مراجعة لتصنيف الروبوتات الصناعية

الروبوت الصناعي عبارة عن مناور متعدد{0}}مفاصل أو جهاز آلي متعدد-درجات-من الحرية مصمم للتطبيقات الصناعية. ويمكنه أداء المهام تلقائيًا، بالاعتماد على قدراته الخاصة في الطاقة والتحكم لتحقيق وظائف مختلفة. ويمكن أن يتم توجيهه من قبل البشر أو العمل وفقًا لتسلسلات مبرمجة مسبقًا-. يمكن للروبوتات الصناعية الحديثة أيضًا أن تعمل وفقًا للمبادئ الموضوعة باستخدام تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي.

يتكون الروبوت الصناعي من ثلاثة أجزاء أساسية: الجسم، ونظام القيادة، ونظام التحكم. يتكون الجسم، بما في ذلك القاعدة والمحركات، من الذراع والمعصم واليد؛ تمتلك بعض الروبوتات أيضًا آلية للحركة. تتمتع معظم الروبوتات الصناعية بـ 3-6 درجات من الحرية، بينما يتمتع المعصم عادةً بـ 1-3 درجات من الحرية. يشتمل نظام القيادة على وحدة الطاقة وآلية النقل المستخدمة لتمكين المحركات من إنتاج الحركات المقابلة. يصدر نظام التحكم إشارات أوامر إلى نظام القيادة والمحركات وفقًا لبرنامج الإدخال ويقوم بالتحكم.

يتم تصنيف الروبوتات الصناعية إلى أربعة أنواع بناءً على حركة أذرعها:

1. أذرع الإحداثيات الديكارتية: تتحرك على طول ثلاثة إحداثيات ديكارتية؛

2. أذرع التنسيق الأسطوانية: تؤدي حركات الرفع والدوران والتمديد/التراجع؛

3. أذرع الإحداثيات الكروية: تدور، وتحرك، وتمد/تتراجع؛

4. الأذرع المفصلية: لها مفاصل دورانية متعددة.

اليوم، دعونا نحلل هذه الأنواع الأربعة من الروبوتات الصناعية ونرى أي منها تعرفه أكثر.

الروبوتات المتعددة-المحاور

الروبوتات متعددة المحاور-، والمعروفة أيضًا باسم مناولات المحور-المفردة، والأذرع الآلية الصناعية، والأسطوانات الكهربائية، وما إلى ذلك، هي أنظمة روبوتية مبنية على نظام الإحداثيات الديكارتية XYZ كنموذج رياضي أساسي لها. يستخدمون المحركات المؤازرة أو المحركات السائر كمناورات ذات محور واحد -قادرة كوحدات عمل أساسية، والبراغي الكروية، والأحزمة المتزامنة، وتروس الجريدة المسننة والترس كطرق نقل شائعة. يمكنهم الوصول إلى أي نقطة في نظام الإحداثيات XYZ ثلاثي الأبعاد واتباع مسار حركة يمكن التحكم فيه.

تستخدم الروبوتات متعددة المحاور- نظامًا للتحكم في الحركة للتحكم في القيادة والتحكم القابل للبرمجة. يتم إنشاء مسارات الحركة الخطية والمنحنية باستخدام استيفاء نقاط متعددة-، ويتم تحقيق التشغيل والبرمجة من خلال برمجة تعليمية موجهة أو تحديد المواقع المنسقة.

روبوت سكارا

روبوت SCARA هو نوع خاص من الروبوتات الصناعية بإحداثيات أسطوانية. لديها ثلاث مفاصل دوارة ذات محاور متوازية لتحديد المواقع والتوجيه في المستوى. المفصل المتبقي هو مفصل مترجم، يستخدم لحركة المستجيب النهائي بشكل عمودي على المستوى. يتم تحديد النقطة المرجعية للمعصم بواسطة الإزاحات الزاوية φ1 وφ2 للمفصلين الدوارين والإزاحة z لمفصل الترجمة، أي p=f(φ1, φ2, z)، كما هو موضح في الشكل. هذه الروبوتات خفيفة الوزن ولها وقت استجابة سريع؛ على سبيل المثال، يمكن للروبوت Adept 1 SCARA الوصول إلى سرعات تصل إلى 10 م/ث، وهو أسرع بعدة مرات من الروبوتات المفصلية النموذجية. إنه مناسب تمامًا لتحديد المواقع المستوية وعمليات التجميع الرأسية.

صورة
إحداثيات XY (الأمام، الخلف، اليسار، اليمين)

صورة
الإحداثيات Z (أعلى، أسفل)

روبوت التنسيق

صورة

الروبوت الإحداثي هو مناول متعدد الأغراض-قادر على التحكم التلقائي، والتشغيل القابل لإعادة البرمجة، ودرجات متعددة من الحرية، والعلاقات الديكارتية المكانية. يتضمن عملها في المقام الأول الحركة الخطية على طول المحاور X وY وZ. تستخدم الروبوتات المنسقة نظام التحكم في الحركة للتحكم في القيادة والبرمجة. يتم إنشاء المسارات الخطية والمنحنية من خلال استيفاء نقاط متعددة-، ويتم تحقيق التشغيل والبرمجة من خلال برمجة تعليمية موجهة أو تحديد المواقع المنسقة.

وباعتبارها حلاً منخفض التكلفة وبسيطًا- لنظام الروبوت الآلي، يمكن تطبيق الروبوتات التنسيقية في مجالات الإنتاج الصناعي الشائعة مثل التوزيع والقولبة بالتنقيط والرش والنشر على منصات نقالة والفرز والتعبئة والتغليف واللحام ومعالجة المعادن والمناولة والتحميل والتفريغ والتجميع والطباعة. إنها توفر قيمة تطبيقية كبيرة في استبدال العمل اليدوي، وتحسين كفاءة الإنتاج، وتحقيق استقرار جودة المنتج.

الروبوتات التسلسلية والمتوازية

الهيكل التسلسلي للروبوت التسلسلي عبارة عن سلسلة حركية مفتوحة. ولا تشكل وصلاتها المتحركة سلسلة هيكلية مغلقة. توفر الروبوتات التسلسلية مساحة عمل كبيرة وأسهل في الحركة، مع تجنب تأثيرات الاقتران بين محاور القيادة. ومع ذلك، يجب التحكم في كل محور بشكل مستقل، مما يتطلب أجهزة تشفير وأجهزة استشعار لتحسين دقة الحركة.

(صورة)

ومن ناحية أخرى، فإن الروبوتات المتوازية تكمل الروبوتات التسلسلية الصناعية التقليدية في التطبيق، وتشكل سلسلة حركية مغلقة. الروبوتات المتوازية أقل عرضة للأخطاء الديناميكية، وتظهر دقة عالية مع عدم تراكم الأخطاء. علاوة على ذلك، فإن هيكلها المدمج والمستقر، حيث تحمل معظم محاور الإخراج القوة المحورية، يؤدي إلى صلابة عالية وقدرة تحمل الحمولة-. ومع ذلك، بالنسبة للروبوتات المتوازية، يكون الحل الأمامي أكثر صعوبة من الحل العكسي.

صورة

2- الروبوت الموازي DOF

صورة

3-الروبوت الموازي DOF

آليات DDoS الموازية متنوعة ومعقدة، وتندرج بشكل عام ضمن الفئات التالية:

1. الآليات المتوازية المستوية 3-DOF، مثل آلية 3-RRR، التي لها محورين انتقاليين ومحور دوران واحد؛

2. الآليات الكروية المتوازية 3-DOF، مثل الآلية الكروية 3-UPS-1-S. تعتبر حركيات هذا النوع بسيطة في كل من حركيات الحركة الأمامية والعكسية، مما يجعلها آلية مكانية متنقلة ثلاثية الأبعاد مستخدمة على نطاق واسع؛

3. الآليات المكانية المتوازية 3-DOF، مثل روبوت دلتا الموازي. هذه الآليات أقل مرتبة، وأبرز ما يميزها هو أن حركتها تختلف عند نقاط مختلفة داخل مساحة العمل.

4. فئة أخرى تشمل الآليات المكانية مع الروابط المساعدة المضافة والأزواج الحركية.

الصور

4- الروبوت الموازي DOF

الصور

6- الروبوت الموازي DOF

6-الآليات المتوازية DOF هي فئة رئيسية من آليات الروبوت المتوازية وهي أكثر الآليات الموازية التي تمت دراستها من قبل العلماء محليا ودوليا. يتم استخدامها على نطاق واسع في أجهزة محاكاة الطيران وأجهزة استشعار القوة وعزم الدوران 6D والأدوات الآلية المتوازية. ومع ذلك، لم يتم حل العديد من التقنيات الرئيسية لهذه الآليات بشكل كامل، مثل حركياتها الأمامية، وإنشاء نماذج ديناميكية، ومعايرة دقة الأدوات الآلية المتوازية.