ربات صنعتی چیست؟

اولین دنیاربات صنعتیدر سال 1962 در ایالات متحده متولد شد. مهندس آمریکایی جورج چارلز دیول جونیور "رباتی را پیشنهاد کرد که می تواند به طور انعطاف پذیری به اتوماسیون از طریق آموزش و پخش پاسخ دهد". ایده او جرقه ای را در میان کارآفرین جوزف فردریک انگلبرگر، که به عنوان "پدر روبات ها" شناخته می شود، زد و بنابراینربات صنعتیبا نام "Unimate (= شریک کاری با قابلیت های جهانی)" متولد شد.
طبق استاندارد ISO 8373، ربات‌های صنعتی دستکاری‌کننده‌های چند مفصلی یا ربات‌هایی با درجه آزادی برای حوزه‌های صنعتی هستند. ربات‌های صنعتی دستگاه‌های مکانیکی هستند که به‌طور خودکار کار را انجام می‌دهند و ماشین‌هایی هستند که برای دستیابی به عملکردهای مختلف به قدرت و قابلیت‌های کنترلی خود متکی هستند. می تواند دستورات انسانی را بپذیرد یا طبق برنامه های از پیش برنامه ریزی شده اجرا شود. ربات های صنعتی مدرن نیز می توانند بر اساس اصول و دستورالعمل های تدوین شده توسط فناوری هوش مصنوعی عمل کنند.
کاربردهای معمول ربات های صنعتی شامل جوشکاری، رنگ آمیزی، مونتاژ، جمع آوری و قرار دادن (مانند بسته بندی، پالت سازی و SMT)، بازرسی و آزمایش محصول و غیره است. تمام کارها با کارایی، دوام، سرعت و دقت انجام می شود.
متداول‌ترین پیکربندی‌های ربات‌ها، ربات‌های مفصلی، ربات‌های SCARA، ربات‌های دلتا و روبات‌های دکارتی (ربات‌های بالای سر یا روبات‌های xyz) هستند. ربات‌ها درجات مختلفی از استقلال را نشان می‌دهند: برخی از ربات‌ها طوری برنامه‌ریزی شده‌اند که اقدامات خاصی را به طور مکرر (اعمال تکراری) صادقانه، بدون تغییر و با دقت بالا انجام دهند. این اقدامات توسط روتین های برنامه ریزی شده ای تعیین می شوند که جهت، شتاب، سرعت، کاهش سرعت و فاصله یک سری اقدامات هماهنگ را مشخص می کنند. ربات‌های دیگر انعطاف‌پذیرتر هستند، زیرا ممکن است نیاز به شناسایی مکان یک شی یا حتی وظیفه‌ای که باید روی آن شی انجام شود، داشته باشند. برای مثال، برای راهنمایی دقیق‌تر، ربات‌ها اغلب زیرسیستم‌های بینایی ماشین را به عنوان حسگرهای بصری خود که به رایانه‌ها یا کنترل‌کننده‌های قدرتمند متصل هستند، شامل می‌شوند. هوش مصنوعی یا هر چیزی که با هوش مصنوعی اشتباه گرفته می شود، در حال تبدیل شدن به یک عامل مهم در ربات های صنعتی مدرن است.
جورج دیول برای اولین بار مفهوم ربات صنعتی را مطرح کرد و در سال 1954 برای ثبت اختراع اقدام کرد. (این اختراع در سال 1961 اعطا شد). در سال 1956، Devol و Joseph Engelberger با همکاری مشترک Unimation را بر اساس حق اختراع اصلی Devol تأسیس کردند. در سال 1959، اولین ربات صنعتی Unimation در ایالات متحده متولد شد و عصر جدیدی از توسعه ربات ها را آغاز کرد. Unimation بعداً مجوز فناوری خود را به صنایع سنگین کاوازاکی و GKN برای تولید روبات‌های صنعتی Unimates در ژاپن و بریتانیا داد. برای مدتی، تنها رقیب Unimation، Cincinnati Milacron Inc. در اوهایو، ایالات متحده بود. با این حال، در اواخر دهه 1970، پس از اینکه چندین شرکت بزرگ ژاپنی شروع به تولید ربات های صنعتی مشابه کردند، این وضعیت به طور اساسی تغییر کرد. روبات‌های صنعتی خیلی سریع در اروپا شروع به کار کردند و ABB Robotics و KUKA Robotics در سال 1973 ربات‌ها را به بازار آوردند. در اواخر دهه 1970، علاقه به روباتیک در حال افزایش بود و بسیاری از شرکت‌های آمریکایی از جمله شرکت‌های بزرگی مانند جنرال الکتریک و جنرال موتورز (که سرمایه‌گذاری مشترک با FANUC ژاپن با FANUC FANUC تشکیل شد) وارد این عرصه شدند. استارت آپ های آمریکایی شامل Automatix و Adept Technology بودند. در طول رونق رباتیک در سال 1984، Unimation توسط Westinghouse Electric به مبلغ 107 میلیون دلار خریداری شد. وستینگهاوس Unimation را در سال 1988 به Stäubli Faverges SCA در فرانسه فروخت که هنوز ربات‌های مفصلی برای کاربردهای عمومی صنعتی و اتاق تمیز می‌سازد، و حتی بخش رباتیک بوش را در اواخر سال 2004 خریداری کرد.

تعریف پارامترها ویرایش تعداد محورها – برای رسیدن به هر نقطه از هواپیما دو محور لازم است. سه محور برای رسیدن به هر نقطه از فضا لازم است. برای کنترل کامل نشانه گیری بازوی انتهایی (یعنی مچ دست)، سه محور دیگر (تبه، زمین، و رول) مورد نیاز است. برخی از طرح ها (مانند روبات های SCARA) حرکت را قربانی هزینه، سرعت و دقت می کنند. درجه آزادی - معمولاً با تعداد محورها برابر است. پاکت کاری - ناحیه ای در فضا که ربات می تواند به آن برسد. سینماتیک - پیکربندی واقعی عناصر و مفاصل بدن سفت و سخت ربات، که تمام حرکات ممکن روبات را تعیین می کند. انواع سینماتیک ربات شامل مفصلی، کاردانیک، موازی و اسکارا است. ظرفیت یا ظرفیت بار - ربات چقدر وزن می تواند بلند کند. سرعت - ربات با چه سرعتی می تواند موقعیت بازوی انتهایی خود را در موقعیت خود قرار دهد. این پارامتر را می توان به عنوان سرعت زاویه ای یا خطی هر محور، یا به عنوان یک سرعت ترکیبی، به معنای سرعت بازوی انتهایی تعریف کرد. شتاب - سرعت یک محور چقدر می تواند شتاب بگیرد. این یک عامل محدود کننده است، زیرا ربات ممکن است نتواند به حداکثر سرعت خود در هنگام انجام حرکات کوتاه یا مسیرهای پیچیده با تغییر جهت مکرر برسد. دقت - ربات چقدر می تواند به موقعیت مورد نظر نزدیک شود. دقت به این صورت اندازه گیری می شود که موقعیت مطلق ربات چقدر از موقعیت مورد نظر فاصله دارد. دقت را می توان با استفاده از دستگاه های حسگر خارجی مانند سیستم های بینایی یا مادون قرمز بهبود بخشید. تکرارپذیری – اینکه ربات چقدر به موقعیت برنامه ریزی شده باز می گردد. این با دقت متفاوت است. ممکن است به آن گفته شود که به یک موقعیت XYZ خاص بروید و فقط تا 1 میلی متر از آن موقعیت می رود. این یک مشکل دقت است و با کالیبراسیون قابل اصلاح است. اما اگر آن موقعیت در حافظه کنترلر آموزش داده شود و ذخیره شود و هر بار به 0.1 میلی متر از موقعیت آموزش داده شده برگردد، تکرارپذیری آن در 0.1 میلی متر است. دقت و تکرارپذیری معیارهای بسیار متفاوتی هستند. تکرارپذیری معمولاً مهمترین مشخصات برای یک ربات است و مشابه "دقت" در اندازه گیری است - با اشاره به دقت و دقت. ISO 9283[8] روش هایی را برای اندازه گیری دقت و تکرارپذیری ایجاد می کند. به طور معمول، ربات چندین بار به موقعیت آموزش فرستاده می شود، هر بار به چهار موقعیت دیگر رفته و به موقعیت آموزش داده شده برمی گردد و خطا اندازه گیری می شود. سپس تکرارپذیری به عنوان انحراف استاندارد این نمونه‌ها در سه بعد اندازه‌گیری می‌شود. البته ممکن است یک ربات معمولی خطاهای موقعیتی داشته باشد که بیش از تکرارپذیری باشد و این ممکن است یک مشکل برنامه نویسی باشد. علاوه بر این، قسمت‌های مختلف پاکت کار قابلیت تکرار متفاوتی خواهند داشت و تکرارپذیری نیز با سرعت و بار متفاوت خواهد بود. ISO 9283 مشخص می کند که دقت و تکرارپذیری در حداکثر سرعت و حداکثر بار قابل اندازه گیری است. با این حال، این داده‌های بدبینانه تولید می‌کند، زیرا دقت و تکرارپذیری ربات در بارها و سرعت‌های سبک‌تر بسیار بهتر خواهد بود. تکرارپذیری در فرآیندهای صنعتی نیز تحت تأثیر دقت پایان دهنده (مانند گیره) و حتی طراحی "انگشتان" روی گیره است که برای گرفتن جسم استفاده می شود. به عنوان مثال، اگر یک ربات یک پیچ را از سر خود بگیرد، پیچ ممکن است در یک زاویه تصادفی باشد. تلاش های بعدی برای قرار دادن پیچ در سوراخ پیچ احتمالاً با شکست مواجه می شوند. چنین موقعیت هایی را می توان با "ویژگی های ورودی" بهبود بخشید، مانند مخروطی کردن ورودی سوراخ (پخ). کنترل حرکت - برای برخی از کاربردها، مانند عملیات جمع آوری و مونتاژ ساده، ربات فقط باید بین تعداد محدودی از موقعیت های از پیش آموزش داده شده به عقب و جلو برود. برای کاربردهای پیچیده تر، مانند جوشکاری و رنگ آمیزی (رنگ آمیزی اسپری)، حرکت باید به طور مداوم در طول مسیری در فضا با جهت و سرعت مشخص کنترل شود. منبع انرژی – برخی از ربات ها از موتورهای الکتریکی استفاده می کنند و برخی دیگر از محرک های هیدرولیک استفاده می کنند. اولی سریع‌تر، دومی قدرتمندتر است و برای کاربردهایی مانند نقاشی که جرقه‌ها می‌توانند باعث انفجار شوند مفید است. با این حال، هوای کم فشار داخل بازو از نفوذ بخارات قابل اشتعال و سایر آلاینده ها جلوگیری می کند. درایو - برخی از ربات ها موتورها را از طریق چرخ دنده به مفاصل متصل می کنند. برخی دیگر موتورها را مستقیماً به اتصالات متصل می کنند (درایو مستقیم). استفاده از چرخ دنده ها منجر به "بازخورد" قابل اندازه گیری می شود که حرکت آزادانه یک محور است. بازوهای ربات کوچکتر اغلب از موتورهای DC با سرعت بالا و گشتاور کم استفاده می کنند که معمولاً به نسبت دنده های بالاتری نیاز دارند که مضرات واکنش را دارد و در چنین مواردی اغلب به جای آن از کاهنده دنده هارمونیک استفاده می شود. انطباق - این معیار میزان زاویه یا فاصله ای است که نیروی اعمال شده به محور ربات می تواند حرکت کند. به دلیل انطباق، ربات هنگام حمل حداکثر محموله کمی پایین تر از زمانی که بدون بار حمل می شود حرکت می کند. انطباق همچنین بر میزان بیش از حد در شرایطی که نیاز به کاهش شتاب با بار زیاد است تأثیر می گذارد.