المصدر: بينتيريست
لقد انتقل أداء المهام الصناعية من خلال تحولات التحسين مع مرور الوقت. تم تحسين العمل اليدوي البحت بواسطة الأدوات الخام التي تم تطويرها بشكل أكبر في الآلات. ومع ذلك، لا يزال المزيد من الابتكار يؤدي إلى ظهور بدائل جديدة مثل الروبوتات.
كان Unimate أول روبوت على الإطلاق لاستخدامها بنجاح في التصنيع. اخترعها جورج ديفول في أواخر الخمسينيات وتم تركيبها لأول مرة في مصنع جنرال موتورز. تم استخدامه لصب القوالب ويمكن أن يتحرك داخل دائرة نصف قطرها 50 قدمًا. وبعد رؤية فوائد استخدامه، سرعان ما سعت المزيد من الشركات للحصول عليه.
ومنذ ذلك الحين، واصل الخبراء إنشاء روبوتات مختلفة واستكشاف طرق جديدة يمكن من خلالها تطبيقها في التصنيع. في الوقت الحاضر، هناك العديد من الموردين المتطورين مثل EVS لديهم القدرة على تقديم منتجات مبتكرة ومتقدمة الأسلحة الروبوتية الصناعية للبيع.
فيما يلي نظرة على الأنواع المختلفة للروبوتات وميزاتها.
جدول المحتويات
الروبوتات SCARA
تعتبر روبوتات SCARA، التي تعتمد على محاور حركة الروبوتات، أكثر حداثة مقارنة بـ اختيار ووضع الروبوتات الصناعية. قد يؤدي كلاهما نفس الوظيفة، لكن روبوتات SCARA تتفوق بسهولة على الآخر بشكل مدوي.
يتكون روبوت SCARA من قاعدة متصلة بذراع الروبوت في مخطط محور متوازي. توفر المفاصل الدوارة التوافق في المستوى XY. بمعنى آخر، يمكن لذراع روبوت SCARA التحرك من اليسار إلى اليمين وكذلك ذهابًا وإيابًا. ومع ذلك، فهو جامد في المحور Z بحيث لا يمكنه الدوران إلا على محور ثيتا.
يوفر التصميم 4 درجات من الحرية. علاوة على ذلك، يمكن طي الذراع للخلف أو تمديده. إنها ميزة تكون مفيدة اعتمادًا على الطول الضروري للمهمة التي يتم استخدامها من أجلها.
وفيما يتعلق بالبرمجيات، روبوتات سكارا تم تصميمها لأتمتة المهام ولكن بموجب تعليمات وحدة التحكم. واجهة وحدة التحكم سهلة الاستخدام وتميل إلى الاستجابة للأوامر.
ونظرًا لأنها تأتي كحل جاهز، فلا يتطلب الأمر سوى القليل من البرمجة الإضافية، إن وجدت.
الايجابيات
- روبوتات SCARA سريعة جدًا نظرًا للمرونة التي توفرها المفاصل الدوارة التي تثبت الذراع في مكانها
- على الرغم من أنها لا تأخذ مساحة واسعة لتنفيذ مهامها، إلا أن الذراع يغطي مساحة كبيرة أثناء عملها. يمكنهم الاختيار والوضع على مسافة كبيرة
- فهي دقيقة للغاية
- يمكن التعامل مع حمولة عالية
سلبيات
- يمكن أن تعمل فقط عند وضعها على سطح مستو أو توصيلها به، مما يوفر مرونة محدودة في الوضع
- تتطلب وحدة تحكم مخصصة
تطبيقات صناعية
إن قدرات الالتقاط والإسقاط التي يتميز بها روبوت SCARA تجعله مناسبًا لما يلي:
- منصات نقالة
- آلات التحميل
- وظائف التجميع
- النقش بالليزر بمساعدة المؤثر النهائي المناسب
- لحام كوي
روبوتات دلتا
المصدر: بينتيريست
تم اختراع روبوتات دلتا بواسطة ريموند كلافيل وفريق من العلماء في إحدى الكليات في فرنسا. تُعرف أيضًا باسم الروبوتات المتوازية.
يتكون تصميم روبوت دلتا من قاعدة مثبتة في الأعلى تحتوي على 3 محركات تدفع الأذرع المرتبطة بالقاعدة. تحتوي الأذرع المتوازية على مفاصل منشورية ودوارة وهي غير شائعة بين الروبوتات الأخرى. ونتيجة لذلك، يمكنه التحرك على المحاور X وY على الرغم من أن معظم المستخدمين يقومون بتخصيص الروبوتات الخاصة بهم لإضافة محاور إضافية. يمكن تحقيق محور الدوران أو محور الدوران عن طريق التعديل لإنجاز مهام معينة.
نظرًا لأن روبوتات دلتا تُستخدم غالبًا في أتمتة عملية الالتقاط والوضع على أنظمة النقل، فإن البرمجة تحدد مدى فعاليتها. كما أنها مزودة بكاميرات تعمل جنبًا إلى جنب مع برامج خاصة على تكوين نظام الرؤية الخاص بها. والغرض من نظام الرؤية هو التمييز بين المنتجات الجيدة والسيئة أثناء الالتقاط والفرز.
عادةً ما يتم ربط المحركات النهائية المناسبة بالأذرع ولكنها تتطلب مخططات تصميم خاصة. أي وزن إضافي على الأذرع يقلل من أداء ذراع الروبوت عالية السرعة التي تفضلها. تحظى أكواب الشفط بشعبية خاصة مع هذه الأذرع.
الايجابيات
- إنهم الأسرع بل ويتفوقون على SCARA في اختبار الهدف
- يمكن أن تعمل على مساحة عمل كبيرة
- البرامج المتقدمة تجعلها دقيقة وفعالة للغاية
سلبيات
- يمكنه فقط التعامل مع الحمولات الخفيفة جدًا
- تؤدي الحركات المتكررة عالية السرعة إلى تآكل الأجزاء
- إنها غالية الثمن
تطبيقات صناعية
- أجهزة محاكاة الطيران – يتضمن ذلك نسخة محسنة تستخدم 6 مشغلات خطية إضافية وقاعدة متحركة
- صناعة الادوية
- تغليف الطعام
- مهام التجميع منخفضة القوة
الروبوتات القطبية
المصدر: بينتيريست
يتكون هيكل الروبوت القطبي من قاعدة متصلة بها ذراع. يتم تثبيت الذراع باستخدام مفصل ملتوي. تُعرف أيضًا باسم الروبوتات الكروية نظرًا لشكل مساحة العمل المرتبطة بها. لديهم الكثير من القواسم المشتركة مع Unimate الذي كان أيضًا كرويًا.
يمكن تمديد ذراع الروبوت القطبي على الرغم من أنها تقتصر فقط على نصف القطر المحيط بالجهاز. وله ثلاثة محاور تشكل ما يشار إليه بنظام الإحداثيات القطبية. وهذا يعني أن النقاط التي في متناول ذراع الروبوت يتم تحديدها من خلال المسافة التي يمكن أن تمتد من قاعدة الروبوت بزاوية محددة.
الايجابيات
- يمكن للذراع أن تصل تحت العوائق أو فوقها
- لديهم نطاق تغطية 360 درجة
- إنهم يعملون على مساحة عمل كبيرة
سلبيات
- إنهم يطالبون بالكثير من الإشراف والسيطرة
- دقة ضعيفة
- وبالنظر إلى حركتها، فإنها لن تكون مثالية للمهام المتكررة
تطبيقات صناعية
- يموت الصب
- لحام
- حقن صب
- التعامل مع المنتجات الزجاجية
الروبوتات الأسطوانية
المصدر: بينتيريست
هناك جزأين رئيسيين في الروبوت الأسطواني، مشغل دوار وخطي متصل بالقاعدة الأسطوانية. إنهم مسؤولون عن الحركات الرأسية والأفقية التي يمكن أن يقوم بها ذراع الروبوت. يسهل العمود المحوري عمل الروبوت في منطقة عمل أسطوانية.
علاوة على ذلك، فإن الذراع قادر على الاستطالة والطي مرة أخرى إلى موضعه. يتيح تصميمها الانسيابي إمكانية العمل في مساحة محدودة قد لا تناسبها الأذرع الأكبر حجمًا. ومن ناحية أخرى، لا يكون الدوران ممكنًا إلا على طول المحور الرأسي.
يتم تجميع الروبوتات الأسطوانية بالفعل، لذا لا يمكن توقع أي عوائق في التثبيت إلا في الحالات التي يكون فيها التخصيص ضروريًا.
الايجابيات
- يمكن إدارة الحمولات الثقيلة
- لديهم 360 درجة تصل حول أنفسهم
- فهي لا تشغل مساحة كبيرة مقارنة بنصف قطر مساحة العمل الخاصة بها
سلبيات
- حركة دوارة محدودة
- دقة منخفضة
- فهي ليست متعددة الاستخدامات مثل الخيارات الأخرى المتاحة.
تطبيقات صناعية
- أعمال السبك والحدادة
- تطبيق الطلاء
- يموت الصب
- ماكينات التحميل والتفريغ
- تفضلها التطبيقات المختبرية والبيولوجية نظرًا لحجم الذراع وموضعه.
الروبوتات الديكارتية
المصدر: بينتيريست
المحاور الثلاثة للروبوت الديكارتي كلها متعامدة مع بعضها البعض. يتم تسهيل الحركات عن طريق:
- 3 مفاصل منشورية تعمل بحركة انزلاقية على طول محاور XYZ.
- المحركات الخطية
- المحركات لتزويد الطاقة
- مرفق للمعصم حيث يلزم الدوران
وعادة ما تأتي في أجزاء وتتطلب التجميع من قبل خبراء الآلات في المصنع. في حين أن تجميعها يمكن أن يكون معقدًا، إلا أنه يوفر فرصة لإجراء التخصيصات. في الواقع، هذا هو أحد الأسباب التي تجعلها تحظى بشعبية كبيرة. يمكن تعديل الدقة والسرعة وطول الضربات اعتمادًا على الصناعة أو التطبيق.
يُشار إلى الروبوتات الديكارتية أيضًا باسم الروبوتات العملاقة أو الروبوتات المستقيمة. يأخذون شكل حجرة من حيث منطقة عملهم. ومع ذلك، إحدى الخصائص البارزة هي أنه يمكن تركيبها بأشكال مختلفة عند الضرورة. إنها تتكيف مع التركيب العلوي وكذلك الأوضاع الرأسية والأفقية.
الايجابيات
- يمكنهم تحمل حمولة كبيرة
- من الناحية التشغيلية، فهي متعددة الاستخدامات تمامًا
- بأسعار معقولة
- يمكن برمجتها باستخدام الوضع عبر الإنترنت
- لديهم مستويات جيدة من الدقة
سلبيات
- يمكن أن تحدث حركة محور واحدة فقط في المرة الواحدة
- يشغلون مساحة كبيرة
- عملية التثبيت معقدة بشكل عام
تطبيقات صناعية
- التعامل مع عمليات صب البلاستيك
- مهام الختم
- الطباعة 3D
- التحميل والتفريغ
الروبوتات المفصلية / 6 محاور
تتيح المفاصل الدائرية للروبوتات المفصلية نطاقًا من الحركة مشابهًا لحركة الذراع البشرية. إنها مرنة من خلال المحاور X وY وZ، ومع ذلك يمكنها أيضًا التدحرج والتأرجح والانعراج.
يتكون التصميم الأساسي من قاعدة وذراع متصلين باستخدام مفصل دوار. يمكن زيادة عدد المفاصل الدوارة إلى ما يصل إلى 10 ويمكن أن تكون إما متوازية أو متعامدة.
نظرًا لقدرات الحركة ذات المحاور الستة، يمكن لهذه الروبوتات أداء مهام لا تستطيع معظم الروبوتات القيام بها. تتميز الذراع بقدرتها على الاستجابة العالية وتمتد إلى طولها الكامل بسرعة كبيرة. من حيث التحكم، تتطلب هذه الروبوتات برامج مُهيأة جيدًا حتى تعمل بمستويات مثالية. نظرًا لنطاق حركتها الكبير، يمكن أن تكون عملية البرمجة معقدة. ومع ذلك، تقدم بعض الشركات المصنعة حزم تحكم مُحددة مسبقًا.
الايجابيات
- يمكنهم الوصول والمناورة في المناطق التي لا تستطيع الروبوتات الأخرى القيام بها
- أنها تغطي دائرة نصف قطرها عمل كبيرة
- ذراع روبوت عالية السرعة
- أداء جيد في مهام التحكم الفريدة مثل الرسم
- يمكن تحمل الحمولات الثقيلة
سلبيات
- استخدم العمليات الحركية يمكن أن تكون معقدة
- أنها تتطلب وحدة تحكم مخصصة
- غالية
تطبيقات صناعية
- تجميع السيارات
- تغليف الطعام
- مهام المسبك والتزوير
- قطع الصلب
- معالجة الزجاج
- سباكه المعادن
Cobots
المصدر: بينتيريست
تُعرف الروبوتات التعاونية أيضًا باسم الروبوتات التعاونية لأنها مصممة للعمل المشترك مع البشر. قدمت الروبوتات التقليدية تحديات مثل الاصطدامات مع العمال في مساحات المصنع. ولمنع مثل هذه الحوادث، تم إنشاء الروبوتات التعاونية كبديل أكثر أمانًا.
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الروبوتات:
الروبوتات الموجهة باليد
تتم برمجتها بواسطة فنيين باستخدام جهاز يعمل يدويًا لتدريب أذرع الروبوت على الحركات المطلوبة.
الروبوتات السريعة والأتمتة
إنها في الأساس روبوتات صناعية تقليدية مزودة بأنظمة رؤية. لديهم تحذير ومنطقة توقف. عندما يدخل العامل إلى منطقة التحذير، فإنه يقوم تلقائيًا بإبطاء عمله. إذا اقتربوا من منطقة التوقف، سيتوقف الروبوت عن العمل تمامًا. وتستأنف العمل عندما تصبح كلا المنطقتين خاليتين من العوائق.
الروبوتات التي تحد من القوة والقوة العائلية
إنهم قادرون على العمل المشترك مع البشر ولكنهم غير مزودين بأي أنظمة رؤية أو ماسحات ضوئية أو حواجز أمان. وبدلاً من ذلك، فقد تم تصميمها بدون محركات مكشوفة أو زوايا حادة. بالإضافة إلى ذلك، لديهم محركات تصادمية توقفهم عند وجود عوائق حولهم.
الروبوتات وقف مراقبة السلامة
بالمقارنة مع الروبوتات الأخرى، فهي الأقل "صداقة للإنسان". ومع ذلك، فهي تحتوي على أجهزة استشعار للسلامة تعمل على إيقاف التشغيل وإعادة تشغيله عندما تكتشف وجود عائق بشري.
العوامل التي تميز الروبوتات
تميل الروبوتات الصناعية إلى امتلاك سمات مشتركة مثل أذرع الروبوت. ومع ذلك، فهي مختلفة بشكل أساسي من حيث جوانب التصميم مثل:
محور
المصدر: بينتيريست
كما هو الحال في الرسم البياني الرياضي، تشير محاور الروبوت إلى الاتجاهات التي يمكن أن يتحرك فيها ذراع الروبوت. هناك محاور X وY وZ. وهي تمثل الخلف/الأمام، واليسار/اليمين، والأعلى/الأسفل على التوالي.
درجة من الحرية
المصدر: بينتيريست
درجة حرية الروبوت هي وصف لمجموعة الحركات التي يقوم بها في مساحة ثلاثية الأبعاد. بالإضافة إلى المحاور الثلاثة، تتضمن الحرية جوانب مثل الدوران والانعراج ودرجة الصوت.
يحدد عدد المحاور التي يمتلكها الروبوت درجة حريته.
مساحة العمل
المصدر: robots.com
خذ بعين الاعتبار، على سبيل المثال، أنه يتم استخدام الروبوت في قطف البرتقال من عربة إلى أخرى. يشار إلى المسافة التي تغطيها بين العربتين بمساحة العمل الخاصة بها. يمكن لبعض الروبوتات، بناءً على بنيتها، أن تغطي مسافات أوسع من غيرها. علاوة على ذلك، فإن عوامل مثل الحرية وطول الذراع تمنح الروبوت نطاق عمل أكبر.
نهاية المستجيب
المصدر: roboticsandautomationnews.com
من حيث التصميم، فإن ذراع الروبوت هي في الحقيقة تقليد للذراع البشرية. قد تختلف في البراعة والقدرة ولكن المفهوم الأساسي هو نفسه.
مع ذلك، فإن المحرك النهائي هو في الأساس "اليد" المرفقة بنهاية ذراع الروبوت في المصنع. هناك العديد من أنواع المؤثرات النهائيةتختلف هذه الأدوات وفقًا للمهام. ومن الأمثلة على ذلك أدوات الإمساك وأدوات اللحام وأكواب الشفط.
المفاصل
المصدر: بينتيريست
يضمن استخدام المفاصل بقاء ذراع الروبوت متصلة بالهيكل مع تسهيل تحركاته أيضًا. يلعب نوع المفصل الذي يمتلكه الروبوت دورًا كبيرًا في مرونته ونطاق حركته. يشملوا:
المفاصل المتوازية - كما يوحي الاسم، فهي تقع جنبًا إلى جنب وعادةً ما تكون مفضلة للحركات الخطية.
المفاصل المنشورية - تُعرف أيضًا باسم الوصلات المنزلقة لأنها توفر حركة انزلاقية خطية بين جزأين من الروبوت.
المفاصل الدوارة - وهي مثالية عندما يكون المقصود المرونة مثل الدوران متعدد الأبعاد.
المفاصل الدوارة - أي درجة من الدوران تتطلب واحدًا أو أكثر من هذه المفاصل. على الرغم من أن نطاقها أكثر محدودية مقارنة بالمفصل الثوري.
سيارات
المصدر: بينتيريست
لكي تتمكن أذرع الروبوت من التحرك وتنفيذ الأوامر، فإنها تتطلب مصدرًا للطاقة. تقوم المحركات بتحويل الطاقة الكهربائية لتشغيلها الأسلحة الآلية.
برمجة وتطوير
المصدر:visualcomponents.com
يتضمن استخدام برنامج للتحكم في كيفية عمل الروبوت. يمكن إدارة معلمات الأداء مثل السرعة والتكرار وطول حركة حركات الذراع عن طريق البرمجة.
كل روبوت له نوعه ومستوى البرمجة الخاص به، وبعضها أكثر تقدمًا من البعض الآخر. علاوة على ذلك، في بعض الحالات، تتم برمجة الروبوتات مسبقًا بينما يكون بعضها الآخر قابلاً للتخصيص. هناك أيضًا واجهات تحكم فعلية تُستخدم لإعطاء التعليمات للروبوتات.
آثار الروبوتات على التصنيع
المصدر: بينتيريست
مما لا شك فيه أن الصناعة التحويلية في جميع أنحاء العالم لن تكون على ما هي عليه في غياب الروبوتات. وكان لهم الأثر الكبير في:
موازين الإنتاج
المصدر: Pixabay
لقد مكنت الروبوتات المصانع من زيادة الإنتاج مع الاستمرار في إدارة أوقات تسليم أقصر. إن السرعات التشغيلية مثل تلك التي يتمتع بها روبوت دلتا تجعل من الممكن معالجة المزيد من وحدات المنتجات.
تكليف الإنتاج
المصدر: Pixabay
نظرًا لأن الروبوتات تتحمل عبء عمل كبير، فإنها تقلل من عدد الموظفين الذين يحتاجون إلى التوظيف. علاوة على ذلك، فإن طبيعتها الميكانيكية الآلية تجعلها أكثر بساطة في التشغيل من الطرق اليدوية. ويكفي أن نقول، أنها تقلل من الهدر.
سلامة الموظفين
المصدر: Pixabay
منذ الأيام الأولى لـ Unimate، تم استخدام الروبوتات لتولي المهام الصعبة والخطيرة. تعتبر عمليات الصب واللحام ورفع الأحمال الثقيلة في الأماكن الخطرة مجرد أمثلة قليلة على عمليات التصنيع عالية المخاطر. استخدام الروبوتات مثل لحام الألمنيوم الآلي يحمي العمال من الأخطار المصاحبة.
ومع ذلك، على الجانب الآخر، تشكل الروبوتات أيضًا خطرًا على العمال من حولهم. على سبيل المثال، عندما يتم ضبط سرعتها على مستوى عالٍ جدًا، يمكن أن تتعطل المؤثرات النهائية أو الأذرع وتسقط الحمل بشكل عشوائي.
الموارد البشرية
المصدر: Pixabay
أحد الخلافات الرئيسية ضد الروبوتات والأتمتة بشكل عام هو الخوف من حدوث ذلك استبدال العمالة البشرية. وفي الواقع، فقد بعض الأشخاص وظائفهم بعد أن أصبحوا زائدين عن الحاجة بسبب هذه التكنولوجيا. ومع ذلك، حتى مع الذكاء الاصطناعي، فمن غير المرجح أن تصبح الروبوتات بديهية أو مبدعة تمامًا مثل البشر.
وبينما تتولى الروبوتات المهام المتكررة التي يمكن التنبؤ بها، ربما يتمكن العمال من التكيف مع الاضطراب من خلال تولي مهام معقدة أخرى. الإبداع والتصميم، على سبيل المثال، سيتطلبان دائمًا الفروق الدقيقة في المشاعر الإنسانية والفكر.
خاتمة
من المؤكد أنه لن يكون هناك عودة إلى طريقة الإنتاج اليدوية، فالأتمتة موجودة لتبقى. مع تغير المزيد من الابتكارات وتحسين الأنواع الحالية من الروبوتات، سيتعين على الشركات المصنعة مواكبة ذلك. ففي نهاية المطاف، تؤدي الآلات الأفضل إلى خطوط إنتاج أكثر كفاءة ومنتجات ذات جودة أعلى.
إذا كنت تتطلع إلى أتمتة أعمالك، فلديك الآن كل الحقائق عن جميع أنواع الروبوتات ووظائفها. تأكد من العمل مع السمعة الطيبة خبراء الصناعة لاستكشاف خيارات المنتجات المتوفرة في السوق. على الجانب العلوي، مهما كان اختيارك، فسوف تقوم باختيار مستنير.