مقدمة

قسم هندسة الميكاترونيك في جامعة البعث هو أحد أقسام كلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية، تم افتتاحه عام 2007 م.

تعريف بهندسة الميكاترونيك

يستعمل المصطلح ميكاترونيك(Mechatronics) للدلالة على مجال هندسي واسع ومتشعب جداً، وهي الهندسة التي تكامل بين الهندسة الميكانيكية، الهندسة الكهربائية، هندسة الحاسوب وهندسة الإلكترونيات، ويتطور هذا المجال الهندسي بصورة مذهلة من يوم إلى آخر. يتضمن هذا المجال من الهندسة تصميم أي منتج (Product)يعتمد عمله على دمج أنظمة ميكانيكية وإلكترونية، يقوم بدور المنسق فيها منظومة تحكم (Control System).

ويُعرّف المعيار NF الفرنسي تحت الرقم E 01-010 الميكاترونك على النحو التالي: "النهج الذي يهدف إلى التكامل المستمر للميكانيك والالكترونيات ونظرية التحكم، وعلوم الحاسب الآلي في تصميم المنتجات والصناعات التحويلية، من أجل تحسين و/ أو تطوير وظائفه."

v      تاريخ هندسة الميكاترونيك

ظهرت كلمة ميكاترونيك لأول مرة في اليابان في أواخر الستينات واستعملت بعدها في أوروبا قبل أن تنتشر في كل أنحاء العالم. وتصميم أية منظومة ميكاترونيكية يتطلب هندسة الميكانيك، الإلكترونيات، التحكم(Control)، وهندسة الكومبيوتر بشكل أساسي. فمهندس الميكاترونيك يجب أن يكون قادرا على تصميم واستعمال الدارات الإلكترونية التماثلية والرقمية (Analog and Digital Circuits)، المعالجاتالصغرية (Microprocessors)، الآلات الميكانيكية، الحساسات (Sensors)، المحركات (Actuators)، وأنظمة التحكم كي يكون قادراً على الوصول إلى الأهداف المرجوة من تصميمه.

المنظومات الميكاترونيكية تدعى أحياناً بالأجهزة الذكية، لأنها يفترض أن تحاكي طريقة التفكير البشرية. اليوم، دخلت الميكاترونيك إلى كل الأجهزة تقريباً. فهي ليست مختصة بالروبوتات أو المصانع فقط. فمثلاً نجدها في الطيار الآلي ونجد هذا واضحاً في طيارة ايرباص Air Bus A380 الجديدة، إن الميكاترونيك هي المستقبل بعينه، وهي كما قال دافور هاروفات متخصص فني في معمل فورد للبحوث: "إن الميكاترونيك هي خليط من التكنولوجيا والأساليب، فهما يساعدانا في الحصول على منتج أفضل"، كما في بخاخ السيارة الإلكتروني (Electronic Fuel Injection System)، ومكابح الـ ABS في السيارات وفي الأدوات المنزلية كالغسالة الأوتوماتيكية وحتى في بعض ألعاب الأطفال.

v    الوصف

يُوّحد مهندسو الميكاترونيك مبادئ الميكانيك والإلكترونيات والحوسبة لإنشاء نظام أبسط وأكثر اقتصاداً وموثوقية.

يدرس طلابُ الميكاترونيك موادًا دراسية من مجالات علمية مختلفة وتشمل المجالات التالية:

·        الهندسة الكهربائية.

·        الهندسة الميكانيكية.

·        علوم المواد.

·        الهندسة الإلكترونية.

·        هندسة الكمبيوتر.

·        علوم الحاسب الآلي.

·        هندسة نظم التحكم.

·        الهندسة الضوئية.

·        علوم الروبوتات.

v    مجالات تطبيق هندسة الميكاترونيك

من مجالات تطبيق هندسة الميكاترونيك:

·        أجهزة التحكم المنطقي القابل للبرمجة (.(Programmable Logic Controller-PLC

·        أنظمة التحكم الإشرافي وجلب البيانات(.(Supervisory Control and Data Acquisition-(SCADA).

·        الأتمتة الصناعية وتقنياتها المتعددة.

·        المحركات التي تتحرك بمقدار وزاويه معين(Servo-mechanics).

·        نظم التحكم عن بعد.

·        هندسة الحاسوب.

·        الروبوتات.

·        الإبصارالحاسوبي ومعالجة الصورة.

·        أنظمة التحكّم بالآلات التي تُدار بالحاسوب مثل آلات الفرز.

·        الأنظمة الخبيرة في تقنيات الذكاء الاصطناعي.

·        أنظمة الميكاترونك.

·        الأنظمة الديناميكية .

·        الميكاترونيك كلغة جديدة لتسيير المركبات.

·        تقنيات أنظمة التحكّم.

·        أنظمة التصنيع المُعتمدة على الحاسوب.

·        التصميم بُمساعدة الحاسب.

·        المُتحكّمات الصغرية ((Microcontrollers.

v    التطبيقات الفعلية لهندسة الميكاترونيك

بالنسبة لمعظم أنظمة الميكاترونيك، لم تعد القضية الرئيسية هي كيفية تطبيق نظام تحكم من ناحية المبدأ، ولكن السؤال هو: بأي طريقة سيتم التحكم بالمحركات التي هي مصدر الطاقة الحركية. في مجال الميكاترونيك، يُستخدم نوعان من التقنيات لإنتاج الحركة وهما: محركات البيزو-إلكتريك، والمحركات الكهرومغناطيسية. وربما أكثر أنظمة الميكاترونيك شهرةً هو نظام التحكم في ضبط العدسة للكاميرا أو الأنظمة المضادة للاهتزاز في الكاميرات.

فيما يخص الطاقة، فإن أغلب التطبيقات تستخدم البطاريات. لكن اتجاهاً جديدا بدأ بالوصول وهو مبدأ الاعتماد على تجميع الطاقة، مما يتيح التحويل إلى الطاقة الكهربائية من أنواع الطاقة الأخرى كالطاقة الميكانيكية من الاهتزاز والصدمات، أو الطاقة الحرارية من التباين الحراري، وهلم جراً.

v    التطبيقات الصاعدة

يُعتبر مجالُ الميكاترونيك الحيوية مجالاً جديداً نشأ في حقل الميكاترونيك، ويهدف إلى دمج أجزاء ميكانيكية ضمن إنسان، عادة بشكل آلة صغيرة مثل هيكل خارجي.

مجال آخر ناشئ هو التصميم المركزي الإلكتروني ECAD/MCAD التصميم المشارك (التصميم الإلكتروني/الميكانيكي بمساعدة الحاسوب). يكونُ النظامُ إلكترونيًا، عندما يحدثُ الاندماج والتصميم المُشارك بين فريق التصميم وأدوات التصميم لنظامٍ مركزيٍ إلكتروني من جهة، وفريق التصميم وأدوات التصميم لهذه الأنظمة، بشكلٍ فيزيائي/ميكانيكي.

رئيس القسم

د. المهند مكي