Mécatronique - Mechatronics

Système mécatronique

La mécatronique , également appelée ingénierie mécatronique , est une branche interdisciplinaire de l'ingénierie qui se concentre sur l'intégration de systèmes d'ingénierie mécanique, électronique et électrique, et comprend également une combinaison de robotique , d' électronique , d' informatique , de télécommunications , de systèmes , de contrôle et d' ingénierie de produits .

À mesure que la technologie progresse au fil du temps, divers sous-domaines de l'ingénierie ont réussi à s'adapter et à se multiplier. L'intention de la mécatronique est de produire une solution de conception qui unifie chacun de ces différents sous-domaines. A l' origine, le domaine de la mécatronique devait être rien de plus qu'une combinaison de la mécanique et de l' électronique, d' où le nom étant un portemanteau de mecha nics et elec tronique ; cependant, à mesure que la complexité des systèmes techniques continuait d'évoluer, la définition avait été élargie pour inclure des domaines plus techniques.

Le mot mécatronique est originaire du japonais-anglais et a été créé par Tetsuro Mori, un ingénieur de Yaskawa Electric Corporation . Le mot mécatronique a été enregistré en tant que marque par la société au Japon sous le numéro d'enregistrement "46-32714" en 1971. La société a ensuite publié le droit d'utiliser le mot au public, et le mot a commencé à être utilisé dans le monde entier. Actuellement, le mot est traduit dans de nombreuses langues et est considéré comme un terme essentiel pour l'industrie automatisée avancée.

Beaucoup de gens considèrent la mécatronique comme un mot à la mode synonyme d' automatisation , de robotique et d'ingénierie électromécanique .

La norme française NF E 01-010 donne la définition suivante : « approche visant à l'intégration synergique de la mécanique, de l'électronique, de la théorie de l'automatisme et de l'informatique au sein de la conception et de la fabrication d'un produit, afin d'améliorer et/ou d'optimiser sa fonctionnalité ».

La description

Le diagramme d'Euler aérien du site Web de RPI décrit les champs qui composent la mécatronique

Un ingénieur mécatronique réunit les principes de la mécanique, de l'électronique et de l'informatique pour générer un système plus simple, plus économique et plus fiable. Le terme « mécatronique » a été inventé par Tetsuro Mori, l'ingénieur principal de la société japonaise Yaskawa en 1969. Un robot industriel est un excellent exemple de système mécatronique ; il comprend des aspects de l'électronique, de la mécanique et de l'informatique pour effectuer ses tâches quotidiennes.

L'ingénierie cybernétique traite de la question de l' ingénierie de commande des systèmes mécatroniques. Il est utilisé pour contrôler ou réguler un tel système (voir théorie du contrôle ). Grâce à la collaboration, les modules mécatroniques réalisent les objectifs de production et héritent de propriétés de fabrication flexibles et agiles dans le schéma de production. Les équipements de production modernes sont constitués de modules mécatroniques intégrés selon une architecture de contrôle. Les architectures les plus connues impliquent la hiérarchie , la polyarchie , l' hétérarchie et l'hybride. Les méthodes pour obtenir un effet technique sont décrites par des algorithmes de contrôle , qui peuvent ou non utiliser des méthodes formelles dans leur conception. Les systèmes hybrides importants pour la mécatronique comprennent les systèmes de production , les entraînements synergiques, les rovers d'exploration planétaire , les sous-systèmes automobiles tels que les systèmes de freinage antiblocage et l'assistance à la rotation, et les équipements de tous les jours tels que les caméras à mise au point automatique, la vidéo, les disques durs , les lecteurs de CD et les téléphones.

Structure du cours

Les étudiants en mécatronique suivent des cours dans divers domaines :

Applications

Implémentations physiques

La modélisation mécanique fait appel à la modélisation et à la simulation de phénomènes physiques complexes dans le cadre d'une approche multi-échelles et multi-physiques. Cela implique de mettre en œuvre et de gérer des méthodes et outils de modélisation et d'optimisation, qui s'intègrent dans une approche systémique. La spécialité s'adresse aux étudiants en mécanique qui souhaitent s'ouvrir à l'ingénierie des systèmes, et capables d'intégrer différentes physiques ou technologies, ainsi qu'aux étudiants en mécatronique qui souhaitent approfondir leurs connaissances en techniques d'optimisation et de simulation multidisciplinaire. La spécialité forme les étudiants aux méthodes de conception robustes et/ou optimisées de structures ou de nombreux systèmes technologiques, et aux principaux outils de modélisation et de simulation utilisés en R&D. Des cours particuliers sont également proposés pour des applications originales (composites multi-matériaux, transducteurs et actionneurs innovants , systèmes intégrés, …) pour préparer les étudiants à la percée à venir dans les domaines couvrant les matériaux et les systèmes. Pour certains systèmes mécatroniques, la question principale n'est plus comment mettre en œuvre un système de contrôle, mais comment mettre en œuvre des actionneurs. Dans le domaine mécatronique, principalement deux technologies sont utilisées pour produire un mouvement/mouvement.

Variante du domaine

Une variante émergente de ce domaine est la biomécatronique , dont le but est d'intégrer des pièces mécaniques à un être humain, généralement sous la forme de gadgets amovibles comme un exosquelette . Il s'agit de la version "réelle" du cyberware .

Une autre variante est le contrôle de mouvement pour la mécatronique avancée, actuellement reconnue comme une technologie clé en mécatronique. La robustesse de la commande de mouvement sera représentée en fonction de la rigidité et servira de base à la réalisation pratique. La cible de mouvement est paramétrée par la raideur de contrôle qui peut être variable selon la référence de la tâche. La robustesse du mouvement du système nécessite toujours une très grande rigidité dans le contrôleur.

L'avionique est également considérée comme une variante de la mécatronique car elle combine plusieurs domaines tels que l' électronique et les télécommunications avec l' ingénierie aérospatiale .

Internet des objets

L' Internet des objets (IoT) est l' interconnexion de dispositifs physiques, intégrés à l' électronique , aux logiciels , aux capteurs , aux actionneurs et à la connectivité réseau qui permettent à ces objets de collecter et d'échanger des données .

L'IoT et la mécatronique sont complémentaires. De nombreux composants intelligents associés à l'Internet des objets seront essentiellement mécatroniques. Le développement de l'IoT oblige les ingénieurs mécatroniques, les concepteurs, les praticiens et les éducateurs à rechercher les manières dont les systèmes et composants mécatroniques sont perçus, conçus et fabriqués. Cela leur permet de faire face à de nouvelles problématiques telles que la sécurité des données, l'éthique machine et l'interface homme-machine.

Voir également

Les références

Sources

  • Bradley, Dawson et al., Mechatronics, Electronics in products and process , Chapman et Hall Verlag, Londres , 1991.
  • Karnopp, Dean C., Donald L. Margolis, Ronald C. Rosenberg, System Dynamics: Modeling and Simulation of Mechatronic Systems , 4e édition, Wiley, 2006. ISBN  0-471-70965-4 Livre le plus vendu sur la dynamique des systèmes utilisant l'approche des graphes de liaison.
  • Cetinkunt, Sabri, Mécatronique , John Wiley & Sons, Inc, 2007 ISBN  9780471479871
  • James J. Nutaro (2010). Construction de logiciels de simulation : théorie et algorithmes, avec applications en C++ . Wiley.
  • Zhang, Jianhua. Ingénierie de la mécatronique et de l'automatisation. Actes de la Conférence internationale sur la mécatronique et l'ingénierie de l'automatisation (ICMAE2016). Xiamen, Chine, 2016.

Lectures complémentaires

Liens externes