت در دسترس‌بودن و انعطاف‌پذیری در مجموعهٔ تولید به‌دست می‌آید. تجهیزات تولید مدرن شامل ماژول‌های مکاترونیکی می‌شود که بر مبنای یک ساختار کنترلی هدفمند، در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. شناخته‌شده‌ترین ساختارها عبارتند از: ارتباط زنجیره‌ای و ترکیبی. روشهایی برای دست‌یابی به یک اثر فنی به وسیله الگوریتم‌های کنترل بیان می‌شوند، که ممکن است از روش‌های ساخت‌یافته در طرح استفاده شود یا خیر. در رشتهٔ مکاترونیک، سیستم‌های هایبرید مهم شامل: سیستم‌های تولید، راه‌اندازهای هَمکُـنِشی، روبات‌های اکتشاف فضایی، زیرسیستم‌های خودکار از قبیل سیستم‌های ترمزگیری ضدقفل، همچنین تجهیزاتی پر کاربرد در زندگی روزانهٔ ما، از جمله دوربین‌های عکاسی با قابلیت تنظیم خودکار تصویر، ویدئو، دیسک‌های سخت، پخش‌کننده‌های لوح فشرده، ماشین‌های لباسشویی و … می‌شود. یک فرد با درجه مهندسی مکاترونیک، معمولاً درس‌هایی در موضوعات ریاضیات مهندسی، مکانیک، طراحی اجزای ماشین، طراحی مکانیکی، ترمودینایک، مدارات و سیستم‌ها، الکترونیک و مخابرات، نظریه کنترل، برنامه‌نویسی، پردازش سیگنال‌های دیجیتالی، مهندسی قدرت، رباتیک را می‌گذراند و معمولاً یک پایان‌نامه در سال آخر خواهد داشت.

اتوماسیون. سرو مکانیک. حس‌گرها و سیستم‌های کنترل. مهندسی اتومبیل، در طرح زیرسیستم‌ها از قبیل سیستم‌های ترمزگیری ضدقفل. مهندسی کامپیوتر، در طرح مکانیزم‌هایی مانند راه‌اندازهای کامپیوتری.سیستم‌های نظامی

این رشته به گرایش های مختلفی تقسیم میشود که میتوان به خودکارسازی[1]، نانومکاترونیک[2]، بیومکاترونیک[3]، طراحی رباتها و سیستم‌های مکاترونیکی[4] و ارتباط جنبی انسان ، ماشین و کامپیوتر[5] اشاره کرد.

پیشنهاد می‌شود اگر به این رشته علاقه‌مندید و یا بدنبال اشتغال در شرکت های بزرگ هستید به دلیل آشنایی نسبی با رشته های مهندسی مکانیک، مهندسی برق، مهندسی کامپیوتر، مهندسی رباتیک و مهندسی خودرو به سراغ این کتاب‌های این رشته ها رفته و تخصص خود را راجب این رشته ها بالاتر ببرید. و خود را فقط محدود به آشنایی سطحی دروس خود رشته مکاترونیک نکنید.

و اگر علاوه بر مهندسی به حوزه های زیستی و پزشکی نیز علاقه‌مندید میتوانید به سراغ گرایش بیومکاترونیک بروید.

البته این گرایش هنوز در ایران موجود نیست ولی دانشگاه علم و صنعت دارای آزمایشگاهی مربوط به این حوزه است و دانشجویان علاقه‌مند این رشته میتوانند با یادگیری خودخوانده زیست و پزشکی این رشته را فرا بگیرند. به دلیل نو بودن این رشته (بیومکاترونیک) و سودده بودن شرکت‌های دانش‌بنیان دانشجویان می‌توانند به صورت خودخوانده حوزه های زیستی و پزشکی را فرا گیرند.

درسال‌های گذشته به منظور گسترش و پیشبرد علمی - تخصصی و ایجاد شبکه ارتباطی میان صاحب نظران، پژوهشگران و کارشناسان و بهبود بخشیدن به امور آموزشی و پژوهشی در زمینه‌های مرتبط با علم مکاترونیک، انجمن مکاترونیک در ایران تشکیل گردیده‌است. انجمن مکاترونیک ایران متولی آکادمیک این رشته در ایران است. این انجمن نخستین مجلهٔ علمی ترویجی مکاترونیک ایران را نیز در دستور کار دارد.[6] امروزه زمینه تخصصی مکاترونیک در همه جای جهان شناخته شده‌است. تعداد مجلات علمی و کنفرانس‌های مختص رشته مکاترونیک نیز به صورتی فراگیر در حال گسترش است. در حوزه صنعت نیز شرکت‌های بین‌المللی با بهره‌گیری از این تخصص اقدام به تولید و عرضه محصولاتی کرده‌اند که طیف آن از دوربین‌های پیشرفته، ربات‌های انسان گون، دستگاه‌های پزشکی و خودروهای هوشمند گرفته تا محصولات بدیع نظامی و هوا فضایی است. علم مکاترونیک در ایران نیز سابقه‌ای ۱۰ تا ۲۰ ساله داشته، و با توجه به کاربرد روزافزون محصولات پیچیده و مرکب در صنایع کشور، ضرورت ایجاد ساختارهای جدید برای توسعه دانش مکاترونیک و تربیت نیروهای متخصص روز آمد اهمیت ویژه‌ای پیدا کرده‌است. با توجه به ماهیت میان رشته‌ای دانش مکاترونیک و حجم وسیعی از تولیدات عملی کشور که عملاً ارتباط مستقیمی با تخصص مکاترونیک دارند، تأسیس دوره‌های آموزشی مکاترونیک در هنرستان‌های فنی، آموزشکده‌ها و دانشگاه‌ها، به عنوان محملی برای تشویق و تسهیل تعاملات عملی و فناوری ضروری به نظر می‌رسید. با توجه به تولید دستگاه‌های هوشمند، نیاز به این رشته نمود بسیاری پیدا کرد. امروزه از لوازم خانگی، خودروها تا صنایعی مثل پالایشگاه، نیروگاه، پتروشیمی و سیمان نیز از کاربردهای این علم استفاده می‌کنند.

این رشته به پنج گرایش بیومکاترونیک، نانومکاترونیک، طراحی رباتها و سیستم‌های مکاترونیکی، خودکارسازی (اتوماتیک و کنترل تولید) و ارتباط جنبی انسان ، ماشین و کامپیوتر تقسیم می‌گردد. در حقیقت توسط این علم می‌توان سیستم‌های مکانیکی را به صورت خودکار درآورد. سیستم‌های ترمز ABS در اتومبیل، دستگاه‌های CNC و کلیه سیستم‌های اتوماسیون را می‌توان از نمونه‌های بارز این علم دانست.

• یک زمینه از جنبه‌های متنوعی که مکاترونیک به آن وارد شده، رشته بیومکاترونیک است. هدف بیومکاترونیک، یک‌پارچه‌سازی بخش‌های مکانیکی با اجزای بدن انسان (معمولاً جایگزینی یک قطعه از اسکلت با قطعات کوچک مکانیکی) است. این یک نسخه از واقعیت زندگی با ابزارهای مجازی است.(دانشگاه)

• یکی دیگراز جنبه‌های متنوعی که مکاترونیک به آن وارد شده، نانومکاترونیک است که به ساخت دستگاه‌ها و سیستم‌های مکاترونیکی در ابعاد نانو می‌پردازد.

• رباتیک شاخه‌ای میان رشته‌ای از مهندسی و علم است که شامل مهندسی مکانیک، مهندسی برق و علوم رایانه و چند رشته دیگر می‌شود. رباتیک شامل طراحی، ساخت، راه اندازی و استفاده از رباتها می‌شود. امروزه رباتیک یک حوزه از علم با رشد سریع است. هم‌زمان با ادامه پیشرفتهای تکنولوژی؛ تحقیق، طراحی و ساخت رباتهای جدید در خدمت اهداف عملی متعددی در حوزه‌های خانگی، صنعتی و نظامی انجام می‌گیرد. بسیاری از رباتها برای انجام شغلهای خطرناک برای مردم انجام وظیفه می‌کنند، مانند کار کردن در خنثی سازی بمب، یافتن بازمانده‌های زیر آوارهای غیر پایدار، مین یابی یا جستجوی کشتی‌های غرق شده.

• مهندسی خودرو به عنوان مادر کلیه رشته‌های منشعب از مهندسی مکانیک شناخته می‌شود، زیرا مهندسی مکانیک با صنعت خودرو آغاز گردید و مکانیزمها و تکنیک‌های و تجربیات حاصل از آن در بخش‌های دیگر بکار گرفته شد و با ترکیب عناصر مکانیکی، الکتریکی، الکترونیکی، نرم‌افزار و ایمنی به عنوان کاربردی در طراحی، ساخت موتور سیکلت، خودرو و کامیون به کار گرفته شد. همچنین این مهندسی در تجهیزات خودرو مانند طراحی زیر سیستم‌هایی مثل سیستم‌های ضد قفل ترمز به کار می‌رود. این رشته در کشورهای پیشرفته تا سطح دکترا و در شاخه‌های گوناگون توسعه یافته‌است.

• علوم پزشکی: ساخت تجهیزات پزشکی همچون صندلی و میزهای مکاترونیکی و هوشمند، دستگاه‌های تصویر برداری‌ پزشکی هوشمند، شناسایی بیماری و شناسایی روش درمان، ربات‌ها جراح جهت انواع جراحی‌ها و رفع مشکلات موجود در جراحی‌های معمول و ربات‌های سیار برای کمک و نگهداری از بیمار و تحویل دارو، هوشمندسازی آزمایشگاه‌های مجهز و غیره
• صنایع هوافضا: تجهیزات فضایی، ربات‌ها فضایی و استفاده از ربات‌ها در تولید صنایع فضایی و ارتباطات رادیویی هوشمند و غیره
• مهندسی مکانیک: استفاده از تجهیزات مکاترونیکی و ربات‌ها در صنایع خودروسازی، طراحی و ساخت خودروها، تجهیز کردن الکترونیک خودروها، هوشمندسازی خودروها و غیره، استفاده از تجهیزات مکاترونیکی و ربات‌ها در صنایع دفاعی، ماشین‌سازی، معادن، مترو، کنترل ترافیک و غیره
• مهندسی الکترونیک: تجهیزات پیشرفته و هوشمند، طراحی و ساخت مدارات مختلف و غیره
• مهندسی کنترل: ساخت و کنترل ربات‌ها و تجهیزات پیشرفته و کنترل انواع تجهیزات موجود در صنعت
• مدیریت: مدیریت واحدهای صنعتی، مدیریت تیم‌ها در بخش‌های مختلف صنعت و کنترل پروژه، کنترل کیفیت و غیره

این رشته به دلیل اینکه دربرگیرنده چند علم و رشته مختلف است و از همه مهم تر به دنبال دید یکپارچه سیستم ها و دستگاه ها و ... است وضعیت نسبتاً خوبی از لحاظ بازار کار دارد و فارغ‌التحصیلان آن میتوانند در شرکت های مختلف خودروسازی نظیر ایران‌خودرو، سایپا و ... و یا شرکت های نفت، پتروشیمی، ماشین سازی تبریز، ماشین سازی اراک، هپکو و ... استخدام شوند.

پیشنهاد میشود به دلیل همپوشانی و شباهت بسیار زیاد با رشته مهندسی مکانیک، مهندسی برق، مهندسی کامپیوتر، مهندسی رباتیک و مهندسی خودرو دانشجویان این رشته به یک یا چند عدد از رشته های نام برده مسلط شوند تا وضعیت اشتغال شما بسیار بالا رود.

به صورت خلاصه میتوان گفت وضعیت اشتغال این رشته بدلیل اشباع نبودن و نوین بودن آن وضعیت مناسبی است. اما اگر دانشجویان به یک یا چند عدد از رشته های بالا مسلط شوند احتمال استخدام شدن آنها در شرکت های مختلف به حد بسیار زیادی بالا میرود.

• رباتیک
• مهندسی
• نانومکاترونیک
• بیومکاترونیک
• مهندسی خودرو
• مهندسی مکانیک
• مهندسی کامپیوتر
• مهندسی الکترونیک

برای کسب اطلاعات بیشتر به زبان فارسی، متن‌های زیر را مطالعه فرمایید.

• انجمن مکاترونیک ایران
• تضاد رباتیک با مکاترونیک
• چارت کارشناسی مهندسی مکاترونیک
• دروس کارشناسی ارشد مهندسی مکاترونیک

• مجله خط مهندسی
• مکاترونیک دانشگاه سایمون فریزر
• مکاترونیک دانشگاه واترلو
• کتاب مکاترونیک و رباتیک
• فصلنامه علمی ترویجی انجمن مکاترونیک ایران