تعد الهندسة الإحداثية الديكارتية طريقة ممتازة لرسم خرائط الفضاء ثلاثي الأبعاد في نظام رقمي بسيط وسهل الفهم. في النظام الديكارتي للفضاء ثلاثي الأبعاد، هناك ثلاثة محاور إحداثية متعامدة مع بعضها البعض (محاور متعامدة) وتلتقي عند نقطة الأصل.

ويشار إلى المحاور الثلاثة عمومًا بالمحور السيني والمحور الصادي والمحور ع. يتم تمثيل أي نقطة في الفضاء ثلاثي الأبعاد بثلاثة أرقام هي (x، y، z). تمثل X مسافة النقطة من الأصل على طول المحور x، وy هي المسافة من الأصل على طول المحور y، وz هي المسافة من الأصل على طول المحور z.

الروبوتات الديكارتية (القنطرية).

تسمى الروبوتات الميكاترونية التي تستخدم محاور خطية للحركة بالروبوتات الديكارتية أو الروبوتات الخطية أو الروبوتات العملاقة. تشبه الروبوتات القنطرية الرافعات الجسرية وتعمل بشكل مماثل. لكن الروبوتات العملاقة لا تقتصر على وظائف الرفع والتحريك. يمكن أن يكون لديهم وظائف مخصصة حسب المتطلبات.

تمتلك الروبوتات الديكارتية هيكلًا علويًا يتحكم في الحركة في المستوى الأفقي وذراعًا آليًا يحرك الحركة عموديًا. ويمكن تصميمها للتحرك في محاور xy أو محاور xyz. يتم وضع الذراع الآلية على السقالة ويمكن تحريكها في المستوى الأفقي. يحتوي الذراع الآلي على مستجيب أو أداة آلية متصلة بنهاية الذراع اعتمادًا على الوظيفة التي يتم استخدامه فيها.

على الرغم من استخدام الروبوتات الديكارتية والروبوتات القنطرية بالتبادل، إلا أن الروبوتات القنطرية عمومًا تحتوي على محورين س بينما سيكون للروبوتات الديكارتية محور واحد فقط من كل محورين/ثلاثة (وفقًا للتكوين).

 

كيف تعمل؟

تتحرك الروبوتات الديكارتية فقط من خلال الحركة الخطية، بشكل عام من خلال محركات مؤازرة. يمكن أن تكون المحركات الخطية المستخدمة بأشكال مختلفة وفقًا للتطبيق المحدد. يمكن أن يكون نظام القيادة مدفوعًا بالحزام، أو مدفوعًا بالكابل، أو مدفوعًا بمسمار، أو مدفوعًا بالهواء المضغوط، أو مدفوعًا بالجريدة والترس، أو مدفوعًا بمحرك خطي. توفر بعض الشركات المصنعة روبوتات ديكارتية مسبقة الصنع بالكامل ويمكن تنفيذها دون أي تعديلات. تقدم الشركات المصنعة الأخرى مكونات مختلفة كوحدات، مما يسمح للمستخدم بتنفيذ مجموعة من هذه الوحدات وفقًا لحالة الاستخدام الخاصة به.

يمكن تجهيز الأذرع الآلية نفسها بـ "الرؤية" أو يمكن أن تكون "عمياء" أثناء العمليات. ويمكن ربطها بأجهزة استشعار الضوء أو الكاميرات للتعرف على الأشياء قبل تنفيذ أي إجراء. على سبيل المثال، يمكن استخدام الروبوتات الديكارتية في المختبرات لالتقاط العينات ونقلها. يمكن استخدام الرؤية بمساعدة الكمبيوتر للتعرف على أنبوب الاختبار أو الماصات أو الشرائح ويمكن للذراع الإمساك بالجسم وفقًا لبيانات الموقع المنقولة من الكاميرا.

إن ميزة الروبوتات الديكارتية مقارنة بالأنظمة الروبوتية الأخرى، مثل الروبوتات ذات المحاور الستة، هي أنها سهلة البرمجة للغاية. يمكن لوحدة تحكم واحدة في الحركة التعامل مع منطق الحركة للروبوت الديكارتي. تتمتع الروبوتات بحركة خطية فقط، مما يتيح سهولة التحكم. ليست هناك حاجة لمجموعة معقدة من PLCs والرقائق الدقيقة للتحكم في حركة الروبوتات الديكارتية. تساعد نفس السمة على تسهيل برمجة حركة الروبوت.

 

الخصائص والمزايا

تتمتع الروبوتات الديكارتية بقدرة حمل حمولة أعلى مقارنة بالروبوتات المكافئة ذات المحاور الستة. هذا، بالإضافة إلى التكلفة المنخفضة وسهولة البرمجة للروبوتات الخطية، يجعلها مناسبة لمجموعة كبيرة ومتنوعة من التطبيقات الصناعية. يمكن للروبوتات العملاقة، وهي في الأساس روبوتات ديكارتية مزودة بسقالات داعمة، أن تحمل حمولات أعلى. يمكن توسيع نطاق حركة الروبوتات الخطية عن طريق إضافة وحدات متوافقة إلى الآلية الحالية. هذه النمطية في الروبوتات الديكارتية تجعلها أكثر تنوعًا وتتمتع بعمر أطول في البيئة الصناعية.

تُظهر الروبوتات الديكارتية أيضًا مستوى عالٍ من الدقة والدقة مقارنة بنظيراتها الدوارة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن لديهم حركة خطية فقط ولا حاجة لاستيعاب الحركة الدورانية. يمكن أن يكون للروبوتات الديكارتية تفاوتات في نطاق الميكروميتر (μm)، في حين أن الروبوتات ذات المحاور الستة لديها عمومًا تفاوتات في نطاق المليمترات (mm).

 

تطبيقات للروبوتات الديكارتية

إن تعدد الاستخدامات والتكلفة المنخفضة وسهولة البرمجة تجعل الروبوتات الديكارتية قابلة للتطبيق في العديد من التطبيقات في البيئات الصناعية. دعونا نلقي نظرة على بعض منهم.

• الاختيار والمكان:تم تجهيز الذراع الروبوتية ببعض الاختلافات في جهاز الرؤية لتحديد المكونات المختلفة من دائري أو حزام ناقل. يمكن للذراع التقاط هذه الأشياء وفرزها في صناديق مختلفة. يمكن إجراء الانتقاء والفرز بواسطة ذراع آلية واحدة.
• نقل العملية إلى العملية:في خط الإنتاج، ستكون هناك حالات حيث يلزم نقل البضائع في العملية من موقع إلى آخر. ويمكن القيام بذلك باستخدام الروبوتات الخطية ذات المحرك المزدوج. يمكن استخدامها مع أنظمة الرؤية أو مزامنة الوقت اعتمادًا على بقية العملية.
• نظام التجميع:عندما يتعين تكرار نفس الخطوات مرارًا وتكرارًا لتجميع أجزاء المنتج، يمكن استخدام الروبوتات الخطية لأتمتة المهام.
• تطبيق المواد اللاصقة والمواد المانعة للتسرب:تتضمن العديد من عمليات الإنتاج تطبيق المواد اللاصقة أو المواد المانعة للتسرب بين الأجزاء. يتم استخدامه في تصنيع السيارات الكبيرة لإنتاج الأدوات الإلكترونية الصغيرة. يجب أن يتم تطبيق المواد اللاصقة والمواد المانعة للتسرب بكميات دقيقة للغاية وفي الموقع الصحيح. يمكن توصيل الذراع الآلي للروبوت الخطي بموزع سوائل عالي الدقة ويمكن تطبيق المواد اللاصقة والمواد المانعة للتسرب بدقة عالية.
• البليت وإزالة الباليتات:تستخدم التعبئة المنصات لنقل البضائع بسهولة. يمكن استخدام الروبوتات الديكارتية لأتمتة وضع المنتجات على المنصات وأخذها من المنصات.
• أدوات آلة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي:تُستخدم الآلات القائمة على التحكم الرقمي بالكمبيوتر لإنشاء منتجات وفقًا للتصميمات المصنوعة في برامج التصميم الهندسي. تستخدم آلات CNC على نطاق واسع الروبوتات الخطية بأدوات مختلفة متصلة بالأذرع الآلية.
• اللحام البقعي الدقيق:اللحام المتخصص مطلوب في بعض عمليات التصنيع. يمكن للروبوتات الخطية ذات أذرع اللحام تحقيق عمليات لحام دقيقة في مواقع محددة على سطح العمل. يعد المستوى العالي من التسامح في نطاق الميكروميتر (μm) مفيدًا في مثل هذه التطبيقات.

هناك العديد من التطبيقات الصناعية للروبوتات الخطية. وتشمل هذه العوامل عوامل التوزيع، وآلات التجميع والاختبار الأساسية، ووحدات الإدراج، وأجهزة التراص، وأتمتة الختم، ومناولة المواد، والتخزين والاسترجاع، والقطع، والكتابة، والفرز.