تعريف بعلم الميكاترونيات والروبوتات وفروعه، ومصادر مفتوحة لإتقانها

تعريف بعلم الميكاترونيات والروبوتات وفروعه، ومصادر مفتوحة لإتقانها

علم الميكاترونيات هو علم هندسي متعدد الفروع، يشمل مزيجًا من الهندسة الميكانيكية، الهندسة الكهربية، هندسة التحكم، والنمذجة والمحاكاة والبرمجة والذكاء الاصطناعي، ويعد علم الروبوتات من أهم تطبيقات علم الميكاترونيات في الوقت الحالي وعلى ما يبدو من دراسات السوق أنه من العلوم سريعة النمو بسبب ما ظهر له من تطبيقات شتي في حياتنا، بداية من تنظيف أركان المنزل ومساعدة الإنسان في القيام بالمهام المملة والخطرة، أو حتى أخذ مكان الإنسان في القيام بها، وحتى التطبيقات العسكرية واستكشاف الفضاء وصيانة وكالة الفضاء الدولية.

و نظرًا لأهمية هذا العلم سوف نذكر تعريفًا لكل مجال من مجالات علم الميكاترونيات وبعض المصادر المفتوحة على الإنترنت حتى نتمكن من تعلم هذا العلم الممتع والجديد نسبيًا:

1- الهندسة الميكانيكية :
علم الميكاترونيات يعتمد بشكل كبير على عدة أفرع من الهندسة الميكانيكة، مثل التصميم الميكانيكي، ونظرية الآلات، ودراسة الاتزان في حالتي السكون والحركة من Classical Mechanics وهو من فروع الفيزياء ولكن مهندسي الميكانيكا من أكثر التخصصات التي تتعامل مع هذا العلم، لذلك سوف نلحقه بها.

بالنسبة لهندسة التصميم الميكانيكي، يتم دراسة كيفية تأثير أنواع الأحمال المختلفة على المواد، وبناءً على ذلك يتم تحديد نوع المادة المناسبة للتطبيق المعين الذي نهتم به، بعد ذلك يتم عمل نموذج في برنامج رسم هندسي CAD Program لكل من هذه الأجزاء على حدة، ثم تجميعها بعد اختيار الأبعاد المناسبة والمواد المستخدمة في التصميم في رسم تجميعي Assembly Drawing، وبعد هذه الخطوة تأتي المحاكاة، حيث يتم تعريض التصميم للأحمال المتوقعة سواء كانت ثابتة أو متغيرة والتي تم التصميم على أساسها، ومقارنة الأحمال على الأجزاء بالأحمال التي تم حسابها في خطوة التصميم السابقة، والتأكد من أن التصميم آمن تمامًا، بعد ذلك يتم عمل رسومات التشغيل Working Drawing وهي التي تستخدم في تصنيع الأجزاء التي تم تصميها لتصبح موجودة في الواقع.

بالنسبة لنظرية الآلات، فإن المطلوب هو تخليق نوع معين من الحركة Motion Synthesis وقد تكون الحركة المطلوبة حركة خط أو نقطة على حسب التطبيق، ومن ثم يتم دراسة Position Analysis وتحليل السرعة والعجلة ثم القوى (ولاحظ هنا أن عند هذه النقطة، التي يتم فيها تحديد القوى ندخل في خطوة التصميم الميكانيكي السابقة، وهكذا هذا العلم متداخل)
دراسة الحركة Dynamics Analysis تأتي للتأكد من أن التصميم يعمل بشكل صحيح في بيئة المحاكاة، فلا تتداخل أجزاء التصميم الكلي الذي تم تجميعه، والتأكد من أنها تنتج الحركة المطلوبة، ويمكن استخدام برامج CAD في هذا وقد يتوقف دورها على إنتاج حركة صورية Animation فقط ومن ثم لا تنتج حسابات يمكن الاعتماد علىها في دراسة الحركة، أو استخدام برنامج مخصص لهذه الدراسة بالذات مثل MSC Adams أو SIMULINK SimMechanics.





يمكنك فهم دراسة السكون والحركة Statics and Dyn7amics من كورسيرا مجموعة رائعة وهي حسب ترتيب المستوى كالآتي :

https://www.coursera.org/learn/engineering-mechanics-statics

https://www.coursera.org/learn/engineering-mechanics-statics-2?fbclid=IwAR25hV7cT-Alm_WGliMSh36VOfWUFsjWeO4NvIzh8_k8pf-on2GOZ-d-UIk

https://www.coursera.org/learn/dynamics

https://www.coursera.org/learn/motion-and-kinetics

يمكنك تعلم أساسيات التصميم Mechanics of Materials من هذه المصادر:






http://ow.ly/MTKnW

http://ow.ly/MTKts

والمصدرالتالي عبارة عن أساسيات لبرنامج SolidWorks:

http://ow.ly/MTKzr

والمصدر التالي عبارة عن أساسيات لبرنامج CATIA:

http://ow.ly/MTNgw

وللعلم، كل من CATIA & SolidWorks تنتجهما نفس الشركة، لكن SolidWorks أشهر بين الطلاب لأن سعره أقل، وهو تقريبًا يحتوي على كل إمكانيات CATIA المشهور في الشركات أكثر، والذي يكون أفضل في حال بناء مشاريع ضخمة، يوجد برامج أخرى وبالطبع يوجد على يوتيوب شرح لها، والأفضل هو التعامل مع برنامج واحد وإتقانه تمامًا.





2- الهندسة الكهربية :
نظرية الدوائر الكهربية والغرض منها في الصورة الكبيرة للنظام الميكاتروني هو تغذية المحركات Actuators بالطاقة المطلوبة، وتعديل خرج الحساسات ليناسب التعامل مع نظام التحكم، ويكون الهدف غالبًا عمل تنقية لخرج الحساسات، من الترددات العليا التي تتداخل معها قبل عمل تكبير لها، لتتناسب مع دخل نظام التحكم.

يمكنك بناء معرفة بفهم واضح للمبادئ الأساسية لتحليل الدوائر والتعرف على العناصر الأساسية فيها، وتطبيقاتها في الأجهزة المحيطة بنا،عن طريق متابعة سلسلة الدوائر الكهربية الخطية من معهد ولاية جورجيا للتكنولوجيا على موقع كورسيرا :

https://www.coursera.org/course/circuits

يتبع هذه السلسلة في طريق إتقان هذه الجزئية سلسلة أخرى بعنوان مقدمة لعلم الإلكترونيات، يتناول دراسة بمستوى أعلى من سابقه لبعض العناصر الإلكترونية، مثل المكبر OP-Amp الدايود والترانزستور وتصميم الفلاتر من هنا :

https://www.coursera.org/course/introtoelectronics





3- النمذجة والمحاكاة والتحكم :
الهدف الأساسي من هذه الخطوة هو تصميم نظام التحكم وتحديد قدرة المحركات المطلوبة لتحريك الروبوت، ولاحظ التداخل بين فروع هذا العلم، ففي الخطوة الأخيرة من الهندسة الميكانيكية لدينا نموذج تم عمله في برنامج تصميم ميكانيكي ثم في برنامج تحليل للحركة، وهكذا يكون لدينا نموذج ولا نحتاج إلي هذه الخطوة هنا، وقد يتم تمثيل النظام عن طريق معادلة تفاضلية في Time domain أو Transfer Function في الـ S-Domain أو عن طريق تعريف النظام بمجموعة من المدخلات ومجموعة مقابلة من المخرجات الصحيحة كما يحدث في System Identification ونخلص من هذه النقطة إلى أنه يمكن أن يتم بناء النموذج بطرق عديدة، والاختلاف بينها يكون في مستوي الدقة المقبول.
المحاكاة هي عبارة عن حل المعادلات التي تصف النظام الذي نريد دراسة سلوكه بناءً على بعض المدخلات، بفرض أن لدينا نظام مثل ذراع روبوت ينقل شيء من مكان لآخر أو يقوم بعملية لحام أو دهان، بعد عمل النموذج تتم المحاكاة يتم فيها إدخال قيم معينة للمحركات في مفاصل الذراع من أجل أن يقوم بالمهمة المرغوبة، وغالبًا نجد أن النظام لا يقوم بالأمر المطلوب بمستوى الآداء المرضي مثل السرعة أو الثبات عند الوضع النهائي، أو أن النظام غير متزن أصلًا وهنا يأتي تصميم نظام التحكم.
الهدف الأساسي لنظام التحكم هو جعل المنظومة التي تم عمل نموذج لها متزنة بالكامل، وبعد ذلك يتم وضع تصميم معين لمستوى الآداء المطلوب، مثل بطء النظام أو سرعته في الوصول للهدف بأقل حيود في اتجاه الزيادة Over Shoot والتأكد من الثبات عن القيمة النهائية المطلوبة Zero Steady State error.

من البرامج الأساسية في النمذجة والمحاكاة وتصميم التحكم هو Matlab وهو سهل في الاستخدام والتعلم مقارنة بلغة C أو C++يمكن اكتساب خبرة جيّدة فيه، إذ لا غنى عنه للمهندسين من خلال الكورس :

https://iversity.org/en/courses/modelling-and-simulation-using-matlab?fbclid=IwAR3zMppT-Oox3jjfhxDRGZpzWOoed5IiaeV3QrGRRpUbr9gayP3RB_1BR70

تصميم التحكم يمكن أن تستمتع بتعلمه من هذه المصادر المرتبة حسب درجة الصعوبة :

http://ow.ly/MTKTV

https://www.coursera.org/course/conrob

http://web.mit.edu/nsl/www/videos/lectures.html





4- البرمجة:
يسأل الكثيرون عن لغة البرمجة المناسبة لمهندسين الميكاترونيات، حتى الآن أعتقد أن الترتيب الحالي من حيث الأهمية واقعي:
لغة Matlab هي الأهم وقد ذكرت مصدرًا جيدًا لتعلمه في الجزء السابق، ومن الجيد أن تتعلم كيفية ربط الماتلاب مع الHardware المختلفة مثل Arduino وLego Mindstorms وكيف تستعمل كل منها على حده، يمكن أن تساعدك هذه الخبرة في إنجاز تجارب سريعة تفهم منها الكثير من الأشياء النظرية في الدراسة.
كما يجب أن تقضي وقتاً طويلًا مع Matlab Robotics Toolbox وقد ذكرته في كورس د. بيتر كورك وهو أصلًا من إنتاجه، ويكون أفضل إذا استطعت متابعة الكورس معه.

يأتي بعده في الأهمية لغات C / C++ تكتسب من خلال تعلمها أساسيات البرمجة (بغض النظر عن اللغة) وهذه الخبرة لا غنى عنها، كما أنك سوف تحتاج إليهما في حالة برمجة الأنظمة المدمجةEmbedded System on low level وللعلم، فإن برنامج Matlab يمكنه أن ينتج كود C لبعض الـHardware باستخدام Automatic code generation.

ثم لغة Arduino وهي تعتمد على C/C++ في الأساس وتستخدم C-Compiler، ولكن الدوال الموجودة تجعل البرمجة سهلة جدًا للمبتدئين.
تجد في هذا المصادر كيفية تعلم Arduino وكيفية ربط Matlab& Arduino.

http://www.arduino.cc/en/Tutorial/HomePage

http://ow.ly/MTLtj

https://www.mathworks.com/hardware-support/arduino-matlab.html?fbclid=IwAR07OI_Yg7sipfAI2BZnKC3hP3jgN-QjoAjDgo2QlXUv5P-1RDlqs44hiFg

مصادر لتعلم لغات C/C++ :

http://www.tutorialspoint.com/cprogramming/index.htm

http://ow.ly/MTLKU

https://www.coursera.org/course/cplusplus4c

وإذا كنت تحتاج إلى تعلم برمجة الأنظمة المدمجة فيمكن أن ترجع لهذه المقالة على المدونة (مصادر تعلم الأنظمة المدمجة):

http://ow.ly/MTMnI

5- الذكاء الاصطناعي :
هو العلم الذي يهدف إلي بناء سلوك معين للآلات يجعلها تحاكي القدرات الذهنية الموجودة عند الكائنات الحية، ومن أهمها القدرة على الإدراك والتعلم والتفكير المنطقي والاستنتاج والتخطيط ورد الفعل على أوضاع لم تبرمج عليها الآلة كالمعتاد. ويعرف الذكاء بالقدرة على إدراك الوسط المحيط والتغير فيه، واتخاذ قرارات تزيد من احتمال النجاح في المهمة المطلوبة. وفي الواقع تعدد فروع الذكاء الاصطناعي تجعله يحتاج إلى مقالات، ولكن نكتفي بذكر بعض تطبيقات الذكاء الاصطناعي في الروبوتات، مثل إدراك الأصوات، والرؤية، والتفريق بين الأشياء، وتحديد الموقع ورسم الخرائط، والبحث والتحكم وغيرها.

يمكن تعلم الذكاء الاصطناعي بالتركيز على علم الروبوتات من كورس رائع على يوداسيتي، يقدمه سباستيان ثرن قائد فريق سيارة جوجل، وفي الكورس يتم بناء Autonomous Robotic Systems أو نظام ذاتي التحكم من هنا:

https://www.udacity.com/course/artificial-intelligence-for-robotics--cs373?fbclid=IwAR1KtwDftOInvenQLbVrO9erTgjw4Y9oDSC1JdbILrK8t74q6TRJiPzrpOo





6- علم الروبوتات :
هو أصلًا تطبيق لعلم الميكاترونيات، ولشهرته الواسعة يستخدمه البعض كاسمٍ بديلٍ له، والبداية في فهم هذا العلم غالبًا ما تكون بدراسة الروبوتات الصناعية (Industrial Arm Robots)، ونتعلم فيه كيفية توصيف وضع الجسم Pose (مكانه ودورانه) في الفراغ الثلاثي وبالنسبة لمحاور إحداثيات مختلفة، ثم دراسة الحركة وتوصيف حركة نهاية ذراع الروبوت End Effect-or بسبب حركة المحركات الموجودة في مفاصل الذراع والتي تتحكم بمجموعها في حركة نهاية الذراع لكي يتمكن من إنجاز مهمة معينة مثل اللحام أو الدهان ونقل شئ معين. بعد ذلك نتعلم كيف يتم تخطيط مسار معين ليتمكن الذراع من إتمام المهمة المطلوبة على المسار المصمم وبالسرعة المطلوبة، ودراسة حركة الذراع dynamics ثم كيفية التحكم فيه.

من المصادر الجيدة في تعلم أساسيات هذا العلم، كورس د.أسامة خطيب من جامعة ستانفورد:

https://www.youtube.com/playlist?list=PL65CC0384A1798ADF

وكورسان من جامعة سيول نجدهم هنا مرتبين حسب المستوى (المستوى الثاني يحتوي على معلومات معقدة جدًا في الكتب، وتم تناولها بالتفصيل) وهو الوحيد الذي يشمل دراسة Serial Robot وParallel Robot:

https://www.edx.org/course/robot-mechanics-control-part-ii-snux-snu446-345-2x?fbclid=IwAR32hsyOZOunKsyx8PwtHI6l5cRdQRm9CJMgilixd_pEAbiRukpLRFuAOYk

ويوجد كورسات في أنواع مختلفة من الروبوتات، يوجد في هذا الرابط كورس عن الروبوت الطائر (طائرة بدون طيار) Autonomous Unmanned Aerial Vehicle:

https://www.edx.org/course/autonomous-navigation-flying-robots-tumx-autonavx-0?fbclid=IwAR29ZK8VRsstsTJ3_jfAh5V-XQ4yN6K8greurqSOmQpuJHD5rZVP2TpCNV8

وهنا كورس عن الروبوت الذي يتحرك على عجلات وبدون الاعتماد على الإنسان Autonomous Mobile Robots:

https://www.edx.org/course/autonomous-mobile-robots?fbclid=IwAR3ELhLMLzJqdWK48cBo18c1-Bk1e1IlE37bezdt5rGRjYTMguMUq3xPqSY

وأخيرًا يوجد كورس عن تصميم الروبوت Under actuated Robot بأقل عدد من المحركات أو بدون محركات تمامًا، وفي نفس الوقت الحصول على عدد من درجات الحرية كافية لإتمام المهمة المطلوبة، مثل المشي على قدمين أوكثعبان أو السباحة أو الطيران:
https://www.edx.org/course/underactuated-robotics-mitx-6-832x-0?fbclid=IwAR1Yxpdhae5oepCWvPay0TOj82AQrR3MpUwaYE-dvZ5SPX_ut54JhAvcwTU

#Mechatronics_Online

المصدر :
https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=118237969574488&id=102375804494038

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.

وظائف مهندسين ميكاترونكس فى عمان

مطلوب مهندس ميكاترونكس حديث التخرج فى عمان بتاريخ 11 أبريل 2018
#Engineer #Mechatronics #Sales #Hiring #Oman #Fresh #graduate #2018 #AZAR #HRS 
please apply to Jobs@azarhrs.com

مهارات مهندسين الميكاترونكس و أماكن عملهم

مهارات مهندسين  الميكاترونكس 

مهندسو الميكاترونكس يملكون مهارات متعلقة بالحاسبات و microcontrollers وprogrammable logic controllers (PLCs) وببرمجة الحاسوبcomputer programming و بالمتحسّسات الصناعية industrial sensors ، وhydraulic, pneumatic and electric drivesو بتصميم التراكيب والآليات الميكانيكية وكذلك معرفتهم بعمليات التصنيع .
أماكن عملهم...
مهندسو الميكاترونك يعملون في الصناعة، وبقطاعات الدفاع والفضاء، وبالحكومة ومجموعات بحثِ الصناعةِ. وحيثما هناك إمكانية للتحسينِ خلال تكاملِ الحاسوبِ والأجهزةِ الكهربائية بالأنظمةِ الميكانيكيةِ وأيضاً هناك فرص للخريجين لتَشكيل شركاتِهم الخاصةِِ مبكراً في مهنِهم
في المستقبل...
إن مهندسي الميكاترونكس في موضع طلب كبير للعمل في الفرق التي تصمم مُنتجات ميكاترونية جديدة أو تحسن آلات الحالية وفي الصناعات التي تُريدُ تَطبيق التقدّم التطوّريِ في الحاسبات، والإلكترونيات، والمتحسسات، والمشغّلات لتَحسين مُنتَجاتِهم وعملياتِهم وخدماتِهم.

مراحل تطور هندسة الميكترونكس

تطورت هندسة الميكاترونكس منذ ظهورها عدة مرات 
و أبسط طريقة للتعرف على ذلك هو النظر الى بعض التقنيات الرئيسية وتطبيقات تمثيلية التي أُضيفتْ لكُلّ عقد.

ففي السبعينيات ارتبط الميكاترونكس بتقنية servo المستعملة في المنتجات مثل آلاتِ تصوير البؤرةِ الآليةِ، فتّاحات بابِ آليةِ ومكائنِ بيع وآلات التصوير automatic focus cameras.

وأثناء فترة الثمانينات تم إضافة microcontrollers إلى الأنظمة الميكانيكية لتحسين أداء المنتج وتخفيض كلفتها بالإضافة إلى تصغير حجمها.وهناك تطبيقات كثيرة تضمنت مشغلَ أقراص الحاسوب numerically controlled machine tools,
industrial robots, automobile engines and antilock braking systems.
وقد تميزت فترة التسعينيات بالنمو المتزايد لتقنية الاتصالات مما ساعد على اتصال الأنظمة بالشبكات network.

ميكاترونكس ببساطة

ببساطة علم الميكاترونكس هو العلم المتكامل الذى يهتم بالالات الحديثة التى تتكون من جسم مادى يخضع لعلم الميكانيكا ؛ و يحتوى على دوائر كهربائية تخضع لعلم الدوائر الإلكترونية ؛ و به متحكم ( controller) يقوم بتنفيذ بعض الأوامر بلغة تخضع لعلم البرمجة .ميكاترونيكس أو الميكاترونكس(بالإنجليزية: Mechatronics) مصطلح يستعمل للدلالة على حقل هندسي واسع ومتشعب جداً، وهذا الحقل الهندسي يجمع بين الهندسة الميكانيكية، والهندسة الكهربائية، وهندسة الحاسوب وهندسة الإلكترونيات، ويتطور هذا التخصص بصورة مذهلة من يوم إلى آخر.

تطبيقات هندسة الميكاترونكس فى صناعات الطائرات و صناعات المستهلك

صناعات الطائرات

• نظام معدات الهبوط؛ معدات قمرة القيادة؛ أجهزة استشعار للزيت والوقود والانتقال؛ رصد سرعة الهواء؛ تحديد الارتفاع؛ أنظمة التحكم.
• كفاءة الوقود و أنظمة الأمان؛ التحكم بالدفع بوساطة أجهزة استشعار الضغط؛ كاشف تسرب المواد الكيميائية؛ أنظمة المراقبة والتحكم الحراري.
• نظام الملاحة بالقصور الذاتي؛ جهاز قياس تسارع؛ الألياف البصرية الجيروسكوبات للتوجيه والرصد.
• أنظمة الاتصالات والرادارات؛ نطاق التردد العالي؛ مفاتيح الترددات الراديوية منخفضة المقاومة؛ الأجهزة البصرية التي تستخدم الاتصالات الليزرية.

صناعات المستهلك

• منتجات المستهلك مثل: التركيز التلقائي في الكاميرا، الفيديو، مشغل الأقراص المدمجة؛ المنتجات الإلكترونية الاستهلاكية؛ الغسالات، وغسالات الصحون، وغيرها من الأجهزة المنزلية.
• أنظمة الترفيه مثل: ألعاب الفيديو وغيرها.
• أنظمة دعم المنزل؛ أنظمة فتح أبواب المرآب التلقائية؛ أجهزة استشعار التدفئة والتهوية؛ وأنظمة تكيف المنزل؛ أنظمة أمان المنزل.
• الأنظمة والمنتجات الصناعية
• مراقبة عملية التصنيع والتحكم فيها؛ أدوات ال CNC الآلية؛ سرعة تشغيلية عالية ومتقدمة ومراقبة الجودة أيضاً؛ تشغيل ذكي وفحص الجودة عبر الإنترنت. مفاتيح ربط بشاشات رقمية تبين مقدار العزم، حفر وثقب بسرعات متغيرة وغيرها من الأدوات اليدوية.
• النماذج الأولية السريعة؛ توفير تكاليف التصنيع عن طريق إنشاء نماذج سريعة بواسطة التكامل بين ال CAD (computer aided design) و ال CAM (computer aided manufacturing)) وأدوات النمذجة الأولية السريعة أيضاً.
• قيادة المركبات بشكل تلقائي، تطبيقات الفضاء؛ استخدام نظام تحديد الموقع التلقائي في مشاريع منظمة NASA; استخدام الأنظمة التلقائية في التحكم والرصد تحت الماء.

تطبيقات هندسة الميكاترونكس فى صناعات الرعاية الطبية

يوجد عدة تطبيقات لهندسة الميكاترونكس فى الصناعات الطبية و منها 

• أنظمة التشخيص الطبية، الفحوصات غير الغازية مثل: الفحص بالأجهزة فوق الصوتية. محول ضغط الدم المستخدم لمرة واحدة؛ منظم ضغط الرحم الداخلي خلال الولادة.
• حساسات الضغط في مختلف الفحوصات التشخيصية. أنظمة السيطرة على السوائل الوريدية وتدفق الدواء؛ أجهزة استشعار الضغط على طرف أنبوب القسطرة .
• عمليات بالمنظار وعمليات تقويم العظام. أجهزة استشعار الضغط في الأوعية الدموية اثناء القسطرة؛  أجهزة التنفس؛ مقياس سعة أو قدرة استيعاب الرئة.
• ومنتجات أخرى مثل أدوات غسيل الكلى ، أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي MRI.

تطبيقات هندسة الميكاترونكس فى صناعة السيارات

أهم الصناعات الحديثة صناعة السيارات و يوجد فى هذه الصناعة عدة تطبيقات لهندسة ميكاترونيكس منها :

• تشخيص المركبات والرصد الصحي لها. فتستخدم أجهزة استشعار مختلفة للكشف عن البيئة المحيطة أو ظروف الطريق؛ وأجهزة استشعار لمراقبة سائل تبريد المحرك ودرجة حرارته وجودته؛ وضغط زيت المحرك ومستواه وجودته؛ وضغط الهواء في الإطارات؛ وضغط المكابح(الفرامل).
• استشعار الضغط ودرجة الحرارة في مواقع مختلفة من المحرك وأماكن توليد الطاقة بواسطة تحكم متنوع، مثل حساسات الضغط؛ تحليل والتحكم في غازات العادم؛ تحديد موقع العمود المرفقي (Crankshaft)؛ ضغط مضخة الوقود والتحكم في حقن الوقود؛ والتحكم في نقل الحركة والضغط.
• نظام وسادة الأمان الهوائية(Airbag safety deployment system). أجهزة استشعار قياس السرعة والعزم المثبتة على هيكل السيارة والتي تقيس تباطؤ سرعة السيارة على المحور السيني والصادي، التي تستطيع مساعدة الوسادة الهوائية على العمل.
• نظام منع انغلاق المكابح(الفرامل)(Anti-lock brake system)، نظام تثبيت السرعة. أجهزة استشعار الموقع لتسهيل نظام الفرامل؛ أجهزة استشعار الإزاحة والموقع في أنظمة التعليق(suspension systems).
• التحكم بالمقعد من أجل الراحة، من خلال مستشعرات الإزاحة والمحركات الصغيرة للتحكم في المقعد ؛ وأجهزة استشعار من أجل التحكم بجودة الهواء (درجة الحرارة والرطوبة) وأجهزة استشعار من أجل الضباب الذي يتشكل على زجاج السيارة.

ماذا يدرس طلاب هندسة الميكاترونكس و ما هى تطبيقاتها ؟!

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

• الهندسة الكهربائية
• الهندسة الإلكترونية
• هندسة التحكم الآلي
• الهندسة الميكانيكية
• الهندسة الضوئية
• علوم الروبوتات

تطبيقات علم الميكاترونيات او الميكاترونكس

من تطبيقات هندسة الميكاترونكس:

1. المتحكم المنطقي القابل للبرمجة (بالإنجليزية:(Programmable Logic Controller (PLC).
2. التحكم الإشرافي واستحصال البيانات(بالإنجليزية:(Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA).
3. منظومة إدارة المباني(بالإنجليزية: (Building Management System (BMS).
4. المحركات التي تتحرك بمقدار وزاويه معين (Servo-mechanics).
5. السيارات والهندسة، في تصميم النظم الفرعية مثل مكافحة قفل أنظمة الكبح
6. هندسة السيارات والمُعدّات الأوتوماتيكية في تصميم أنظمة الكبح المانع للانغلاق
7. أنظمة التحكّم بالحاسوب في الآلات التي تُدار بالحاسوب مثل آلات الفرز
8. هندسة الحاسوب، وتصميم آليات مثل أقراص الكمبيوتر
9. الأنظمة الخبيرة في تقنيات الذكاء الاصطناعي
10. الميكاترونكس كلغةٍ جديدة لتسيير المركبات
11. تقنيات أنظمة التحكّم والتشخيص الدقيق
12. أنظمة التصنيع المُعتمدة على الحاسوب
13. الأتمته، وهي جزء من الروبوتيات
14. الأنظمة الديناميكية البنيوية
15. التصميم بُمساعدة الحاسب
16. أنظمة النقل والمُواصلات
17. تطبيقات الهواتف النقّآلة
18. أنظمة التصوير الطبي
19. البضائع الاستهلاكية
20. أنظمة الميكاترونكس
21. البضائع الصناعية
22. المُتحكّمات الدقيقة
23. الرؤية الآلية
24. التغليف

ما هى وظيفة مهندس ميكاترونكس ؟!

يُوّحد مهندسُ الميكاترونيكس مبادئ الميكانيكا والإلكترونيات والحوسبة لإنشاء نظام أبسط وأكثر اقتصاداً وموثوق به. وتتركز الميكاترونيك في الميكانيكا والإلكترونيات، والحوسبة، وهندسة التحكم، والهندسة الجزيئية (من نانوكيميائي والبيولوجيا)، والهندسة الضوئية، جنبا إلى جنب، وجعل من الممكن توليد أبسط وانظم وأكثر اقتصادا، وموثوقية وتنوعا. وحقيبة سفر "الميكاترونيك" التي صيغت من قبل موري تيتسورو، وكبار المهندسين من ياسكاوا الشركة اليابانية في عام 1969. الروبوت الصناعي هو مثال ساطع على نظام الميكاترونيكس، بل يشمل جوانب الإلكترونيات والميكانيكا والحوسبة والقيام به يوما بعد يوم فرص العمل.

علم التحكم الآلي للهندسة يتناول مسألة هندسة التحكم لنظم الميكاترونيكس. يتم استخدامه لمراقبة أو تنظيم مثل هذا النظام (انظر نظرية التحكم). من خلال التعاون، وحدات الميكاترونيكس تنفيذ أهداف الإنتاج والتصنيع المرنة ترث خصائص ومرونة في نظام الإنتاج. معدات الإنتاج الحديثة تتكون من وحدات الميكاترونيكس التي تتكامل وفقا لبنية السيطرة. بنى التحكم الأكثر شهرة تشمل: تحكم التسلسل الهرمي، التحكم متعدد البنية، التحكم المتشعب البنية والتحكم الهجين. إن الأساليب التي تتخذ لتحقيق الفعالية التقنية يمكن أن توصف بـ" خوارزميات التحكم"، والتي يمكن استخدام الطرق المنهجية أو غيرها لتصميم هذه الخوارزميات. أهمية الأنظمة الهجينة بالنسبة للميكاترونيكس تشمل: أنظمة الإنتاج، محُركات الطاقة الهجينة، روبوتات استكشاف الفضاء، النظم الفرعية في السيارات مثل أنظمة الكبح المانع للانغلاق ومساعدات الدوران، والمعدات اليومية مثل ضبط العدسة التلقائي للكاميرات، كاميرات الفيديو، والأقراص الصلبة ومشغلات CD.

نظام الميكاترونكس ليس مجرد نظام تحكم بين الأجهزة الكهربائية والميكانيكية، بل هو التكامل التام بين جميع هذه الأنظمة، حيث إن هناك نهجا متزامنا للتصميم ، وقد ازداد الاعتماد على هذا النهج المتكامل متعدد التخصصات في التصميمات الهندسية، وهذا التكامل عبر الحدود التقليدية للهندسة الميكانيكية والهندسة الكهربائية والإلكترونيات وهندسة التحكم، يجب أن يحدثَ في المراحل الأولى من عملية التصميم إذا ما تم تطوير أنظمة أقل تكلفة وأكثر موثوقية وأكثر مرونة. ويجب على نظام الميكاترونكس أن ينطوي على نهج متزامن لهذه التخصصات بدلاً من نهج متسلسل للتطوير، فنقول على سبيل المثال: الجزء الميكانيكي ثم الجزء الكهربائي ثم الجزء المعالج. وهكذا فإن الميكاترونكس عبارة عن فلسفة للتصميم، وهو نهج متكامل للهندسة.

تجمع الميكاترونكس مجالات التكنولوجيا التي تشمل على أجهزة الاستشعار(Sensors) وأنظمة القياس(Measurement systems)، وأنظمة الدفع والتشغيل(Drive and Actuation systems)، وأنظمة المعالجات الدقيقة (Microprocessor systems)، جنباً إلى جنب مع تحليل سلوك النظم وأنظمة التحكم (Control systems).

تاريخ الميكاترونكس

ظهرت كلمة ميكاترونكس لأول مرة في اليابان في أواخر الستينات، واستعملت بعدها فيأوروبا قبل أن تنتشر في كل أنحاء العالم.

وقد صيغ مصطلح الميكاترونيكس من قبل مهندس ياباني من شركة ياساكوا الكهربائية عام 1969م للإشارة إلى استخدام الإلكترونيات في التحكم الميكانيكي ( أي، "ميكا" من الهندسة الميكانيكية و"ترونكس" من الهندسة الكهربائية أو الإلكترونية )

وتصميم أية منظومة ميكاترونية يتطلب هندسة الميكانيك، والإلكترونيات، والتحكم (control)، وهندسة الكومبيوتر بشكل أساسي. فمهندس الميكاترونكس يجب أن يكون قادرا على تصميم واستعمال الدارات الإلكترونية التماثليوالرقمي (Analog and digital circuits)، والمعالج الدقيق(microprocessors)، والآلات الميكانيكية، وحساسات (مجسات) (sensors)، ومحركات (actuators)، وأنظمة التحكم، كي يكون قادرا على الوصول إلى الأهداف المرجوة من تصميمه.

المنظومات الميكاترونية تدعى أحيانا بالأجهزة الذكية، لأنها يفترض أن تحاكي طريقة التفكير البشري.

اليوم، دخلت الميكاترونكس إلى كل الأجهزة تقريبا. فهي ليست مختصة بالروبوتات أو المصانع فقط. مثلا نجدها في الطيار الالي؛ ونجد هذا واضحا في طيارة ايرباص Air Bus A380 الجديدة، إن الميكاترونيكس هي المستقبل بعينه، وهي كما قال دافور هاروفات متخصص فني في معمل فورد للبحوث: "إن الميكاترونيكس 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 الاوتوماتيكيه وحتى بعض ألعاب الأطفال.

تعريف علم الميكاترونيات

الميكاترونيات أو الميكاترونكس(بالإنجليزية: Mechatronics) مصطلح يستعمل للدلالة على حقلهندسي واسع ومتشعب جداً، وهذا الحقل الهندسي يجمع بينالهندسة الميكانيكية، والهندسة الكهربائية، وهندسة الحاسوبوهندسة الإلكترونيات، ويتطور هذا التخصص بصورة مذهلة من يوم إلى آخر. هذا المجال من الهندسة يتضمن تصميم أي منتج (product) يعتمد عمله على دمج أنظمة ميكانيكية وإلكترونية، إذ يقوم بدور المنسق فيما بينها ووضع منظومة تحكم (control system) لها.

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