Mecatrónica

¿Qué es la mecatrónica?

La mecatrónica se define como “[…] el campo de estudio que involucra el análisis, diseño, síntesis y selección de sistemas que combinan componentes electrónicos y mecánicos con controles y microprocesadores modernos.”[1]

Existe controversia sobre quien acuño el termino, su primera mención corre por parte de Tetsuro mori (1969), pero existe como marca registrada por parte de Ko Kikuchi[2] en 1971, ambos trabajadores de la empresa Yaskawa.

Se le considera una filosofía de pensamiento interdisciplinaria dentro de la ingeniería. Surgida del desarrollo de aplicaciones computacionales que permitieron controlar, coordinar y dirigir operaciones de dispositivos electrónicos y mecánicos.

La mecatrónica, no es universalmente reconocida como una disciplina[3]. Esto puede deberse dentro de la ingeniería parece no aportar un conocimiento propio o relacionarse con ninguna teoría particular.  Se suele usar diagramas como el siguiente para explicar la relación interdisciplinaria que guarda con las ramas de la ingenieria[4].

De Siddharta.najera - Trabajo propio, CC BY-SA 3.0, Enlace

Su valor como profesión es una historia diferente. Empezando el siglo XXI, La búsqueda de las empresas por la calidad ha puesto presión en el desarrollo de todas las tecnologías relacionadas con la automatización[5] [6] y por tanto dependientes de proyectos controlados por computadoras.  Se puede decir, que la gran mayoría de los bienes manufacturados actualmente han sido fabricados en sistemas mecatrónicos.

Se puede considerar la mecatrónica, como un estadio evolutivo de la ingeniería. Donde cada vez más se va delegando responsabilidades a las computadoras.

Sistema mecatrónico

Los sistemas mecatrónicos, antes conocidos como sistemas inteligentes, son cadenas de dispositivos que interactúan entre sí, siendo dirigidos desde una unidad de control. Su principal característica es la de generar dispositivos de comportamiento flexible, es decir que pueden variar su comportamiento[7] de manera controlada y en el mejor de los casos sin la necesidad de intervención humana. Esto se explica en el siguiente esquema:

La unidad de control. Es el elemento central de un sistema mecatrónico, es el elemento que dirige y reescribe las ordenes, se encuentra constantemente alimentado de la información del proceso con señales que recibe de los sensores. Es en todos los casos un tipo de computadora electrónica que puede o no tener puertos de interfaz integrados (monitores; teclados; entre otros). Para interactuar con un usuario.

La unidad de control envía las instrucciones al resto de dispositivos como un programa de computadora, teniendo en cuenta que el programa de computadora es una señal eléctrica, las acciones físicas se obtienen por medio de circuitos que generan cambios de voltaje, abriendo o cerrando señales eléctricas, en otras palabras, a traves de dispositivos electrónicos.

Estos permiten controlar dispositivos electromecánicos, es decir dispositivos que generan movimiento a partir de señales eléctricas, que a su vez dirigen elementos mecánicos para lograr la tarea programada. Cada tarea se encuentra monitoreada por sensores de distintos tipos que permiten reescribir el programa y señalar desviaciones al inicio, durante y al finalizar de cada operación.

La unión de cadenas de elementos que siguen este principio permite abrir puertas automáticas; imprimir documentos, fabricar vehículos; o hacer procedimientos quirúrgicos.

La automatización y la robótica

Para entender la relevancia de la mecatrónica, es necesario explicar el concepto de automatización.

Para efectos de este texto, La automatización es un comportamiento humano/corporativo que incentiva el desarrollo de avances tecnológicos enfocados en remplazar la labor humana por dispositivos más fiables, que efectúen los mismos trabajos, pero con mayores tasas de rendimiento.[8]

Desde esta perspectiva, la automatización no se encuentra ligada de manera inherente con las computadoras electrónicas. La búsqueda por la automatización se puede observar desde el principio del desarrollo tecnológico, acentuada sobre todo posteriormente a la revolución industrial. Esto se demuestra con la existencia de los autómatas, dispositivos de funcionamiento y programación mecánica que permiten generar comportamientos flexibles, como era el caso de las pianolas que pueden ejecutar diferentes canciones solo cambiando el rollo de papel perforado (programa mecánico).

A mediados del siglo XX, el desarrollo de las primeras computadoras electrónicas propicio que se pudieran controlar operaciones por medio de señales eléctricas. Esto llevo al desarrollo de los autómatas mecatrónicos, que hacen uso de teorías de la programación, la electrónica y la mecánica estos son conocidos como robots: “maquinas industriales reprogramables que pueden hacer tareas repetitivas de manera independiente a un operador.”[9]

Estas aplicaciones son tan exitosas que no podemos visualizar nuestro entorno actual sin la presencia de automatas, ya sea en la forma de impresoras, como los celulares (que interpretan la información del movimiento y presión de los dedos) como las propias computadoras personales.

Este modelo de pensamiento ha terminado haciendo la presencia de las computadoras indispensables tanto en los procesos de ingeniería, como en la vida diaria.

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[1] David G. Alciatore y Michael B. Histand, Introducción a la mecatrónica y los sistemas de medición, 3.^a ed. (México: McGraw-Hill Interamericana, 2008), XXi.

[2] «Intro to Mechatronics.pdf», 2, accedido 25 de julio de 2018, http://engineering.nyu.edu/gk12/amps-cbri/pdf/Intro%20to%20Mechatronics.pdf.

[3] No aparece en la NOMENCLATURA PARA LOS CAMPOS DE LAS CIENCIAS Y LAS TECNOLOGÍAS de la UNESCO  «Clasificación UNESCO», accedido 25 de julio de 2018, http://www.et.bs.ehu.es/varios/unesco.htm.

[4] Steven Ashley, «Getting a hold on mechatronics», Mechanical Engineering, mayo de 1997, 62.

[5] Ing José Antonio Velásquez, «El impacto de la automatización en la calidad del producto», s. f., 20.

[6] Richard C. Vaughn, Introducción a la ingeniería industrial, 2.^a ed. (España: Editorial Reverte. S.A., 1988), 72.

[7] Ashley, «Getting a hold on mechatronics», 67.

[8] Vaughn, Introducción a la ingeniería industrial, 72.

[9] Lisa Nocks, The Robot: The Life Story of a Technology (Greenwood Publishing Group, 2006), 5.