Introducción.

La Mecatrónica no es más que la fusión o combinación de varias ingenierías, es decir, la Mecatrónica pretende ser la ingeniera de precisión por excelencia combinando 4 disciplinas que son: Ingeniería Electrónica, Ingeniería Mecánica, Ingeniería Informática, Ingeniería de Control.

   Cada una de estas 4 disciplinas comprende diferentes áreas que comparten las demás. El esquema a continuación muestra un resumen de lo que representa la Mecatrónica y de cómo están relacionadas estas ingenierías entre sí 

Así vemos que la Ingeniería Electrónica comparte el área de la Electromecánica con la Ingeniera Mecánica; La Ingeniera Mecánica comparte el área de CAD/CAM con la Ingeniería Informática; La Ingeniería Informática comparte El control Digital con La Ingeniería de Control y cerramos el círculo con la Ingeniera de Control que comparte el Control Electrónico con la Ingeniería Electrónica. Todo esto es lo que llamamos Ingeniería Mecatrónica. 

El término Mecatrónica se introdujo por primera vez en Japón en la terminología técnica por la compañía japonesa Yaskawa Elektric Corporation hacia principios de los años 70 entendiéndose como aquellas actividades de diseño y construcción que incluían sistemas y componentes electrónicos a mecanismos o estructuras de mucha precisión.   

Entendiendo que la Mecatrónica abarca disciplinas muy amplias y complejas podemos decir que tiene muchos campos de aplicación. De hecho, la Mecatrónica pretende ser esa disciplina o Ingeniería en la que los productos se fabriquen teniendo en cuenta todas las ingenierías y no estando separadas como tradicionalmente. Su punto fuerte es la versatilidad para crear mejores productos, procesos o sistemas. 

¿Qué es la Mecatrónica?

La mecatrónica tiene como antecedentes inmediatos a la cibernética, las maquinas de valor numérico, los controles tele operadores y robotizados, y los autómatas programables. El significado de esta palabra es “Mecanismo” y “electrónica”, actualmente existen diferentes definiciones de la mecatrónica, dependiendo de la diferente 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 científica IEEE/ASMET ransactions on Mechatronics ^[2] y Mechatronics ^[3] 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 lingüísticos;

·         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 micro controladores 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.^[4]

Los áceres que deben ser incorporados en el programa académico de ingeniería en Mecatrónica son:

·         Integrar componentes electrónicos con sensores y actuadores, para el desarrollo de sistemas de control y de automatización.

·         Desarrollar placas de circuito impreso.

·         Utilizar protocolos de comunicación de datos para aplicaciones industriales.

·         Hacer análisis estadístico de fallas, técnicas de mantenimiento y de control de calidad.

·         Analizar la variación de parámetros en equipos mecatrónicos.

·         Realizar reingeniería de procesos.

·         Utilizar normatividad vigente del medio ambiente y control de calidad.

·         Construir equipo y maquinaria de forma ergonómica.

·         Asesorar, realizar investigación de campo y analizar hojas de especificaciones de equipos y componentes.

·         Estructurar planes de manufactura.

·         Dominar el idioma inglés.

Historia de la  Mecatrónica.

La Mecatrónica tiene como antecedentes inmediatos a la investigación en el área de Cibernética realizada en 1936 por Turing ,en 1948 por Wiener y Morthy, las máquinas de control numérico, desarrolladas inicialmente en 1946 por Devol, los manipuladores, ya sean tele operados, en 1951 por Goertz, o robotizados, en 1954 por Devol, y los autómatas programables, desarrollados por Bedford Associates en 1968.

En 1969, Tetsuro Mori, un ingeniero de la empresa japonesa Yaskawa Electric Co. acuña el término Mecatrónica, recibiendo aquella en 1971, el derecho de marca. En 1982 Yaskawa permite el libre uso del término. En los años setenta, la Mecatrónica se ocupó principalmente de la tecnología de servomecanismos usada en productos como puertas automáticas, máquinas automáticas de autoservicio y cámaras auto-focus. En este enfoque pronto se aplicaron métodos avanzados de control. En los años ochenta, cuando la tecnología de la información fue introducida, los ingenieros empezaron a incluir microprocesadores en los sistemas mecánicos para mejorar su desempeño. Las máquinas de control numérico y los robots se volvieron más compactos, mientras que las aplicaciones automotrices como los mandos electrónicos del motor y los sistemas anti cerrado y frenando se hicieron extensas. Por los años noventa, se agregó la tecnología de comunicaciones, creando productos que podían conectarse en amplias redes. Este avance hizo posibles funciones como la operación remota de manipuladores robóticos. Al mismo tiempo, se están usando novedosos micro sensores y micro actuadores en nuevos productos. Los sistemas micro electromecánicos como los diminutos acelerómetros de silicio que activan las bolsas de aire de los automóviles.

La mecatrónica está centrada en mecanismos, componentes electrónicos y módulos de computación los cuales combinados hacen posible la Generación de sistemas más flexibles, versátiles, económicos, fiables y simples. La palabra "mecatrónica" fue acuñada por el ingeniero Tetsuro Moria mientras trabajaba en la compañía japonesa Yaskawa en 1969.

Así pues la mecatrónica se expandió alrededor del mundo y ha ido creciendo de forma constante y continua; en los años 70, la mecatrónica, en los años 70, la mecatrónica hizo del servomotor su bastón para caminar en la innovación de mecanismos y maquinas tales como puertas automáticas, Aires acondicionados y Máquinas Fotográficas.

En la década de los 80, la mecatrónica incorporó micro controladores a máquinas para optimizar su rendimiento y bajar los costos de producción. Esta aplicación se extrapolo a Robots industriales, Automóviles, Candados de seguridad, discos duros etc.

En la década de los 90, dada la revolución de la información que se dio, los productos mecatrónicos ahora pueden estar conectados atreves de enormes conexiones, que no solo se limitan al planeta tierra , si no que establecen comunicación y retroalimentación a lo largo del sistema solar, y esto expande aún más el campo de la ingeniería mecatrónica.
Mecatrónica Mundialmente:

Japón a tenido un importante Papel en el establecimiento y desarrollo del campo de la Mecatrónica, y fue de hecho en Japón donde Se concibió la palabra Mecatrónica por Yaskawa Electric Company Ltd., en la década de los 60, para referirse al control electrónico de los motores eléctricos de la compañía.
Así pues actualmente, Japón es el país líder en aplicaciones Mecatrónicas, tanto en producción como en investigación Mecatrónica:

Campo multidisciplinario que integra los fundamentos de las ciencias de las ingenierías así como las tecnologías recientes de la mecánica, electrónica y de las ciencias computacionales para innovar, desarrollar y mantener.