Introduction à la mécatronique

Mécatronique

Plus qu’une discipline, la mécatronique est une approche de l’ingénierie qui intègre plusieurs spécialités. Typiquement on regroupe sous ce terme : la mécanique, l’électronique, l’informatique et une partie contrôle.
Le mot mécatronique (mechatronics en anglais) a été inventé au Japon en 1969 les ingénieurs Etsuro Mori et Er. Jiveshwar Sharma de la compagnie Yaskawa.

La robotique peut être considérée comme le père, ou l’ancêtre de la mécatronique. Ceci-dit,  aujourd’hui la mécatronique dépasse largement le cadre de la robotique et englobe de nombreuses applications dans des domaines aussi divers et variés que l’aérospatial (par exemple les systèmes de régulations antivibratoires des avions), l’automobile (exemple avec la direction assistée, l’ABS, l’EPS), la production (machines-outils, robots industriels), le médical (aussi bien dans le matériel que dans l’assistance ou le remplacement d’organes humains, on parle alors de biomécatronique), l’électroménager avec les machines à laver dîtes « intelligentes » etc.

En France, la norme NF E01-010 définit la mécatronique comme étant une : « une démarche visant l’intégration en synergie de la mécanique, l’électronique, l’automatique et l’informatique dans la conception et la fabrication d’un produit en vue d’augmenter et/ou d’optimiser sa fonctionnalité. »

La régulation au cœur des systèmes mécatroniques.

Un système mécatronique est en général caractérisé par sa fonctionnalité d’autorégulation, c’est-à-dire qu’il réagit en temps réel ou non en fonction de son propre état. Un système classique est donc composé de capteurs qui informent sur l’état de celui-ci, des actionneurs qui agissent sur le système à réguler et un outil de correction -généralement logiciel-pour améliorer la qualité de la régulation (vitesse de réaction, précision, justesse, adaptabilité du système à des situations nouvelles…).  A ce titre, on peut citer plusieurs correcteurs :

  • le PID. Sans doute le régulateur le plus utilisé dans l’industrie, il répond efficacement à un grand nombre de problèmes. Il est composé d’une action proportionnelle (multiplie la différence état réel/état souhaité par un gain G), d’une action Intégrale (l’erreur est intégrée sur un intervalle de temps s, puis multipliée par un gain Ti), et d’une action Dérivée (l’erreur est dérivée suivant un temps s, puis multipliée par un gain Td).
  • La logique floue. Ce concept antinomique est relativement vieux mais n’a été formalisé qu’en 1965, et est désormais  exploité dans de nombreux domaines (ex : ABS, reconnaissance de forme, gestion de feux rouges, météorologie, etc.). Il s’appuie sur la théorie mathématique des ensemble flous, c’est-à-dire des ensembles définis de façon imprécise (et non pas binaire 0 ou 1).
  • Le réseau de neurones artificiels –qui est plus un modèle de calcul qu’un correcteur- est très schématiquement inspiré du fonctionnement des vrais neurones biologiques.  Les réseaux de neurones, mettent en œuvre le principe de l’induction, c’est-à-dire l’apprentissage par l’expérience. Les applications industrielles sont encore assez peu nombreuses (ex : déplacement mobile de robots autonomes, reconnaissance de motifs sur des chèques bancaires) et un peu plus développées dans d’autres domaines (classification, estimations boursières…)

A travers cette brève introduction, on entrevoit tous les défis qui se posent au mécatronicien, le premier étant peut-être de faire éclater les frontières des domaines traditionnellement réservés aux spécialistes   (mécanique, électronique, informatique, régulation) pour les rassembler et apporter une véritable valeur ajoutée au produit final.

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6 réponses à “ Introduction à la mécatronique ”

  1. La mécatronique, c’est quoi? | AB Mécatronique on 13 novembre 2009 at 17 h 31 min

    […] Pour plus de détails, vous pouvez lire l’article : Introduction à la mécatronique […]

  2. Héloïse on 18 décembre 2009 at 10 h 56 min

    tres bon article qui présente de façon claire et concise la mecatronique et ses enjeux.
    Petit bemol cependant:l’article est écrit 2fois sur la même page!

  3. DW on 18 décembre 2009 at 13 h 46 min

    Voila qui est corrigé merci!

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