عندما تفكر في الروبوت الصناعي، ما الذي يتبادر إلى ذهنك؟

الروبوتات المفصلية مثل هذه معروفة على نطاق واسع، وذلك بفضل الإعلانات التجارية لشركات السيارات وتسلسلات رقص الروبوتات. كما أن روبوتات SCARA (ذراع الروبوت المفصلية ذات الامتثال الانتقائي) معروفة جيدًا نظرًا لاعتمادها وانتشارها في المصانع منذ أوائل الثمانينيات. يجمع كلا هذين الروبوتين - الروبوتات المفصلية وروبوتات SCARA - بين الحركة الخطية والدوارة، مما يؤدي إلى القدرة على المناورة في المهام المعقدة. الروبوتات المفصلية تشبه الذراع البشرية، مع ستة محاور للحركة - ثلاثة انتقالية (خطية) وثلاثة دورانية (فكر في كتفك، ومرفقك، ومعصمك). تمتلك روبوتات SCARA أربعة محاور للحركة - X وY وZ وثيتا (مثل ذراعك إلى حدٍ ما، إذا كان كتفك ثابتًا).

تعتبر الروبوتات الديكارتية أقل انتشارًا في الثقافة الشعبية، ولكنها منتشرة في كل مكان في التطبيقات الصناعية التي تتراوح من التعبئة والتغليف إلى تصنيع أشباه الموصلات. وكما يوحي اسمها، تعمل هذه الروبوتات في المحاور الديكارتية الثلاثة - X وY وZ - على الرغم من أنها يمكن أن تشمل محور ثيتا لأدوات نهاية الذراع. على الرغم من أنها أقل "إثارة" من الروبوتات المفصلية وروبوتات SCARA، إلا أن الروبوتات الديكارتية أكثر تنوعًا، مع قدرات تحميل أعلى بالنسبة لحجمها، وفي كثير من الحالات، دقة أفضل. كما أنها قابلة للتكيف بشكل كبير، حيث يمكن ترقية المحاور أو تغييرها مع القليل من إعادة التكوين نسبيًا لتناسب متطلبات المنتج أو التطبيق المتطورة.

ومع ذلك، فإن الروبوتات الديكارتية مقيدة بتصميمها الكابولي بطبيعتها، مما يحد من قدرتها على التحميل. وينطبق هذا بشكل خاص عندما يكون للمحور الخارجي (Y أو Z) طول شوط طويل، مما يتسبب في حمل لحظي كبير على المحاور الداعمة. في الحالات التي تتطلب ضربات طويلة وأحمال عالية، فإن الروبوت القنطري هو الحل الأفضل.

من الديكارتي إلى العملاقة:

الروبوت القنطري هو نمط معدل من الروبوت الديكارتي، باستخدام محورين X (أو أساسيين) بدلاً من المحور الأساسي الفردي الموجود في الديكارتيين. يتيح المحور X الإضافي (وأحيانًا المحور Y وZ الإضافي) للروبوت التعامل مع الأحمال والقوى الأكبر، مما يجعله مثاليًا لاختيار ووضع الحمولات الثقيلة أو تحميل الأجزاء وتفريغها. يعتمد كل محور على مشغل خطي، سواء كان مشغلًا "محلي الصنع" تم تجميعه بواسطة الشركة المصنعة للمعدات الأصلية أو شركة متكاملة، أو مشغلًا تم تجميعه مسبقًا من شركة حركة خطية. وهذا يعني أن هناك خيارات لا حدود لها تقريبًا للسماح بأي مجموعة من السرعات العالية، والضربات الطويلة، والحمولات الثقيلة، والدقة العالية في تحديد المواقع. يمكن بسهولة دمج المتطلبات الخاصة للبيئات القاسية أو الضوضاء المنخفضة، وإذا كان التطبيق يتطلب عمليات متزامنة ولكن مستقلة، فيمكن بناء المحاور الأفقية بمحركات خطية باستخدام عربات متعددة.

عادةً ما يتم تركيب الروبوتات القنطرية فوق منطقة العمل (ومن هنا المصطلح الشائع، "القنطرية العلوية")، ولكن إذا لم يكن الجزء مناسبًا للتعامل من الأعلى، كما هو الحال مع الخلايا والوحدات الشمسية، فيمكن تهيئة القنطرية للعمل من أسفل الجزء. وعلى الرغم من أن الروبوتات العملاقة يُنظر إليها عادة على أنها أنظمة كبيرة جدًا، إلا أنها مناسبة أيضًا للآلات الأصغر حجمًا، وحتى ذات الحجم المكتبي. نظرًا لأن الروبوت القنطري يحتوي على محورين X أو قاعدة، فإن الحمل اللحظي الذي يمثله المحوران Y و Z، بالإضافة إلى حمولة العمل، يتم حلها كقوى على المحاور X. يؤدي هذا إلى زيادة صلابة النظام بشكل كبير، وفي معظم الحالات يسمح للمحاور بأن تكون لها أطوال شوط أطول وسرعات أعلى من الروبوت الديكارتي المماثل.

عندما يكون هناك محوران متوازيان، فمن الشائع أن يتم تشغيل أحدهما فقط بواسطة المحرك، وذلك لمنع الارتباط الذي قد ينتج عن حركة غير متزامنة قليلاً بين الاثنين. بدلاً من قيادة كلا المحورين، يتم استخدام عمود توصيل أو أنبوب عزم الدوران لنقل قوة المحرك إلى المحور الثاني. وفي بعض الحالات، يمكن أن يكون المحور الثاني "محورًا خاملاً" أو تابعًا، ويتكون من دليل خطي لتوفير الدعم للحمل، ولكن لا توجد آلية قيادة. ويعتمد القرار بشأن كيفية قيادة المحور الثاني على المسافة بين المحورين، ومعدل التسارع، وصلابة الاتصال بينهما. إن قيادة محور واحد فقط في زوج من المحاور يقلل أيضًا من تكلفة النظام وتعقيده.

يعد تحديد حجم الروبوت الديكارتي أو الروبوت القنطري أكثر تعقيدًا من تحديد حجم الروبوت SCARA أو الروبوت المفصلي (والتي يتم تحديدها عادةً بثلاثة معلمات: الوصول والسرعة والدقة)، ولكن الشركات المصنعة جعلت العملية أسهل على مدى السنوات العديدة الماضية من خلال تقديم أنظمة وأنظمة تم تكوينها مسبقًا الأدوات عبر الإنترنت، مثل مكون EasySelect الخاص بـ Rexroth أو Adept's 3D Linear Modules Builder. تتيح هذه الأدوات للمستخدم تحديد اتجاه المحاور وحجمها، بالإضافة إلى معلمات الحد الأساسي والتحميل والسرعة. تعد ملفات CAD القابلة للتنزيل أيضًا عرضًا قياسيًا من الشركات المصنعة للروبوتات الديكارتية والروبوتات العملاقة، مما يجعلها سهلة الدمج في التصميم أو تخطيط سير العمل، مثل SCARA والروبوتات المفصلية. على الرغم من أنه يمكن التعرف بسهولة على الروبوتات المفصلية وSCARA، ويتم نشر الروبوتات الديكارتية على نطاق واسع، يتغلب تصميم الروبوتات العملاقة على القيود المتأصلة في التحميل والسرعة والوصول والتكرار، مع مستوى لا مثيل له من التخصيص والمرونة. باختصار، تقدم الروبوتات العملاقة أفضل مزيج من الحمولة والسكتة الدماغية.