يمكن لعمليات التصنيع والتعبئة والتغليف التي تستخدم عمليات يدوية لمناولة المواد أو الأجزاء أن تُحقق فوائد فورية من الأتمتة، وذلك بفضل الروبوتات الديكارتية طويلة المدى المزودة بأدوات مخصصة في نهاية الذراع (EoAT) وقدرات استشعار متقدمة. تدعم هذه الروبوتات مجموعة متنوعة من الآلات لأداء مهام يدوية، مثل صيانة الآلات أو نقل الأجزاء أثناء التصنيع.

تتكون الروبوتات الديكارتية من مرحلتين أو أكثر من مرحلتي تحديد المواقع الخطيتين المنسقتين... لذا قد لا تكون أول ما يتبادر إلى ذهن مهندس التصميم الجديد في مجال الأتمتة. يقارن الكثيرون الروبوتات بالروبوتات ذات الأذرع المفصلية سداسية المحاور التي يتزايد استخدامها في المصانع. حتى مهندسو الأتمتة ذوو الخبرة قد لا يولون الروبوتات الديكارتية اهتمامًا كافيًا... ويركزون اهتمامهم على النماذج سداسية المحاور. ومع ذلك، فإن تجاهل فوائد نظام ديكارت طويل المدى قد يكون خطأً مكلفًا - خاصة في التطبيقات التي تتطلب من الروبوت:

1. الاهتمام بأجهزة متعددة

2. الوصول إلى أطوال طويلة

3. قم بإجراء عمليات بسيطة ومتكررة.

مشكلة الروبوتات ذات الستة محاور

لسبب وجيه، تبرز الروبوتات ذات الأذرع المفصلية في عدد لا يحصى من مرافق التصنيع والتعبئة الآلية ... وخاصة في تجميع الإلكترونيات والصناعات الطبية. عندما يتم تحديد الحجم المناسب لهذه الأذرع الروبوتية، يمكنها التعامل مع حمولات كبيرة بمرونة لأداء العديد من المهام الآلية المختلفة التي يتم التحكم فيها عن طريق البرمجة (والتي تكملها تغييرات في الأدوات في نهاية الذراع). ولكن الروبوتات ذات الستة محاور يمكن أن تكون باهظة الثمن وتتطلب كثافة عالية من الروبوتات. وهذا الأخير هو مصطلح يشير إلى أن المنشأة ستحتاج على الأرجح إلى روبوت منفصل لكل آلة أو اثنتين من آلات التعبئة والتغليف. بالطبع، توجد روبوتات ذات ستة محاور أكبر وأكثر تكلفة مع مدى لخدمة أكثر من زوج من الآلات، ولكن حتى هذه الحلول ليست مثالية لأنها تجبر مهندسي المصنع على وضع الآلات حول روبوت واحد كبير جدًا. تتطلب الروبوتات ذات الأذرع المفصلية أيضًا حماية السلامة؛ وتستهلك مساحة أرضية قيمة؛ والبرمجة والصيانة من قبل موظفين مهرة.

حالة الأنظمة الخطية الديكارتية طويلة المدى

تتفوق الروبوتات الديكارتية على خيارات الروبوتات سداسية المحاور، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى تقليلها للكثافة المطلوبة للروبوتات. ففي النهاية، يستطيع روبوت نقل ديكارتي واحد ذو مسافة طويلة التعامل مع عدة آلات دون الحاجة إلى إعادة ترتيب الآلات حوله.

عادةً ما لا تشغل روبوتات النقل المُثبّتة فوق الآلات أي مساحة أرضية، مما يُقلل بدوره من متطلبات السلامة. كما أن الروبوتات الديكارتية لا تتطلب سوى القليل من البرمجة والصيانة بعد الإعداد الأولي.

هناك تحذير واحد وهو أن قدرات أنظمة الروبوتات الديكارتية تتفاوت بشكل كبير. في الواقع، إذا بحث المهندسون عن الروبوتات الديكارتية عبر الإنترنت، فسيجدون العديد من الأنظمة الأصغر حجمًا المُحسّنة لعمليات الالتقاط والوضع على آلات الإنتاج أو التجميع. هذه في الأساس مراحل خطية مدمجة في حلول ديكارتية جاهزة - مختلفة تمامًا عن روبوتات النقل المفيدة في العمليات الأكبر والتي تتطلب استيفاء المعايير التالية.

السفر الطويل:يجب أن يبلغ طول أي روبوت يتم شراؤه للعناية بالعديد من الآلات الكبيرة 50 قدمًا أو أكثر.

عربة متعددة وأدوات نهاية الذراع المخصصة:تُحقق روبوتات النقل الطويلة أقصى فعالية لها عند تزويدها بعربات متعددة مستقلة الحركة للتنقل على المحور الرئيسي، مما يتيح لروبوت ديكارتي معين القدرة على إنجاز مهام متعددة. ومما يعزز هذه الإنتاجية أدوات مصممة خصيصًا للتعامل مع البضائع بكفاءة أكبر من أدوات EoAT الجاهزة، مثل المكنسة الكهربائية أو ماسكات الأصابع. وفي كثير من الحالات، يُمكن لأدوات EoAT المُخصصة تبسيط تصميم أنظمة مناولة المواد التي تعمل جنبًا إلى جنب مع الروبوت الديكارتي.

هندسة التحكم المبسطة:تتجنب بعض الروبوتات الديكارتية الحديثة هياكل التحكم التقليدية القائمة على محركات ومحركات ووحدات تحكم منفصلة، ​​مُستخدمةً محركات سيرفو مُدمجة (مُجهزة بمحركات سيرفو) لإلغاء الحاجة إلى خزانة تحكم. قد تتطلب تطبيقات الروبوتات الديكارتية الأكثر تعقيدًا هيكلية تقليدية... لكن محركات السيرفو المُدمجة تُعالج ببراعة متطلبات التحكم في الحركة من نقطة إلى نقطة لمعظم الروبوتات الديكارتية. عندما يتمكن مهندس التصميم من استخدام محركات سيرفو مُدمجة، يُمكن لهذه الأخيرة أن تُساعد في تعظيم ميزة التكلفة للأتمتة القائمة على الديكارتية.

الاستخدام الانتقائي:لأن الروبوتات الديكارتية تُركّب فوق الآلات التي تعتني بها أو خلفها، فإنها تتيح للمستخدمين أيضًا تشغيل الآلات يدويًا عند الحاجة - على سبيل المثال، لتشغيل قصير ذي حجم خاص. يُصعّب هذا الاستخدام الانتقائي استخدام الروبوتات ذات المحاور الستة المثبتة على الأرض، والتي قد تعيق الوصول إلى الآلات.

مثال محدد لروبوت ديكارت

بعض الروبوتات الديكارتية تُقدم أشواطًا تتجاوز 50 قدمًا حتى مع سرعات تصل إلى 4 أمتار/ثانية. قد تتضمن العربات القياسية تقنية دفع بحزامين؛ بينما تحتوي بعض العربات الأخرى على حزام دفع علوي يدور باستمرار داخله. يمنع هذا الأخير ترهل الحزام في الوضعيات المقلوبة أو الكابولية، ويسمح لعدة عربات مستقلة بالعمل في وقت واحد على محور واحد.

تُعقّد الأحزمة الطويلة تصميم الروبوتات الديكارتية، إذ تُضعف صلابة خط نقل الحركة (مما يُضعف الأداء بدوره). ويعود ذلك إلى صعوبة الحفاظ على قيمة شد مُحددة للأحزمة الطويلة... ومما يزيد الطين بلة أن شد الحزام غير متماثل ومتغير. هذه المشكلة تجعل الأحزمة الطويلة المُعاد تدويرها خيارًا ضعيف الأداء، ودقيقًا، ومكلفًا لتحديد المواقع بدقة.

في المقابل، تُبقي المراحل الخطية للمحرك المتحرك أطوال الأحزمة قصيرة ومشدودة، وتُوضع داخل العربة لتستجيب للضوابط المُدارة بواسطة المُشفِّر. وتُحافظ على الدقة بغض النظر عن طول نظام النقل الديكارتي... سواءً أكان 4 أمتار أم 40 مترًا.

مثال تطبيقي في صناعة التعبئة والتغليف

تعمل وحدات نقل الروبوت الديكارتي ذات السفر الطويل في تطبيقات التغذية والتعبئة في صناديق وتشكيل الصواني ويمكنها التعامل مع عمليات التحميل على المنصات وفكها.

لنأخذ تغليف المنتجات على سبيل المثال. في طلب حديث لشركة تغليف زراعي في وادي كاليفورنيا المركزي، قدّم أحد المصنّعين روبوتات نقل طويلة المدى لتتكامل بسلاسة مع نظام IPAK الحالي لتشكيل الصواني. يقوم كل روبوت بإدارة ما يصل إلى أربع آلات في المرة الواحدة، ويملأها بألواح مكدسة من الكرتون المموج. تعتمد روبوتات القنطرية ثلاثية المحاور على منصات سيرفو خطية متينة تعمل بسير، مما يوفر أطوال حركة غير محدودة، وعربات متحركة بشكل مستقل، والقدرة على تركيب المنصة في أي اتجاه. يمتد أطول محور في أحد هذه الروبوتات فوق مجموعة من صواني التشكيل بحركة تتجاوز 50 قدمًا.

لتوصيل صفائح الكرتون المموج إلى آلات تشكيل الصواني الأربع، يلتقط روبوت أولًا حمولة من الكرتون من رصيف مُصمم خصيصًا يحمل منصات من الكرتون المموج. ثم يُوصل الروبوت حمولة من الكرتون إلى كل آلة تشكيل صواني. بفضل سرعته (التي تصل إلى 4 أمتار في الثانية)، يُمكن للروبوت ضبط سرعة أربع آلات تشكيل صواني بسهولة - حتى مع إنتاجية تصل إلى 35 صينية في الدقيقة.

تستخدم الحراسة الأمنية بوابات منزلقة علوية وأجهزة استشعار ترتفع من الآلات المخصصة لتسييج الروبوت حسب الحاجة للحصول على حل أقل تكلفة من الروبوتات ذات الستة محاور المثبتة على الأرض.

يتضمن هذا النظام أيضًا جميع أدوات التحكم وتقنية EoAT المخصصة القادرة على العمل مع أكوام من الألواح المموجة التي تختلف بشكل غير متوقع في الارتفاع والوزن. يمكن للأدوات التعامل مع حمولات تصل إلى 50 كجم دون أي مشكلة. يُخفف هذا الحل عن المشغلين الذين كانوا يضطرون سابقًا إلى رفع حزم الكرتون من المنصات والانحناء لوضعها في آلات التشكيل. وقد أتاحت أتمتة هذه المهام للموظفين التركيز على عمل أقل إرهاقًا. روبوتات النقل الكبيرة ليست سوى مثال واحد على ما يمكن تحقيقه باستخدام أنظمة الروبوتات الديكارتية في بيئات التعبئة والتغليف. كما طور بعض الموردين أنظمة تكديس وتفريغ المنصات بناءً على مناهج ديكارتية مماثلة. تستخدم جميع هذه الروبوتات ثلاث مراحل خطية مزودة بأجهزة استشعار وأجهزة تحكم وأدوات طرفية لضمان أتمتة تعبئة وتغليف عالية الكفاءة والفعالية.