reseña

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.El término "Mecatrónica" un principio se definió como la integración de la mecánica y la electrónica en una máquina o producto, pero luego se consolidó como una especialidad de la ingeniería e incorporó otros elementos como los sistemas de computación, los desarrollos de la microelectrónica, la inteligencia artificial, la teoría de control y otros relacionados con la informática, estabilidad y alcanzabilidad. Teniendo como objetivo la optimización de los elementos industriales a través de la optimización de cada uno de sus subprocesos con nuevas herramientas sinérgicas.Sistema MecatrónicoUn sistema Mecatrónico es aquel sistema digital que recoge señales, las procesa y emite una respuesta por medio de actuadores, generando movimientos o acciones sobre el sistema en el que se va a actuar: Los sistemas mecánicos están integrados por sensores, microprocesadores y controladores. Los robots, las máquinas controladas digitalmente, los vehículos guiados automáticamente, etc. se deben considerar como sistemas MecatrónicoLíneas de investigaciónLa investigación en el área de Mecatrónica es muy variada y una división que se propone es: análisis, detectar los problemas de los componentes analógicos y digitales, encontrar una solución al mismo, comportamiento de los sistemas.ComponentesMecanismos
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 computadora.
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 óleo-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).
Análisis y modelado
Por análisis se entiende la obtención de una descripción o modelo de los sistemas por métodos matemáticos y gráficos. El principal problema radica en que muchos sistemas de control no se describen con modelos continuos, ya sea en el estado o en el tiempo; mientras los sistemas mecánicos son modelos continuos. Este problema ha provocado el uso de nuevas técnicas de modelado, tales como: redes neuronales, redes de Petri, lógica difusa, onduletas, memorias asociativas, agentes cooperativos, modelos algorítmicos y modelos lingüísticos.
Los modelos son necesarios para poder realizar síntesis de dispositivos mecatrónicos y optimización de procesos.
Aplicaciones
En cuanto a aplicaciones, los rubros más importantes son robótica, sistemas de transporte, sistemas de manufactura, máquinas de control numérico, nanomáquinas y biomecatrónica.La robótica es la parte de la técnica de diseño y construcción de autómatas flexibles y reprogramables, capaces de realizar diversas funciones. Es el nivel de automatización más flexible y en mucho indica las tendencias futuras del resto de la mecatrónica. Las líneas de investigación más desarrolladas son: síntesis de manipuladores y herramientas, manipuladores de cadena cinemática cerradas, robots autónomos, robots cooperativos, control y teleoperación asincrónicas (por medio de conexiones TCP/IP), estimación del ambiente, comportamiento inteligente, interfaces hápticas, navegación y locomoción.
La aplicación de la Mecatrónica en el transporte se desarrolla en el diseño de mecanismos activos (ejemplo: suspensiones activas), control de vibraciones, estabilización de mecanismos y navegación autónoma.
En la manufactura, la Mecatrónica se ha servido de los modelos de sistemas a eventos discretos, y los ha aplicado para el diseño óptimo de líneas de producción así como la optimización de procesos ya existente. También ha ayudado a automatizar las líneas de producción y generar el concepto de manufactura flexible.
Antecedentes de la Mecatrónica son las máquinas de control numérico. En este tema los desarrollos más recientes son: análisis, detección y control de vibraciones, y temperatura, en las herramientas de corte, diagnóstico de las herramientas de corte y prototipaje rápido, electroerosionado y síntesis por láser.
Las nanomáquinas son un área que se han beneficiado de los desarrollos de la Mecatrónica. Un ejemplo muy evidente es el desarrollo del disco duro. Las líneas de investigación más manejadas son: micromanejo, microactuadores y micromaquinado.
La biomecatrónica es la aplicación de la mecatrónica para resolver problemas de sistemas biológicos, en particular el desarrollo de nuevos tipos de prótesis, simuladores quirúrgicos, control de posición de instrumental médico (por ejemplo catéteres), sillas de ruedas y teleoperación quirúrgica.

automatismo mecatronico

Un diseñador de automatismos mecatronicos esta capacitado para automatizar, integrar y ejecutar proyectos a fines de mejorar y complacer la nececidad de la industria moderna. Cuando hablamos de mecatronica nos referimos a la combinacion de la mecanica junto a la electronica basada en el diseño y la manipulacion de la tecnologia podiendo crear sistemas avanzados. En el proceso de diseño para un producto o sistema con un controlador electrónico de forma convencional. Los componentes mecánicos son diseñados aisladamente del controlador electrónico, el cual es entonces diseñado y ´sintonizado´ para encajar con la mecánica. No hay razón para que esto deba llevar a una mecánica de solución general de diseño óptima (de hecho usualmente no lo hace). La partición entre las funciones, mecánica y electrónica.Elementos de la mecatronica El estudio de los Sistemas Mecatrónicos se puede dividir en las siguientes áreas de especialidad:El Sena, primero en mecatrónica Javier Giovanni Rodríguez y Julio Ricardo Rojas, alumnos de una carrera intermedia del Sena, vencieron a estudiantes de ingeniería. El jueves pasado por la tarde, el ambiente en el vestíbulo del Tecnoparque del Sena en Bogotá era de tensión. Los concursantes no querían que los interrumpieran: estaban a pocos minutos de ganar o perder la competencia más importante de la mecatrónica en el país.Pero luego de tres días de competencia y caras agotadas, no había mucho que esperar. La disputa por el primer lugar estaba entre el par de estudiantes de tecnología del Servicio Nacional de Aprendizaje (Sena) y el equipo de ingeniería mecatrónica de la Universidad San Buenaventura, todos bogotanos.Los otros 14 grupos habían quedado atrás hacía un rato, pero aún así corrían contra el tiempo para poder volver a su ciudad con la frente en alto.De repente, Julio Ricardo Rojas y Javier Giovanni Rodríguez, del Sena, se levantaron de sus sillas y dejaron de hacer maniobras en aparatos y cálculos por computador. Eran los ganadores."Me siento muy orgulloso, porque nosotros dos venimos de una institución que no es profesional, sino tecnológica", explicó Julio, antes de que se conociera el veredicto final.Ganaron el derecho a viajar a Brasil a la final latinoamericana de esta competencia, que mezcla varias ingenierías: mecánica, de sistemas, electrónica, industrial y, por supuesto, mecatrónica.No es un logro cualquiera, pues este par de muchachos del sur de Bogotá, que alguna vez quisieron estudiar ingeniería y no tuvieron los recursos para hacerlo, lograron sobrepasar cualquier barrera y durante dos meses demostraron que lo importante es el esfuerzo.Eso lo reconocieron los demás competidores, que también estaban orgullosos por haber llegado a la final tras arduas eliminatorias.La competencia en Bogotá consistió en superar 16 pruebas, una en cada ronda. Cada reto estaba ubicado sobre una mesa: a un lado un computador para hacer cálculos, y al otro un complejo mecanismo que simulaba un proceso industrial.Rodrigo Guarnizo, gerente de didáctica de la multinacional Festo, patrocinadora de la competencia, dice que las Olimpiadas ayudan a detectar mentes brillantes para la industria y, a la vez, permite a los estudiantes medir el nivel de sus carreras, establecer contactos y mejorar su hoja de vida.Claro, también les facilita viajar y hacer amigos.De ahí el auge de competencias en todas las ramas de la ingeniería, e incluso de las ciencias económicas, dice Guarnizo."Los muchachos quieren sobresalir, y los que han ganado cualquiera de las seis competencias anteriores han conseguido empleo muy fácilmente. Los estudiantes, entonces, ven eso y se animan a participar", agrega.16 equipos de dos personas llegaron a la final de las Olimpiadas Nacionales de Mecatrónica, la mayoría de carreras profesionales.AULA CIM(centro integrado de manufactura) Las fábricas automatizan cada vez más sus líneas de producción, mediante sistemas de fabricación integrada por computador (CIM). Una celda CIM es una línea de montaje automatizada que utiliza una red de computadores para controlar robots, maquinaria de producción y dispositivos de control de calidad. La celda CIM se puede programar fácilmente para producir piezas y productos personalizados.Las celdas CIM educativas se utilizan para simular el ciclo de producción y posibilitar el control y análisis de diversos aspectos del ciclo, desde la planificación hasta la producción.Ventajas:Acceso a datos de producción.Mejora de tiempos de ejecución, cambios además de aumentar la receptividad de la compañía a exigencias del cliente y plazos.La programación asistida por computador optimiza el uso del taller. La información de producción en tiempo real puede mejorar la calidad, mediante la utilización de ciertas técnicas, como el control de procesos estadísticos para optimizar los procesos de producción y tambien la predicción de análisis de material.

meca

Porqué mecatrónica?Desde la concepción de ingeniería de la manera romántica se observo a un D'vinci como un hombre que utilizaba su ingenio y sus conocimientos para crear los mas diversos inventos y aparatos a un Arquímedes que proponía ya sistemas de propulsión y control a maxwell que proponía la integración de las ciencias; todos estos hombres tenían algo en común contaban con un equipo interdisciplinario y se comprendían con el {sabían el lenguaje de todos.} A esto se refiere la mecatrónica que queremos hacer en la universidad y es el termino que define mejor el perfil del ingeniero que este tiempo necesita.Diseño mecatrónico:En el proceso de diseño para un producto o sistema con un controlador electrónico de forma convencional. Los componentes mecánicos son diseñados aisladamente del controlador electrónico, el cual es entonces diseñado y ´sintonizado´ para encajar con la mecánica. No hay razón para que esto deba llevar a una mecánica de solución general de diseño óptima (de hecho usualmente no lo hace). La partición entre las funciones, mecánica y electrónicaSe requieres individuos con amplias habilidades en ingeniería, y equipos bien integrados, cuyos miembros traigan una apreciación general de la amplitud del campo tecnológico, tanto como de su propio campo de especialización. Al cabo, estás no son las clases de ingenieros que nuestra tradicional educación en ingeniería (disciplinas separadas) ha estado produciendo.Se podría decir, por tanto, que los practicantes modernos de la mecatrónica son los herederos del espíritu de los grandes hombres cuyas cualidades ya se mencionaron, se espera que el término ´mecatrónica´ ayude a resaltar la existencia de éste tipo de ingeniería, y a traer más ingenieros a intentar esta experiencia por ellos mismos.¿Qué puede hacer la mecatrónica?La habilidad para incorporar el control microprocesador en sus diseños, será útil mirar los objetivos para hacer esto en la creación de los productos y sistemas que puedan considerarse mecatrónicos.Objetivos de diseño para sistemas mecatrónicosMEJORAMIENTOSIMPLIFICACIÓN:INNOVACIÓNDISCUSIÓNLas primeras dos categorías señaladas: mejoramiento y simplificación, no son mutuamente exclusivas.Se llama mecatrónica a la integración de mecánica, electrónica y software para crear ahorros de energía y de recursos y sistemas de alta inteligencia.La mayoría de los productos desarrollados bajo parámetros mecatronicos cumplen ciertas características.Características comunes de estos productos mecatrónicos:Mecanismo de precisión.Control de software mediante medios electrónicos, principalmente mediante microcomputadores.Necesarios para tecnología de producción precisa y avanzadaConcepto de mecatrónica.La mecatrónica de por sí no apunta a ser precisamente una tecnología y/o ingeniería, es la síntesis de tecnologías, usando no solamente tecnología mecánica convencional, sino también tecnología de ingeniería existente tal como electrónica, ingeniería de sistemas, etc. Libremente para los propósitos necesarios. O sea, se requieren dos conceptos básicos para mezclar las tecnologías en este rango amplio y organizarlas, el concepto de sistema y el de interface.Las características del sistema mecatrónico son: mecanismo preciso de operación como elemento componente de la función principal, y del propósito más importante, y la función de información de control avanzada.Donde los elementos componentes ejecutan cada una de las funciones independientemente. La comparación entre los elementos componentes del sistema mecatrónico y los del ser humano. El computador responde al cerebro, los sensores a los cinco sentidos, los ejecutores a los músculos, el mecanismo al esqueleto, y la fuente de energía al metabolismo. Ya que el robot es el típico sistema mecatrónica que logra hacer actividades humanas con la ingeniería, la meta del sistema mecatrónico es el desarrollado bien balanceado y la conexión orgánica. {Estructuración.}