تتوفر الروبوتات بمجموعة متنوعة من القدرات والأداء والأسعار، ما يجعلها منتشرة على نطاق واسع في جميع أنواع عمليات الإنتاج الصناعي. ويُعدّ فهم قدرات كل نوع من أنواع الروبوتات أمراً أساسياً لاختيار الأنسب لعملك.

على مدى نصف قرن، ترسخت صورة الروبوت الضخم ذي المحاور الستة المفصلية، القادر على لحام هياكل السيارات والشاحنات، في المخيلة الشعبية. تُستخدم الروبوتات في قطاعات متنوعة كالصحة، والأغذية والمشروبات، وصناعة الصلب، والتخزين - حيثما توجد مهام متكررة أو صعبة بيئيًا أو من الناحية المريحة، يمكن إنجازها بشكل أسرع وأكثر موثوقية و/أو بتكلفة أقل. واليوم، تُستخدم الروبوتات حتى في تجميع روبوتات جديدة.

تتراوح محاور الروبوتات من محور واحد إلى سبعة محاور، يوفر كل محور درجة حرية واحدة. عادةً ما يرسم الروبوت ذو المحورين الكارتيزيين على المحورين XY أو YZ. أما الروبوت ذو الثلاثة محاور، فيمتلك ثلاث درجات حرية ويؤدي وظائفه عبر المحاور XYZ. تتميز هذه الروبوتات الصغيرة بصلابة هيكلها، ولا يمكنها إمالة نفسها أو تدويرها، على الرغم من إمكانية تزويدها بأدوات قابلة للدوران أو التكيّف مع شكل الحمولة الصغيرة. تتمتع الروبوتات ذات الأربعة والخمسة محاور بمرونة إضافية للدوران والإمالة. يمتلك الروبوت المفصلي ذو الستة محاور ست درجات حرية، مما يتيح له تحريك الأشياء في أي اتجاه أو تدويرها في أي وضعية. يُختار هذا النوع من الروبوتات عادةً عندما يتطلب التطبيق معالجة معقدة لجسم كبير أو ثقيل. تتميز الروبوتات ذات السبعة محاور بقدرتها على اتخاذ وضعيات إضافية لمناورة الأدوات في المساحات الضيقة، كما يمكنها العمل على مسافة أقرب من قطعة العمل مقارنةً بالروبوتات المفصلية الأخرى، مما يوفر مساحة إضافية.

الروبوتات المفصلية
يعكس رواج الروبوتات المفصلية ذات المحاور الستة والسبعة المرونة الكبيرة التي تتيحها ست درجات من الحرية. فهي سهلة البرمجة، وتأتي مزودة بوحدة تحكم خاصة بها، ويمكن برمجة تسلسلات الحركة وتفعيل منافذ الإدخال/الإخراج عبر وحدة تحكم سهلة الاستخدام. كما تتميز بمدى وصول كبير، يتجاوز ثلاثة أمتار في بعض الطرازات. هذا التنوع في الأحجام يجعل الروبوتات المفصلية مناسبة لعدد كبير من الصناعات والتطبيقات التي تشمل تصنيع أو نقل المواد أو المنتجات النهائية.

بحكم تصميمه، يشغل الروبوت المفصلي حيزًا ومساحةً لا يمكن استغلالهما لأغراض أخرى. كما أنه يتميز بخصائص فريدة، أي مواقع واتجاهات في الفضاء المحيط لا يمكنه الوصول إليها. تتطلب هذه القيود المكانية احتياطات أمان أكثر تعقيدًا، نظرًا لأن الروبوت سيُستخدم غالبًا في مناطق يتواجد فيها العمال.

الروبوتات الكارتيزية
الروبوت الكارتيزي، أو الخطي، هو روبوت منخفض التكلفة يتكون عادةً من مجموعة من المحركات الخطية و/أو محرك دوار في نهاية الذراع، ويُستخدم في التطبيقات ثلاثية الأبعاد. تتميز هذه الروبوتات بقدرة عالية على التكيف وسهولة التركيب والصيانة. يمكن تخصيص أشواط وأحجام كل محور وفقًا للتطبيق المطلوب. كما أن مدى وصوله وحمولته مستقلان عن بعضهما البعض، وليسا مترابطين. يتوفر المحور الخطي بتصاميم متعددة تُتيح له التكيف بشكل أكبر مع الوظيفة التي يؤديها.

يتمثل القيد الرئيسي للروبوت الكارتيزي في محدودية مرونته النسبية. فهو قادر على الحركة الخطية بسهولة في ثلاثة محاور، والدوران حول محور رابع. مع ذلك، يتطلب الدوران حول أكثر من محور إضافة وحدة تحكم في الحركة. ونادرًا ما تُستخدم الروبوتات الكارتيزية في عمليات التنظيف بالماء لأنها لا توفر حماية كافية ضد تسرب الماء. كما يتطلب تركيبها دقةً وعنايةً فائقة، إذ يجب محاذاة كل محور بعناية، وأن يكون سطحها مستويًا تمامًا، لا سيما في الأنظمة الكبيرة.

روبوتات سكارا
صُممت روبوتات SCARA لتطبيقات المهام الخفيفة. وهي نسخة مُبسطة من الروبوتات المفصلية، وبساطتها وصغر حجمها يجعلانها سهلة الدمج في خطوط التجميع. تتميز روبوتات SCARA بقدرتها على تحقيق أوقات دورة إنتاجية مذهلة بدقة عالية. كما أنها بارعة في وظائف مثل إدخال المكونات في مساحات ذات دقة عالية مع الحفاظ على صلابتها أثناء هذه الحركات، مما يجعلها خيارًا اقتصاديًا للعديد من تطبيقات الالتقاط والوضع، بالإضافة إلى مناولة الأجزاء الصغيرة.

روبوتات دلتا
يُعرف روبوت دلتا بسرعته الفائقة، حيث تصل معدلات التقاطه إلى 300 قطعة في الدقيقة. يُثبّت هذا الروبوت فوق منطقة العمل، مما يقلل من المساحة التي يشغلها. غالبًا ما يُزوّد ​​بنظام رؤية لالتقاط القطع الموضوعة عشوائيًا في تطبيقات الفرز والتعبئة المعقدة. وكما هو الحال مع الروبوتات المفصلية وروبوتات SCARA، يُزوّد ​​عادةً بوحدة تحكم يدوية لتسهيل برمجته. تُستخدم روبوتات دلتا بكثرة في تطبيقات إنتاج الأغذية، ولكنها، مثل الروبوتات الكارتيزية، قد تتطلب حماية إضافية أو عزلًا عن البيئة المحيطة.

الروبوتات التعاونية
الروبوتات التعاونية، أو ما يُعرف بالروبوتات المساعدة، هي تقنية حديثة نسبياً تحمل في طياتها مستقبلاً واعداً في تمكين التفاعل الآمن بين الإنسان والآلة. فمن خلال إتاحة التعاون المباشر بين العامل والروبوت، تُضيف هذه الروبوتات بُعداً جديداً لفهمنا لكيفية دمج الأتمتة في الصناعة. ويمكن تصنيف الروبوتات المساعدة إلى أنواع مختلفة، منها الروبوتات المفصلية، والكارتيزية، وSCARA، ودلتا. مع ذلك، يُصنف معظمها حالياً ضمن الروبوتات المفصلية. وتتراوح قدرة حمولتها بين 4 و35 كيلوغراماً، وتزداد حجماً ومدى (وسعراً) تبعاً لذلك. وتتوفر منها نماذج تصل إلى سبعة محاور، قادرة على أداء مهام بالغة الصعوبة من الناحية الهندسية. بل إن الروبوتات المساعدة تُستخدم حالياً كروبوتات مستقلة في خطوط الإنتاج.

اتخاذ قرارك
عند التفكير في الاستثمار في مجال الروبوتات، ينبغي دراسة جميع جوانب التطبيق قبل اتخاذ القرار النهائي. فيما يلي بعض أهم العوامل التي يجب مراعاتها:

المدى والحمولة.

ينبغي أن تكون هذه المعايير هي الأولى التي تُؤخذ في الاعتبار عند اختيار الروبوت، إذ قد تُقلّص هذه العوامل قائمة الخيارات المناسبة فورًا. على سبيل المثال، يُستبعد استخدام تقنيات المناولة خفيفة الوزن في حالة الأحمال الكبيرة والثقيلة. من ناحية أخرى، إذا كان مدى الوصول طويلًا ولكن وزن الحمولة منخفضًا، فقد يكون الروبوت الكارتيزي منخفض التكلفة كافيًا.

المرونة.

في التطبيقات التي تتطلب خمس أو ست درجات من الحرية، قد يكون الروبوت المفصلي هو الحل الأمثل. وفي هذه الحالة، قد يكون استخدام وحدات مُعاد استخدامها (مستعملة) خيارًا مناسبًا للشركات التي تُراعي التكلفة وتحتاج إلى روبوت واحد أو اثنين. أما بالنسبة للتطبيقات الأبسط، مثل تحديد مواقع الأجزاء الصغيرة وتحميلها، وإدخال المكونات الإلكترونية، وتحميل الصناديق وأدوات الآلات - أي تطبيق يكفي فيه محوران أو ثلاثة - فلماذا ندفع ثمن محاور أكثر مما يتطلبه التطبيق؟

سرعة.

هل يتطلب التطبيق معدل التقاط عالي، مثل معدل التقاط الروبوت دلتا، أم أن معدل التقاط أقل للروبوت ذي البوابة الكارتيزية أو روبوت SCARA سيكون كافياً؟

المساحة والبصمة.

تُعدّ مساحة الآلات وخطوط الإنتاج من أهمّ الاعتبارات التخطيطية. فمساحة الأرضيات باهظة الثمن، وتسعى الشركات إلى تحسين تصميم أرضيات مصانعها. وتُوفّر الروبوتات الكارتيزية والدلتا ميزةً واضحةً على التقنيات الأخرى، إذ لا تُفقد سوى المساحة الرأسية، وهي عادةً أقلّ أهمية.

الهندسة وتطوير المشاريع.

ينبغي أخذ وقت وتكلفة التصميم والتجميع والتركيب والتشغيل في الاعتبار عند حساب التكاليف المقارنة، لا سيما عند دمج روبوت في آلة أو نظام أكبر. وقد يؤدي التأخير في استلام الروبوت وتجميعه إلى تعطيل المشروع بأكمله.

سهولة الصيانة، وسهولة الإصلاح، والتوافر.

يُعدّ التوقف غير المجدول كابوسًا لكل مدير إنتاج. ينبغي أن تكون صيانة وإصلاح الروبوتات سهلة نسبيًا.

التوحيد القياسي.

قد يكون اختيار الروبوت المناسب داخل الشركة أو القطاع خيارًا منطقيًا من الناحية التجارية، حتى لو لم يكن الروبوت المختار هو الأنسب أو الأرخص، ولكنه قادر على أداء المهمة. أحيانًا، يكون المسار المألوف هو الأسهل (والأقل مخاطرة).

أتاح انتشار تقنيات الروبوتات للشركات من جميع الأحجام الاستفادة من مزايا الأتمتة. عادةً ما يكون أفضل روبوت هو الذي يُناسب تطبيقك على أفضل وجه، ليس فقط لتحقيق مكاسب الإنتاجية من الاستثمار وتلبية المتطلبات التقنية للتطبيق، بل أيضًا من منظور قضايا ذات صلة مثل سلامة المصنع، واستغلال المساحة، وبالطبع، تكلفة البدء وخدمات ما بعد البيع.