Componentes de un sistema mecatronico

Mecanismos

En el área de mecanismos, los principales problemas son reducción de complejidad, eliminación de mecanismos y síntesis de mecanismos mecatrónicos.
La reducción de la complejidad se refiere a reducir el número de elementos del mecanismo, mediante el uso de control inteligente. La eliminación del mecanismo implica el uso directo de actuadores y de controles más sofisticados. La síntesis de mecanismos mecatrónicos consiste en utilizar actuadores directamente en el mecanismo para mejorar su movimiento; un ejemplo de síntesis es el desarrollo de rodamientos con actuación magnética para eliminar la fricción. Se caracteriza por una mejor caracterización del mecanismo y el diseño por computador.

Actuadores

Todo mecanismo requiere de una fuente de potencia para operar. Inicialmente esta fuente de potencia fue de origen animal, posteriormente se aprovechó la fuerza generada por el flujo de aire o agua, pasando luego a la generación de potencia con vapor, por combustión interna y actualmente con electricidad. Si esta fuente de potencia es modulable o controlable, se tiene un actuador. Los principales desarrollos de los actuadores en la Mecatrónica son: manejo directo, eliminando mecanismos, utilizando actuadores electromagnéticos, piezoeléctricos y ultrasónicos.También deben considerarse los actuadores neumáticos u oleo-hidráulicos. Un tipo de actuadores muy utilizados son los motores eléctricos; se han desarrollado investigaciones en nuevos modelos matemáticos, nuevos tipos de manejadores y en nuevos tipos de control. Un tipo de actuador que se ha utilizado mucho en nanomaquinaria son los actuadores electrostáticos.

Controles

Un área muy desarrollada en la Mecatrónica es el control. Se tienen dos tendencias importantes: el uso de las técnicas más modernas de la teoría de control automático y el desarrollo de controles inteligentes, que busca mejorar la percepción del medio ambiente y obtener una mejor autonomía. Algunos de los avances más importantes en la rama del control automático son: redes neuronales, modos deslizantes, control de sistemas a eventos discretos, control adaptable, lógica difusa y control robusto.

Sensores

Los sensores son dispositivos que permiten medir el estado del mecanismo o del medio ambiente. La incorporación de sensores a los mecanismos es el resultado de utilizar controles de lazo cerrado. Un ejemplo muy desarrollado es el uso de la visión artificial, la cual se usa para determinar la posición y la orientación del mecanismo, del ambiente o de las herramientas, sin embargo, no siempre es posible medir directamente alguna variable se estima su valor por medio de observadores del estado y filtros. Por otro lado, se tiene la fusión de sensores. Un problema que se ha manejado recientemente es el desarrollo de referenciales \emph{fijos} para determinar la posición y orientación en problemas de navegación, siendo resuelto por medio de sistemas de posicionamiento global (GPS, por sus siglas en inglés).

Sistema Mecatronico

Los sistemas mecatronicos tienen la tarea de, junto con la sensorica, el procesamiento, la actórica y elementos de la mecánica, electrónica e informática (así como otras tecnologías que sean necesarias), transformar, transportar o almacenar la energía, la materia y/o la información. Los sistemas mecatrónicos pueden entonces ser divididos en grupos funcionales, unos que forman los lazos de control mediante módulos eléctricos, magnéticos, térmicos, ópticos, mecánicos, sensores para la recolección de variables a supervisar, actuadores para la regular y controlar así como procesadores e informática para manejo de la información.

No es posible imaginar ninguno de los campos de la tecnología sin los sistemas mecatrónicos. Se encuentran en muchos aspectos, desde la fabricación de autos, pasando por los procesos de producción y hasta en las telecomunicaciones. En los automóviles modernos los frenos ABS, control de encendido electrónico, inyección electrónica, control adaptativo de estabilidad (ESP) o cajas de cambios automáticas, probablemente ya no son nada especial.

La Óptica tiene casi en cualquier sistema mecatrónico un roll importante. El ejemplo de sistema mecatronico (reproductor de CD) requiere como elemento lector un diodo láser, un diodo de luz, un receptor del rayo y un lente enfocante en la formación óptica. El diseño de este sistema y de sistemas similares que involucren tareas de medición óptica o bien en procesos productivos (Ejemplo: Procesamiento de imagenes), así como sensores de movimiento o de suciedad en el parabrisas del auto, no están mas allá del campo de acción de un ingeniero mecatronico típico.

Ejemplos de sistemas mecatrónicos son

• Mecanismos automáticos
• Brazos
• Módulos de máquinas-herramientas
• Cámaras digitales
• Basculas Electrónicas
• Reproductores CD/DVD
• Conducción asistida de vehículos

Conceptos Generales de la Mecatronica

La mecatrónica surge de la combinación sinérgica de distintas ramas de la ingeniería, entre las que destacan: la mecánica de precisión, la electrónica, la informática y los sistemas de control. Su principal propósito es el análisis y diseño de productos y de procesos de manufactura automatizados.

Se puede hacer referencia a la definición de mecatrónica propuesta por J.A. Rietdijk: "Mecatrónica es la combinación sinérgica de la ingeniería mecánica de precisión, de la electrónica, del control automático y de los sistemas para el diseño de productos y procesos".