Peter BUTALA, Ivan VENGUST
Študij mehatronike na Fakulteti za 
strojništvo Univerze v Ljubljani
1 IzhodišÏa
Mehatronika jer e lativno mlado inter-
disciplinarno podroïje tehnike, ki
danes prodira tako v industrijo kot tudi
v izobraževalni prostor na vseh nivo-
jih izobraževanja – od poklicnega,
srednješolskega, višješolskega do uni-
verzitetnegainpo diplomskega.
Mehatronika postaja vedno bolj ak-
tualn avs lovenskem gospodarstvu.
Industrija vidi svojo perspektivo tudi
v razvoju in proizvajanju mehatron-
skih produktov. To spoznanjes eje
pred ïasom jasno izkristaliziralo v
okviru slovenske tehnološke plat-
forme ERTRAC, kjer se združujejo
razvita podjetja iz avtomobilske
branže. Industrija ocenjuje, da se
bonapo droïjume hatronikevbližnji
prihodnosti odprlo veïje število zah-
tevnih delovnih mest, za katera
pa priïakuje visoko usposobljene
mlade strokovnjake.
O tem, da je mehatronika interdis-
ciplinarno in kompleksno podroïje,
govori dejstvo, da jezao bvladovan-
je razvoja, operacij in vzdrževanja
mehatronskih produktov in siste-
mov potrebna širokap a leta znanj
od strojništva, elektrotehnike in ele-
ktronike do sodobnih informacij-
sko-komunikacijskih tehnologij, sis-
temskih teorij in metod odloïanja.
To pomeni, da morajo biti inženirji
mehatronike dobro teoretiïno
podkovani na vseh navedenih po-
droïjih. Danes je tudi jasno, da
zgolj teoretiïno znanjen ez a došïa
za izzive sodobnega ïasa. To znanje
je potrebno aplicirati, to jev graditi
vp rodukte, za kar so potrebni tudi
trening raznih metod in orodij za
delo in praktiïne izkušnje, prido-
bljene v projektnem, timskem delu.
Vse navedeno paod pira vrsto novih
izzivov za izobraževalne insitucije.
Ker gre za sodobno podroïje teh-
nike, moramo tudi v izobraževalni
proces vstopi t iss o dobnimi, ino-
vativnimi metodami pouïevanja.
Pionir slovenske mehatronike,
zaslužni profesor in akademik dr.
Janez Peklenik je pred leti vpel-
jal na Fakulteti za strojništvo Uni-
verze v Ljubljani koncept projekt-
nega izobraževanja na podroïju
mehatronike [1]. Izkušnje iz dose-
danjegap e dagoškega dela ter vrsta
uspešno realiziranih študentskih
projektov, pri katerih skupine
študentov razvijejoi ni z delajop r o -
totip kompleksnega mehatronske-
ga sistema, kažejo, da sta uïenje
zd elom (ang. learning-by-doing)
in timsko projektno delo trenutno
najboljša naïina izobraževanjan a
tako kompleksnem podroïju, kot je
mehatronika.
2 Projektno usmerjen štu-
dij mehatronike
j j
Za opredelitev podroïja in pripada-
joïih znanj, ki so potrebna za uïink-
ovito obravnavanje mehatronike,
moramo izhajati iz konsistentne
definicije te vede. V literaturi je
zaslediti številne definicije, po pre-
priïanju avtorjev pa mehatroniko
najbolje opredeljuje sledeïa: »Me-
hatronika je sinergijska povezava
mehanskih sistemov z informacijski-
mi tehnologijami in kompleksnimi
metodami odloïanja v naïrtovanju
in operacijah industrijskih proizvo-
dov in procesov« [2].
Ta definicija poudarja tri osnovne
gradnike mehatronike. Poleg me-
Doc. dr. Peter Butala, univ.
dipl. inž., Univerza v Ljubljani,
Fakulteta za strojništvo; dr. Ivan
Vengust, univ. dipl. inž., Uni-
verza v Ljubljani, Fakulteta za
strojništvo, PS, d. o. o., Logatec
V ïasu, ko poteka preobrazba univerzitetnega študija, je potrebno temeljito razmisliti o tem, kako omogoïiti
mladim ljudem osvajanje širokega spektra znanj, hkrati pa tudi spoznavanje sodobnih metodd elainpri dobivanje
ustreznih delovnih izkušenj že v ïasu študija. Prispevek obravnava projektno usmerjen pristop k izobraževanju na
podroïjum e hatronike na univerzitetni ravni. Mehatronika jet e hniška disciplina, ki povezuje znanja strojništva,
elektrotehnike in informatike. Za obvladovanje razvoja, operacij in vzdrževanja mehatronskih proizvodov in sis-
temov je potrebna široka paleta specifiïnih in poglobljenih znanj z navedenih podroïij. Na Fakulteti za strojništvo
Univerze v Ljubljani je bil program študijam e hatronikeu v e den predd esetletjem in temelji na principu timskega
projektnega dela študentov. Lahko reïemo, da gre za primer dobre prakse, ki jo potrjuje vrsta uspešno realiziranih
študentskih projektov. S tem predstavlja dobro osnovo za pripravo novih, bolonjskih študijskih programov.
MEHATRONIKA – IZOBRAŽEVANJE
82
Ventil 13 /2007/ 2

hanskih sistemov so to informa-
cijsko-komunikacijske tehnologije
(IKT), kiv kljuïujejo (1) elemente
za procesiranje in shranjevanje in-
formacij, kot so raïunalniki, mikro-
procesorji, DSP-procesorjii p d., (2)
elemente za komunikacijo in prenos
informacij, kot so industrijska vodi-
la, lokalne raïunalniške mreže,
brezžiïna omrežja, internet ipd., ter
(3) razliïna inženirska programska
orodja za naïrtovanjei nr a z v o j, kot
so raïunalniško podprto konstru-
iranje (CAD), raïunalniško podprta
proizvodnja (CAM) ipd.Vkategorijo
kompleksnih metod odloïanja, ki
predstavljajo »mehki del« in se vgra-
jujejo v programsko opremo meha-
tronskih sistemov, pa sodijo metode
tehniïne kibernetike, krmilne te-
orije, adaptivnega krmiljenja, inteli-
gentnega procesiranja, samouïenja
ipd. V zadnjih letih je bil razvoj še
posebej intenziven na zadnjihd veh
naštetih podroïjih!
Izn a v e denega lahkor a z beremo, da
gre za resniïno širok spekter novih
in hitro razvijajoïih se znanj. Zato
sta temeljni vprašanji, katera znan-
ja nuditi študentom in kako jim jih
posredovati, da bodo imeli tako us-
trezno teoretiïno podlago kot tudi
praktiïne izkušnje in na ta naïin
pridobili kompetence, ki jim bodo
omogoïale uspešno uveljavitev in
opravljanje poklica.
Profesor Peklenik je v devetdesetih
letih razvilk oncept študija me-
hatronike, ki deloma temelji na pro-
jektni organiziranosti v okviru t. i.
izobraževalnega delovnega sistema
(IDS), ki povezuje tim študentov s
timom mentorjev in instruktorjev s
ciljem [1]:
– razviti in do prototipa izdelati
visokotehnološki proizvod,
pri tem pa
– vzbuditi v študentu kreativnost,
originalnost razmišljanja in sis-
temski pristop pri iskanju razvo-
jnih rešitev;
– omogoïiti razumevanjec e lot-
nega procesa razvoja VT-proiz-
vodov in tehnološke realizacije
ter razmišljanjevglobalnihd i-
menzijah;
– uporabljati znanja iz osnovnih
inženirskihd isciplin pri obravna-
vanju kompleksnih razvojnih in
tehnoloških problemov;
– nauïiti se dela v timu in, kar je
posebno pomembno,
– rešiti problem v predpisanem
ïasu.
Navedeni cilji so naravnani pred-
vsem v razvoj vrste kognitivnih in
funkcionalnih kompetenc študentov,
da bodo sposobni uïinkovitega ob-
vladovanja razvoja in operacijk om-
pleksnih mehatronskih sistemov s
sodobnimi metodami in orodji in v
industrijskih razmerah dela v glo-
baliziranem okolju. To pa je ravno
tisto, kar naša industrija potrebuje in
priïakuje od univerz.
3 Študentski mehatronski 
projekti
Oglejmo si nekolikop o drob-
neje, kako poteka projektno delo
študentov na študijski smeri Me-
hatronika, mikromehanski sistemi
Slika 1. TipiÏna sekvenca soÏasnega razvoja kompleksnega mehatronskega
sistema
MEHATRONIKA – IZOBRAŽEVANJE
83
Ventil 13 /2007/ 2

in avtomatizacijan au n iverzitetnem
študiju Fakultete za strojništvo Uni-
verze v Ljubljani.
Na zaïetku semestra uïitelji omen-
jene smeri seznanijo študente z
okvirnimi temami projektnega semi-
narja. Študentje se potem odloïijo
za posamezno temo na osnovi last-
nih preferenc in dogovora s kolegi.
Za vsako temo
se oblikuje pro-
jektni tim, v ka-
terem obiïajno
sodeluje od tri
do pet študentov.
Velikost tima je
odvisnao draz-
pisane teme in
velikosti gene-
racije. Študentje
izberejoi zs v o -
jih vrst vodjo
projekta, ki ima
predvsem vlogo
naïrtovanjai n
koordinacije de-
la.
Vsakat e ma ima
svoje specifiïne
cilje, ki jih mora-
jo študentje rea-
lizirati v doloïe-
nem ïasu. Cilji
vkljuïujejo tudi
prototipiranje
rešitev, kis o
lahko zelo kom-
pleksni meha-
tronski sitemi ali
njihovi segmenti.
Posebna pozor-
nost se posveti
kreiranju idejnih
rešitev ter speci-
fikaciji izbrane
rešitve, kar je os-
nova za nadaljnji
razvoj. Zaradi
interdisciplinar-
nosti se projektni
tim nato obi-
ïajno struktu-
rira v podtime, ki
soïasno razvijajo
mehanski sistem,
krmilno elek-
tronikoi npro-
gramsko opremo
krmilnika. Posamezni podsistemi se
razvijejo, nabavijoi ni z delajos eu s t -
rezne komponente, ki se nato sestavijo.
Sledijo integracija in »oživljanje« sis-
tema, poskusni zagon ter testiranje. Ti-
piïna sekvenca dela na projektu v treh
paralelnih vejah je prikazana na sliki 1.
Pri delu se študentje specializirajo na
posamezna podroïja mehatronike,
paï z ozirom na lastne preference. S
sodelovanjem in izmenjavo informa-
cij pa prenašajos v o je znanjen ak o -
lege v timu. Vzpodbujamo jih, da pri
delu uporabljajo sodobna inženirska
razvojna orodja, ki so na razpolago
v laboratoriju. Tako se nauïijo upo-
rabe novih orodij. V okviru pojekt-
nega dela se študentje sooïijo tudi
z vrsto drugih aktivnosti, kot so
nabava materiala, izdelava in kon-
trola komponent, NC-programiranje,
montaža ipd.T a ko se seznanijoz
naravo teh procesov, spoznajo in
razumejo proizvodnjo ipd., kar jim
razširi obzorje. Pri tem imajon a
razpolago razliïno strojno in pro-
gramsko opremo, kar jim omogoïa,
da se samoorganizirajo in izvedejo
veïino projektnih aktivnosti sami.
Oprema in orodja so potrebni pogoj
za projektno delo študentov. Drugi
pogoj pa so motivirani študentje, za-
vestno pripravljeni sprejeti izziv in se
vkljuïiti v tovrstni naïin študija. To
potrjujejo rezultati študentskih pro-
jektov. Nekaj zanimivih študentskih
mehatronskih projektov je predstav-
ljenih v nadaljevanju.
Slika 2 prikazuje robotsko montažno
celico s 5-osnim SCARA robotom.
Izdelan je bil mehanizem SCARA
robota z AC-servopogoni, transport
palet in robotski krmilnik na PC-
raïunalniku. Za krmilnikj e bil razvit
robotski jezik. Na sliki 3 je prikazan
3-osni CNC-stroj za laserski razrez
ploïevine. Poleg stroja s tremi DC-
servopogoni je bil izdelan tudi na
PC-raïunalnikutemeljeïCNC-krmil-
nik. Študentje so izdelali strojno in
programsko opremo tega krmilnika.
Slika 4 prikazuje namizni CNC-stroj
za graviranje. Pri tem projektu je bil
uporabljen odprtokodni CNC-krmil-
nik EMC (www.linuxcnc.org).
Nekaj primerov uspešnih študentskih
mehatronskih projektov je predstav-
ljenih v literaturi [3–8].
4 ZakljuÏek in diskusija
Koncept izobraževalnega delovnega
sistema predstavlja vodilo, po ka-
terem z manjšimi modifikacijami
delamo že dobro desetletje, in pred-
stavlja tudi osnovo pri razmišljanju
Slika 2. Montažna celica s SCARA robotom [3]
Slika 3. CNC-stroj za lasersko rezanje ploÏevine [3]
Slika 4. Namizni CNC-gravirni stroj [5]
84
Ventil 13 /2007/ 2
MEHATRONIKA – IZOBRAŽEVANJE

ob olonjskem programu študija
mehatronike. Seveda ne smemo
prezreti, da veïji del študija, skozi
katerega študentje osvajajo osnovna
znanja in znanja stroke, poteka na
klasiïni naïin. V zakljuïnih semes-
trih študija, to jeo d 7. do 9. semes-
tra, pa se študentje vkljuïijo v pro-
jektno organizirano delo.
Peklenikov koncept izobraževalnega
delovnega sistema (IDS) rešuje vrsto
pomanjkljivosti klasiïnega univer-
zitetnega izobraževanja. Oglejmo si
nekaj bistvenih izboljšav.
Klasiïno izobraževanje bazira na in-
terakciji med sistemom pouïevanja
(uïitelj)i nš t u diranja (študent). Ta
dvas istema sta le redko vi n terak-
ciji, npr. med predavanji. Povratne
zveze, kis lužijo ocenjevanju, so
zgolj obïasne, npr. na izpitu. V ïasu
interakcij lahko prihaja do komu-
nikacijskih težav, težav razume-
vanja ipd., kar so splošno poznani
problemi integracije sistemov. IDS
pa združuje študente in mentorje
v enoten sistem, v katerem poteka
nadziran proces izobraževanjazjas-
nimi cilji. Mentorji spremljajo delo
študentov sproti in ga, po potrebi,
usmerjajo v smislu nasvetov in su-
gestij. Pri tem prihaja do uporabe
kot tudi do transferja znanja. S tem
postaja izobraževanje sodoben,
projektno usmerjen in timsko izva-
jan delovni proces, podoben raz-
vojnemu procesu v industriji. Spre-
minjapasetu dio dnos med študenti
in uïitelji ter asistenti iz klasiïnega
konfrontiranega v sodelujoïega.
Dobro je tudi znano, da imajo
študentje težavo pri uporabi teo-
retiïnih zanj na konkretnih proble-
mih. Skozi projektno delo študentje
nazorno spoznajo, kako upora-
biti teoretiïno zanjen akonkretnih
inženirskih problemih. Študentje
pogosto ne razumejo, da je potrebno
konstrukcijske rešitve tudii z delati z
dosegljivimi tehnologijami, pri ïe-
mer igrajo pomembno vlogo stroški
izdelave. Projektno delo, kiz a hteva
realizacijo prototipa proizvoda ali
naprave, pa jih prisili tudi v tovrstno
razmišljanje in razumevanje.
Skozi projektno delo študentje
spoznajo nepredvidljivost okolja,
kis edostikrat pokaže, ko išïejoi n
nabavljajo ustrezne komponente na
tržišïu. Spoznajo tudi naravo proiz-
vodnih procesov v delavnici, kjer
izdelujejo posamezne komponetne.
Pri tem imajo tudi možnost, da sami
izdelajo NC-programe za obdelavo
ter obdelajo enostavnejšo kompo-
nento na stroju. Vse to jim obogoïa
bistveno boljše razumevanje realnih
procesov, problemov motenj, komu-
nikacij ipd.
Skozi projektno delo študentje
spoznavajo tudi organizacijo dela,
vodenje projekta, delovanje v timu,
vlogo odgovornosti posameznika do
skupine, pomembnost dogovarjan-
ja, izmenjave informacij ipd. To so
vsebine, s katerimi se študentje pri
klasiïnem študiju sreïujejoz golj
na teoretiïni ravni ali paš et on e .V
IDS pa dobijo konkretno življenjsko
izkušnjo, ki jo sestavlja mozaik do-
brih in slabih vtisov.
Izkušnje projektnega naïina študija
in njegove uïinken aš t u dente lahko
strnemo v sledeïa spoznanja:
Kompetentnost:p o globljeno znan-
je, obogateno z izkušnjami, prido-
bljenimi s projektnim delom. Boljše
razumevanje kompleksnih sistemov,
celotnega razvojnega ciklusa, vk-
ljuïno z izdelavo prototipa, timske-
ga dela, projektnegav o denja, nede-
terministiïnega okolja, stohastiïne
narave procesov ipd.
Profesionalno obnašanje: študentje
senauïijoobnašanjavorganiziranem
okolju, prevzemanjao dgovornosti,
odloïanja, obvladovanja ïasa ipd.
Kooperativnost, koordinacija in
komunikacija:p ri delu v timu se
študentje nauïijo sodelovanja, usk-
lajevanjai dej in rešitev, izmenjave
informacij ipd. zaradi doseganja
skupnega cilja. Te relacijes oz a
veïino študentovn ovost.
Kreativno, inovativno razmišljanje:
ko se sooïajo z novimi izzivi, za ka-
tere odgovori niso poznani vnaprej,
so študentje prisiljeni misliti s svojo
glavo in generirati in verificirati
lastne ideje.
Sistemski pristop: mehatronika kot
sistemska disciplina sili študente v
sistemsko razmišljanje, strukturiran-
je problemov, identifikacijo relacij
med elementi sistema in okolico,
jasno interpretacijo rešitev ipd.,
kar jim odpira univerzalni pristop
k obravnavanju kompleksnih prob-
lemov tudi na drugih podroïjih.
Samozaupanje: eden od najbolj
impresivnih stranskih uïinkov pro-
jektnega dela je pridobivanje samo-
zaupanja študentov, ki rezultira iz
uspešno zakljuïenih projektov. To
jim dajeo bïutek, da so sposobni
spoprijeti se z zahtevnimi problemi.
Glavni problemi, ki jihl ahko zas-
ledimo pri študentih pri projektnem
delu, so v veïini primerov povezani
s pomanjkanjem motivacijei no bv-
ladovanjem ïasa. Slednje je za men-
torjen a jtežje obvladljiva naloga, ki
pa je zaradi primerljivih razmer v
industriji zelo pomembna.
Problem lahko predstavljajot u di
stroški materiala in komponent,
potrebnih za realizacijo prototi-
pa. Zato je pomembno, das oc i lji
študentskih projektov usklajeni s cilji
laboratorija oz. njegovih projektov,
iz katerih se potem lahko financirajo
omenjeni stroški. Takšna usklajenost
projektov tudi rezultira v veïjo moti-
vacijou deleženih pedagogov, saj so
uïinki lahko sinergetski. Cilji takega
projekta so obiïajno zelo konkretni,
študentjep alahko doprinesejoi z -
virne ideje, ker se neobremenjeno
sooïijo z izzivom. Hkrati pa vidijo
priložnost za svojo promocijoi n
samopotrjevanje, še posebej, ïe gre
za mednarodni projekt.
Literatura
[1] Peklenik J., 1996, A New Ap-
proach to Education of Uni-
versity Graduates for Complex
World of Manufacturing, Man-
ufacturing Education for the
21
st
Century, Vol. III, SME, San
Diego, str. 11–14.
[2] Tomizuka M., 2002, Me-
chatronics: from the 20
th
to 21
st
Century, Control Engineering
Practice, Vol. 10, str. 877–886.
[3] Butala P., Vengust I., Sluga A.,
85
Ventil 13 /2007/ 2
MEHATRONIKA – IZOBRAŽEVANJE

2003,Project-orientedapproach
to educationi nm echatronics
– some experiences. V: Bez-
jak J. (ur.). Technical creativity
in school’sc u rricula with the
form of project learning “From
idea to the product” – from the
kindergarten to the technical
faculty: proceedings: 1st inter-
national science symposium,
Portorož, Pedagoška fakulteta,
Ljubljana, str. 125–130.
[4] Vengust I., Novak A., Novosel
M., Butala P., 2004, Implemen-
tation of the open source pro-
gramming codeinmec hatronic
education, V: Bezjak J. (ur.).
Technical creativity in school’s
curricula with the form of
project learning “From idea to
the product” – from the kinder-
garten to the technical faculty:
proceedings: 2
nd
international
science symposium, Portorož,
Pedagoška fakulteta, Ljubljana,
str. 100–106.
[5] Vengust I., Butala P., 2005, A
desktop CNC machine tool
– an educational case study in
mechatronics, V: Bezjak J. (ur.).
Te chnical creativity in school’s
curricula with thef o rm of
project learning “From idea to
the product” – from the kinder-
garten to the technical faculty:
proceedings: 3
rd
international
science symposium, Portorož,
Pedagoška fakulteta, Ljubljana,
str. 21–26.
[6] Butala P., Vengust I., Sluga A.,
2006, The challenge of new
technologies for students in-
novation projects – the case
of a WEB machining service.
V: Bezjak J. (ur.). Technical
creativity in school’s curricula
with the form of project learn-
ing “From idea to the product”:
from the kindergarten to the
technical faculty: proceedings:
4th international science sym-
posium, Portorož, Slovenia.
Somaru, Ljubljana, str. 25–31.
[7] Butala P., Vengust I., Peklenik J.,
2006, Project oriented educa-
tioni nm echatronics.V :B utala
P., Hlebanja G. (ur.). 39
th
CIRP
InternationalS eminar on Man-
ufacturing Systems: The mor-
phology of innovative manu-
facturing systems. Department
of Control and Manufacturing
Systems, Faculty of Mechani-
cal Engineering,L jubljana, str.
567–570.
[8] Vengust I., Vrabiï R., Kušïer L.,
Butala P., 2006, Virtualni CNC-
sistem, Ventil, Vol. 12, No. 6,
str. 376-383.
Mnenje iz industrije
Mehatronika in mehatroniki – Kaj in zakaj?
V zadnjem ïasu pogosto slišimo izraza mehatronikainme hatronik. Kaj je to in ïemu služivin dustriji? Zgleda, da
se tehnika vraïa, vsaj na tem segmentu, nazaj na zaïetek. Tehnika v današnjem smislu na zaïetku ni bila loïena
na strojništvo in elektrotehnikoinkasneješenae lektroniko in raïunalništvo. Iz zgodovine nam je znan izraz ‘Stara
tehnika’ za ïastitljivo zgradbo na Aškerïevi ulici v Ljubljani, kjer je domovala elektro-strojna fakulteta. Razvoj
stroke je privedel do že zgoraj omenjenih smeri, ker je bil obseg znanja tak, da ena oseba ni obvladovala vseh
podroïij. Ta delitev obstajaodna jnižjih strokovnih nivojev pa do akademske sfere.
V realnem življenju pa to zgleda takole: na proizvodni napravi pride do težave, ki jo je treba odpraviti. Sofisticirane
proizvodne naprave in linijesos kupek mehanskih in elektronskih elementov, podprtih z ustreznim raïunalniškim
programjem. Na linijo prideu krepat mehanik, ki pogosto ugotovi, da je naroben e ka jze lektriko, elektroniko
ali pa je napaka v raïunalniškem programu. Na koncu naj bi se ob napravi zbral cel konzilij in jo spravil v red.
Minute teïejo in evri tudi! Opisana hipotetiïna situacija je privedla dote ga, dasov e dno bolj zaželeni delavci, ki
obvladajo to kompleksno problematiko. Izobraževalni sistem do nedavna takih kadrov ni proizvajal. V naši firmi
smo se že pred leti tega lotili tako, da smo strojne vzdrževalce dodatno izobrazili za nekatere enostavnejše posege
tudi v nestrojniški del. Stvar se jeo bnesla. Odgovor izobraževalnega sistema na to jep o klic mehatronika, kin i
modna muha, ampak realna potreba v naši industriji, kis en a j bolj kaže na nižjih strokovnih nivojih. Potrebni pa
so tudi strokovnjaki na višjih izobrazbenih nivojih, ki lahko s specialisti posameznih podroïij uspešno delajo tudi
na podroïju razvojainkonstrukcijeso dobnih tehnologij.T akjepo gled na mehatronikoizin dustrije in mislim, da
ima ta staro-nova veja tehnike lepo bodoïnost.
Franci KovaÏiÏ, ETA Cerkno, d. o. o.,
86
Ventil 13 /2007/ 2