Mechatronic - Domotica, Robotica e Controllo di Processo

Cos'è la Meccatronica?

La meccatronica è la branca dell’ingegneria dell’automazione che studia il modo di far interagire tre discipline: la meccanica, l’ elettronica, e l’ informatica al fine di automatizzare i sistemi di produzione semplificando il lavoro umano.

La meccatronica nasce dalla necessità di creare un know-how nell’ambito della modellistica, simulazione e prototipazione dei sistemi di controllo, orientandosi prevalentemente ai sistemi di controllo del movimento, definiti come Motion Control.

I principali campi di applicazione sono la robotica, l’automazione industriale, la biomeccatronica, l’avionica, i sistemi meccanici automatici degli autoveicoli.

Come nasce la Meccatronica.

Il termine Meccatronica appare per la prima volta in un documento di una compagnia giapponese (La Yaskawa Electric company) verso la fine degli anni sessanta. Il termine era stato composto dalle parole meccanica ed elettronica ad indicare che lo sviluppo di questi sistemi richiede una conoscenza integrata e simultanea di entrambe le discipline.

Vi è in questa disciplina una profonda differenza dai dispositivi elettro-meccanici nel fatto che con questi ultimi si intende definire la realizzazione di particolare dispositivi meccanici il cui movimento viene generato da fenomeni fisici di natura elettrica. Nella meccatronica è invece l’elettronica ad essere il legante di riferimento.

Questi dispositivi asservono e integrano sempre di più componenti elettroniche nei sistemi meccanici fino a divenire considerati parte integrante degli stessi.

Lo sviluppo della meccatronica si può intendere come un processo “evolutivo” delle tecniche di progettazione e controllo moderne.

Lo sviluppo dapprima di microcomputer, poi di computer embedded ed infine di microcontrollori ha infatti rivoluzionato il modo di intendere le logiche di controllo consentendo ad un tempo di concepire e realizzare schemi di controllo molto complessi che qualche decennio fa venivano indicati solo come modelli teorici matematici che andavano poi semplificati per poter giungere ad una implementazione fisica.

Definizione

“Meccatronica sono quei sistemi che presentano una integrazione sinergica di ingegneria meccanica, elettronica e sistemi di controllo intelligenti”. (Fukada e Harashima, 1996)

Riteniamo questa definizione di particolare importanza in quanto mette in evidenza come le tre componenti fondamentali che costituiscono sistemi meccatronici non siano una subalterna all’altra ma richiedano una considerazione equivalente e bilanciata nelle varie fasi di progettazione.

Si pensi ad esempio alla progettazione di un lettore per dischi rigidi oppure di compact disk, sarebbe inimmaginabile che chi progetta l’elettronica non tenga in considerazione specifiche problematiche meccaniche (come le prestazioni elettriche dei motori), oppure di controllo (come i tempi di elaborazione del segnale e di scheduling dei processi di controllo).