Un sistem mecatronic tipic este format dintr-un schelet mecanic, actuatoare, senzori, controlere, dispozitive de condiționare/ modificare a semnalului, hardware și software computer/digital, dispozitive de interfață și surse de alimentare. Diferite tipuri de detectare, achiziție și transfer de informații sunt implicate între toate aceste tipuri diferite de componente. De exemplu, un servomotor, care este un motor cu capacitatea de feedback senzorial pentru generarea exactă a mișcărilor complexe, este format din componente mecanice, electrice și electronice (a se vedea figura 1.1). Componentele mecanice principale sunt rotorul, statorul și rulmenții. Componentele electrice includ circuitele pentru înfășurările pe câmp și înfășurările rotorului (nu în cazul rotorilor cu magnet permanent) și circuitele pentru transmisia și comutarea puterii (dacă este necesar). Componentele electronice includ cele necesare pentru detectare (de ex., un encoder optic pentru detectarea deplasării și vitezei și un tahometru pentru detectarea vitezei). Designul general al unui servomotor poate fi îmbunătățit prin adoptarea unei abordări mecatronice.

FIGURA 1.1 Un servomotor este un dispozitiv mecatronic. (De la Danaher Motion, Rockford, IL.)

Robotul umanoid prezentat în figura 1.2a este un sistem mecatronic mai complex și "inteligent". Poate implica multe servomotoare și o varietate de componente mecatronice, așa cum este clar din schița din figura 1.2b. O abordare mecatronică poate beneficia în mare măsură de analiza/modelarea, proiectarea și dezvoltarea unui sistem electromecanic complex de această natură.

FIGURA 1.2 (a) Un robot umanoid este un sistem mecatronic complex și „inteligent”; (b) componente ale unui robot umanoid. (De la American Honda Motor Co., Torrance, CA.)

În industria calculatoarelor, hard disk-uri (HDD; vezi Figura 1.3), dispozitivele pentru preluarea, accesul și evacuarea discului și alte componente electromecanice pot beneficia în mod considerabil de mecatronică de înaltă precizie. Impactul devine mai mare deoarece computerele digitale sunt integrate într-o mare varietate de alte dispozitive și aplicații mecatronice.

FIGURA 1.3 O unitate HDD a unui computer.

Problemele tehnologice ale unui sistem mecatronic general sunt indicate în figura 1.4. Se vede că acestea acoperă domeniile tradiționale de inginerie mecanică, inginerie electrică și electronică, inginerie de control și inginerie computerizată. Fiecare aspect sau problemă din interiorul sistemulului poate adopta un caracter multi-domeniu. De exemplu, așa cum s-a menționat anterior, un actuator (de exemplu, servo motor DC) poate reprezenta un dispozitiv mecatronic în cadrul unui sistem mecatronic mai mare, cum ar fi un automobil sau un robot.

Studiul ingineriei mecatronice ar trebui să includă toate etapele de modelare, proiectare, dezvoltare, integrare, instrumentare, control, testare, funcționare și întreținere ale unui sistem mecatronic.

FIGURA 1.4 Conceptele și tehnologiile unui sistem mecatronic.

1.3 Modelare și proiectare