Mechatronika to określenie, które zostało wymyślone przez pracownika firmy Yaskawa Electric Corporation w 1969 r. jako połączenie słów mechanika i elektronika. Dzisiaj mechatronika jest definiowana przez Międzynarodową Federację Teorii Maszyn i Mechanizmów jako „synergiczna kombinacja mechaniki, elektronicznego sterowania i systemowego myślenia przy projektowaniu produktów i procesów produkcyjnych”.
W budowie maszyn mechatronika oznacza sterowanie aktuatorami mechanicznymi przez mikroprocesory na podstawie danych dostarczonych przez układy sensoryczne. Człowiek nie musi już dostarczać energii, by poruszać układami wykonawczymi, nie musi też wprowadzać danych, bazując na własnych obserwacjach, żeby np. zmienić kierunek działania aktuatora, ani podejmować decyzji o uruchamianiu poszczególnych układów maszyny. Jego rola została ograniczona do komunikowania się z maszyną, zlecania zadań, odczytywania raportów itp.
Produkty mechatroniczne (w naszym przypadku głównie maszyny produkcyjne) muszą zostać zaprojektowane najlepiej zgodnie z metodą projektowania mechatronicznego
W porównaniu ze ścieżką konwencjonalną, projektowanie mechatroniczne ułatwia opracowanie i wdrażanie innowacyjnych rozwiązań i produktów o lepszych parametrach. Zakłada bowiem interdyscyplinarne podejście do prac projektowych. Wymaga pracy całego zespołu projektowego w jednym czasie, tak by tworzący go mechatronicy mogli na bieżąco rozwiązywać pojawiające się problemy, dobierać lepiej zintegrowane komponenty, a w efekcie opracować maszynę o mniejszych gabarytach, lepiej działającą i tańszą w budowie oraz w utrzymaniu. W projektowaniu mechatronicznym nie ma miejsca na „wędrówkę” projektu pomiędzy specjalistami: od inżyniera mechanika, który opracowuje konstrukcję maszyny, przez inżyniera elektryka, który tworzy projekt panelu sterowania i układów elektrycznych, po inżyniera oprogramowania, którego zadaniem jest napisanie kodu sterującego ww. układami i nierzadko godzącego ich niekompatybilność.
W podejściu mechatronicznym punktem wyjścia projektu jest funkcjonalność i obsługa maszyny. Wszyscy członkowie zespołu projektowego, znając oczekiwania klienta i mając zdefiniowane założenia, weryfikują na bieżąco ich zgodność z powstającymi rozwiązaniami. Jednocześnie odrzucają te pomysły, które mogą się okazać zawodne. Interdyscyplinarny zespół nierzadko opracowuje maszynę o wyższym stopniu mechatronizacji i innowacyjności niż można się było spodziewać oraz nowe sposoby sterowania.
Na przykład od samego początku dobiera przekładnię o odpowiednim przełożeniu i wynikających z niego gabarytach, którą będzie napędzał silnik o precyzyjnie dobranej mocy (i wymiarach). Silnikiem ma w prosty sposób sterować odpowiedni dla całego układu sterownik, albo projektanci zastosują silniki ze zintegrowanymi przemiennikami częstotliwości, zmniejszą rozmiary lub liczbę szaf elektrycznych, co wpłynie na konstrukcję mechaniczną maszyny.
Projektowanie mechatroniczne jest odpowiedzią na potrzeby rynku i wysoki poziom konkurencji.
W tym podejściu popełnianych jest mniej błędów i czas potrzebny na opracowanie projektu jest znacznie krótszy niż w tradycyjnych rozwiązaniach.
Klienci z kolei mogą spodziewać się produktów w większym stopniu odpowiadających ich potrzebom, przyjaznych w obsłudze i utrzymaniu oraz tańszych we wdrożeniu i użytkowaniu.
Więcej na ten temat:
1. "Mechatronika upraszcza konstrukcję maszyn", Doug Burns, dyrektor ds. rozwoju w firmie Lenze Americas
2. "Mechatronika i projektowanie mechatroniczne", Marek Gawrysiak, Politechnika Białostocka, 1997