ربات صنعتی و انواع آن

امروزه پیچیدگی های فرایند تولید در صنایع مختلف، افزایش حجم کار و البته رقابتی بودن بازار، منجر به جایگزینی ربات صنعتی با نیروی انسانی شده است. واقعیت این است که در نظر گرفتن حفظ سلامت نیروی کار، جلوگیری از بروز خطا حین فرایند تولید و افزایش سرعت ایجاب میکند که از ربات ها به ویژه ربات صنعتی به عنوان بهترین جایگزین برای نیروی انسانی استفاده شود.

ربات صنعتی چیست؟

ربات صنعتی در واقع یک سیستم اتوماتیک است که برای انجام مراحل مختلف فرآیند تولید محصول در انواع صنایع استفاده میشود. اغلب این ربات ها به طور کامل قابل برنامه ریزی هستند و سرعت و دقت انجام کار را به طور چشم گیری افزایش میدهند.

ربات های صنعتی در ابعاد مختلف تولید میشوند از نانو و میکرو گرفته تا ابعاد بزرگتر و کارخانه ای، قابلیت اضافه شدن به خط تولید را دارند. در ادامه شاخص های فنی ربات های صنعتی را توضیح میدهیم. شرکت پیشتازان ربات محور آریا (پرما رباتیک) تماس بگیرید و مشاوره رایگان دریافت کنید.

شاخص‌های فنی ربات صنعتی

• تعداد محور

یک محور ربات، نشان دهنده یک درجه آزادی است. برای دسترسی به هر نقطه دلخواه در صفحه، دو محو حرکتی برای ربات صنعتی لازم است و همچنین به منظور دسترسی به هر نقطه از فضا، سه محور حرکتی مورد نیاز میباشد. علاوه بر این به منظور کنترل کامل، در راستای آخرین بند بازوی ربات، سه محور حرکتی دیگر تعبیه میشود. بیشتر ربات های صنعتی بین سه تا هفت محور دارند. توجه به تعداد محورها هنگام انتخاب یک ربات صنعتی مهم است، زیرا دامنه حرکت آن را تعیین می کند. ربات های شش محوره معمولا رایج ترین هستند، زیرا دارای سطح بالایی از انعطاف پذیری هستند که باعث می شود آنها را قادر به اجرای برنامه های پیچیده کند. برنامه های کاربردی ساده تر ممکن است به دامنه حرکت کمتری نیاز داشته باشند. به همین دلیل است که ربات چهار محوره FANUC M 410ic/185 برای انجام کارهای اولیه پالت گذاری بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.

• درجات آزادی

درجه آزادی حرکت مستقل ربات را تعیین می کند. هر چه یک ربات محورهای بیشتری داشته باشد، انعطاف پذیری یا امکان حرکت بیشتری خواهد داشت. به عبارت دیگر درجات آزادی همان تعداد محورهای تعبیه شده در ربات صنعتی میباشند.

• فضای کاری

فضای کاری در واقع محدوده ای است که ربات میتواند به آن نقاط دسترسی داشته باشد. این فضا در ربات های بند بند، در قالب یک کُره است که شعاع آن، فضای کاری ربات محسوب میشود.

• دسترسی

دسترسی یک ربات در واقع معیاری برای سنجش این است که بازوی رباتیک تا چه حد باز میشود؟ این عدد درسترسی در جهت های مختلف را نشان میدهد. نکته قابل توجه این است که ممکن است دسترسی در راستای یک جهت بیشتر یا کمتر ازسایر جهت ها باشد.

• ظرفیت وزنی

ظرفیت وزنی در واقع حداکثر وزن قابل حمل توسط بندهای ربات است، بدون اینکه به دقت و سرعت آن لطمه وارد شود. ظرفیت وزنی ربات صنعتی معمولاً بر حسب کیلوگرم بیان می شود. ظرفیت وزنی که به آن ظرفیت بار هم گفته میشود، در بین ربات های صنعتی بسیار متنوع بوده و از 0.5 تا بیش از 1000 کیلوگرم متغیر است. در نظر گرفتن وزن قطعات کار و همچنین وزن هر گونه ابزار نصب شده بر روی ربات به شما کمک می کند تا یک ربات با ظرفیت بار مناسب انتخاب کنید. به عنوان مثال، اگر برنامه شما شامل پالت کردن جعبه ها باشد، ربات FANUC R2000ib/125L  با قابلیت بلند کردن بارهای سنگین، یک گزینه ایده آل خواهد بود.

• وزن ربات صنعتی

  وزن ربات در واقع وزن بازوی آن را مشخص میکند که بر حسب کیلوگرم مشخص میشود. اگر قصد دارید ربات صنعتی خود را روی دیوار یا سقف، نصب کنید، در هنگام خرید ربات صنعتی با به وزن آن توجه داشته باشید.

• سرعت

سرعت حرکت ربات صنعتی، حداکثر میزان مسافتی است که در هر ثانیه میتواند طی کند بدون اینکه به ربات فشار بیاید و یا دچار اختلال شود. سرعت با واحد متر بر ثانیه سنجیده میشود.

شتاب

حداکثر میزان شتاب قابل ارائه به هریک از محورهای ربات با در نظر گرفتن بار مشخص در کابردهایی نظیر حمل

• تکرارپذیری

همانطور که میدانید از ربات های صنعتی برای کارهای تکراری مثل تولید مداوم یک محصول استفاده میشود، مقدار فاصله مسافتی که در حرکت رفت و برگشتی در یک مسیر ثابت میتواند بپیماید؛ تکرار پذیری ربات صنعتی را نشان میدهد.

• دقت

اختلاف بین مختصات عددی یک نقطه مشخص شده توسط نرم ربات و مکانی که ربات به آن حرکت کرده است، میزان دقت ربات صنعتی را نشان میدهد.

انواع ربات صنعتی بر اساس پیکربندی

ربات های صنعتی را بر اساس ساختار به 5 دسته اصلی تقسیم بندی میکنند که در ادامه این 5 دسته را برای شما بیان میکنیم:

1. ربات مفصلی یا مفصل بندی شده (Articulated Robot)
2. ربات صنعتی کارتزین (Cartesian Robot)
3. ربات اسکارا (SCARA Robot)
4. ربات دلتا (Delta Robot)
5. ربات استوانه ای (Cylindrical Robot)

اجزای اصلی ربات صنعتی

منیپولیتور (Manipulator)

به بازوی اجرایی ربات صنعتی، منیپولیتر گفته میشود که خود از قطعات دیگری تشکیل شده است که محترک هستند. هدف از طراحی این قطعه، اجرای کارهای محوله مانند برداشتن اجسام و انتقال آنها و حرکت در محدوده دسترسی ربات میباشد. این بخش دقیقا مانند بازوی انسان طراحی شده است و چندین مفصل داخلی دارد.

اند افکتور (End Effector)

این قسمت از ربات، مانند کف دست انشان است که برای نگهداری از اشیاء توسط ربات طراحی شده است. منیپولیتر دو انتهای آزاد دارد که از یکی از آنها به عنوان تکیه گاه استفاده میکند و انتهای دیگر آن، اندفکتور قرار میگیرد.

موتور ربات صنعتی

قدرت یک ربات صنعتی، توسط موتور آن تامین میشود. موتورهای تامین کننده انرژی مورد نیاز ربات صنعتی به سه نوع موتور الکتریکی، موتور هیدرولیک و موتور پنوماتیک تقسیم میشوند.

کنترلر ربات (Controller)

مغز متفکر ربات صنعتی، کنترلر آن است که دقیقاً مشابه مغز انسان عمل میکند. ربات های صنعتی از طریق همین بخش، قابل برنامه ریزی هستند.

سنسور ربات صنعتی (Sensors)

حسگرها، مهمترین بخش ربات صنعتی هستند که دقیقا با تقلید از عملکرد آن در بدن انسان شکل گرفته است. حسگرها به ربات صنعتی امکان اندازه گیری موقعیت، سرعت، میزان مجاورت و اندازه گیری دمای محیط را میدهند.

در میان حسگرهای ربات صنعتی، سنسور بینایی یکی از مهمترین حسگرهاست. این حسگر داده های جمع آوری شده توسط ربات را آنالیز میکند و از این طریق فرآیند مورد نظر را با دقت زیاد و خطای بسیار کم انجام میدهد.

تیچ پندنت (Teach Pendant)

یک جعبه کنترلی درون ربات وجود دارد که برنامه ریزی ربات از طریق آن جعبه انجام میشود. تیچ پندنت ها که هم نوع سیمی و هم نوع بی سیم دارند، برای کنترل مراحل مختلف اجرای کار توسط ربات طراحی شده اند.

روند تکامل ربات صنعتی

اولین ربات شناخته شده در صنایع تولیدی که میتوان آن را ربات صنتعی در نظر گرفت، توسط شخصی به نام تیلور در سال 1937 میلادی طراحی شد. این ربات برنامه خود را در یک صفحه کاغذی دریافت میکرد و نیرو محرکه مورد نیازش توسط یک موتور الکتریکی تامین میشد. از جمله توانایی های آن میتوان به جابه جا کردن و چیدن لایه های چوب و الوار طبق یک الگوی ترسیم شده در کاغذ اشاره کرد.

و اما اولین ربات رسمی که نام آن به عنوان ربات صنعتی ثبت شده است در سال 1954 میلادی توسط جورج دیوول توسعه پیدا کرد. این ربات میتوانست اشیاء را در شعاع 5 متر جا به جا نماید و نیز آنها را از یک نقطه به نقطه دیگر انتقال دهد.

پس از اینکه استفاده از ربات ها در صنعت رواج یافت، به منظور به حداکثر رساندن کارایی آن ها، مواردی مانند بازوهای ربات، توسعه یافته و بر اساس نوع صنعت شخصی سازی شدند. این موضوع مبحثی به نام بازوهای رباتیک را به وجود آورد. تبدیل سیستم فرمان پذیری کاغذی به فرمان پذیری توسط ریزپردازنده ها، موضوع دیگری بود که در دستور کار توسعه ربات های صنعتی قرار گرفت.

اولین ربات برنامه ریزی شده با ریزپردازنده ها در سال 1975 توسط اینتل ساخته و به صنایع معرفی شد. از آن پس کشورهای پیشرفته مانند ژاپن، بخش اعظمی از سرمایه گذاری های خود را به پروژه های طراحی ربات های صنعتی اختصاص دادند. نتیجه این سرمایه گذاری ها توسعه صنایع تولیدی در این کشورها بود.

سال 1980 را میتوان سال شروع استفاده از تکنولوژی رباتیک در صنعت به شکل امروزی دانست. دلیل این امر پیشرفت همزمان دانش الکترنیک و مکانیک و نیز ظهور علم مکاترونیک بود.

اما هنوز هیچ ربات انسان نمایی وارد صنایع تولیدی نشده بود. تا اینکه در سال 2008 یک شرکت دانمارکی، ربات های مشارکتی را که میتوانستند با مشارکت یکدیگر فرآیندهای تولید را از صفر تا صد به انجام برسانند، توسعه داد و به بازار معرفی نمود.

مزایای استفاده از ربات صنعتی برای کارخانجات

امروزه ربات صنتعی به بخش جدایی ناپذیر خط تولید کارخانه ها تبدیل شده است. بدون شک به کارگیری این ربات ها فرآیند تولید را برای کارخانه داران آسان تر کرده است. اما مزایای استفاده از ربات های صنعتی به همین جا ختم نمیشود. در ادامه مزایای دیگر این تکنولوژی را بیان میکنیم.

 افزایش بهره‌وری صنایع تولیدی

به کارگیری ربات های صنعتی در کارخانجات تولیدی، حذف حقوق و دستمزد نیروی انسانی را به دنبال داشته است. از طرف دیگر سرعت و دقت تولید را تا حد قابل توجهی افزایش داده و خطاهای انسانی را به حداقل ممکن رسانده است. پارامترهایی مانند سرعت، توانایی تولید در مقیاس بالا و در یک کلام بهره وری سیستم های تولیدی به شدت افزایش یافته است.

افزایش امنیت خط تولید

یکی از دغدغه های همیشگی کارفرمان در صنایع مختلف، امنیت جانی کارکنانی است که در خط تولید مشغول به کار هستند. چراکه این افراد همواره با مشکلاتی نظیر از کار افتادگی، حوادث منجر به صدمه یا حتی فوت مواجه هستند. واضح است که جایگیزینی ربات های انسان نما یا همان ربات های صنعتی با نیروی انسانی، این مشکلات را تا حد زیادی مرتفع نموده است.

انعطاف پذیری ربات های صنعتی در شرایط سخت

اگر ربات مناسب برای صنعت مورد نظر خود را تهیه نمایید، میتوانید در شرایط مختلف از آن استفاده کنید. شرایط سختی که بسیاری از انسان ها قادر به فعالیت در آن نیستند. به عنان مثال تلید در دمای بالایی مثل کوره های آجر پزی یا صنایع فولادی و برش کاری. همین موضوع میزان انعطاف پذیری ربات های صنعتی در شرایط مختلف را نشان میدهد.

بهبود کیفیت و ثبات محصول

بدون شک قبل از اختراع ربات های صنعتی، افزایش همزمان سرعت و دقت تولید در صنایع، به یک آرمان دور از دسترس شباهت داشت! اما با ظهور ربات صنعتی، خطاهای انسانی ناشی از بی دقتی، خستگی، حواس پرتی و یا اثرات ناشی از انجام امور تکراری و خسته کننده همگی حذف شده و دقت ذاتی و قابلیت تکرار ربات های صنعتی باعث می شود بتوانید روی کیفیت بالا برای تولید هر محصول حساب کنید.

وجود ربات های صنعتی در فرایند تولید، کارکنان شما دیگر مجبور به حضور در محیط های آلوده به گرد وغبار، محیط های گرم و یا پر خطر نیستند.

کاهش ضایعات تولید و افزایش راندمان

به کارگیری ربات های صنعتی علاوه بر مزایای فوق، یک مزیت ویژه اقتصادی و زیست محیطی دارد و آن هم به حداقل رساندن ضایعات از طریق بالا بردن سطح کیفی محصولات است. همانطور که اشاره شد، ربات های صنعتی سرعت و دقت تولید محصولات را ارتقاء میدهند. از این بابت محصولات شما مطابقت بیشتری با استانداردهای مربوطه خواهند داشت. در نتیجه ضایعات تولیدات شما به طور چشم گیری کاهش خواهد یافت.  با کاهش مقدار ضایعات ناشی از کیفیت پایین و یا تولید ناقص محصول راندمان تولید بالا می رود

انواع ربات صنعتی

ربات های صنعتی بر اساس نوع استفاده در صنایع مختلف، انواع مختلفی دارند. در ادامه برخی از معروف ترین و کاربردی ترین ربات ها را معرفی میکنیم.

ربات‌های هندلینگ

این مدل ربات ها از سرعت، قدرت و حساسیت بسیار بالایی برخوردار هستند، از این رو معمولاً برای جابه جایی و تامین مواد اولیه برای ربات های عملگر مانند ربات CNC و دریافت کننده خروجی محصولات تولید شده و انتقال به قسمت بسته بندی استفاده میشوند.

ربات‌های برش

ربات صنعتی برشکاری همانطور که از نامش پیداست، برای بُرش سطوح و قطعات از یکدیگر استفاده میشود. این ربات میتواند قطعات مختلف را با عمق مورد نظر برش بزند و به قطعات کوچکتر تقسیم کند. از انواع مختلف ربات های برشکاری، میتوان به ربات CNC اشاره کرد که برای برش ورقه های فلزی از آنها استفاده میشود.

ربات‌های پرس و بسته‌بندی

ربات های پرس انواع مختلفی دارند که برای کارهایی از جمله تبدیل مواد اولیه حجیم به ورقه های کم حجم استفاده میشود. یکی از این کاربردها را ربات صنعتی پرسکار برای پرس و بسته بندی مواد مختلف از جمله مواد غذایی، نوشیدنی ها و مواردی از این دست میباشد.

ربات‌های رنگ‌آمیزی

ربات صنعتی رنگ آمیزی برای پاشش رنگ در صنایع مختلف به ویژه صنعت خودروسازی که نیازمند رنگ آمیزی خودرو در شرایط خاص با دمای بالا و ترکیبات شیمیایی هستند استفاده میشود.

ربات‌های جوش

یکی از مواردی که افزایش دقت در آن منجر به افزایش کیفیت در محصول نهایی میشود، صنایع در ارتباط با جوشکاری است. شکل گیری و توسعه ربات جوشکاری با دقت بالا و توانمندی در تشخیص نقطه جوش در صنایع حساسی نظیر هواپیماسازی و صنایع فضایی تحولات قابل توجهی ایجاد نموده است.

ربات صنعتی برای چه صنایعی قابل استفاده است؟

تا به اینجای کار مزایا و قابلیت های ربات های صنتعی را بیان کردیم. اما شاید مهمترین سوال این باشد که از ربات های صنعتی برای چه صنایعی میتوان استفاده نمود. در پاسخ به این سوال باید بگوییم ربات صنعتی تقریبا در تمامی صنایع قابل استفاده است اما در موارد زیر بیشترین کاربرد و اهمیت را داراست:

• صنایع هواپیمایی
• صنایع فضایی
• خودروسازی
• غذا و نوشیدنی
• الکترونیکی
• کشاورزی
• پزشکی و بهداشتی
• کنترل کیفیت