当电子工程遇上机械设计

最近我看了一篇关于机械设计和电子工程的Blog。Blog的连结可点这里。

电子工程师去做机械设计事情看上去像互不相干，但实情是两者关连很大。电子工程在外界看来都是处理Bits & bytes及一些电路设计等，而机械设计就是经过一轮计算后，再用软件设计并做出想要的机械。但当两者同时用在一起就是现今的自动化机械，即是用电子电路来操控机械。

如果分别由机械和电子工程师合作，事情会变得简单少许。但如果只由电子工程师来完成这件事，绝对是一个挑战。因为本身处理电子和程式上以有很多事要考虑，现在再加上使用很少接触的机械设计工具来配合使用是有一定的难度。幸好现时很多软件和硬件都是Open source ，让工程师们更易接触和学习。

文中都有提及几个例子，以其中Pierre Michael的鸡尾酒分配机器人, Bartendro, 为例。它是以Raspberry Pi 和Arduino来作控制机器的工具，它们都是现在深受欢迎的open source工具，而且用途很广泛。

Arduino (左) & Raspberry Pi (右)

大家如果有兴趣可以看看它们的介绍

Raspberry Pi: http://designspark.com/chn/nodes/view/type:design-centre/slug:raspberry-pi

Arduino: http://designspark.com/chn/nodes/view/type:design-centre/slug:arduino

如何编程: http://designspark.com/chn/blog/chi-arduino-raspberry-pi-programming

但是当中的最大难题其不是它们的使用，而是如何计设及制造分配酒的机器架构。当中不但要运用流体力学的知识，亦要考虑机械运作时的卫生情况，最后更要考虑价钱。但身作为一个机械工程师，力学知识在平时的设计并不常用到，即使用到亦不会太深入。因此在文中的鸡尾酒分配机器人中，Pierre Michael为了设计和寻找合适的泵已花了很长时间。

当中亦提到整个制作过程中机械设计往往是产品设计中是最难和最花时间的部分。 Jason Kridner , Texas Instruments的software architecture manager, 在设计Beaglestache camera时遇到最大的问题就是机械设计的部分，他花在相机盒的时间占了总开发时间的50%。因为在机械设计中除了效能外，外观的重要性也不能忽视。

Beaglestache camera

我是一个电子工程系的学生，明白在大部分电子工程的设计上往往只考虑到成品的体积及效能，外观并不是最重要的因素，因为大部分的电子零件不用外露，只要须配合到机械本身的体积和外型便可以。相反在机械设计上外观往往是一种必须考虑的因素，因为它将是产品的外型。工程师将要同时顾及成品的外型又要考虑电子零件的摆放及会否干扰到彼此。因此电子工程师往往在机械设计上遇到许多的困难。

另外价钱在机械设计上是一个很大的难题，文中亦有一个例子提到「一个发动机本身不用花费超过1美元，如果用上几毛钱在一个Adapter上是一个愚蠢的行为。」在现今社会的工程作业中产品成本往往是一个难以处理的问题。一件产品的市场竞争力不但在于它的性能，消费者亦会考虑到它的价值是否合理，亦即是性价比。因为在一般消费者眼中，产品上的性能差以往往不会太大。因此它们更会以价作为考虑的前提。所以在成本上一定要作出适当的控制。

在我平日的实验及设计中，亦深深明白到预算的重要性。在开发和测试的时候我们往往只考虑成品的功能，如果只生产一件作为测试和研发是没问题的。但如果要用为大量生产及推出市场，制作成本往往是其中一个最大的问题，因为在零件选用，体积都要慎重考虑，有时候更要自己开发或设计出一些新的专用零部件。因此在学习的过程都我们同时要学会成本的控制。

在各样因素下，可见机械设计对于电子工程师来说绝对是一个难关。即使如此，在我而言亦是有必要去学习和尝试，因为在机械设计中学到的知识及经验在电子行业中都有莫大的帮助，而且学多一个技能对自己亦有好处。而且在现今社会中单单只会电子竞争力已经不够，所以要去摄猎更多范围的知识。