الاثنين، 24 ديسمبر 2018

تطور Mechtronics ميكاترونكس كنموذج التصميم المعاصر

أدت الثورات الصناعية وأشباه الموصلات وتطور المعلومات إلى تقدم تكنولوجي كبير في تصميم وتشغيل المنتجات الهندسية.
مكنت الثورة الصناعية من تطوير تصميم المنتجات والعمليات و تطبيق هذا التطوير علي الأنشطة الصناعية.كما أدي تطور التصميمات الهندسية في هذه الحقبة الي تنوع عمليات نقل الحركة والاستشعار والتحفيز والحوسبة باستخدام المكونات الميكانيكية مثل الكاميرات والتروس والأذرع والوصلات وما الي ذلك . لسوء الحظ ، تعاني الأنظمة الميكانيكية البحتة من عدم القدرة على تضخيم ( تكبير ) الطاقة وفقدان الطاقة بسبب التفاوتات ، والقصور الذاتي ، والاحتكاك (Tse and Morse، 1989).

ثورة أشباه الموصلات Semiconductor

أنتجت ثورة أشباه الموصلات التي أدت إلى تطوير تقنية الدوائر المتكاملة (IC) التأثير الرئيسي الكبير على تصميم المنتجات الهندسية. على جانب التشغيل ، من خلال التكلفة الفعالة ، الأحجام المصغرة ، إلكترونيات الطاقة لتضخيم الطاقة بشكل فعال ، توفر تكنولوجيا أشباه الموصلات وسيلة عملية لتوصيل المستويات المطلوبة من الطاقة إلى الأجهزة الميكانيكية عبر الوسائل الكهربائية. وبالمثل ، فإن تكنولوجيا أشباه الموصلات ، على جانب اﻻستشعار ، توفر القدرة على تكييف وترميز القياسات المادية بوصفها إشارات تناظرية / رقمية. علاوة على ذلك ، توفر الإلكترونيات لقياس الكميات الفيزيائية و تحويلها إلي إشارة كهربائية رقمية او تناظرية ،حيث ان  القدرات الحاسوبية بدائية في الأجهزة الميكانيكية. وقد أدت التطورات السريعة في أجهزة الاستشعار الكهروميكانيكي وتشغيلها ، والتي بدأت في القرن الماضي ، إلى زيادة اعتماد تصميم وتشغيل الأجهزة الميكانيكية علي تكنولوجيا أشباه الموصلات.

ثورة المعلومات Information Revolution

في العقود الختامية من القرن العشرين ، حيث شهدت صناعات أشباه الموصلات وتكنولوجيا المعلومات نموًا هائلاً ، أصبحت أجهزة الكمبيوتر في كل مكان ورخيصة الثمن و أسعارها في متناول الأغلبية و كأنها توزع مجانا 😀. بدأ التحول الهائل في تصميم وتشغيل الأجهزة والأنظمة الميكانيكية في الظهور ، مع ظهور تكنولوجيا المعلومات باعتبارها أداة تمكين التكنولوجيا التي تنقل الذكاء إلى العديد من المنتجات والعمليات والآلات. بدأت المعالجات الدقيقة باستبدال المكونات الميكانيكية الدقيقة ، على سبيل المثال ، عمود كامات ذو تشكيل دقيق ، والذي في العديد من التطبيقات يعمل كجهاز توقيت. بالإضافة إلى ذلك ، توفر برمجة المعالجات الدقيقة أصبح بديلاً مرنًا متعدد الاستخدامات لأجهزة الكمبيوتر التناظرية / الرقمية. أصبحت الآن أجهزة الكمبيوتر الكهربائية والميكانيكية المتكاملة قادرة على تحويل ، نقل ، ومعالجة كل من الطاقة المادية والطاقة الافتراضية (المعلومات). وهكذا ، بدأ المهندسون في السنوات الأخيرة في تطوير منتجات وعمليات عالية الكفاءة عن طريق الاختيار الحكيم ودمج أجهزة الاستشعار ، والمحركات ، وتكييف الإشارات ، وإلكترونيات الطاقة ، وخوارزميات القرار والتحكم ، وأجهزة وبرامج الكمبيوتر.