تعد أنظمة تحديد موقع الروبوت مسارات طويلة في مرافق Warehouse و Aerospace و Automotive للسماح لأحد الروبوت بأداء مهام متعددة. تسمى أيضًا وحدات نقل الروبوت أو أنظمة RTUs أو المحور السابع ، وتتصدر تصاميم الحركة هذه شائعة بشكل متزايد بالنسبة للتجميع ، واللحام على نطاق واسع ، والتخزين.

على النقيض من الإعدادات النموذجية التي يمسح فيها روبوت إلى أرضية ، فإن RTUs تحرك الروبوتات من خلال خلايا العمل والمصانع ومكوكها بين المحطات. أفضل إعدادات RTU هي تلك التي يتم بناؤها فقط أو تلك التي يمكن وضع العمليات والآلات ذات الصلة في صف مستقيم. عندما تحرك RTUs روبوتات ذات ستة محاور ، تسمى المسارات الخطية أيضًا في بعض الأحيان المحور السابع (أو أقل شائعًا ، عندما يكون للروبوت نفسه سبع درجات من الحرية ، المحور الثامن). عندما تكون هذه المسارات جزءًا من الإطار ، بما في ذلك الإطارات التي يعلق منها الروبوت ، فإنها غانترات.

بغض النظر عن الروبوت أو مورفولوجيا المسار ، فإن الهدف من المحور الإضافي هو إضافة حركة الترجمة. هذا إما يمتد مظروف العمل أو يتيح لقطاعات أو أدوات نقل روبوت. في بعض الترتيبات ، يتيح الأول للروبوت أن يميل الآلات المتعددة أو اختيار المنصات من الصفوف ، أو الآلة مكونات كبيرة جدًا. بالنسبة إلى الأخير ، فإن التطبيقات الشائعة هي التعبئة ، واللحام ، وقطع القوس البلازما ، والمهام الميكانيكية الأخرى.

نحن هنا نركز على خيارات محرك الأقراص ل RTU. ومع ذلك ، لاحظ أن المهندسين يجب أن يقرروا أيضًا بين مجموعة من الأدلة والمحامل (عادةً في شكل أتباع CAM أو أدلة الملف الشخصي).

خيارات التصميم والقيادة ل RTUs كثيرة
على الرغم من أن بعض gantries تتضمن تأطير لعكس الروبوتات وتعليقها للحصول على أفضل وصول إلى آلات من الأعلى ، فإن RTUs التي تربى على الأرض وتوجيه الروبوت في وضع مستقيم هي الأكثر شيوعًا. هذه RTUs لها حمولات أعلى في المتوسط ​​، وتحمل أذرع الروبوت وأمسك الأحمال التي تزن آلاف الجنيهات.

يمكن للمهندسين شراء RTUs قبل الهندسة أو بناء RTU في الشركة باستخدام خبرة نظام الحركة. أبسط أزواج المسار الخطي التي تحمل منصات التي يمسحها الروبوت. ومع ذلك ، فإن العديد من مصنعي المعدات الأصلية تجنيد المتكاملات المخصصة للمواقف التي ستؤدي فيها الروبوتات على RTUS وظائف عالية الدقة-على سبيل المثال ، مهمة القطع (حيث يجب على التصميم مزامنة التعبير عن محاور متعددة) أو نقل الممارسات من خلال أدوات الآلة المختلفة للمعالجة.

إن التحدي الأكبر في وحدات نقل الروبوت الهندسية هو برمجتها لمزامنة مع التعبير عن أذرع الروبوت التي يحملونها. ثاني أكبر تحد هو الحصول على RTUs للحفاظ على حركة خطية دقيقة على مدى عدة أمتار.

تلبية المتطلبات المادية للسكتات الدماغية الطويلة
في بعض الأحيان تكون السرعة هدف تصميم RTU الغالب. هذا صحيح بشكل خاص عندما تأخذ RTUs روبوتات على بعد بضع مئات من الأقدام أو أكثر في الإعدادات المتخصصة. السرعة العالية في سياق نقل الروبوتات - في بعض الأحيان الأسلحة التي تزن آلاف الجنيهات بالإضافة إلى حمولاتها - نسبية. ومع ذلك ، يمكن أن تتحرك بعض RTUs بأكثر من 10 أقدام/ثانية مع تسارع إلى واحد.

ولكن في كثير من الأحيان ، فإن الدقة هي هدف تصميم RTU الغالب. فكر في تطبيق يساعده الروبوت في خلية عمل تعاونية مع الآلات ، على سبيل المثال. هنا ، فإن السرعة وتمديد مظروف عمل الروبوت مفيدان فقط إذا كان بإمكان الإطار المحيط أن يحمل الدقة. غالبًا ما تحتاج هذه التصميمات إلى دقة إلى 0.02 مم وتكرار تحديد المواقع إلى 0.2 مم أو نحو ذلك أثناء حركات المسار.

في المقابل ، إذا كان التطبيق يستخدم ذراع روبوت للتطبيقات التي تضع عناصر تحكم تكيفية عبر الخطوات ولكنها أقل اعتمادًا على الدقة المطلقة ، فقد تعمل الإعدادات الأخرى. قد يأخذ هذا حتى شكل مركبة متنقلة مزودة بذراع روبوت - على سبيل المثال ، لتفريغ حاويات الشحن.

بغض النظر عن التصميم والصيانة المنخفضة والحياة الطويلة أمر بالغ الأهمية لجميع إعدادات RTU ، حيث ترتبط عادة بأكثر من وظيفة نباتية وعدة قطع أخرى من الآلات. لذلك ، غالبًا ما يأخذ وقت التوقف عن RTU محطات أخرى من العمولة.

تعتبر السلامة المتكاملة مهمة أيضًا لأن العديد من RTUs تحرك الروبوتات من خلال الحقول معدات باهظة الثمن مثل أدوات الآلات أو حتى العمال - وخاصة المكان الذي يعملون فيه حول المناطق مع موظفي التجميع.

الأحزمة والمسامير والطمرات الرئوية ل RTUs
غالبًا ما تستخدم Robot Gantries التي تجتاز مسافات قطر متوسطة المدى محركات مقترنة بمحركات الحزام. هذه أنظمة بسيطة نسبيًا تستخدم البكرات التي تحركها الكهرباء لإنشاء توتر على طول الحزام وتسريعها بسرعة. ومع ذلك ، مع وصولهم إلى السكتات الدماغية أطول ، يمكن أن تنشأ المشكلات مع تراجع الأحزمة إذا لم يتمكن النظام من الحفاظ على التوتر على طول كامل. لكي نكون واضحين ، فإن المشكلة ليست قيود الحمولة. بدلاً من ذلك ، إنه خطر حدوث حركة ضائعة من الامتثال للحزام.

هناك استثناءات للتحذير قابلية التوسع. في بعض RTU ، تحرك محاور الحزام (مدفوعة من عمود القيادة المشترك) السواعد التوافقية. هنا ، يمكن أن تحافظ محركات الأقراص على الدقة لتحديد المواقع الآلية الطويلة في الظروف المناسبة. استخدم RTUs الأكثر نجاحًا في RTUs الإطار والمسارات الخطية في اتجاهات تكميلية للحصول على مزيد من الدقة من الإعداد القائم على الحزام. يمكن لبعض هذه RTUs مع مشغلات السكك الحديدية التي يحركها الحزام أن تحمل التكرار إلى 0.001 بوصة ، حتى أثناء تحريك الروبوتات ذات الأطنان التي يبلغ طولها عشرات الأقدام. هنا (بفضل القضبان الصحيحة) ، تصنع المشغلات التي يحركها الحزام من أجل RTUs أرخص وأكثر مرونة من البدائل.

خيار آخر للمحور السابع هو محور يحركه الكرات. يعالج هذا الإعداد الاهتزاز والربيع الذي يمكن أن ينشأ في محركات الأقراص. في الأساس ، يحافظ العنصر الميكانيكي الثابت على التحكم في التوقف الدقيق وتحديد المواقع.

تعمل الكرات بشكل عام بشكل جيد في الإعدادات إلى حوالي ستة أمتار بمساعدة الدعم المحمل المتقطع. على محاور أطول ، المشكلة الرئيسية هي أن البراغي سوط بسرعات عالية ، خاصة إذا لم تحصل على دعم كافٍ. ذلك لأن مهاوي الكرات تنحني تحت وزنها. ثم بالسرعة الحرجة (وظيفة قطر عمود المسمار ، والاستقامة ، والمحاذاة ، والطول غير المدعوم) تثير التردد الطبيعي للعمود. لذلك تنخفض السرعة القصوى مع زيادة طول الكرات.

تستخدم بعض عمليات الإعدادات الكتل التي تفصل بينها وتنهار معًا-ثم تبقى ودعم المسمار لتمديد أطول خالية من السوط. ومع ذلك ، بالنسبة للمسارات التي تعمل بالكرات الطويلة ، يجب على الشركات المصنعة الانضمام إلى مسامير متعددة (عادةً مع الغراء بدلاً من اللحام لتجنب الهندسة المشوهة). خلاف ذلك ، يجب أن يكون للمسمار قطرًا كبيرًا جدًا لمعالجة مسألة WHIP. تصل السكتات الدماغية من بعض الإعدادات المستندة إلى الكرات إلى 10 أمتار وتركض إلى 4000 دورة في الدقيقة. تحذير آخر: مسامير في مسارات الروبوت تحتاج إلى التدريع من الأوساخ والحطام. ومع ذلك ، حيث يعملون ، فإن RTUs باستخدام المحركات الكهربائية المقترنة مع كرات الكرات تتعامل مع أحمال أكبر من المحاور التي تحركها الحزام.

قوة السوائل للإعدادات الطويلة المتساقطة موجودة أيضا. عادةً ما تكون مثل هذه RTU الهوائية حلاً منخفض التكلفة للتطبيقات التي تحتاج فقط إلى تحديد موقع اثنين من الوجهين. تتحرك العروض المتوسطة 2 م/ثانية وتتكامل مع عناصر التحكم الروبوت الأخرى.

المحركات الخطية لدقة RTUs
يمكن لـ RTUs Long-Stroke (للاستخدام في الروبوتات المختبرية ، على سبيل المثال) استخدام محركات الأقراص الخطي. تشمل معظم هذه RTU أيضًا إلكترونيات أحدث ، وعمليات تشفير مطلقة ، والتحكم في الحركة لتتبع المحاور ، حتى بعد الأخطاء أو الإغلاق.

أكثر نموذجية لمحرك محرك خطي هو أربعة أمتار أو نحو ذلك. هذا الوصول أكثر ملاءمة للتعامل مع رقاقة الالتقاط والموصل من تطبيقات RTU الأثقل. باختصار ، فإن المحركات الخطية في RTUs صعبة بشكل خاص لأنها تفي بالدقة الميكانيكية ولكن يجب أن تحمل حمولات ثقيلة. هذا يستلزم المزيد من المغناطيس الدائم باهظ الثمن الذي يجعل المحركات الخطية تؤدي أداءً جيدًا.

هناك استثناءات. تم تكليف واحد من RTU ذات الأرقام العالمية مع المحركات الخطية التترافئة وتم تصميمها خصيصًا لإعداد أتمتة يحتاج إلى تحركات دقيقة إلى 12 مترًا. تعمل قضبان دعم الألومنيوم الصلبة مع اثنين من محامل كرة الدوران الخطية المكونة من ستة صفوف وتجميعات GuideWay. Twin Slotted Synchronous Linear Motors Force to 4200 N.

مجموعات الرف والثبات لـ RTUs
تعد RTUs المتاحة تجاريًا باستخدام مجموعات الرف والثبات هي الأكثر شيوعًا. الأطوال النموذجية تصل إلى 15 متر. يتم دمج التحكم في الوحدة الخطية كمحور مزدوج رياضيا في وحدة تحكم الروبوت ، مما يلغي الحاجة إلى وحدة تحكم إضافية. تحافظ العديد من هذه RTU على الدقة حتى على السكتات الدماغية التي تبلغ 30 مترًا عن طريق إقران مواجهة AC بدون فرش وصندوق تروس الكوكب مع مجموعات رف ودعم حلزوني أرضي. تستخدم الإعدادات الأخرى عربة تتحرك فوق سكة حافة واحدة على بكرات الخدمة الثقيلة في كتلة. هنا ، عادة ما تكون القضبان مستطيلة مع رف مقطوع إلى حافة داخلية. هذه يمكن أن تنضم إلى الأجزاء المنحنية حيث يكون هذا تصميمًا مفيدًا.

تستخدم بعض RTU التي تحرك الروبوت حول منصة السفر قضبان سطحية مسطحة مصنوعة من الصلب المتصلب وإقرانها مع مجموعات من الكاميرا. يستخدم آخرون محركًا كهربائيًا مع مخفض وحزام حلزوني لتشغيل المنصة. ثم على محور المكوك الطويل ، يتميز RTU بتوفير ترس كهربائي يقود جناحًا يشارك في رف.

المحاكاة والبرمجة RTUs
توجد أدوات للسماح للمهندسين بتخطيط مسارات RTU وتنسيق تلك مع وظائف الروبوت. تتيح برنامج محاكاة الروبوت وحتى بعض وحدات التحكم في الحركة تخطيط المهندسين ، وتحميل البرامج الناتجة على وحدة تحكم ، ثم التحكم في الروبوت و RTU باستخدام قطعة واحدة من الأجهزة.

خيار آخر هو البرامج من شركات البرمجيات المخصصة التي تبيع مجموعات تطوير الروبوت ، والتي تسمح برمجة معظم أي علامة تجارية من الروبوت من خلال واجهات برمجة التطبيقات. هذه أدوات البرمجيات الأخرى التي لا تعد ولا تحصى تجعل إعداد الروبوت أسهل من أي وقت مضى ، وخاصة بالنسبة للفرق التي لديها تجربة معتدلة للسيطرة على الحركة أو CNC. عادة ما تحدث تكرارات التصميم الأولي من خلال برمجة الكمبيوتر غير المتصلة بالإنترنت. ثم عندما يقوم الموظفون بتثبيت الروبوت و RTU ، يولد برنامج البرمجة رمزًا يتم تحميله على عناصر التحكم. يدفع البرنامج RTU والروبوت من خلال المسارات المبرمجة لاختبار المشكلات. بعد ذلك ، يستخدم التثبيت قلادة لوضع قبضة الروبوت أو القاطع أو المستجيب النهائي لنقاط خاصة بالوظيفة في الفضاء بينما تسجل وحدة التحكم التحركات. خلاف ذلك ، يمكن للمثبتات استخدام قلادة للإعداد بأكمله ثم تلميع المسارات على الواجهة الخلفية - وهو نهج شائع بشكل متزايد.

التحذير: RTUs معقدة معايرة الروبوت
بعد الإعداد المادي ، تحتاج RTUs والروبوتات إلى المعايرة. الصيد هو أن الروبوتات الصناعية المقترنة بـ RTU غالباً ما تقوم بحركات قابلة للتكرار ولكن ليست دقيقة ، لذلك فإن حركة الناتج التي تختلف عن تقريب المحاكاة. وحده ، متوسط ​​الروبوتات الصناعية متوسط ​​التكرار أحادي الاتجاه من 0.1 مم إلى 0.01 مم. تربط المحاور النموذجية برأس تروس ومحرك صفريًا ، ووحدة تحكم تتبعها جميعًا مع ترميزات عالية الدقة. تعزيز دقة حركة الإخراج ، أي ما يزيد من الثمن ، حيث أن التجميعات والمكونات مثل التروس تقدم الحركة المفقودة (في الغالب بسبب الامتثال الميكانيكي). لذلك ، يجب أن تعوض الضوابط في كثير من الأحيان عن الخطأ الموضعي على مقياس الملليمتر في بعض الحالات.

يستخدم معايرة الروبوت التقليدية محاذاة ليزر مكلفة. في بعض الأحيان يمكن أن يقلل هذا خطأ الإخراج عشرين. خلاف ذلك ، يقدم مصنعو الروبوت معايرة المصنع. تقدم شركات المعايرة الروبوت المخصصة أيضًا خدمات يمكن أن تفسر تأثير RTU المضافة على الإخراج الشامل لدقة الروبوت. خلاف ذلك ، تسمح أجهزة استشعار الكاميرا المزدوجة بالتحقيق في الفحص والقياس الديناميكي عبر البصريات والإضاءة الخاصة. تعتبر الأوضاع الميكانيكية للمعايرة خيارًا آخر ، على الرغم من أنه من الصعب تطبيقها على الروبوتات على المسارات الطويلة.