ترکیب و طبقه بندی بازوهای رباتیک

بازوی رباتیک رایج ترین نوع ربات در ربات های صنعتی مدرن است. می تواند حرکات و عملکردهای خاصی از دست ها و بازوهای انسان را تقلید کند و می تواند اشیاء را بگیرد، حمل کند یا ابزارهای خاصی را از طریق برنامه های ثابت کار کند. این دستگاه پرکاربردترین دستگاه اتوماسیون در زمینه رباتیک است. اشکال آن متفاوت است، اما همه آنها یک ویژگی مشترک دارند و آن این است که می توانند دستورالعمل ها را بپذیرند و هر نقطه از فضای سه بعدی (دو بعدی) را برای انجام عملیات به طور دقیق مکان یابی کنند. ویژگی های آن این است که می تواند عملیات های مختلف مورد انتظار را از طریق برنامه نویسی تکمیل کند و ساختار و عملکرد آن مزایای انسان و ماشین های مکانیکی را با هم ترکیب می کند. می تواند جایگزین کار سنگین انسان برای تحقق مکانیزاسیون و اتوماسیون تولید شود و می تواند در محیط های مضر برای محافظت از ایمنی شخصی کار کند. بنابراین، به طور گسترده ای در ساخت ماشین آلات، الکترونیک، صنایع سبک و انرژی اتمی استفاده می شود.
1. بازوهای روباتیک مشترک عمدتاً از سه قسمت تشکیل شده اند: بدنه اصلی، مکانیزم محرک و سیستم کنترل

(I) ساختار مکانیکی

1. بدنه بازوی رباتیک قسمت اصلی پشتیبانی کل دستگاه است که معمولاً از مواد فلزی محکم و بادوام ساخته شده است. نه تنها باید بتواند در برابر نیروها و گشتاورهای مختلف تولید شده توسط بازوی روباتیک در حین کار مقاومت کند، بلکه باید موقعیت نصب پایداری را برای سایر قطعات فراهم کند. طراحی آن باید تعادل، ثبات و سازگاری با محیط کار را در نظر بگیرد. 2. بازو بازوی ربات بخش کلیدی برای دستیابی به اقدامات مختلف است. از یک سری میله های اتصال و اتصالات تشکیل شده است. از طریق چرخش مفاصل و حرکت میله های اتصال، بازو می تواند به حرکت چند درجه آزادی در فضا دست یابد. مفاصل معمولاً توسط موتورهای با دقت بالا، کاهنده ها یا دستگاه های محرک هیدرولیک هدایت می شوند تا از دقت حرکت و سرعت بازو اطمینان حاصل شود. در عین حال، مواد بازو باید دارای ویژگی های استحکام بالا و وزن سبک باشد تا نیازهای حرکت سریع و حمل اجسام سنگین را برطرف کند. 3. افکتور انتهایی بخشی از بازوی ربات است که مستقیماً با جسم کار تماس می گیرد و عملکرد آن شبیه دست انسان است. انواع مختلفی از افکت های انتهایی وجود دارد و رایج ترین آنها گیره ها، مکنده ها، تفنگ های اسپری و غیره هستند. مکنده از اصل فشار منفی برای جذب جسم استفاده می کند و برای اجسام با سطوح صاف مناسب است. تفنگ اسپری را می توان برای پاشش، جوشکاری و سایر عملیات استفاده کرد.

(II) سیستم درایو

1. درایو موتور موتور یکی از متداول ترین روش های درایو در بازوی ربات است. موتورهای DC، موتورهای AC و موتورهای پله ای همگی می توانند برای هدایت حرکت مشترک بازوی ربات استفاده شوند. درایو موتور دارای مزایای دقت کنترل بالا، سرعت پاسخ سریع و محدوده تنظیم سرعت گسترده است. با کنترل سرعت و جهت موتور می توان مسیر حرکت بازوی ربات را به دقت کنترل کرد. در عین حال، موتور را می توان به همراه کاهنده های مختلف برای افزایش گشتاور خروجی برای رفع نیازهای بازوی ربات هنگام حمل اجسام سنگین استفاده کرد. 2. درایو هیدرولیک درایو هیدرولیک به طور گسترده در برخی از بازوهای ربات که به توان خروجی زیادی نیاز دارند استفاده می شود. سیستم هیدرولیک روغن هیدرولیک را از طریق یک پمپ هیدرولیک تحت فشار قرار می دهد تا سیلندر هیدرولیک یا موتور هیدرولیک را به کار ببرد و بدین ترتیب حرکت بازوی ربات را متوجه می شود. درایو هیدرولیک دارای مزایای قدرت بالا، سرعت پاسخ سریع و قابلیت اطمینان بالا است. برای برخی از بازوهای ربات سنگین و موقعیت هایی که نیاز به اقدام سریع دارند مناسب است. با این حال، سیستم هیدرولیک دارای معایبی مانند نشتی، هزینه نگهداری بالا و الزامات بالا برای محیط کار است. 3. درایو پنوماتیک درایو پنوماتیک از هوای فشرده به عنوان منبع تغذیه برای به حرکت درآوردن سیلندرها و سایر محرک ها به کار استفاده می کند. درایو پنوماتیک دارای مزایای ساختار ساده، هزینه کم و سرعت بالا است. برای مواردی که نیازی به قدرت و دقت نیست مناسب است. با این حال، قدرت سیستم پنوماتیک نسبتاً کم است، دقت کنترل نیز پایین است و باید به منبع هوای فشرده و اجزای پنوماتیک مربوطه مجهز شود.

(III) سیستم کنترل
1. کنترلر کنترل کننده مغز بازوی ربات است که مسئول دریافت دستورالعمل های مختلف و کنترل اعمال سیستم محرک و ساختار مکانیکی طبق دستورالعمل است. کنترل کننده معمولا از یک ریزپردازنده، یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) یا یک تراشه کنترل حرکت اختصاصی استفاده می کند. این می تواند به کنترل دقیق موقعیت، سرعت، شتاب و سایر پارامترهای بازوی ربات دست یابد و همچنین می تواند اطلاعات بازخورد شده توسط سنسورهای مختلف را برای دستیابی به کنترل حلقه بسته پردازش کند. کنترلر را می توان به روش های مختلفی از جمله برنامه نویسی گرافیکی، برنامه نویسی متنی و ... برنامه ریزی کرد تا کاربران بتوانند بر اساس نیازهای مختلف برنامه نویسی و اشکال زدایی کنند. 2. حسگرها حسگر بخش مهمی از درک بازوی ربات از محیط خارجی و وضعیت خود است. حسگر موقعیت می تواند موقعیت هر مفصل بازوی ربات را در زمان واقعی نظارت کند تا از دقت حرکت بازوی ربات اطمینان حاصل کند. حسگر نیرو می تواند نیروی بازوی ربات را هنگام گرفتن جسم تشخیص دهد تا از لغزش یا آسیب دیدن جسم جلوگیری کند. حسگر بصری می تواند جسم کار را تشخیص داده و مکان یابی کند و سطح هوش بازوی ربات را بهبود بخشد. علاوه بر این، سنسورهای دما، سنسورهای فشار و غیره وجود دارد که برای نظارت بر وضعیت کار و پارامترهای محیطی بازوی ربات استفاده می شود.
2. طبقه بندی بازوی ربات به طور کلی بر اساس شکل ساختاری، حالت رانندگی و زمینه کاربرد طبقه بندی می شود.

(I) طبقه بندی بر اساس شکل ساختاری

1. بازوی ربات مختصات دکارتی بازوی این بازوی ربات در امتداد سه محور مختصات سیستم مختصات مستطیلی یعنی محورهای X، Y و Z حرکت می کند. این دارای مزایای ساختار ساده، کنترل راحت، دقت موقعیت یابی بالا و غیره است و برای برخی از کارهای ساده، مونتاژ و پردازش مناسب است. با این حال، فضای کاری بازوی ربات مختصات مستطیلی نسبتا کوچک است و انعطاف پذیری ضعیفی دارد.
2. بازوی ربات مختصات استوانه ای بازوی ربات مختصات استوانه ای از یک مفصل دوار و دو مفصل خطی تشکیل شده است و فضای حرکتی آن استوانه ای است. دارای مزایای ساختار فشرده، محدوده کاری بزرگ، حرکت انعطاف پذیر و غیره است و برای برخی از کارهای با پیچیدگی متوسط ​​مناسب است. با این حال، دقت موقعیت یابی بازوی ربات مختصات استوانه ای نسبتا کم است و دشواری کنترل نسبتاً زیاد است.

3. بازوی ربات مختصات کروی بازوی ربات مختصات کروی از دو مفصل چرخشی و یک مفصل خطی تشکیل شده است و فضای حرکتی آن کروی است. دارای مزایای حرکت انعطاف پذیر، محدوده کاری زیاد و توانایی انطباق با محیط های کاری پیچیده است. برای برخی از کارهایی که نیاز به دقت بالا و انعطاف پذیری بالایی دارند مناسب است. با این حال، ساختار بازوی ربات مختصات کروی پیچیده است، دشواری کنترل زیاد است و هزینه نیز بالا است.

4. بازوی ربات مفصلی بازوی ربات مفصلی ساختار بازوی انسان را تقلید می کند، از مفاصل چرخشی متعدد تشکیل شده است و می تواند حرکات مختلفی مشابه بازوی انسان انجام دهد. دارای مزایای حرکت انعطاف پذیر، محدوده کاری زیاد و توانایی انطباق با محیط های کاری پیچیده است. در حال حاضر پرکاربردترین نوع بازوی رباتیک است.

با این حال، کنترل بازوهای رباتیک مفصلی دشوار است و نیاز به فناوری برنامه‌نویسی و اشکال زدایی بالایی دارد.
(II) طبقه بندی بر اساس حالت درایو
1. بازوهای رباتیک الکتریکی بازوهای رباتیک الکتریکی از موتورهایی به عنوان دستگاه های محرک استفاده می کنند که دارای مزایای دقت کنترل بالا، سرعت پاسخ سریع و نویز کم هستند. برای برخی موارد با نیازهای بالا برای دقت و سرعت مناسب است، مانند ساخت الکترونیک، تجهیزات پزشکی و سایر صنایع. 2. بازوهای رباتیک هیدرولیک بازوهای رباتیک هیدرولیک از دستگاه های درایو هیدرولیک استفاده می کنند که دارای مزایای قدرت بالا، قابلیت اطمینان بالا و سازگاری قوی هستند. برای برخی از بازوهای رباتیک سنگین و موقعیت هایی که به توان خروجی زیادی نیاز دارند، مانند ساخت و ساز، معدن و سایر صنایع، مناسب است. 3. بازوهای رباتیک پنوماتیک بازوهای رباتیک پنوماتیک از دستگاه های درایو پنوماتیک استفاده می کنند که دارای مزایای ساختار ساده، هزینه کم و سرعت بالا هستند. برای مواردی که به قدرت و دقت بالایی نیاز ندارند مانند بسته بندی، چاپ و سایر صنایع مناسب است.
(III) طبقه بندی بر اساس زمینه برنامه
1. بازوهای روباتیک صنعتی بازوهای رباتیک صنعتی عمدتاً در زمینه های تولید صنعتی مانند خودروسازی، تولید محصولات الکترونیکی و پردازش مکانیکی استفاده می شوند. این می تواند تولید خودکار را تحقق بخشد، کارایی تولید و کیفیت محصول را بهبود بخشد. 2. بازوی رباتیک خدماتی بازوی رباتیک خدماتی عمدتاً در صنایع خدماتی مانند پزشکی، پذیرایی، خدمات خانگی و غیره استفاده می شود. می تواند خدمات مختلفی مانند پرستاری، تحویل غذا، تمیز کردن و غیره را به مردم ارائه دهد.
تغییراتی که بازوهای رباتیک در تولیدات صنعتی ایجاد می‌کنند، نه تنها اتوماسیون و کارایی عملیات است، بلکه مدل مدیریت مدرن همراه با آن، روش‌های تولید و رقابت در بازار شرکت‌ها را به شدت تغییر داده است. استفاده از بازوهای رباتیک فرصت خوبی برای بنگاه ها برای تنظیم ساختار صنعتی و ارتقا و تحول است.