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Mario Raúl Pérez, Servicios de Capacitación Profesional.

¿Qué es la Mecatrónica?

MecatrónicaLa Mecatrónica tiene como antecedentes inmediatos a la Cibernética, las máquinas de control numérico, los manipuladores teleoperados y robotizados, y los autómatas programables. El término se origina en 1969 por un ingeniero de la empresa japonesa Yaskawa Electric Co. como combinación de las palabras “MECAnismo” y “elecTRÓNICA”. Actualmente existen diversas definiciones de Mecatrónica, dependiendo del área de interés del proponente, sin embargo, una definición muy útil es: diseño y construcción de sistemas mecánicos inteligentes.

Un sistema mecatrónico se compone de mecanismos, actuadores, control (inteligente) y sensores. La Mecánica se ocupa principalmente de los mecanismos y los actuadores, y opcionalmente puede incorporar control. La Mecatrónica integra obligatoriamente el control en lazo cerrado y los sensores.

Para realizar el presente análisis se realizó una revisión de las revistas de difusión científicaIEEE/ASME Transactions on Mechatronics y Mechatronics de los últimos cinco años y se desarrolló una clasificación de las líneas de investigación en el área de la Mecatrónica, la cual se propone a continuación:

  • Componentes;
  • Análisis, y
  • Aplicaciones.

La investigación en el área de componentes se centra en primordialmente en el desarrollo de nuevas tecnologías de actuadores y sensores, así como la aplicación de diferentes esquemas de control y comunicación entre los componentes; por ello se puede plantear como líneas de investigación:

 

  • Manejo directo por medio de actuadores;
  • Nuevos tipos de control para motores eléctricos;
  • Actuadores electrostáticos;
  • Aplicación de controles modernos tales como: redes neuronales, control de sistemas a eventos discretos, etc.;
  • Autonomía;
  • Percepción del medio ambiente;
  • Visión artificial;
  • Medición indirecta por medio de observadores del estado y filtros;
  • La fusión de sensores;
  • Arquitecturas de control y adquisición de datos descentralizada;
  • Redundancia cinemática y manipuladores paralelos;
  • Sistemas de comunicaciones entre componentes;
  • Sistemas de planeación y selección de tareas, e
  • Interfaces hápticas.

Por análisis se refiere a la obtención de modelos matemáticos para sistemas mecatrónicos. Los modelos son necesarios para poder realizar síntesis de dispositivos mecatrónicos y optimización de procesos. En la Mecatrónica se aplican nuevas técnicas de modelado tales como:

  • Redes neuronales;
  • Redes de Petri;
  • Lógica difusa;
  • Ondeletas (wavelets, en inglés);
  • Memorias asociativas;
  • Agentes cooperativos;
  • Modelos algorítmicos;
  • Modelos linguísticos;
  • Gráficos de relaciones (Bond Graph en inglés), y
  • Diseño concurrente.

En cuanto a aplicaciones, los rubros más importantes son la robótica, los sistemas de transporte, los sistemas de manufactura, las máquinas de control numérico, las nanomáquinas, la optimización mecánica dado un criterio, la síntesis de mecanismos mecatrónicos, sincronización de sistemas mecánicos, interacción humano-robots (HRI, por sus siglas en inglés) para asistencia y cuidado médico, detección y diagnóstico de fallas en sistemas mecatrónicos, control de vibraciones, estructuras mecánicas reconfigurables y la biomecatrónica.

La tendencia de la Mecatrónica hoy en día, va hacia la sustitución del hardware por el software en los dispositivos de control, la miniaturización de éstos, incorporación de nanotecnología, además se esperan avances en microcontroladores y microprocesadores de bajo costo, desarrollo de sensores y actuadores para aplicaciones avanzadas en MEMS, metodologías de control adaptativo y métodos de programación en tiempo real, tecnologías en redes y redes inalámbricas, desarrollo de tecnologías CAE para modelado de sistemas avanzados y modelado virtual de prototipos.