يُشار عادةً إلى أنظمة الروبوتات الثابتة (في مكانها الثابت) على أنها روبوتات متعددة المحاور، وهي مصممة لأداء حركات عالية الدقة وعالية الأداء داخل مساحة عمل محددة. هذه الأنظمة هي العمود الفقري لأجهزة التصنيع والأتمتة الحديثة. في هذه الأجهزة، تعد القابلية للتكرار والسرعة وسعة الحمولة من العوامل الرئيسية.
تشمل الروبوتات الشائعة الروبوتات التعاونية (الروبوتات التعاونية)، والأذرع الآلية المفصلية، والأذرع الآلية المفصلية الانتقائية المتكيفة (SCARA)، والآليات المثلثة (المتوازية)، بالإضافة إلى التحكم العددي بالكمبيوتر (CNC) والمخارط العملاقة. وفقًا لمتطلبات التطبيقات المختلفة، يمكن تثبيت هذه الروبوتات على القضبان أو الجدران أو الأسقف أو الأرضيات أو دمجها مباشرة في آلات الإنتاج، مما يتيح النشر المرن لعمليات التجميع ومناولة المواد والتعبئة والفحص والمعالجة.
من خلال الجمع بين إلكترونيات القيادة المتقدمة وأجهزة الاستشعار الدقيقة وهندسة التحكم في الوقت الفعلي، توفر منصات الروبوتات الثابتة هذه الموثوقية والتنوع والتنوع والدقة اللازمة لبيئات التصنيع الذكية المترابطة. ومع ذلك، لتعظيم مزايا وأداء هذه الأنظمة، يجب على المصممين فهم وتطبيق أحدث التطورات في تقنيات كشف الحركة، واستشعار الموضع والمنطقة، والتحكم في الحركة، وتقنيات الاتصال.
ستقدم هذه المقالة بإيجاز متطلبات تصميم الروبوتات المتقدمة. ثم قم بتقديم حلول الأمثلة ومجموعات أدوات التقييم ذات الصلة للأجهزة التناظرية. يمكن للمصممين استخدام هذه المجموعات لتنفيذ هذه الأنظمة.
متطلبات التصميم للروبوتات المتقدمة
بالمقارنة مع الروبوتات المتنقلة، فإن الروبوتات الثابتة المتقدمة (الشكل 1) لها اختلافان: فهي تعمل في بيئة عامة ثابتة ومعروفة نسبيًا، ولا تقتصر على طاقة البطارية. ومع ذلك، حتى في ظروف العمل المتغيرة باستمرار، يجب أن تظل الروبوتات الثابتة تتمتع بقدرات تشغيل عالية السرعة وتحافظ على الدقة والتكرار والدقة. على سبيل المثال، قد تحتاج هذه الروبوتات إلى التقاط الطرود التي تتغير باستمرار في الحجم والشكل والوزن والاتجاه والموضع، ووضعها بدقة على حزام ناقل متحرك. ولهذا الغرض، يجب أن تكون هذه الروبوتات قادرة على تقييم الوضع الحالي بشكل مستقل وإجراء تعديلات ديناميكية، مع إدراك بيئة العمل والظروف المحيطة بشكل مستمر.
الروبوتات الثابتة المعروفة
الشكل 1: تمتلك الروبوتات الصناعية الثابتة المعروفة والمستخدمة على نطاق واسع الآن دقة فائقة ومرونة عالية وقدرات تكيفية قوية. (مصدر الصورة: شركة Analog Devices Inc.)
لتلبية هذه المتطلبات، من الضروري دمج التقنيات التالية بعناية: التحكم في حركة المستجيب النهائي، وتقنية تصوير زمن الرحلة (ToF) للإدراك البيئي، ووحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) لاستشعار الحركة، والارتباط التسلسلي للوسائط المتعددة جيجابت (GMSL) لضمان اتصال موثوق وعالي السرعة.
1: التحكم في حركة الذراع الروبوتية ذات المستجيب النهائي: وظيفة الذراع الروبوتية تشبه اليد أو القابض، والتي يمكن فتحها أو إغلاقها حسب الحاجة. يجب أن يستخدم الذراع الآلي القوة المناسبة للحفاظ على قوة التثبيت الموثوقة دون الإضرار بالحمولة. وهذا يتطلب أن يكون سائق المحرك قادرًا على ضبط المحرك بدقة، مما يضمن التشغيل الدقيق والمتسق والمستقر. نظرًا للقيود المفروضة على الوزن والمساحة، يجب أن يكون محرك الأقراص أيضًا خفيف الوزن وصغير الحجم في الهيكل.
يعد محرك سيرفو أحادي المحور TMCM-1617 (الشكل 2) أحد الحلول الصحيحة لوحدة التحكم هذه. يزن محرك المحرك DC (BLDC) ثلاثي الطور بدون فرش 24 جرامًا ويبلغ قياسه 36.8 مم × 26.8 مم × 11.1 مم، مما يوفر ما يصل إلى 18 أمبير RMS من التيار مع جهد إمداد طاقة يتراوح من 8 فولت إلى 24 فولت.