Conoce la definición y las aplicaciones de la Mecatrónica

La Mecatrónica es un área que incorpora la mecánica, la electrónica y la informática; que se encarga de gracias desarrollar e investigar mecanismos de modo de proporcionar un avance en la tecnología. Gracias a este campo de estudio se ofrece una carrera del futuro donde cualquier persona interesada en esta área de estudio puede adquirir conocimientos multidisciplinarios, es por ello que en este artículo se explica lo fundamental de la Mecatrónica.

¿Qué es la Mecatrónica?

La Mecatrónica es un área de conocimientos multidisciplinar, su característica principal es la incorporación de los elementos de la electrónica, la mecánica, robótica, sistemas de computación y de la manufactura.

Sus inicios abarca desde la introducción de sistemas electrónicos e informáticos hasta la inclusión de la tecnología de la comunicación, gracias a esta evolución se tuvo la posibilidad de la creación y manipulación del área de la robótica.

La mecatrónica no es una nueva ingeniera, es un conjunto de ingeniera que se utilizan en un solo producto, de modo que pueda proporcionar una mayor facilidad en su desarrollo  garantizando las diversas funciones en los novedosos equipos y maquinaria otorgando una mayor capacidad así como también mayor velocidad, seguridad en el producto deseado.

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Características de la Mecatrónica

Como ya se explicó la mecatrónica es un campo de gran diversidad disciplinar donde une o mezcla varias áreas de ingeniería, esto es debido a la Revolución Industrial la cual durante la era moderna se tuvo la necesidad de abarcar las necesidades surgidas en el momento.

Gracias a la mecatrónica se pudo mantener la calidad de vida y hasta se pudo mejorar  durante ese periodo de la historia de la era moderna, proporcionando diversos cambios en la vida cotidiana de la sociedad, es por ello que se debe tener presente las características que cuenta esta ingeniería y se muestran a continuación:

• Es un área de inclusión de ingeniería.
• Tiene como principal objetivo la investigación y desarrollo de mecanismos inteligentes.
• Fue empleada por primera vez en 1969.
• Ofrece un desarrollo y avance en la tecnología.
• Se encarga de desarrollar, estudiar y diseñar productos de forma que ofrezca las facilidades de las actividades diarias de la sociedad.
• Abrió paso a una era mucho más avanzada.
• Considerada como una disciplina que une a las distintas ingenierías.
• Las ingeniería que abarca son la ingeniería mecánica, en sistemas , software , informática e ingeniería electrónica.
• Aceleran o facilitan diversas áreas de trabajo.
• En el campo de desarrollo de profesionales se le conoce como Ingeniería en Mecatrónica.
• Cuenta con el objetivo de conseguir que los procesos productivos se agilicen y resulten confiables.
• Posee el grado de ingeniería por su alto conocimiento en física y matemática.
• Se requiere de la capacidad de poder diseñar, construir e implementar productos que puedan satisfacer necesidades emergentes en la industria.
• La robótica es la parte de la técnica de diseño y construcción de autómatas flexibles y reprogramables.
• Crea maquinas complejas para otorgar las facilidades en las actividades diarias de la sociedad Un robot cuenta con un sistema de mecatrónica.
• Tiene como finalidad de programar e integrar electrónicamente máquinas capaces de automatizar procesos de producción.
• Ofrece grandes aplicaciones e importancia en la robótica, sistemas de transporte, sistemas de manufactura, máquinas de control numérico, nanomáquinas y biomecatrónica.
• Abren la oportunidad a nuevas tareas que antes eran imposibles de realizar.
• Permite resolver y brindar soluciones a los problemas tecnológicos que actualmente presenta la industria.
• Se centra en la creación y el perfeccionamiento de máquinas a través de procesos electrónicos.
• Generalmente se aplica a la industria mecánica.
• Busca crear maquinaria más compleja.
• Facilitar las actividades del ser humano.
• Proporciona diversos procesos electrónicos en la industria mecánica, principalmente.
• Se trata de un área multidisciplinaria.
• Requiere de conocimientos y técnicas de otras ingenierías.
• Tiene tres líneas de actuación principales: la automatización, la creación de productos inteligentes, la búsqueda de armonización entre los componentes electrónicos y mecánicos de las máquinas.
• Adapta los productos creados a las necesidades de la sociedad o del consumidor.

 Historia de la Mecatrónica

Ya en los anteriores puntos se explicó el concepto y las característica de la mecatrónica, sin embargo se debe explicar el desarrollo que ha tenido en el transcurso del tiempo, por eso a continuación se muestra los antecedentes más influyentes en este campo

• Unos de los primeros antecedentes fue realizado en el año 1936 por Alan Tuning.
• En el año 1946 George Devol inicio el desarrollo de las maquinas con control numérico.
• Los manipuladores teleoperados fueron desarrolladas por Goertz en el año 1951.
• Devol nuevamente hizo la contribución del desarrollo de los manipuladores robotizados en el año 1954.
• En el año 1968 fue desarrollado las autómatas programables por Bedford Associated.
• Tetsuro Mori fue ingeniero de la empresa japonesa Yaskawa Electric Co, en el año 1969 inicia el termino ahora conocido mecatrónica.
• En el año 1971 se le otorga el derecho de marca a la empresa.
• La mecatrónica se basó en la tecnología de servomecanismo.
• Fue usada en productos diarios como puertas automáticas, máquinas automáticas de autoservicio y cámaras de auto-focus.
• Se aplicaron métodos avanzados de control.
• El termino mecatrónica se empezó a utilizar en Japón a principios de 1980.
• En el año 1982 Yaskawa permite el libre uso del término.
• Con la inclusión de la tecnología de la información se comenzó contar con la participación de los microprocesadores en los sistemas mecánicos.
• Aumento en el desarrollo de las máquinas de control numérico y de los robots siendo más compactos.
• Mayor extensión de las aplicaciones automotrices.
• Se añadió la tecnología de comunicaciones en los años noventas.
• Avance en los productos con conexiones en redes ampliadas.
• Inicio de las operaciones de manipuladores robóticos.
• Comienzo del uso de los microsensores y de los microactuadores en los productos.

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Ramas de la Mecatrónica

En la introducción a la mecatrónica se comentó que es un conjunto de ingeniería con la finalidad de aplicar cada una de sus características fundamental de modo que se pueda aplicar en un solo producto. Está compuesta por 4 ramas que es lo mismo decir que está compuesta por 4 disciplinas, que se unen formando la mecatrónica, estas disciplinas son las siguientes:

 Ingeniería Mecánica

• Conocida como una rama de la ingeniería.
• Es un campo muy amplio en el área laboral.
• Se fundamenta en la transformación de energía.
• Formación en el desarrollo de proyectos de diseño mecánico.
• Usa los principios de la física para el diseño, análisis y creación de sistemas mecánicos, es decir lo material con lo que el robot va a funcionar.
• Principalmente utiliza los conocimientos de la física para la posibilidad de la elaboración, el mantenimiento y la instalación de maquinaria en procesos de producción.
• Fundamentalmente recalca en la seguridad y calidad de los productos elaborados por los ingenieros mecánicos.
• Un ejemplo seria el diseño de motores electrónicos y a combustión.
• Involucra a las materias de física, con el fin de poder estudiar sus reacciones para obtener así las elaboraciones de piezas para las maquinarias.
• Formación en planeación de mantenimiento, montaje de equipos y maquinaria.
• Tiene una formación en el desarrollo de proyectos relacionado con materiales, áreas térmicas, de regulación y control automático.
• Proporciona una formación en asistencia técnica para las áreas comerciales de negociación tecnológica y de investigación.
• Control general sobre el movimiento que generará la maquinaria, reparación de los sistemas mecánicos
• Un ejemplo de fabricación son las de motocicletas, automóviles, buses de transporte público y camiones de usos industriales.
• Se enfoca en los estudios de los mecanismos para poder comprender su comportamiento físico, dinámico y estático.
• También se basa en fabricar, instalar, diseñar y elaborar el mantenimiento de los diversos instrumentos de trabajo.
• Otorga una facilidad la mano de obra del hombre dentro de una construcción o la elaboración de algún producto.
• Se encuentran fuertemente relacionados a área de las leyes de la física y las propiedades de la química.
• Busca desarrollar nuevos métodos y actualizar constantemente la tecnología.
• Dispone de varias ramas, las cuales son: Aeroespacial, Naval, Automotriz, Autotrónica, Fluidos, Robótica, Hidráulica, Eléctrica, Metalmecánica, Estática, Dinámica.
• La ingeniería aeroespacial se enfoca en los estudios de los vehículos capaces de navegar por la corriente del aire.
• En la rama de la automotriz se encuentra la elaboración de vehículos de transporte vía terrestre.
• Para la ingeniería naval se basa de los diseños, fabricaciones, construcciones de motores e instalaciones de maquinarias dentro de un vehículo cuya vía de desplace sea el mar.
• En el caso de la ingeniería automotriz se basan en diseño, mantenimiento y construcciones de vehículos.
• La ingeniería de fluidos se basa en los estudios de los fluidos de la materia, es decir, sus comportamientos cuando los fluidos se encuentran en estado de reposo en movimiento.
• En el caso de la ingeniería robótica se encarga de las construcciones de robots para el beneficio del ser humano, tal como lo puede ser de uso industrial.
• Para la rama de ingeniería hidráulica se hace énfasis en el estudio del diseño, proyección y ejecución de los conductos por donde pasará el agua, con diferentes fines.
• En el caso de la ingeniería mecánica eléctrica se basa en los conocimientos y aplicaciones de la eléctrica dentro de los sistemas mecánicos.
• La ingeniería metalmecánica se encarga del diseño, mantenimiento e instalación de los sistemas mecánicos ubicados dentro de las maquinarias.
• En el caso de la ingeniería mecánica estática se encarga de elaborar los diversos estudios del comportamiento de las cargas de energías.
• La ingeniería dinámica hace énfasis en el mantenimiento de las maquinarias que posean un gran alto de dificultad.

Ingeniería Electrónica:

• Es una rama de la ingeniería.
• Se encarga de resolver los posibles problemas electrónicos en la industria.
• Algunos ejemplos pueden ser en los procesos industriales.
• Fundamentada en estudiar y aplicar todo lo referente a la electricidad.
• También se puede realizar desde el interior de un aparato electrónico o el análisis de los microprocesadores (Chip) o microcontroladores.
• Encargada de mantener todo lo relacionado con el sistema eléctrico en perfecto funcionamiento.
• Aplica la física y la matemática.
• Se especializa en la generación, transmisión y distribución de la energía en áreas.
• Generalmente utilizado en las telecomunicaciones y la transmisión de señales satelitales.
• Estudio de todo lo referente al sistema eléctrico en edificios e industrias, entre otros.
• Permiten realizar los diseños de sistemas.
• Da la capacidad de generar, hacer el transporte y la distribución, con la finalidad de darle uso a la energía eléctrica.
• Aporta grandes desarrollos y avances de la sociedad.
• Se ocupa de lo que se refiere a: Circuitos grande de algo voltaje, Sistemas de control, Motores, Instalaciones residenciales, Iluminación.
• Estudia lo relacionado con los sistemas encargados de la generación, la conversión, la transmisión, la distribución y uso de la energía eléctrica.
• Impulsa el aprovechamiento de la energía eléctrica para el gran abanico de industrias existentes.
• Hace la especialización en circuitos eléctricos de alto voltaje.
• Abarca los sistemas que se denominan a gran escala o potencia.
• Da las herramientas para: Concebir, Planificar, Organizar, Dirigir y Optimizar.
• Se encarga de lo relacionado al diseño, mantenimiento y análisis, de lo que son las instalaciones eléctricas.

Ingeniería automática

• Puede ser llamada tanto de automática como de control.
• Se encarga del control y uso de elementos sistemáticos es decir as maquinarias.
• Estos son algunos de los aparatos (robots) que se utilizan en la industria del cual esta disciplina los controla para seguir con su función.
• Vinculada con el comportamiento de los sistemas que se manejen de forma automatizada.
• Encargado de elaborar diversos sistemas que mantengan la actitud deseada por el creador.
• Abarca las áreas de la matemática y la informática.
• Basado en diseñar, fabricar y realizar múltiples mantenimientos a las herramientas que elaboraran los procesos que el ingeniero imponga ante las configuraciones hechas.
• Uso de la teoría del control, de la teoría de sistemas y finalmente con la automatización.
• Maneja frecuentemente los temas sobre la informática y la matemática.
• Elaboración de diversas herramientas automatizadas, por lo que pueda facilitar el trabajo dentro de las instalaciones.
• Se encarga de los sistemas automatizados dentro de los servicios de la tecnología que abarquen las áreas de la automatización y el control automático.
• Encargado de la creación de los instrumentos de cambios que mejoren la calidad de los proyectos llevados a cabo.
• Facilita el cargo existente en los trabajadores que manejen las maquinarias de las industrias.
• Da la opción de minimizar el uso de energía de la misma para colaborar con el ambiente.
• Ocupan múltiples áreas de la ciencia, como matemática, física, química, hidráulica, robótica, electrónica, neumática y eléctrica.

Ingeniería informática

• Es también una rama de la ingeniería pero en el área de computación.
• Aplica los fundamentos la ingeniería del software, la electrónica y la ciencia de la computación para el desarrollo de software en la maquina.
• Basada en planificar, dirigir, relevar, analizar, diseñar, desarrollar e implementar proyectos de integración de Software, de e-business, de telecomunicaciones, redes y, todo proyecto de Tecnología de la Información.
• Dispone la maquina con la capacidad de procesar información por sí misma.
• Esta rama es la que se encarga del proceso del software.
• Realizada principalmente en las computadoras, maquinas, entre otros.
• Conocimientos de Teoría de la Computabilidad, de la información y Telecomunicaciones, de autómatas y Teoría de diseño de algoritmos y Lenguajes Formales, del software, de inteligencia artificial, de Organización industrial y empresarial, de Electrónica.
• Disciplina que integra varias áreas de la ingeniería eléctrica.
• Procesan la información de manera automatizada.
• Manipula la información de los dispositivos.
• Da la formación investigativa que le permite desempeñarse de forma competitiva en diferentes escenarios relacionados con las Tecnologías Teleinformáticas.
• Ofrece la capacidad de gestionar soluciones y servicios tendientes a general valor a las organizaciones.
• Engloba un extenso número de áreas teóricas dentro de la informática.
• Participan en muchos aspectos de hardware y software de la informática.
• Diseño de microcontroladores individuales, microprocesadores, computadoras personales y supercomputadoras hasta el diseño de circuitos.
• Incluyen escribir software y firmware para microcontroladores integrados, crear chips VLSI, crear sensores analógicos, diseñar placas de circuitos de señal mixta y diseñar sistemas operativos.
• Aptos para la investigación en robótica.
• Crean los componentes físicos de los sistemas de información.

Ingeniería automática

• Puede ser llamada tanto de automática como de control.
• Se encarga del control y uso de elementos sistemáticos es decir as maquinarias.
• Estos son algunos de los aparatos (robots) que se utilizan en la industria del cual esta disciplina los controla para seguir con su función..
• Vinculada con el comportamiento de los sistemas que se manejen de forma automatizada.
• Encargado de elaborar diversos sistemas que mantengan la actitud deseada por el creador.
• Abarca las áreas de la matemática y la informática.
• Basado en diseñar, fabricar y realizar múltiples mantenimientos a las herramientas que elaboraran los procesos que el ingeniero imponga ante las configuraciones hechas.
• Uso de la teoría del control, de la teoría de sistemas y finalmente con la automatización.
• Maneja frecuentemente los temas sobre la informática y la matemática.
• Elaboración de diversas herramientas automatizadas, por lo que pueda facilitar el trabajo dentro de las instalaciones.
• Se encarga de los sistemas automatizados dentro de los servicios de la tecnología que abarquen las áreas de la automatización y el control automático.
• Encargado de la creación de los instrumentos de cambios que mejoren la calidad de los proyectos llevados a cabo.
• Facilita el cargo existente en los trabajadores que manejen las maquinarias de las industrias.
• Da la opción de minimizar el uso de energía de la misma para colaborar con el ambiente.
• Ocupan múltiples áreas de la ciencia, como matemática, física, química, hidráulica, robótica, electrónica, neumática y eléctrica.

Ingeniería informática

• Es también una rama de la ingeniería pero en el área de computación.
• Aplica los fundamentos la ingeniería del software, la electrónica y la ciencia de la computación para el desarrollo de software en la maquina.
• Basada en planificar, dirigir, relevar, analizar, diseñar, desarrollar e implementar proyectos de integración de Software, de e-business, de telecomunicaciones, redes y, todo proyecto de Tecnología de la Información.
• Dispone la maquina con la capacidad de procesar información por sí misma.
• Esta rama es la que se encarga del proceso del software.
• Realizada principalmente en las computadoras, maquinas, entre otros.
• Conocimientos de Teoría de la Computabilidad, de la información y Telecomunicaciones, de autómatas y Teoría de diseño de algoritmos y Lenguajes Formales, del software, de inteligencia artificial, de Organización industrial y empresarial, de Electrónica.
• Disciplina que integra varias áreas de la ingeniería eléctrica.
• Procesan la información de manera automatizada.
• Manipula la información de los dispositivos.
• Da la formación investigativa que le permite desempeñarse de forma competitiva en diferentes escenarios relacionados con las Tecnologías Teleinformáticas.
• Ofrece la capacidad de gestionar soluciones y servicios tendientes a general valor a las organizaciones.
• Engloba un extenso número de áreas teóricas dentro de la informática.
• Participan en muchos aspectos de hardware y software de la informática.
• Diseño de microcontroladores individuales, microprocesadores, computadoras personales y supercomputadoras hasta el diseño de circuitos.
• Incluyen escribir software y firmware para microcontroladores integrados, crear chips VLSI, crear sensores analógicos, diseñar placas de circuitos de señal mixta y diseñar sistemas operativos.
• Aptos para la investigación en robótica.
• Crean los componentes físicos de los sistemas de información.

Aplicaciones de la ingeniería Mecatrónica

Ya se explicó de qué trata la mecatrónica y cuales ramas esta compuestas, de cómo está enfocada en desarrollar productos que involucren sistemas de control para el diseño de productos o procesos inteligentes.

Gracias a estas características dispone de una amplia cantidad de aplicaciones en diversos campos que estudia la mecatrónica desde la medicina hasta la minería, industria mecánica, automovilística, comunicaciones, entre otras. Es por ello que se muestra a continuación las alternativas que se puede ejercer por un ingeniero de mecatrónica.

En el área de Transporte

• Para esta área se desarrolla en el diseño de mecanismos activos, control de vibraciones, estabilización de mecanismos y navegación autónoma.

En el área de la Mecánica

• En relación con los equipos puede participar en el diseño.
• Puede realizar la instalación, mantenimiento y comercialización de equipos.
• Así como con los equipos, se puede realizar con los sistemas automáticos.
• Disposición de herramientas tecnológicas para detectar problemas en los equipos.
• Fabricación de escáner.
• Sistemas para calcular la resistencia de un tornillo.
• Empleado para el funcionamiento de la estructura máxima del equipo.

En el área de la Electrónica

• En relación con los equipos puede participar en el diseño, instalación y mantenimiento del equipo.
• Comercialización de equipos y sistemas automáticos.
• Para crear las lavadoras inteligentes, televisores inteligentes y otros productos tecnológicos.
• Disposición de herramientas tecnológicas para detectar problemas en los equipos.
• Fabricación de escáner.
• Procesan información para el funcionamiento del equipo.
• Tienen sensores electrónicos y dispositivos integrados.

En el área de Empresas y sistemas técnicos

• Para la proyección y organización de empresas y de los software.

En el área de Investigación

• Aplicado en actividades de investigación, docencia y capacitación respecto al área de mecatrónica.

En el área de Invención

• Aplicado sobre proyectos técnicos de automatización o integración.

En el área de Manufactura

• Basado en los modelos de sistemas a eventos discretos.
• Aplicado para el diseño óptimo de líneas de producción así como la optimización de procesos ya existente.
• También ha ayudado a automatizar las líneas de producción y generar el concepto de manufactura flexible.
• Elaboración de sistemas o componentes electrónicos de forma automática.
• Facilita la producción del producto.
• Crea procesos más ágiles de producción.
• Presenta un alto nivel de confianza.
• Aumento en la productividad de la empresa.
• Reduce los costes de la producción.
• Logra realizar operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente.
• Ahorra una gran cantidad de horas de trabajo a los empleados.

En el área de  Arquitectura

• Para los labores de construcción civil.
• Utilizadas para equipos de construir.
• Diseño y elaboración de las máquinas de construcción.

En el área de Industrias

• Una gran cantidad de campo por la ingeniería industrial.
• Reduce esfuerzo en la mano de obra humana.
• Dispone una representación de inteligencia artificial y automatización industrial.
• Otorga una administración eficiente de los recursos.
• Produce productos de alta calidad.
• Permiten la incorporación de múltiples funcionalidades a los productos.
• Permiten nuevas opciones y una mayor confiabilidad.
• Utilización más versátil del producto.
• Incremento de capacidades que expanden los límites de los productos actuales.
• Pueden ser agrupadas en cuatro áreas: monitorización, control, optimización y autonomía.

En el área de la robótica

• Ciencia de la computación que tiene como ocupación la de diseñar y construir robots.
• Producción de inteligencia artificial.
• Unión entre la mecánica y la electrónica.
• Aplica la ingeniería de control y la física para el desarrollo de una tecnología avanzada.
• Construcción de máquinas similares a los humanos.

En el área de Astronomía

• Se basa en la observación y el estudio de los cuerpos celestes.
• Ha dado como resultado diversos sistemas tecnológicos muy sofisticados.
• Producción de los telescopios terrestres y espaciales.
• Generación exploradores automáticos interplanetarios que son los robots que han caminado por la superficie de otros planetas.
• Aportación de los radiotelescopios móviles, los interferómetros de radio, los observatorios a bordo de aviones, los detectores de ondas gravitacionales o los detectores de neutrinos.

En el área de Sistemas biológicos 

• Aplicado para resolver problemas de sistemas biológicos.
• Conocido como biomecatronica.
• Generalmente en el desarrollo de nuevos tipos de prótesis, simuladores quirúrgicos, control de posición de instrumental médico, sillas de ruedas y teleoperación quirúrgica.
• En medicina, la producción de las prótesis ortopédicas de alta tecnología que reciben las personas.
• Dispone de desarrollo de nuevos tipos de prótesis, simuladores quirúrgicos, control de posición de instrumental médico.
• Algunos ejemplos son los catéteres, sillas de ruedas y teleoperación quirúrgica.
• Mejora el control del motor humano que fue perdido o dañado por trauma, enfermedad o defectos de nacimiento.

Estudiante de Ingeniería Mecatrónica

El estudia de este campo requiere sólidos conocimientos científicos así como en la tecnología, y gracias a esto los campos de actuación son muy diversos y con una amplia gama de posibilidades ya sea el diseño de productos con sistemas de control basados en procesos inteligentes o sistemas automatizados, un trabajo con redes industriales, o hasta el sector de la robótica, por eso a continuación se muestra un vídeo de lo que hace un estudiante.