الروبوتات الصناعية عبارة عن مناورات متعددة المفاصل أو أجهزة آلية متعددة درجات الحرية تستخدم على نطاق واسع في المجال الصناعي. لديهم درجة معينة من الأتمتة ويمكنهم الاعتماد على قدرات الطاقة والتحكم الخاصة بهم لتحقيق وظائف المعالجة والتصنيع الصناعية المختلفة. تُستخدم الروبوتات الصناعية على نطاق واسع في مختلف المجالات الصناعية مثل الإلكترونيات والخدمات اللوجستية والصناعات الكيماوية.
01
تكوين الروبوت الصناعي
تتكون الروبوتات الصناعية بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء أساسية: الجسم الرئيسي ونظام القيادة ونظام التحكم.
الجسم الرئيسي - أي القاعدة والمشغل، بما في ذلك الأذرع والمعصمين واليدين، وبعض الروبوتات لديها أيضًا آليات للمشي. تتمتع معظم الروبوتات الصناعية بـ 3 إلى 6 درجات من حرية الحركة، منها عادة ما يتمتع المعصم بـ 1 إلى 3 درجات من حرية الحركة؛
نظام القيادة - بما في ذلك جهاز الطاقة وآلية النقل، فإن القلب هو المخفض والمحرك المؤازر، اللذين يستخدمان لجعل المشغل ينتج الإجراءات المقابلة؛
نظام التحكم - يرسل إشارات الأوامر إلى نظام القيادة والمحركات وفقا لبرنامج الإدخال، ويتحكم فيها.
صورة
مخطط تفكيك الروبوت الصناعي
02
تصنيف الروبوتات الصناعية
فيما يتعلق بتصنيف الروبوتات الصناعية، لا يوجد معيار دولي موحد. يمكن تقسيمها وفقًا لوزن الحمولة وطريقة التحكم ودرجة الحرية والبنية ومجالات التطبيق.
التصنيف حسب الشكل الهيكلي هو كما يلي:
صورة
التصنيف حسب التطبيق هو كما يلي:
صورة
03
سلسلة صناعة الروبوتات الصناعية
تتكون سلسلة صناعة الروبوتات الصناعية بشكل أساسي من الشركات المصنعة لأجزاء الروبوت ومصنعي أجسام الروبوت والوكلاء ومتكاملي الأنظمة والمستخدمين النهائيين. علم الوجود هو جوهر سلسلة صناعة الروبوتات. عادة، تقوم شركات علم الوجود بتصميم علم الوجود، وكتابة البرامج، وشراء وبيع شركات تكامل الأنظمة من خلال الوكلاء، ويواجه متخصصو تكامل الأنظمة العملاء النهائيين مباشرة. تعمل بعض شركات ووكلاء Ontology أيضًا كمتكاملين للأنظمة.
صورة
من منظور المؤسسة، تعد ABB وFANUC وKUKA وYASKAWA هي العائلات الأربع الرئيسية للروبوتات الصناعية. لقد أصبحوا من كبار موردي الروبوتات الصناعية في العالم، حيث يمثلون حوالي 50٪ من حصة السوق.
04
كيف تعمل الروبوتات الصناعية
مبدأ عمل الروبوتات مسألة معقدة نسبيًا. ببساطة، مبدأ الروبوتات هو تقليد حركات جسم الإنسان المختلفة، وطرق التفكير، وقدرات التحكم واتخاذ القرار. من منظور التحكم، يمكن للروبوتات تحقيق هذا الهدف بالطرق الأربع التالية.
طريقة "التعليم والتكاثر": وهي تعليم المناول كيفية التحرك من خلال "صندوق التدريس" أو "يدا بيد". تقوم وحدة التحكم بحفظ عملية التدريس، ثم يقوم الروبوت بتكرار إجراءات التدريس مرارًا وتكرارًا وفقًا للذاكرة، مثل رش الروبوت.
طريقة "التحكم القابل للبرمجة": يقوم الموظفون بإعداد برنامج تحكم مسبقًا بناءً على مهام عمل الروبوت ومسارات الحركة، ثم يقوم بإدخال برنامج التحكم إلى وحدة تحكم الروبوت، ويبدأ برنامج التحكم، ويكمل الروبوت الإجراءات المحددة في خطوة البرنامج خطوة. ، إذا تغيرت المهمة، ما عليك سوى تعديل أو إعادة كتابة برنامج التحكم، وهو مرن ومريح للغاية. تعمل معظم الروبوتات الصناعية بالطريقتين الأوليين.
طريقة "التحكم عن بعد": يستخدم الإنسان جهاز تحكم عن بعد سلكي أو لاسلكي للتحكم في الروبوت لإتمام مهمة معينة في الأماكن التي يصعب الوصول إليها أو تشكل خطورة على الإنسان. مثل روبوتات مكافحة الشغب، والروبوتات العسكرية، والروبوتات التي تعمل في بيئات بها إشعاع نووي وتلوث كيميائي، وغيرها.
طريقة "التحكم الذاتي": هي طريقة التحكم الأكثر تقدماً وتعقيداً في التحكم بالروبوت. يتطلب أن يتمتع الروبوت بالقدرة على التعرف على البيئة واتخاذ قرارات مستقلة في بيئة معقدة غير منظمة، أي أنه يجب أن يتمتع بسلوكيات ذكية معينة للبشر.
بأخذ الروبوت متعدد المفاصل الرأسي سداسي المحاور كمثال (كما هو موضح أدناه)، من خلال وحدة التحكم للروبوت ونظام التحكم الخاص به، يمكنه تحقيق دوران المحور S، وإمالة الذراع السفلية للمحور L، وإمالة الذراع العلوي للمحور U، تأرجح جانبي للذراع على المحور R، ونصب للمعصم على المحور B. ودوران المعصم على شكل حرف T لتحقيق عملية وتنسيق الحركة سداسية المحاور.
صورة
إذا تم استخدام نظام تحكم مركزي فإن مبدأ التحكم به سيكون كما هو موضح في الشكل أدناه:
صورة
إذا تم استخدام نظام التحكم الموزع، فإن مبدأ التحكم الخاص به سيكون كما هو موضح في الشكل أدناه:
صورة
05
بعض المشاكل التي تواجه مصنعي الروبوتات الصناعية
مع التحديث الصناعي المستمر لصناعة التصنيع وظهور تقنيات جديدة مختلفة، يجب على مصنعي الروبوتات أيضًا مراعاة احتياجات المستخدمين النهائيين أثناء عملية الإنتاج. على سبيل المثال، عند ترقية بعض المصانع وخطوط الإنتاج، يحتاج مصنعو الروبوتات أيضًا إلى التكيف مع تغيرات السوق وإجراء التعديلات المقابلة.
