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Mecatrónica

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by

Elías Ramírez

on 6 September 2012

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Transcript of Mecatrónica

¿Qué
es? Historia MECATRÓNICA La mecatrónica une la ingeniería mecánica, electrónica, de control e informática; para diseñar y desarrollar productos que involucren sistemas de control para el diseño de productos o procesos inteligentes, para crear maquinaria compleja que facilite las actividades humanas a través de procesos electrónicos en la industria. Su punto fuerte es su gran versatilidad Desde la industria Hasta la medicina Matemáticas
Física
Eléctrica y Electrónica
Computación
Ingeniería Mecánica
Control Automático
Mecatrónica
Ingeniería Industrial
Especialidad Lógica Matemática y conjuntos, cálculo diferencial
e integral, álgebra lineal, cálculo vectorial,
ecuaciones diferenciales, variable compleja,
probabilidad y estadística, métodos numéricos. Mecánica clásica, electricidad y magnetismo, termodinámica, óptica, estática, cinemática y dinámica de cuerpo rígido, mecánica de fluidos. Electrónica digital, electrónica analógica, filtros electrónicos, circuitos eléctricos en el dominio del tiempo y frecuencia, sistemas embebidos, procesamiento digital de señales, electrónica de potencia, sensores y actuadores, sistemas electromecánicos. Programación estructurada, programación orientada a objetos, sistemas en tiempo real, programación concurrente, simulación de sistemas. Ciencia e ingeniería de materiales, mecánica de materiales, procesos de manufactura, diseño asistido por computadora (CAD), manufactura integrada por computadora (CAM), elemento finito (CAE), análisis y síntesis de mecanismos, diseño de elementos de máquinas, neumática e hidraúlica, vibraciones mecánicas, mantenimiento preventivo y correctivo. Sistemas lineales enfoque clásico, sistemas lineales enfoque moderno, sistemas lineales digitales enfoque clásico y moderno, Sistemas No Lineales, Identificación de Sistemas. Diseño mecatrónico, robótica, Optimización en Ingeniería, sistemas de manufactura flexible, automatización, control de sistemas mecatrónicos. Contabilidad de costos, ingeniería económica, administración de empresas, administración de proyectos, investigación de operaciones, sistemas de calidad, desarrollo sustentable, tecnología y medio ambiente. El estudiante de ingeniería en mecatrónica debe tener un grupo de materias optativas que le permitan ser especialista en algún campo de aplicación de la mecatrónica. Así, si el estudiante desea continuar con estudios de posgrado o trabajar, tendrá una formación sólida. La especialidad debe contener componentes importantes de teoría y práctica, convergiendo a un proyecto que dará como resultado patentes y publicaciones científicas. CAMPOS
DE
ACCIÓN -Automatización
-Robótica
-Servomecanismos
-Sensores y sistemas de control
-Ingeniería automotriz
-Ingeniería aeroespacial
-Domótica
-Controles computador-máquina
-Bienes industriales
-Productos de consumo
-Sistemas mecatrónicos
-Ingeniería biomédica
-Sistemas dinámicos estructurales
-Sistemas vehiculares y de transporte
-Técnicas de diagnóstico, fiabilidad y control
-Diseño asistido por computadora
-Fabricación asistida por computadora
-Sistemas de manufactura La “MECATRÓNICA” nace a causa de la revolución industrial, que tuvo como consecuencia la creación de maquinas para el aumento en la calidad y cantidad de productos de uso y consumo masivo.
A mediados de los años cuarenta la segunda revolución industrial tuvo como característica relevante la creación del transistor semiconductor y la miniaturización de los componentes electrónicos acoplados en circuitos integrados, dio origen al computador digital, este invento cambio totalmente el pensamiento de la sociedad y de la industria.

En medio de estas dos épocas, los países que emplearon, pero en especial que produjeron estas nuevas tecnologías se pusieron a la cabeza o a la vanguardia de la sociedad.
Pero el termino como tal fue acuñado en Japón a principios de los ochentas y comenzó a ser usado en Europa y USA un poco después. Sin embargo, desde la antigüedad existieron artefactos "mecatrónicos" rudimentarios: Herón de alejandría (fuente de pájaros cantores)
Edad agrícola 212 d.C Arquímedes, creador de la
mecánica teórica, dedujo
los sistemas de palancas
y de poleas 1204 d.C Hombre de hierro de Alberto Magno
Edad media 1352 d.C. Gallo de Estrasburgo
Edad media 1499 d.C. León mecánico de Leonardo da Vinci 1525 d.C. Hombre de Palo de Juanelo Turriano 1576 d.C Gerolamo Cardano, escribió un tratado sobre la Mecánica 85 d.C. 1705 d.C Jackes y Jean Bernuolli aplicaron las teorías Mecánicas
de los problemas de Dinámica.
Bernuolli también fundó la hidráulica 1720 d.C. Sir. Isaac Newton desarrolló las leyes de la mecánica clásica, que explican el movimiento de forma matemática. Áreas
de
conocimiento 1769 d.C James Watt diseña la máquina de vapor moderna que transforma la energía térmica de una cantidad de agua en energía mecánica 1807 d.C. Robert Fulton usa el vapor de agua para operar el primer buque de vapor movido por ruedas de paleta en el río Hudson 1835 d.C. Gaspard Coriolis publica las leyes mecánicas vistas desde marcos en rotación, e incluye la fuerza adicional que solo mueve objetos en movimiento. 1857 d.C. Michael Faraday creó el motor eléctrico y explicó la inducción electromagnética. 1879 d.C. Thomas Alva Edison inventa la primera bombilla eléctrica producida en masa 1906 d.C Lee De Forest inventa el tríodo: un tubo al vacío que permite una gran amplificación de una señal eléctrica débil haciendo posible la radio, los parlantes, las peliculas sonoras, etc. 1926 d.C Robert Goddard lanza el primer cohete a combustión líquido permitiendo una mayor precisión. 1929 d.C Surge la palabra... 1941 d.C Surge ENIAC:
La primera computadora del mundo 1947 d.C. Surge el primer transistor por William Shockley, John Bardeen y Walter Brattain. 1959 d.C Jack Kilby crea el microchip haciendo posible la miniaturización de los dispositivos electrónicos 1969 d.C. Tetsuro Mori MECATRÓNICA Se crea el internet. 1970 d.C El interés por la robótica industrial se dispara y diversas empresas implementan robots en sus líneas de ensamblado. 1990 d.C 2000 d.C. Aparecen los
primeros autos
híbridos Honda 2008 d.C. Se abre la carrera de Ingeniería Mecatrónica en el Instituto Tecnológico de Veracruz. DESARROLLO CONTROL Desde tiempos inmemorables el ser humano ha tratado de mejorar su estándar de vida y que ciertas rutinas se realicen de forma automática o por lo menos que sean llevadas a cabo sin la necesidad de vigilar su desempeño. Además de documentos, existen objetos rudimentarios que demuestran todo lo anterior, entre ellos tenemos: por ejemplo, las estatuas animadas del templo de Dédalo, los juguetes mecánicos de los griegos, así como los construidos en la Edad Media por San Alberto Magno. Aun cuando estos ejemplos se consideran ya automatismos, se toma como origen de la ingeniería de control a la... REVOLUCIÓN
INDUSTRIAL Sin embargo cabe mencionar: Tecnologías de control muy sofisticadas anteriores a la revolución industrial cómo... Acueductos... Molino de viento Estos dispositivos y muchos otros eran parte de la automatización. El año en que James Watt inventó la máquina de vapor y su dispositivo de control se considera en forma general como la fecha de origen de la ingeniería de control y también como el punto de arranque de la En 1800, Whitney desarrolló el concepto de partes intercambiables en manufactura, éste se considera como el principio de la producción en masa.
En 1868 J. C. Maxwell formuló un modelo matemático para el control de la máquina de vapor. Posteriormente en 1913, Henry Ford mecanizó el ensamblaje de automóviles.
En 1927, H. W. Bode analizó los primeros amplificadores retroalimentados.
En 1932, H. Nyquist desarrollo un método para el análisis de la estabilidad de los sistemas. Ya para esta época la ingeniería de control no sólo se encargaba de automatizar, sino que también de estudiar ciertos conceptos y características de los sistemas. Para 1952, el desarrollo de controladores numéricos se realizo en el MTI (Massachussets Institute of Tecnology) para el control de los ejes de máquinas. En 1954, George Devol desarrollo el primer artefacto programado de transferencia considerado como el primer diseño de robot industrial. Para 1960, el primer robot autómata ya había sido desarrollado con base en el diseño de Devol. En ese entonces tanto la automatización, la robótica, los procesos de manufactura y la ingeniería de la producción ya eran consideradas como disciplinas independientes a la ingeniería de control, aun cuando existía una cierta interconexión entre ellas.
Con el desarrollo de las computadoras, tanto la teoría de control como el control de eventos discretos era un paso obvio a seguir. El avance de la electrónica dio paso a que los reguladores fueran electrónicos o basados en computadoras. El control retroalimentado, ampliamente usado en muchas áreas de la ingeniería también se usa en los satélites enviados al espacio, tanto para el transporte como para otros fines de investigación.
Para 1970, el control de espacio de estados y el control óptimo fueron un paso claro para el desarrollo de la ingeniería de control. Las aplicaciones en la industria automotriz, la industria química, la electricidad, procesos biológicos e incluso para la economía, para la educación y las ciencias sociales eran de uso común.
En 1980, conceptos como el control robusto eran ampliamente estudiados. En 1994, la mecatrónica se volvió de uso común en los automóviles. Actualmente, conceptos como control estocástico, control inteligente (difuso y neuronal), control por modos deslizantes y control adaptivo son ampliamente usados en el campo de la ingeniería de control. Mecánica Electrónica Informática Es la ciencia que se encarga de estudiar las condiciones de reposo o movimiento de los cuerpos bajo la acción de fuerzas. Los antepasados del hombre, al construir sus instrumentos, iniciaron el desarrollo de la mecánica. El origen de los primitivos interrogantes planteados por la mecánica surgió en las antiguas civilizaciones por su necesidad de disponer de máquinas, bélicas o pacíficas, que las liberaran de ciertos esfuerzos. Aristóteles (384-322 a. de 1. C.) Arquímedes (287-212 AC) Herón de Alejandría (c. 20-62 D.C.) Evangelista Torricelli (1608-1647) En el plan de estudios de la ingeniería mecánica usualmente se encuentra:

Cálculo diferencial e integral, álgebra lineal y ecuaciones diferenciales

 Estática y dinámica

Termodinámica, Transferencia de calor

 Dibujo técnico, diseño mecánico, diseño y fabricación asistida por computadora

 Ciencia de materiales

 Mecánica de fluidos

 Tecnología mecánica

 Análisis numérico, método de los elementos finitos

 Turbomáquinas

 Teoría de control

 Estructuras metálicas, cimentaciones

 Diseño de máquinas Los campos de la ingeniería mecánica pueden describirse de la siguiente forma:

 Ingeniería de producto y de manufactura

 Robótica industrial

 Mecatrónica

 Manufactura flexible

 Mecanismos inteligentes

 Motores híbridos

 Nanomáquinas

 Siderúrgica

 Biomecánica MECÁNICA La historia de la Tecnología Electrónica se desarrolla en torno a unos pocos grandes descubrimientos: 1821 - Michael Faraday construye el motor eléctrico 1827 - Georg Simon Ohm crea la Ley de Ohm 1837 - Samuel M. Morce patenta el Telégrafo. 1876 - Graham Bell y su asistente Thomas A. Watson crearon el teléfono. 1897 - El físico inglés J. J. Thomson descubre el electrón. 1936 - El ingeniero austriaco Paul Eisler, creo el primer circuito. 1946 - Percy Spencer, inventa el Horno de Microondas 1951 - Mauchly y Eckert fundan la compañía Universal Computer (Univac), que produce la primera computadora comercial: UNIVAC I. 1958 - El ingeniero Jack Kilby , creó el primer "circuito integrado". 1962, 10 de Julio - Fue lanzado el Telstar 1 primer satélite de comunicaciones de uso comercial. 1962 - Nick Holonyak, ingeniero de General Electric desarrolla el primer LED. 1962 - Sony lanza al mercado mundial el primer televisor de 5 pulgadas, completamente transistorizado 1963 - Philips presentara el popular “Compact Cassette”. 1971 - Ted Hoff, Federico Faggin de Intel y Masatoshi Shima de Busicom (ZiLOG) diseñan el primer microprocesador, el Intel 4004 1975 - JVC lanza al mercado el sistema de grabación de audio y video analógico para uso domestico: VHS (Video Home System) ESTADO ACTUAL son sólo algunas de las soluciones que se fabrican gracias a la aplicación de la mecatrónica. La integración de más de una disciplina en la creación de un producto, permite que éste sea desarrollado con un nivel de ‘inteligencia’ importante. La mecatrónica está en el top diez por su importancia respecto al aporte tecnológico que implica la sinergia de varias ramas del saber, para enfrentar los grandes problemas de la humanidad. Los nuevos procesos industriales que requieren a diario de la implementación de nuevas tecnologías, la necesidad de agilizar la producción en general, bajo los estándares de uniformidad y calidad, así como la optimización de los recursos tanto físicos como humanos, ha permitido que la ingeniería mecatrónica gane cada vez más espacios y adeptos. Cliché por superar la desinformación respecto al término mecatrónica, ha llevado a que simplemente se esteriotipe la profesión, como la encargada de hacer robots y elementos extraños de poco uso o nada funcionales Los productos hechos mediante procesos mecatrónicos, poseen sistemas mecánicos que mediante sensores, controladores y microprocesadores, reciben señales para luego procesarlas y mediante la información obtenida generan fuerza y movimiento. Dichos sistemas están divididos en: MEMS: sistemas micro electromecánicos. NEMS: sistemas nano electromecánicos. CONVENCIONALES: mecánicos, tele operacionales, de control, digitales, termoeléctricos, etc. Los sistemas mecatrónicos poseen los siguientes elementos claves: Modelación de sistemas físicos: optimización de equipos, modernización de maquinaria. Sistemas de automatización: control lógico programable, PLC’s(1), simulación. Sensores y Actuadotes: los sensores son transductores (convierte un tipo de energía a otra) que miden cierto tipo de energía, una vez detectada se convierte en impulsos eléctricos que son captadas por las máquinas de control. CCD o CMOS. • Sistemas de Control de Procesos: sistemas Eléctricos y Electrónicos, sensores y actuadores.

• Computadoras y sistemas lógicos: procesamiento de Información, Interfases, diseño asistido por computadora.

• Software y adquisición de datos: programación, Obtención de datos físicos, Procesamiento Digital de Señales.

• Inteligencia artificial-robótica: producción de Maquinaria Inteligente.

• Tecnologías de la Información Industrialización Se puede afirmar, que los avances de la mecatrónica, específicamente en el área de robótica, ayudan a la industria en varios aspectos: • Fundición en molde (die-casting): • Soldadura de punto • Moldeado por extrusión • Forjado • Aplicaciones de prensado • Pinturas y tratamiento de superficies • Moldeado plástico • Aplicaciones en la Fundición • Carga y Descarga de Máquina Herramientas • Robots para manejo de materiales ESTADO ACTUAL
EN MÉXICO La estructura de las cadenas productivas en México muestra que la industria mecatrónica se encuentra mayormente integrada por empresas trasnacionales del sector electrónico/informático mundial y no existe una cadena de valor que vincule productivamente todas las actividades presentes en el país y con el resto de las industrias afines, como la eléctrica El avance significativo en la maquinaria y equipo desarrollado en países como Alemania,Dinamarca, Francia, Japón, Corea y Estados Unidos para las compañías de este sector, hace que la oportunidad de desarrollo de equipos mecatrónicos como aportación de grupos mexicanos sea prácticamente nula por el momento. Sin embargo, debido a la innovación que exige esta nueva industria de automatización es necesario desarrollar una preparación para las futuras mentes que continuaran ampliando este extenso campo de investigación, como respuesta a esta creciente demanda de estudio se ha introducido la carrera de Ingeniería en Mecatrónica en muchas universidades a nivel mundial MEX ONE Científicos del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) concluyeron el armado del Mex-One, el robot humanoide más avanzado en su tipo en Iberoamérica y comenzarán a crearle una memoria. el androide almacenará experiencias y aprendizajes, mejorando su capacidad cognitiva, gracias a la aplicación de la computación evolutiva, redes neuronales, lógica difusa y otros métodos de aprendizaje de máquina "El objetivo es que toda la información procesada sea transferida a éste para crearle una memoria, y así permitirle un comportamiento mucho más evolucionado y cercano al de los humanos" es el robot humanoide más avanzado en su tipo en Iberoamérica por sus características similares o incluso algunas superiores a los construidos por empresas japonesas, estadounidenses o europeas, y a un menor costo Así la mayor contribución a nivel internacional del grupo del Cinvestav liderado por Bayro Corrochano es haber desarrollado una arquitectura a bajo costo que les permita a grupos de bajos recursos de todo el mundo poder trabajar en investigación básica empleando una arquitectura profesional más económica. por Bayro Corrochano INTEGRANTES:
Ana Quijano Mahé

Ferra Diaz juan Carlos

Contreras Soto Fidel

Sánchez Valentino Michelle

Capetillo Vázquez José Ramón

Ramírez Martínez Elías

Paredez Perez Angel

Rivadeneyra Vázquez Julio César

Padrón García Jorge Raúl

Rey Vicente Joel Ánge
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