MEKATRONİK

MEKATRONİK
NEDİR?
Mekatronik; makine, elektrik, elektronik, kontrol sistemleri teknolojisi programları ile bilgisayar
yazılım bilim dallarının bir bütünlük içinde algılanmasına dayanan yeni bir bilim dalıdır.
Mekanik, elektrik ve elektronik, kontrol sistemleri teknolojisi bileşenlerinden oluşan ön verileri
elektronik algılayıcıları (sensörleri) ile algılayan verileri yorumlayan ve işleyen mikroişlemciler ile gerekli
tepkileri veren tahrik elemanları (aktüatörler) mekatronik sistemleri oluşturmaktadırlar. Günümüzde
yaygın olarak kullanılan fotoğraf makinaları, videolar, çamaşır-bulaşık makinaları, bankamatikler ve CD’ler
gibi ürünler en basit mekatronik sistemlerdir.
Algılayabilen, ölçen ve karar veren ve bu karar yönünde hareket eden otomatik makinalar (yani
mekatronik sistemler) tıpta, tarımda, bankacılıkta, madencilikte, makine sanayinde ve bir çok alanda
çağdaş otomasyon teknolojilerini tanımlayan örnekleri oluşturan mekatronik uygulamalardır.
Mekatronik Sistemlerin Genel Şeması
I
Mekatroniğin Doğuşu ve Gelişimi
Mekatronik ilk kez 1960'ların sonunda Japonya'nın Yaskawa Elektrik Şirketi'nde görevli bir
mühendis tarafından elektrik motorlarının bilgisayarla kontrolünün sağlanması için kullanılmıştır. Temelde
ise "mekanik" ve "elektronik" kelimelerinin uygun bir şekilde parçalanması ve bu parçaların birleştirilmesi
ile bu kelime ortaya çıkmıştır.
Bu kavram Japonya'dan yola çıkarak tüm dünyaya yıllar ilerledikçe yayılmaya ve yerleşmeye
başlamıştır. Dünyada artan uygulamalarıyla gelişen mekatronik, lisans ve master programlarıyla da
üniversitelerde desteklenmektedir. Türkiye'de ise maalesef çok yavaş bir şekilde endüstriyel ve akademik
kabul görerek, çalışma ve pratikte ilerlemektedir.
Birçok
mühendis
mekatroniğin
robotikten
oluştuğunu
iddia
etmektedir.
ılk
robotik
kollar,
hareketlerini algılayıcılarla geri besleme olmadan düzgün bir biçimde gerçekleştiremiyordu. Bununla
birlikte, kinematikdeki ilerlemeler dinamik, kontrol, algılayıcı teknolojisi ve üst düzey programlamayla,
gelişimleri desteklenmiştir. Aynı zamanda, modern teknolojiler, robotları daha esnek ve kullanışlı hale
getirmiştir. Böylece, her tür makina ve sisteme adaptasyonları ve yüksek performansla çalışmaları
sağlanmıştır.
1970'lerde mekatronik , daha çok servo teknolojinin kullanıldığı, otomatik kapı açıcılar, otomatik
odaklamalı kameralar gibi ürünlerde kullanılmıştır.
80'li
yıllarla
birlikte, bilgi
teknolojisinin
hayata
girişiyle, mühendisler mekanik sistemlerin
performansını arttırmak için mikroişlemciler kullanmaya başladılar. Sayısal denetimli makinalar ve robotlar
daha da yaygınlaştı ve bunların otomotiv uygulamalarında, elektronik motor kontrolü ve ABS fren
sistemleri kullanılmaya başlandı.
90'lara gelindiğinde, iletişim teknolojisi de oluşan bu bilgi karışımına eklendi ve üretim hatlarının
büyük network ağlarına bağlanması gerçekleşti. Bu, özellikle robot sistemlerinin, uzaktan kontrollu biçimde
işletimine olanak sağladı.
Aynı zamanda, daha küçük algılayıcı ve kumanda teknolojileri de artan bir şekilde yeni ürünlerde
kullanılmaya başlandı. Otomobillerin hava yastıklarının açılmasını kontrol eden küçük silikon ivmelendirme
algılayıcıları gibi mikroelektromekanik sistemler ise son zamanlarda kullanıma sunuldu.
II
Mekatroniğin Uygulama Alanları
Mekatronik genel olarak, bilgisayar kontrollü sistemlerin veya elektromekanik sistemlerin, ürün
tasarımında ve/veya üretiminde görev alan hem endüstri hem de akademik kariyerli mühendisler
tarafından kullanılmasıyla uygulanır.
Birden fazla mühendislik branşının ortak kullanımıyla birlikte gelişmesi, içinde yeraldığı mühendislik
branşlarının da ilerlemesini sağlamaktadır. Mekatronik, aslında yeni bir kavram değildir. En son
teknolojilerin, daha çok işleve sahip ve uygulaması kolay olan ürünlerin proseslerini dizayn etmek için,
basit olarak makina mühendisliğine, kontrol teorisine, bilgisayar bilimine ve elektroniğe uygulanmasıdır.
Buradan da anlaşılacağı gibi teknoloji geliştikçe mekatronik ilerler, böylece teknoloji daha da gelişir.
Yani arada sürekli bir çevrim vardır ve bu çevrim dışarıya açık olup, çeşitli mühendislik ve bilimlerle de
etkileşim halindedir ve bunların gelişmesine katkıda bulunur.
Mekatroniğin kullanımıyla ilgili en güzel örneklerden biri bilgisayar disk sürücüsüdür. Hızlı
cevaplama, doğruluk ve sağlamlık gibi özelliklerle mekatroniğin kullanım amaçlarına uygun niteliklere
sahiptir.
Bilgisayar disk sürücüleri, mekatronik uygulamalarının ilk örneklerindendir. Bu makinalar, çok hızlı
bilgi aktarımına ve hassas pozisyonlamaya sahip olup, değişken sistem etkilerine de dayanıklıdırlar.
Mekatronik Tasarım Ürünleri
Çağdaş mekatronik teknolojisi ürünleri, bir veya bikaç mikroişlemci çevresinde yerleştirilen
duyucular (sensörler), eyleyiciler (motor sistemler), ve tüm sistem veya makinayı merkezi veya dağınık
yapıda denetleyebilen bilgisayar programlarından oluşmaktadır. Bu tanıma uygun sistem ve makinalar
kendisine tanımlanan çevreyi gözlemlemekte, çevredeki değişimleri algılamakta, ve algıladığı bilgileri
yorumlayarak gerekli motor sistemler yardımı ile çevresini değiştirebilmektedir. Mekatronik makinalar
mekanik işlevsellik ile tümleşik algoritmik denetimi beraberce içeren ürün ve sistemlerdir. Gelişmiş
mekatronik ürünler basit makinalar yerine çevrelerini değiştirebilen bilgisayar sistemlerine dönüşmüştür.
Doğal olarak bu yapıdaki makina ve sistemler akıllı davranışlar göstermektedir. Mekatronik ürünlerde yer
alan yazılımlar genellikle yapay zeka tekniklerini kullanmakta ve böylece mekatronik tasarım ürünleri,
basit işlevsel makinalar yerine, çeşitli koşullara uyum sağlayabilen yetenekli sistemlere dönüşmektedir.
III
Mekatronik Mühendisliğinin önde gelen uygulama alanları şunlardır:
Üretim Mühendisliği
Tarım Robotları
Otomotiv Endüstrisi
Mikro Sistemler (MEMS)
Uçan Robotlar
Robot Görme
Endüstriyel otomasyon
Akıllı Silah ve Silah
Sistemleri
Mikro robotlar
Gezer Robotlar
Endüstriyel Robot Kollar
Mekatronik tasarım felsefesi, özellikle yüksek teknoloji ürünü akıllı makina ve sistemlerde
uygulanmaktadır. Bu makina ve sistemlerin bazı örnekleri şunlardır :

Taşıtlarda hava yastığı güvenlik sistemleri, ABS fren sistemleri, uzaktan kumandalı kapı kilitleri,
sürüş ve seyir denetimi, motor ve güç sistemleri denetimi, yolcu güvenlik sistemleri, ve taşıt
araçlarındaki benzer sistemler,

NC, CNC, AC v.b. tezgahlar, hızlı protip üretim tezgahları, ve benzeri otomatik üretim tezgahları,

Fotokopi makinaları, faks makinaları, elektronik daktilolar, ve benzeri büro makinaları,

MR cihazları, atroskopik cihazlar, ultrasonik problar, ve benzeri diğer tıbbi cihazlar,

Otomatik odaklamalı fotoğraf makinaları, video kameraları, video, CD ve DVD göstericileri, CD kayıt
ve benzeri kişisel kullanım amaçlı elektronik cihazlar,

Lazer yazıcıar, sabit disk kafa konumlayıcıları, teyp sürücü ve yükleyicileri, CD okuyucu ve yazıcıları,
ve benzeri bilgisayar aksesuarları,

Kaynak robotları, fabrika içi kendinden yönlenmeli araçlar (AGV), uzay araştırmalarında kullanılan
robotlar, askeri amaçlı mayın imha robotları, bomba taşıyıcıları, ve benzeri gezer robotlar,

Uçuş denetim eyleyicileri, iniş sistemleri, kokpit kumanda ve cihazları, ve benzeri hava taşıtları
sistemleri,
IV

Garaj kapısı otomatik açma sistemleri, güvenlik sistemleri, iklimlendirme denetim sistemleri, ve
benzeri ev ve büro uygulamaları,

Çamaşır makinaları, bulaşık makinaları, otomatik buz makinaları ve benzeri ev uygulamaları,

Değişken hızlı matkaplar, sayısal tork anahtarları ve benzeri takımlar,

Malzeme test cihazları ve benzeri laboratuar cihazları,

Bar kodlu sistemler, konveyör sistemleri ve benzeri fabrika otomasyon sistemleri,

El ve otomatik kumandalı hidrolik krenler ve benzeri malzeme taşıma ve inşaat makinaları,

Otomatik
etiketleme,
kalite
denetiminde
kamera
ve
benzeri
kalite
paketleme uygulamaları,

Video oyunları ve sanal gerçeklik uygulamalarında gerçek girdi denetim sistemleri.
V
denetimi
ve