مجموعه آموزش‌ مکاترونیک (Mechatronics)

یکی از مهم ترین طراحی های مکانیکی و دینامیکی خصوصا در حوزه رباتیک و مکانیزم ها، مدل سازی حرکتی آن ها با استفاده از نرم افزارهای گوناگون است. یکی از بهترین راه حل ها برای شبیه سازی این سیستم ها، استفاده از محیط Simscape Multibody از زیرمجموعه های کتابخانه Simulink است. Simscape Multibody در سال های اخیر به کتابخانه سیمیولینک اضافه شده است و در واقع نسخه بهبود یافته SimMechanics است. این محیط، یک فضای سه بعدی جهت شبیه سازی سیستم های مکانیکی نظیر ربات ها، سیستم های تعلیق و... را فراهم کرده است. در این آموزش ابتدا مروری مختصر بر مفاهیم اصلی رباتیک داریم و سپس به آموزش شبیه سازی در محیط Simscape Multibody می پردازیم.

امروزه ربات ها به دلایل مختلفی اعم از: صنعتی، پزشکی، نظامی و… پرکاربرد و حائز اهمیت هستند. قدم اول برای طراحی ربات ها به منظور انجام یک هدف مشخص، شناخت فضای مفاصل، فضای کاری ربات و درجات آزادی آن است و همچنین برای کنترل ربات به منظور پوشش هدف مورد نظر در قدم اول نیاز است تا میزان حرکت مفاصل تعیین گشته و بتوان فضای مفاصل ربات را به فضای کاری تبدیل کرد که این کار به کمک علم سینماتیک ربات صورت می گیرد. در این آموزش ضمن آشنایی با ربات و انواع آن، نحوه مدل سازی سینماتیکی و سینتیکی آن را فرا می گیرید و همچنین با الگوریتم های کنترلی مفید برای کنترل و بهینه سازی ربات ها آشنا می شوید.

مکاترونیک تجمیع هم افزای مکانیک و الکترونیک با کامپیوتر یا کنترل در جهت بهبود تولید و فرایندها است. از این تعریف دو نتیجه به دست می آید: نخست آنکه سیستم های مکاترونیکی به ضرورت تلفیق مکانیک و الکترونیک است؛ ولی کامپیوتر و کنترل از اجزای ضروری آن محسوب نمی شوند. دوم مهندس مکاترونیک یک مهندس تجمیع کننده است. به این معنی که در هنگام طراحی و ساخت یک سیستم، طرح اولیه باید توسط مهندس مکاترونیک که آگاهی لازم از شاخه های مختلف را دارد ارائه گردد. به همین دلیل دانستن مکاترونیک برای مهندسی لازم است. با توجه به حجم کاری مهندسی در صنعت و نداشتن زمان لازم برای حضور در کلاس، استفاده از آموزش های تصویری یک راه کار برای این مشکل است. فرادرس از بهترین راه های آموزش تصویری با کیفیت است.

به منظور کنترل و یافتن مکان ربات لازم است معادلات لازم برای ارتباط بین عملگرها و اتصالات به دست آید. به کمک سینماتیک مستقیم با استفاده از موقعیت عملگرها می توان مکان ربات را پیدا کرد و به کمک سینماتیک معکوس با داشتن موقعیت ربات، می توان موقعیت عملگرها را به دست آورد.

مکاترونیک تجمیع هم افزای مکانیک و الکترونیک با کامپیوتر یا کنترل در جهت بهبود تولید و فرایندها است. از این تعریف دو نتیجه به دست می آید: نخست آن که سیستم های مکاترونیکی به ضرورت تلفیق مکانیک و الکترونیک است ولی کامپیوتر و کنترل از اجزای ضروری آن محسوب نمی شوند. دوم این که مهندس مکاترونیک یک مهندس تجمیع کننده است به این معنی که در هنگام طراحی و ساخت یک سیستم، طرح اولیه باید توسط مهندس مکاترونیک که آگاهی لازم از شاخه های مختلف را دارد، ارائه گردد.

برای اینکه تولیدات صنعتی و از جمله تولیدات مکاترونیک ما قابل رقابت با تولیدات سایر کشورها باشد، ما باید توانایی و دانش فنی طراحی ماژول ها را نیز داشته باشیم. برای اجرایی کردن این هدف، راهکار این است که ما مانند کشورهای پیشرفته بر اصول پایه فیزیک و ریاضی تکیه کنیم و مراحل طراحی را قدم به قدم به پیش ببریم و در نتیجه به صورت اصولی به طراحی مکاترونیک و دانش فنی طراحی ماژول های پکپارچه مسلط شویم. در گام اول از آموزش مکاترونیک ما به طراحی قسمت مکاترونیک درب قطار مترو می پردازیم و این پروژه، قابل تعمیم به درب آسانسورها، درب های اتوماتیک و... نیز است.