Projektowanie systemów mechatronicznych

Większość inżynierów dziwi się, że termin MECHATRONIKA ma już 40 lat. Pierwszy raz został użyty przez Tetsuro Mori w 1969 do opisania systemu złożonego z części mechaniczno-elektrycznej, który był kontrolowany przez aplikację wbudowaną (rysunek, źródło Wikipedia).

Systemy wbudowane (ang. Embedded Systems) są to dedykowane architektury komputerowe, które stanowią integralną część całego urządzenia. Rozwiązanie to zwiększa szybkość i niezawodność, zmniejsza zużycie energii i podnosi bezpieczeństwo pracy.

Systemy wbudowane są stosowane:

• w przemyśle samochodowym (ABS, ESP, komputer pokładowy);
• w przemyśle obronnym (sterowanie w samolotach, rakietach);
• w przemyśle maszynowym, np. PLC;
• sterowniki robotów mechanicznych;
• bankomaty, przedmioty codziennego użytku itp.

Systemy mechatroniczne wykorzystują zaawansowane mikroprocesory sterujące skomplikowanymi procesami, w których zależności między sprzętem a oprogramowaniem są bardzo złożone. Dlatego inżynierowie stają przed dużym wyzwaniem, muszą pogodzić wymagania aplikacji z ograniczeniami sprzętowo-programowymi.

Tradycyjne podejście do projektowania

W tradycyjnym podejściu do projektowania systemu wbudowanego, na początku tworzy się specyfikację i wymagania projektu, następnie określa się strategię sterowania i fizyczny prototyp, później projekt jest implementowany i na końcu testowany.

Na rysunku poniżej przedstawiony jest tradycyjny proces tworzenia projektu

Symboliczne mury pomiędzy poszczególnymi etapami oznaczają utrudniony przepływ informacji. Jest on spowodowany brakiem programowych interfejsów, niekompatybilnym formatem plików itp. Pomyłki pojawiają się na każdym z wymienionych etapów, a im później zostały znalezione tym kosztowniejsze i bardziej czasochłonne są do usunięcia. Bardzo często błędy związane są ze złą, niekompletną lub nawet powodującą konflikty z innymi modułami specyfikacją. Przez różne rodzaje błędów projekty nie kończą się w założonym czasie, a finalna aplikacja nie jest zgodna z początkowymi założeniami projektu.