Mekatronik, teknolojik ürün ve tasarımda makine, elektrik-elektronik ve bilgisayar mühendisliklerinin kaynaşmasını ifade eden disiplinlerarası bir mühendislik felsefesidir.
Mekatronik, robotik ve elektromekanik mühendisliği ile eş anlamlı bir endüstri terimidir. Robotik, kontrol sistemleri ve elektromekanik sistemlerini de kapsar. 1969 yılında Japonya’dan yola çıkmış, kısa zamanda bütün dünyada çok önemli bir yer edinmiş olan mekatronik, mühendislik tasarımı ve eğitimini derinden etkilemiştir. Üretimde mekatronik tasarım ilkelerine yer veren ülkeler, teknolojide son otuz yılda önemli yenilik ve başarılara imza atmışlardır. Mekatroniğin tasarım ve üretimdeki bu kritik rolünün görülmesi üzerine, bugün gelişmiş ülkelerde mekatronik eğitimine devlet-üniversite-endüstri işbirliği içerisinde, giderek daha fazla ağırlık verilmektedir. Türkiye’de, gecikmeli de olsa giderek yaygınlık kazanan mekatroniğin, Türk meslekî ve teknik eğitim sistemine yeni bir anlayış getirmesi beklenmektedir. Mekatronik ürün yelpazesinin giderek genişlemesi, mekatroniğin gelecekte de öncelikli bir mühendislik alanı olacağını göstermektedir.
Bu çalışmada, mekatronik disiplinin ve mekatronik mühendisliğinin tanımı, uygulama alanı ile Türkiye’deki eğitim durumu üzerinde durularak, mekatroniğin Türk endüstrisi için önemi tartışılmıştır.
Mekatronik; çağımızın yeni ve popüler bilimi olarak kabul edilen mekatronik, makine, elektrik–elektronik ve bilgisayar mühendisliğinin evliliğinden doğan; yazılım ve kontrol mühendisliği konularını da aynı çatı altında toplayan disiplinlerarası bir kavramdır. Akıllı makineler tasarlamak üzere, tasarım ile süreç ve ürün imalatında, makina mühendisliğinin, elektronik ve bilgisayar ile sıkı kaynaşması olarak da ifade edilebilen mekatroniğin kapsamı, mekanik tasarım ve analiz, robotik sistemler, görüntü işleme, kontrol mühendisliği, yapay sinir ağları ve yapay zeka ile sanal gerçeklik olarak sıralanabilir.
Erten’e (2003a) göre, mekatronik; çok disiplinli ve disiplinlerarası konuları kapsayan bir mühendislik felsefesi ve mühendislik uygulamalarına tümleşik bir yaklaşımdır. Çetinel (2003), otomasyonun gelişmesiyle öne çıkan ve mühendisliğin yeni adresi olarak gösterdiği mekatroniği, mühendislik branşlarının birbirleriyle sinerjik kaynaşması olarak tanımlamaktadır. Başka bir tanımlamaya göre ise mekatronik; mikro elektroniğin, makine mühendisliğine uygulanması veya mekanik ve elektroniği, bilgi teknolojisi ile işlevsel olarak birleştirip özümsenmesini sağlayan bir yaklaşımdır.
Bu tanımlardan hareketle mekatronik; başta makine olmak üzere, elektrik-elektronik ve bilgisayar bilim dallarını, teknolojik talep ve sorunlara çözüm getirmek üzere, müşteri istekleri doğrultusunda, bir bütünlük içinde algılayan ve aynı potada eriten yeni bir interdisipliner mühendislik felsefesi olarak tanımlanabilir. Bu yeni mühendislik felsefesinde, çeşitli bilimlerin koalisyonu ve sinerjik kaynaştırılması söz konusudur. Mekatronik ile ilgili tanımlarda, mekatroniğin aslında bir kesişim mühendisliği olduğu ve büyük oranda robotikten oluştuğuna sıkça vurgu yapılmaktadır.
Mekatronik Uygulamaları
Günümüzde birçok makine ve sistemler; otomotiv, üretim, test ve ölçüm, endüstriyel elektronik uygulamalar elektro – mekanik doğaya sahiptirler. Mekatronik yaklaşımda birçok geleneksel mekanik eleman elektronik karşılıklarıyla çözümlenmeye çalışılmaktadır. Birçok mekanik işlev elektronik yardımı ile yapılarak daha esnek, tasarımı ve programlanması daha kolay sistemler ortaya çıkmaktadır. Burada mekatronik ürün ve tasarım sözcüklerini irdeleyerek tanımlarını yapmak gerekir. Mekatronik ürün karakteristik olarak geleneksel makine ve elektronik ürünlerden farklıdır. Tasarımları için ek metot ve strateji belirlenmesi gerekir. Mekatronik bir tasarım gerçekleştirirken ne makine, ne elektrik mühendisi, ne de salt yazılım sorunu çözümleyebilir. Esnek bir geçişle grup çalışmasını sağlanması, hayati önem taşımaktadır. Bu konuda yine Japon firmaları Avrupalı ve Amerikalı rakiplerinden daha hızlı yol almaktadır. Bir mekatronik ürünün en iyi şekilde tasarlayabilmek için konuyla ilgili uzman mühendislerin grup çalışması yapması gereklidir. Mekatronik ürünlerin sunduğu esneklik ve akıllılık boyutu, güvenilirlik ile kabul edilebilir fiyatlar tasarımda göz önünde bulundurulmalıdır.
Algılayabilen, akıl yürütebilen, karar verebilen ve bu karar doğrultusunda hareket edebilen otomatik makineler ( mekatronik sistemler ) çağdaş dünyanın vazgeçilmez temel araçlarıdır. Mekatronik ürün pazarlarından bazıları tıbbi cihazlar, robotik ve otomasyon, üretim ( bilgisayar denetimli makineler ) olarak sayılabilir. Uygulama alanlarından bazıları hareketli robotlar ( askeri robotlar, denizaltı robotları ), akıllı makineler ( biyomekanik konularda kullanılan akıllı micro makineler, paketleme makineleri, akıllı beyaz eşya ürünleri ), lazer/optik sistemler ( sivil –askeri amaçlı uygulamalar ), ölçüm cihazları, görüntü işleme – nesne algılama sistemleri ( özellikle montaj hatlarında ), tıpta kullanılan robotlar ( ortopedi, endoskopi ), endüstriyel robotlar ( kaynak, montaj, alma – yerleştirme ) olarak gösterilebilir.
Mekatronik Sistemler
Mekatronik bir sistemde veya üründe bulunabilen gerekli elemanlar arasında elektrik devreleri ve elemanlar ( direnç, kapsitans, endüktans gibi ), yarı iletkenler ve elektronik malzemeler ( diyot, transistör, köprü devreleri, güç elemanları gibi ), veri işleme ( analog – dijital veya dijital –analog çeviriciler gibi ), sensörler ( duyucular ), motorlar ( eyleyiciler ) bulunmaktadır. Gerekli sistem elemanlarını ayrıntılı vermek de mümkündür.
Morlar güç iletimi açısından üç grupta; elektrik, hidrolik ve pnömatik olarak incelenir. Elektrik motorlarını kendi içinde gerek sürücü güçleri ( AC, DC ) gerekse tasarımları açısından ( adım, disk ) açısından farklı gruplarda incelemek mümkündür. Mekatronik sistemlerde sürücü elemanı olarak alternatif akım motorları ( indüksiyon, senkron, üniversal, servo ), doğru akım motorları ( sargılı, seri, şönt, kompunt, sabit mıknatıslı, fırçasız, servo ), adım motorları ( melez, sabit mıknatıslı, değişken relüktanslı, disk ) kullanılabilmektedir. Yine bu sistemlerde birçok ölçüm sensörleri; konum ( potansiyemetre, LVDT, senkron, rezolver, optik enkoder, fotoelektrik ), hız ( DC takometre, AC takometre, optik takometre ), kuvvet ( pnömatik ), sıcaklık, akış hızı, basınç, seviye kullanılmaktadır.
Mekatronik cihazlar veya sistemler artık günlük yaş… bir parçası haline gelmiştir. Hava yastıklı otomobil güvenlik sistemleri, otomobil elektronik yakıt sistemleri, otomatik kapı kilit sistemleri, ev güvenlik sistemleri, klima sistemleri, fotokopi ve faks makineleri, elektrikli daktilo, lazer yazıcı, bilgisayar sürücü sistemleri, oto fokus 35 mm kameralar, video ve kompakt disk sürücüleri, kaynak robotları, otomatik güdümlü makineler, uçuş denetim eyleyicileri, kokpit denetimi, programlanabilen mantık denetleyicileri ile denetlenen taşıma sistemleri, sayısal denetimli tezgahlar, dikiş makinesi, bulaşık ve çamaşır makineleri, derin dondurucular, ayrıca bu kapsamda değerlendirilebilecek diğer ev ve mutfak aletlerini ve hatta oyuncakları bu grupta sayabiliriz.
Fotokopi makinesi en güzel Mekatronik sistem örneklerinden biridir. Birçok analog – dijital devreleri, duyucuları, eyleyicileri ve micro işlemcileri içerir. Fotokopi çekiminde işlem sırası özet olarak şöyle verilebilir. Kullanıcı orijinali cam yüzeye koyar, fotokopi işlemini başlatmak üzere düğmeye basar. Orijinali yüksek bir ışık kaynağı tarar ve karşılık gelen görüntüyü metal merdanenin üzerine gönderir. Sonra boş bir sayfa kağıt koyacağına yüklenir, görüntü kağıda toner yardımıyla ısıtılarak yapıştırılır ve çıkış mekanizması kağıdı dışarıya atar. İşlem böylece sonuçlanmış olur. Burada kullanılan devrelerin her birisinin görevi ayrıdır; Analog devreler; ışığı, ısıtıcıyı ve diğer güç elemanlarını denetler. Dijital devreler; göstergeleri, gösterge ışıklarını, ara birim düğmelerini, micro işlemci ve mantık devrelerini denetler. Optik duyucular ve micro anahtarlar kağıdın var – yok durumunu algılar, doğru yerleştirilip yerleştirilmediğini gösterir, enkoderler motorların dönüş bilgisini verir. Son olarak eyleyiciler; servo ve adım motorları ise kağıdın yüklenmesi, iletilmesi, merdanenin dönmesinden sorumludur.
0 Yorumlar