با افزایش تصادفات گسترده كه ناشی از بی احتیاطی راننده و عدم دقت او در كنترل خودرو می باشد و همچنین گسترش علم مكاترونیك در صنعت خودرو، نقش راننده در حركت مستقیم در خودروهای امروزی تغییر كرده و بجای راننده، یك سیستم خبره كه از چند واحد مكاترونیكی تشكیل شده است وظیفه كنترل خودرو را به عهده خواهد داشت. مكاترونیك از از در هم ادغام كردن دو كلمه مكانیك و الكترونیك تشكیل یافته است كه تركیبی از علوم مكانیك، الكترونیك و كنترل می باشد. در سیستم هایی كه در زمینه مهندسی مكانیك و الكترونیك استفاده می شوند شاهد افزایش كاربرد الكترونیك و پردازش اطلاعات در مكانیك هستیم. نتیجه یك سیستم مكاترونیكی تلفیق اجزا تشكیل دهنده سیستم یا سخت افزار و اطلاعات حركتی آن یا نرم افزار می باشد. در سیستم های مكاترونیكی از تعدادی حسگر استفاده می شود كه اطلاعات ضروری و حركتی اجزا اصلی سیستم را به اطلاع یك واحد كنترل مركزی می رساند و آن واحد با كنترل عملگرهایی كه نقش بازوهای اجرایی سیستم را دارا می باشند سیستم را كنترل می كند. ارتقا سیستم های مكاترونیكی بستگی به دریافت اطلاعات تازه در زمینه ساختمان مكانیكی اولیه، حسگرها، عملگرهای اجرایی، پردازش اتوماتیك اطلاعات و سیستم های كنترل كننده می باشد. از سیستم های مكاترونیك به طور گسترده ای در خودرو استفاده می گردد. از جمله سیستم های مكاترونیكی خودرو كه در سیستم های ایمنی خودرو استفاده می شود می توان به سیستم كنترل سرعت قابل تطبیق با خودرو (acc)، سیستم كنترل پایداری (esp)، و سیستم ترمز اضطراری اشاره كرد.
با استفاده از سیستم كنترل سرعت راننده می تواند بوسیله اهرم های كنار غربیلك فرمان سرعت خودرو را در یك سرعت ثابت تنظیم كند و هنگامیكه به نزدیكی خودروی جلویی رسید به صورت اتوماتیك سرعت كاهش داده می شود و پس از عبور خودرو مذكور سرعت خودرو به سرعت تنظیم شده باز می گردد.
این سیستم دارای ارتباط چند واحد كنترل مهم خودرو از جمله واحد كنترل الكترونیكی acc، واحد كنترل الكترونیكی موتور، واحد كنترل الكترونیكی جعبه دنده اتوماتیك و واحد كنترل ترمز بوسیله شبكه مالتی پلكس می باشد.
سیستم acc دارای یك رادار در جلو خودرو می باشد كه پس از دریافت اطلاعات مبنی بر نزدیكی به مانع با ارسال سیگنال مربوطه واحد كنترل الكترونیكی را مطلع می كند و این واحد نیز به صورت دیجیتالی و بوسیله شبكه مالتی پلكس با ارسال ارقام معنی دار 0 و 1 به واحدهای كنترل موتور، جعبه دنده اتوماتیك و ترمز آنها را مطلع كرده و واحد های فوق بوسیله عملگرهای مربوطه سرعت خودرو را كاهش می دهند. واحد كنترل موتور با كم كردن زاویه دریچه گاز و پاشش انژكتور دور موتور راكاهش می دهد، واحد كنترل جعبه دنده اتوماتیك با حركت شیربرقی های تعویض دنده جعبه اتوماتیك دنده های معكوس را برای خودرو انجام می دهد و واحد كنترل ترمز با كم كردن سرعت چرخ ها سرعت خودرو را كم می كند و با روشن كردن چراغ ترمز عقب توسط واحد كنترل راننده خودروی عقب را از انجام عملیات ترمز مطلع می كند با عبور مانع از جلوی خودرو سرعت دوباره توسط واحد های كنترل نام برده شده به حالت اولیه بر می گردد. با بررسی سیستم كنترل سرعت مشاهده گردید كه این وسیله در كمك به راننده در كنترل خودكار و كم كردن تصادف نقش تاثیرگزاری خواهد داشت.
پایداری خودرو در شرایط سخت حركتی از جمله هنگام حركت در پیچ یا سطوح لغزنده یكی از مهمترین اركان برای حفظ سلامت راننده می باشد. بسیاری از رانندگان دركی از مفاهیم رانندگی نداشته و در شرایط فوق با توجه به چسبندگی كم خودرو به سطح جاده نمی توانند خودرو را كنترل كنند. درهنگام حركت خودرو در پیچ های تیز، خودرو ممكن است دچار كم دورزنی یا بیش دورزنی گردد. در حالت اول خودرو از مسیر خود خارج شده و به سمت بیرون پیچ می رود و در حالت دوم به سمت داخل پیچ حركت می كند. در این حالت سیستم كنترل الكتریكی esp وظیفه اقدامات اصلاحی را به عهده خواهد داشت. در حالت اول با ترمز كردن چرخ جلو سمت بیرون پیچ و در حالت دوم با ترمز كردن چرخ عقب داخل پیچ باعث افزایش پایداری خودرو می گردد. در سیستم esp. حسگر سرعت خودرو، حسگر زاویه غربیلك فرمان، حسگر فشار ترمز و سوییچ چراغ ترمز اطلاعات را به سیستم كنترل الكترونیكی ارسال می كنند و این سیتم نیز با كاهش سرعت خودرو و فعال سازی سیستم ترمز، چرخ مورد نظر را ترمز می كند. این سیستم تلفیقی از مكاترونیك و سیستم هیدرولیك می باشد. واحد هیدرولیك دارای شیر های برقی، پمپ هیدرولیك می باشد كه از واحد كنترل الكتریكی esp فرمان می گیرند. واحد كنترل الكترونیكی esp واحد ترمز ضد قفل را در هنگام ترمزگیری كنترل می كند. در هنگام فعال سازی سیستم، چراغ مربوطه در صفحه كیلومتر شمار روشن شده و راننده را از فعال سازی سیستم مطلع می گرداند.
سیستم های esp در كنترل خودرو در هنگام كم دورزنی نیز استفاده می گردد. بدین ترتیب كه واحدكنترل الكتریكی خودرو با مقایسه مسیر واقعی و مسیر دلخواه زاویه انحراف را تشخیص داده و با كاهش سرعت خودرو یا با ترمز گیری دو یا چهار چرخ در فشارهای مختلف به حفظ پایداری خودرو كمك می كند.
تحقیقات نشان داده است كه در هنگام ترمزگیری اضطراری بسیاری از رانندگان به سرعت پدال ترمز را فشار می دهند ولی اعمال حداكثر نیرو توسط آنان بیش از حد طول می كشد این تاخیر باعث افزایش مسافت توقف خودرو می شود زیرا از حداكثر ظرفیت سیستم ترمز استفاده نشده است و بایستی علاوه بر رسیدن سریع به حداكثر ظرفیت ترمزگیری تا زمان توقف كامل خودرو حداكثر ظرفیت حفظ شود. سیستم ترمز اضطراری توسط واحد كنترل الكتریكی ترمز قفل نشو كنترل می گردد. حسگر حركت پدال ترمز و یك میكروسوییچ اطلاعات اعمال فشار ترمز ناگهانی را به اطلاع واحد كنترل الكتریكی ارسال می كنند و آن واحد با حركت شیربرقی روی بوستر ترمز فشار وارده به بوستر را افزایش می دهند بنحوی كه اعمال فشار بر روغن ترمز سریعتر صورت می پذیرد و خودرو سریعتر از حركت می ایستد.
سه سیستم فوق نقش بسزایی در ایمنی سرنشینان و همچنین عابرین پیاده داشته و با توجه به دقت و سرعت عمل آنها، لزوم استفاده از سیستمهای مكاترونیكی را در خودرو نشان می دهد. در این مقاله سعی شده است علاوه بر تشریح كامل این سیستمها توانایی مكاترونیك در كنترل قسمتهای مختلف خودرو نشان تحلیل گردد