رباتهای صنعتی ماشینهایی هستند که به طور گسترده در زمینه صنعتی استفاده میشوند، با درجه خاصی از اتوماسیون، و با تکیه بر توان و قابلیتهای کنترل خود برای تحقق انواع عملکردهای پردازش و تولید صنعتی. ربات های صنعتی به طور گسترده در زمینه های مختلف صنعتی مانند الکترونیک، لجستیک و مواد شیمیایی استفاده می شوند.
ترکیب
به طور کلی، ربات های صنعتی از شش زیر سیستم تشکیل شده اند.
سه قسمت اصلی عبارتند از قسمت مکانیکی، قسمت حسگر و قسمت کنترل.
شش زیرسیستم را می توان به سیستم ساختار مکانیکی، سیستم محرکه، سیستم حسگر، ربات{0}}سیستم تعامل محیطی، سیستم تعامل انسان{1}}ماشین و سیستم کنترل دسته بندی کرد.
1. سیستم سازه مکانیکی
از نظر ساختار مکانیکی، ربات های صنعتی به طور کلی به دو دسته سری و موازی تقسیم می شوند. ربات های سری با این واقعیت مشخص می شوند که حرکت یک محور مبدأ مختصات محور دیگر را تغییر می دهد، در حالی که حرکت یک محور یک ربات موازی مبدأ مختصات محور دیگر را تغییر نمی دهد. ربات های صنعتی اولیه از مکانیسم های پشت سر هم استفاده می کردند. مکانیزم موازی به عنوان یک مکانیسم حلقه بسته تعریف میشود که در آن سکوهای متحرک و ثابت توسط حداقل دو زنجیره سینماتیکی مستقل به هم متصل میشوند، مکانیسم دارای دو یا چند درجه آزادی است و به صورت موازی حرکت میکند. مکانیسم موازی دارای دو قسمت تشکیل دهنده، مچ دست و بازو است. ناحیه حرکت بازو تأثیر زیادی بر فضای حرکت دارد، در حالی که مچ قسمت اتصال ابزار و بدن است. در مقایسه با ربات پشت سر هم، ربات موازی دارای مزایای سختی بالا، ساختار پایدار، ظرفیت حمل بار بالا، دقت میکروموشن بالا و بار حرکتی کم است. در حل موقعیت، حل مثبت ربات پشت سر هم آسان است اما حل معکوس آن بسیار دشوار است، در حالی که ربات موازی، برعکس، حل مثبت دشوار است اما حل معکوس آن بسیار آسان است.
2. سیستم درایو
سیستم درایو دستگاهی است که برق سیستم ساختار مکانیکی را تامین می کند. با توجه به منابع مختلف قدرت، سیستم درایو به حالت انتقال هیدرولیک، پنوماتیک، الکتریکی و مکانیکی تقسیم می شود. ربات های صنعتی اولیه از درایو هیدرولیک استفاده می کردند. با توجه به مشکلات نشتی، سر و صدا و سرعت کم-ناپایداری سیستم هیدرولیک، و واحد قدرت حجیم و گران است، تنها روباتهای-سنگین{5}}در مقیاس بزرگ، رباتهای ماشینکاری موازی و برخی کاربردهای خاص از رباتهای صنعتی هیدرولیک استفاده میکنند. درایو پنوماتیک دارای مزایای سرعت سریع، ساختار سیستم ساده، تعمیر و نگهداری آسان و قیمت پایین است. با این حال، فشار کاری دستگاه پنوماتیک کم است، موقعیت دقیق آن آسان نیست، به طور کلی فقط برای درایو انتهایی ربات صنعتی-افکتور استفاده میشود. گیره دستی پنوماتیک، سیلندرهای چرخشی و فنجان مکش پنوماتیک بهعنوان انتها{10}میتوان برای گرفتن قطعه کار و مونتاژ بارهای متوسط و کوچک استفاده کرد. درایو الکتریکی در حال حاضر پر استفاده ترین حالت درایو است که با دسترسی آسان به نیرو، پاسخ سریع، نیروی محرکه، تشخیص سیگنال، انتقال، پردازش راحت است و می تواند در انواع روش های کنترل انعطاف پذیر مورد استفاده قرار گیرد، موتور درایو به طور کلی از موتور پله ای یا موتور سروو استفاده می شود، همچنین از موتور درایو مستقیم استفاده می شود، اما هزینه بالاتر است، کنترل نیز پیچیده تر است، و استفاده از هارمونی را کاهش می دهد. کاهنده دنده با توجه به نیازهای زیاد درایو خطی در ربات های موازی، موتورهای خطی به طور گسترده ای در زمینه ربات های موازی مورد استفاده قرار گرفته اند.
3. سیستم سنجش
سیستم ادراک ربات، اطلاعات مختلف وضعیت داخلی و اطلاعات محیطی را از سیگنال ها به داده ها و اطلاعاتی تبدیل می کند که توسط خود ربات یا بین ربات ها قابل درک و اعمال است. فناوری ادراک بصری علاوه بر نیاز به درک کمیت های مکانیکی مربوط به حالت کار خود مانند جابجایی، سرعت و نیرو، جنبه مهمی از ادراک ربات صنعتی است. سیستم های سروو بصری از اطلاعات بصری به عنوان سیگنال های بازخورد برای کنترل برای تنظیم موقعیت و نگرش ربات استفاده می کنند. سیستمهای بینایی ماشین نیز به طور گسترده در تمام جنبههای بازرسی کیفیت، شناسایی قطعات کار، دستهبندی مواد غذایی و بستهبندی استفاده میشوند. سیستم حسگر از یک ماژول حسگر داخلی و یک ماژول حسگر خارجی تشکیل شده است. استفاده از حسگرهای هوشمند تحرک، سازگاری و هوش ربات را بهبود می بخشد.
4. ربات-سیستم تعامل محیطی
ربات{0}}سیستم تعامل محیطی سیستمی است که ارتباط و هماهنگی بین ربات و تجهیزات در محیط خارجی را درک می کند. ربات ها و تجهیزات خارجی ادغام شده در یک واحد عملکردی، مانند واحد پردازش و تولید، واحد جوش، واحد مونتاژ. البته، همچنین میتواند بیش از یک ربات را در یک واحد عملکردی برای انجام وظایف پیچیده قرار دهد.
5. سیستم تعامل انسان-روبات
سیستم تعامل انسان{0}}روبات دستگاهی است که افراد را با روباتها متصل میکند و در کنترل ربات مشارکت میکند. به عنوان مثال، پایانه های استاندارد برای رایانه ها، کنسول های فرمان، تابلوهای نمایش اطلاعات و هشدارهای سیگنال خطر.
6. سیستم کنترل
وظیفه سیستم کنترل این است که محرک های ربات را برای انجام حرکات و عملکردهای مشخص شده طبق دستورالعمل های عملیاتی ربات و سیگنال های بازخورد شده از سنسورها کنترل کند. اگر ربات مشخصات بازخورد اطلاعاتی نداشته باشد، یک سیستم کنترل حلقه باز-است. با ویژگی های بازخورد اطلاعات، یک سیستم کنترل حلقه بسته است. با توجه به اصل کنترل را می توان به سیستم کنترل برنامه، سیستم کنترل تطبیقی و سیستم کنترل هوش مصنوعی تقسیم کرد. با توجه به شکل کنترل، حرکت را می توان به کنترل نقطه ای و کنترل مسیر پیوسته تقسیم کرد.
برنامه های کاربردی
1. کاربرد در پالت سازی
در پالت سازی در کارخانه های مختلف، از ربات های بسیار خودکار استفاده می شود. پالت سازی دستی بسیار فشرده و{1}}کار فشرده است و کارکنان نه تنها باید فشار زیادی را تحمل کنند، بلکه کارایی کار پایینی نیز دارند. ربات جابجایی می تواند طبقه بندی و جابجایی کارآمدی را با توجه به ویژگی های اشیایی که قرار است جابجا شود و مکان هایی که اشیاء در آن طبقه بندی می شوند، بر اساس تغییر شکل و ماهیت اشیاء انجام دهد که به تجهیزات بارگیری کارتن امکان می دهد کار پالت سازی صدها قطعه در ساعت را انجام دهد. در خط تولید بارگیری و تخلیه، جابجایی کانتینر و غیره نقش مهمی را ایفا می کند.
2. کاربرد در جوشکاری
ربات های جوشکار عمدتاً وظیفه جوشکاری را بر عهده دارند، انواع صنایع نیازهای صنعتی متفاوتی دارند، بنابراین ربات های جوشکاری معمولی دارای ربات های جوش نقطه ای، ربات های جوش قوس الکتریکی، ربات های لیزری و غیره هستند. صنعت خودروسازی پرکاربردترین صنعت ربات جوشکاری است، در سختی جوش، کمیت جوش، کیفیت جوش و سایر جنبه های جوش مصنوعی مزایای بی نظیری دارد.
3. کاربرد در مونتاژ
در تولید صنعتی، مونتاژ قطعات حجم عظیمی از کار است که نیاز به تعداد زیادی نیروی کار دارد، یک بار مونتاژ انسانی به دلیل ضریب خطای بالا، راندمان پایین و به تدریج با روبات های صنعتی جایگزین می شود. توسعه رباتهای مونتاژی ترکیبی از فناوریهای مختلف از جمله فناوری ارتباطات، کنترل خودکار، اصول نوری، میکروالکترونیک و غیره است. با توجه به فرآیند مونتاژ، توسعه دهندگان برنامه های مناسبی را می نویسند و آنها را برای کارهای مونتاژی خاص اعمال می کنند. از مهم ترین ویژگی های ربات های مونتاژ می توان به دقت نصب بالا، انعطاف پذیری و دوام اشاره کرد. به دلیل پیچیدگی و ظرافت کار مونتاژ، ما ربات های مونتاژ کننده را برای نصب قطعات الکترونیکی و قطعات خوب خودرو انتخاب می کنیم.
4. کاربرد در بازرسی
ربات دارای عملکردهای اضافی چند بعدی است. میتواند کارکنان را در موقعیتهای ویژه جایگزین کند، مانند شناسایی در مناطق-پرخطر مانند مناطق آلوده هستهای، مناطق سمی، مناطق آلوده هستهای،-مناطق ناشناخته پرخطر. همچنین مکان هایی وجود دارد که انسان نمی تواند به طور خاص به آنها دسترسی پیدا کند، مانند تشخیص قسمت های بیمار بیماران، تشخیص عیوب صنعتی و تشخیص حیات در صحنه امداد زلزله ایجاد شده است.
روند توسعه
1. همکاری ربات-انسان
همانطور که روبات ها از کار در فاصله از افراد تا تعامل و همکاری طبیعی با مردم توسعه می یابند. بلوغ آموزش کشیدن و رها کردن-و-تکنولوژی آموزش دستی، استفاده از برنامهنویسی را آسانتر میکند، نیازهای حرفهای را برای اپراتورها کاهش میدهد، و انتقال تجربه فرآیند تکنسینهای ماهر را آسانتر میکند.
2. خودمختار
در حال حاضر ربات از قبل{0}برنامهنویسی، آموزش کنترل بازتولید، کنترل مستقیم، عملکرد از راه دور و سایر حالتهای دستکاری شده عملکرد تا جهت یادگیری مستقل، عملیات مستقل. ربات های هوشمند می توانند به طور خودکار مسیر مسیر را تنظیم و بهینه کنند، به طور خودکار از تکینگی ها، تداخل و پیش بینی برخورد و اجتناب از موانع با توجه به شرایط کاری یا الزامات محیطی جلوگیری کنند.
3. هوشمند، اطلاعاتی، شبکه ای
بیشتر و بیشتر از سنسورهای دید سه بعدی و نیرو روی ربات استفاده می شود و ربات هوشمندتر و بیشتر خواهد شد. با پیشرفت سیستم سنجش و تشخیص، هوش مصنوعی و سایر فناوریها، این ربات از کنترل یک طرفه به ذخیرهسازی خود، جهت دادههای کاربردی خود و به تدریج اطلاعاتسازی میشود. با همکاری چند رباتی، کنترل، ارتباطات و سایر پیشرفتهای فنآوری، روباتها از افراد مستقل به مرحله اینترنت، جهت توسعه تعاونی میرسند.