تكوين النظام، إدارة الكابلات، عناصر التحكم.

إذا كان تطبيقك يتطلب روبوتًا ديكارتيًا، فلديك خيارات متنوعة، حسب مستوى التكامل الذي ترغب في إجرائه. ورغم تزايد استخدام الروبوتات الديكارتية المُصممة مسبقًا مع توسع الشركات المصنعة في نطاق منتجاتها لتلبية نطاق أوسع من معايير الأداء، إلا أن بعض التطبيقات لا تزال تتطلب بناء نظام ديكارتي خاص بك - على سبيل المثال، لتلبية ظروف بيئية خاصة أو لتلبية متطلبات أداء عالية التخصص.

لكن "ابنِ نظامك الخاص" لا يعني بالضرورة "البناء من الصفر". على سبيل المثال: المكونات الرئيسية للروبوت الديكارتي - المحركات الخطية - متوفرة بتكوينات متعددة، لذا نادرًا ما يكون من الضروري بناء المحركات من الصفر. كما يوفر العديد من مصنعي المحركات الخطية أطقم توصيل وحوامل تثبيت تجعل تجميع نظامك الديكارتي الخاص من المحركات بمواصفات الكتالوج عملية سهلة نسبيًا.

مع ذلك، فإن تحديد التصميم الأساسي واختيار المحركات الخطية المناسبة ليسا سوى الخطوة الأولى. لتجنب الحصول على نظام ديكارتي لا يُلبي متطلبات التطبيق أو لا يتناسب مع المساحة المتوقعة، ضع الاعتبارات التالية في اعتبارك، خاصةً خلال مرحلة التصميم.

تكوين النظام

من أولى الأمور التي يجب تحديدها عند تصميم روبوت ديكارتي هو تكوين المحاور، ليس فقط لتحقيق الحركات اللازمة، بل أيضًا لضمان صلابة كافية للنظام، مما قد يؤثر على قدرة تحمل الحمل، ودقة الحركة، ودقة تحديد المواقع. في الواقع، يُفضّل استخدام روبوت جسري في بعض التطبيقات التي تتطلب حركة في إحداثيات ديكارتية مقارنةً بنظام ديكارتي، خاصةً إذا كان المحور Y يتطلب شوطًا طويلًا أو إذا كان الترتيب الديكارتي سيضع حملًا عزميًا كبيرًا على أحد المحاور. في هذه الحالات، قد يكون استخدام محوري X أو Y مزدوجين في نظام جسري ضروريًا لمنع الانحراف أو الاهتزاز المفرط.

إذا كان النظام الديكارتي هو الحل الأمثل، فإن خيار التصميم التالي عادةً ما يكون وحدة تشغيل المحركات - وأكثر الخيارات شيوعًا هي نظام يعمل بالحزام أو اللولب أو الهواء المضغوط. وبغض النظر عن نظام التشغيل، تُقدم المحركات الخطية عادةً إما بدليل خطي واحد أو دليلين خطيين.

تستخدم الغالبية العظمى من الروبوتات الديكارتية نظام التوجيه المزدوج، إذ يوفر دعمًا أفضل للأحمال الزائدة (العزوم)، إلا أن المحاور المزودة بدليلين خطيين مزدوجين تكون مساحتها أكبر من المحاور المزودة بدليل خطي واحد. من ناحية أخرى، غالبًا ما تكون أنظمة التوجيه المزدوج أقصر (في الاتجاه الرأسي)، مما يمنع التداخل مع أجزاء أخرى من الآلة. والخلاصة هي أن نوع المحاور التي تختارها لا يؤثر فقط على أداء النظام الديكارتي، بل يؤثر أيضًا على المساحة الإجمالية.

إدارة الكابلات

من الجوانب المهمة الأخرى في تصميم الروبوتات الديكارتية، والتي غالبًا ما تُغفل في المراحل الأولى (أو تُؤجل ببساطة إلى مراحل لاحقة من التصميم)، إدارة الكابلات. يتطلب كل محور كابلات متعددة للطاقة، والهواء (للمحاور الهوائية)، وتغذية راجعة للمشفر (للروبوتات الديكارتية ذات المحركات المؤازرة)، وأجهزة الاستشعار، ومكونات كهربائية أخرى. وعند دمج الأنظمة والمكونات في إنترنت الأشياء الصناعي (IIoT)، تُصبح أساليب وأدوات ربطها أكثر أهمية. يجب توجيه جميع هذه الكابلات والأسلاك والموصلات وإدارتها بعناية لضمان عدم تعرضها للإجهاد المبكر بسبب الانثناء المفرط أو التلف الناتج عن التداخل مع أجزاء أخرى من النظام.

تزيد الروبوتات الديكارتية (وكذلك روبوتات SCARA والروبوتات ذات المحاور الستة) من صعوبة هذا الاتصال، إذ تتحرك المحاور بشكل مستقل ومتزامن مع بعضها البعض. ولكن من الأمور التي تُخفف من تعقيد إدارة الكابلات استخدام مكونات تُقلل عدد الكابلات المطلوبة - على سبيل المثال، محركات تُدمج الطاقة والتغذية الراجعة في كابل واحد، أو مجموعات مُدمجة من المحركات والقيادة.

يؤثر نوع التحكم وبروتوكول الشبكة أيضًا على نوع وكمية الكابلات المطلوبة وتعقيد إدارة الكابلات. ولا تنسَ أن نظام إدارة الكابلات - حاملات الكابلات، أو الصواني، أو الأغطية - سيؤثر على أبعاد النظام ككل، لذا من المهم التحقق من وجود أي تداخل بين نظام إدارة الكابلات والأجزاء الأخرى من الروبوت والآلة.

عناصر التحكم

الروبوتات الديكارتية هي الحل الأمثل للحركات من نقطة إلى نقطة، ولكنها قادرة أيضًا على إنتاج حركات مُدخلة معقدة وحركة مُحددة. يُساعد نوع الحركة المطلوبة في تحديد نظام التحكم، وبروتوكول الشبكات، وواجهة الآلة البشرية، ومكونات الحركة الأخرى الأنسب للنظام. ورغم أن هذه المكونات، في معظمها، مُنفصلة عن محاور الروبوت الديكارتي، إلا أنها ستؤثر على نوع المحركات، والكابلات، والمكونات الكهربائية المحورية الأخرى المطلوبة. وستلعب هذه المكونات المحورية، بدورها، دورًا في أول اعتبارين تصميميين: التكوين وإدارة الكابلات.

وبذلك تصبح عملية التصميم "دائرة كاملة"، مما يؤكد على أهمية تصميم الروبوت الديكارتي كوحدة كهروميكانيكية متكاملة، بدلاً من سلسلة من المكونات الميكانيكية المتصلة ببساطة بالأجهزة والبرامج الكهربائية.