meccatronica
Scienza che nasce dall’integrazione tra la meccanica e l’elettronica al fine di progettare, sviluppare e controllare sistemi e processi a elevato grado di automazione e integrazione.
La meccanica costituisce uno dei settori in cui l’elettronica e l’informatica vengono usate con grande successo, perché consentono di conseguire enormi progressi tecnici e, specificatamente, di aumentare la flessibilità di impiego di macchine e apparecchiature, di ridurre i tempi di risposta, di soddisfare particolari esigenze con prestazioni altamente qualificate e con l’ottenimento di precisioni elevate. Lo sviluppo ha comportato il raggiungimento di equilibri ottimali tra strutture meccaniche di base, l’impiego di sensori e attuatori, l’uso di tecniche informatiche per la gestione di sistemi di controllo gerarchizzati. Sempre più di frequente operazioni e compiti originariamente assegnati a organi meccanici sono svolti da sistemi informatici, perché con questi si realizzano strutture più semplici nel loro complesso, che risultano anche più funzionali. Si concepiscono inoltre nuovi sistemi meccanici per svolgere funzioni che le tecnologie convenzionali della meccanica tradizionale non sono in grado di soddisfare. Questo progresso tecnico è reso possibile unicamente dall’impiego sinergico di tecnologie proprie dei settori della meccanica e dell’elettronica e riguarda miriadi di prodotti che afferiscono a diversi settori.
Il settore industriale è stato il primo in cui si è assistito alla crescente diffusione di sistemi meccatronici, perché ha impiegato azionamenti elettrici per il controllo di velocità e posizione. Si tratta di robot e di sistemi di movimentazione automatici, azionamenti elettrici con funzioni automatiche tanto di regolazione di velocità quanto di posizione, macchine utensili a controllo numerico (torni, frese), sistemi di taglio laser, sistemi di lettura ottica e così via.
Il settore automobilistico e dei trasporti è quello in cui la m. ha trovato maggiore impiego negli ultimi anni. Si è avuto il proliferare di funzioni e di automatismi per aumentare il comfort dei passeggeri, le prestazioni e la sicurezza dei veicoli. Fra i sistemi meccatronici di cui sono dotate le automobili di moderna costruzione vi sono i regolatori della fasatura oppure del sistema di iniezione, le sospensioni attive, i sistemi antipattinamento e di controllo della stabilità, l’ABS (anti-lock braking system), il Cruise Control, i sistemi di climatizzazione, i tergicristalli con sensori di pioggia. Nei veicoli che vengono destinati al trasporto collettivo sono impiegati da tempo con successo, per fare un esempio, sistemi di allineamento e di apertura automatica delle porte.
L’applicazione della m. ai sistemi domestici è relativamente più recente, ma è certamente una tendenza consolidata. L’automazione e il coordinamento degli elettrodomestici ‘intelligenti’ e dei sistemi di aerazione, di allarme, di riscaldamento, si configurano anche nell’ambito della disciplina denominata domotica. Le funzioni meccatroniche sono orientate al controllo delle parti meccaniche per conseguire un’elevata efficienza, ma anche semplicità e versatilità di utilizzo e, in ultimo, anche per integrare nei prodotti funzioni di comunicazione avanzata, finalizzate al telecontrollo. Applicazioni del genere si hanno, per es., in lavatrici e lavastoviglie, nei sistemi di aerazione e climatizzazione, nei sistemi di antifurto. La sinergia tra meccanica ed elettronica caratterizza molte altre apparecchiature elettroniche di normale uso quotidiano, che incorporano micromotori elettrici controllati. Si considerino i lettori di supporti ottici e magnetici (videoregistratori, lettori CD e DVD, hard disk), che integrano funzioni meccaniche avanzate per il posizionamento delle testine di lettura nonché per la movimentazione dei supporti; le telecamere e le fotocamere analogiche e digitali (tra le prime a essere considerate prodotti meccatronici), nelle quali sono impiegati micromotori per i sistemi automatici di messa a fuoco, regolazione dell’esposizione, zoom ottici, stabilizzazione dell’inquadratura; le stampanti e i fax, dove microsistemi meccatronici governano il movimento delle testine di stampa, l’avanzamento della carta utilizzando motori passo passo; i sistemi di puntamento elettronico; i bancomat e così via.
L’introduzione della m. nel settore biomedico ha portato alla realizzazione di sistemi robotizzati che affiancano, o in alcuni casi addirittura sostituiscono, la mano del chirurgo durante gli interventi. Sono prevalentemente di approccio meccatronico, inoltre, i prototipi di protesi di arti artificiali di ultima generazione, bracci meccanici e manipolatori di supporto per interventi chirurgici, nonché alcuni sistemi di diagnostica.