रोबोट पोजिशनिंग सिस्टम गोदाम, एयरोस्पेस और ऑटोमोटिव सुविधाओं में लंबे ट्रैक होते हैं, जिससे एक रोबोट कई कार्य कर सकता है। इन्हें रोबोट-ट्रांसफर यूनिट या आरटीयू या 7वीं-अक्ष प्रणाली भी कहा जाता है, ये मोशन डिज़ाइन असेंबली, बड़े पैमाने पर वेल्डिंग और वेयरहाउसिंग के लिए तेजी से आम हो रहे हैं।

विशिष्ट सेटअपों के विपरीत, जिसमें एक रोबोट एक फर्श पर बोल्ट लगाता है, आरटीयू रोबोटों को कार्य-कोशिकाओं और कारखानों के माध्यम से ले जाता है और उन्हें स्टेशनों के बीच शटल करता है। आरटीयू के लिए सबसे अच्छे सेटअप वे हैं जो अभी बनाए जा रहे हैं या जहां प्रक्रियाओं और संबंधित मशीनों को एक सीधी पंक्ति में रखा जा सकता है। जहां आरटीयू छह-अक्ष वाले रोबोटों को स्थानांतरित करते हैं, रैखिक ट्रैक को कभी-कभी सातवीं धुरी भी कहा जाता है (या कम सामान्यतः, जब रोबोट में सात डिग्री की स्वतंत्रता होती है, आठवीं धुरी)। जब ये ट्रैक एक फ्रेम का हिस्सा होते हैं, जिसमें वे फ्रेम भी शामिल होते हैं जिनसे रोबोट लटका होता है, तो वे गैन्ट्री होते हैं।

रोबोट या ट्रैक आकृति विज्ञान से कोई फर्क नहीं पड़ता, अतिरिक्त अक्ष का उद्देश्य अनुवादात्मक गति को जोड़ना है। यह या तो कार्य के दायरे को बढ़ाता है या रोबोट को कार्य-वस्तुओं या उपकरणों को परिवहन करने देता है। कुछ व्यवस्थाओं में, पहले वाला एक रोबोट को कई मशीनों को चलाने देता है या पंक्तियों से पैलेट चुनने देता है, या बहुत बड़े घटकों को मशीन करने देता है। बाद के लिए, सामान्य अनुप्रयोग पैकिंग, वेल्डिंग, प्लाज़्मा-आर्क कटिंग और अन्य यांत्रिक कार्य हैं।

यहां हम आरटीयू के लिए ड्राइव विकल्पों पर ध्यान केंद्रित करते हैं। हालाँकि, ध्यान दें कि इंजीनियरों को गाइड और बियरिंग्स की एक श्रृंखला (आमतौर पर कैम फॉलोअर्स या प्रोफ़ाइल गाइड के रूप में) के बीच भी निर्णय लेना होगा।

आरटीयू के लिए डिज़ाइन और ड्राइव विकल्प प्रचुर मात्रा में हैं
हालाँकि कुछ गैन्ट्री में रोबोटों को उल्टा करने और ऊपर से मशीनों तक बेहतर पहुंच के लिए उन्हें निलंबित करने के लिए फ्रेमिंग शामिल है, लेकिन आरटीयू जो फर्श पर बोल्ट लगाते हैं और रोबोट को सीधा उन्मुख करते हैं, सबसे आम हैं। इन आरटीयू में औसतन अधिक पेलोड होते हैं, ये रोबोट हथियार ले जाते हैं और हजारों पाउंड वजन का भार उठाते हैं।

इंजीनियर मोशन-सिस्टम विशेषज्ञता का उपयोग करके पूर्व-इंजीनियर्ड आरटीयू खरीद सकते हैं या इन-हाउस आरटीयू का निर्माण कर सकते हैं। सबसे सरल रैखिक-ट्रैक जोड़े हैं जो उन प्लेटफार्मों को धारण करते हैं जिन पर रोबोट बोल्ट लगाता है। हालाँकि, कई ओईएम उन स्थितियों के लिए समर्पित इंटीग्रेटर्स को सूचीबद्ध करते हैं जहां आरटीयू पर रोबोट उच्च-परिशुद्धता वाले कार्य करेंगे - उदाहरण के लिए, एक कटिंग कार्य (जहां डिज़ाइन को कई अक्षों के आर्टिक्यूलेशन को सिंक्रनाइज़ करना होगा) या प्रसंस्करण के लिए विभिन्न मशीन टूल्स के माध्यम से कास्टिंग को स्थानांतरित करना।

इंजीनियरिंग रोबोट-ट्रांसफर इकाइयों के लिए सबसे बड़ी चुनौती उन्हें उनके द्वारा ले जाने वाले रोबोट हथियारों की अभिव्यक्ति के साथ सिंक्रनाइज़ करने के लिए प्रोग्रामिंग करना है। दूसरी सबसे बड़ी चुनौती आरटीयू को कई मीटर तक सटीक रैखिक गति बनाए रखने में सक्षम बनाना है।

लंबे स्ट्रोक के लिए शारीरिक आवश्यकताओं को पूरा करना
कभी-कभी गति ही सर्वोपरि आरटीयू डिज़ाइन उद्देश्य होती है। यह विशेष रूप से सच है जब आरटीयू रोबोट को कुछ सौ फीट या इससे भी अधिक विशेष सेटअप में ले जाते हैं। गतिमान रोबोटों के संदर्भ में उच्च गति - कभी-कभी हथियारों का वजन हजारों पाउंड और उनके पेलोड के साथ होता है - सापेक्ष है। हालाँकि, कुछ आरटीयू एक ग्राम तक त्वरण के साथ 10 फीट/सेकंड से अधिक की गति से चल सकते हैं।

लेकिन अक्सर, सटीकता ही सर्वोपरि आरटीयू डिज़ाइन उद्देश्य है। उदाहरण के लिए, एक एप्लिकेशन पर विचार करें जहां एक रोबोट मशीनिंग के साथ एक सहकारी कार्य-कोशिका की सहायता करता है। यहां, रोबोट कार्य आवरण की गति और विस्तार केवल तभी उपयोगी है जब आसपास का ढांचा सटीकता को मजबूत रख सके। ऐसे डिज़ाइनों को अक्सर ट्रैक मूवमेंट के दौरान 0.02 मिमी तक सटीकता और 0.2 मिमी या उससे अधिक की स्थिति की पुनरावृत्ति की आवश्यकता होती है।

इसके विपरीत, यदि कोई एप्लिकेशन उन अनुप्रयोगों के लिए रोबोट आर्म का उपयोग करता है जो गति के माध्यम से अनुकूली नियंत्रण रखते हैं लेकिन पूर्ण परिशुद्धता पर कम निर्भर होते हैं, तो अन्य सेटअप काम कर सकते हैं। यह रोबोट बांह से सुसज्जित एक मोबाइल वाहन का रूप भी ले सकता है - उदाहरण के लिए, शिपिंग कंटेनरों को उतारने के लिए।

कोई फर्क नहीं पड़ता कि डिज़ाइन, कम रखरखाव और लंबा जीवन सभी आरटीयू सेटअपों के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि वे आम तौर पर एक से अधिक प्लांट फ़ंक्शन और मशीनरी के कई अन्य टुकड़ों से जुड़े होते हैं। इसलिए, आरटीयू डाउनटाइम अक्सर अन्य स्टेशनों को कमीशन से बाहर ले जाता है।

एकीकृत सुरक्षा भी महत्वपूर्ण है क्योंकि कई आरटीयू रोबोटिक्स को मशीन टूल्स या यहां तक ​​​​कि श्रमिकों जैसे महंगे उपकरणों वाले क्षेत्रों के माध्यम से ले जाते हैं - खासकर जहां वे असेंबली कर्मियों के साथ जोन के आसपास काम करते हैं।

आरटीयू के लिए बेल्ट, स्क्रू और न्यूमेटिक्स
मध्य-श्रेणी की रैखिक दूरी तय करने वाले रोबोट गैन्ट्री अक्सर बेल्ट ड्राइव के साथ जोड़ी गई मोटरों का उपयोग करते हैं। ये अपेक्षाकृत सरल प्रणालियाँ हैं जो बेल्ट के साथ तनाव पैदा करने और तेजी से गति बढ़ाने के लिए इलेक्ट्रिक-मोटर-चालित पुली का उपयोग करती हैं। हालाँकि, जैसे-जैसे वे लंबे स्ट्रोक तक पहुंचते हैं, यदि सिस्टम पूरी लंबाई पर तनाव बनाए नहीं रख पाता है, तो बेल्ट के शिथिल होने की समस्या उत्पन्न हो सकती है। स्पष्ट होने के लिए, मुद्दा पेलोड सीमा का नहीं है। बल्कि, यह बेल्ट अनुपालन से गति खोने का जोखिम है।

स्केलेबिलिटी चेतावनी के अपवाद हैं। कुछ आरटीयू में, बेल्ट अक्ष (एक सामान्य ड्राइवशाफ्ट से संचालित) हार्मोनिक क्रैंक चलाते हैं। यहां, बेल्ट ड्राइव सही परिस्थितियों में लंबे स्ट्रोक वाली रोबोटिक स्थिति के लिए सटीकता बनाए रख सकती है। अधिकांश सफल बेल्ट-चालित आरटीयू बेल्ट-चालित सेटअप से अधिक सटीकता प्राप्त करने के लिए पूरक अभिविन्यास में फ़्रेमिंग और रैखिक ट्रैक का उपयोग करते हैं। बेल्ट-संचालित रेल एक्चुएटर्स वाले कुछ ऐसे आरटीयू, एक टन के रोबोट को दर्जनों फीट से ऊपर ले जाने पर भी, ± 0.001 इंच तक दोहराव बनाए रख सकते हैं। यहां (सही रेल के लिए धन्यवाद) बेल्ट-संचालित एक्चुएटर्स आरटीयू के लिए बनाते हैं जो विकल्पों की तुलना में सस्ते और अधिक लचीले होते हैं।

सातवें अक्ष के लिए एक अन्य विकल्प बॉलस्क्रू-चालित अक्ष है। यह सेटअप बेल्ट ड्राइव में उत्पन्न होने वाले कंपन और स्प्रिंगिंग को संबोधित करता है। अनिवार्य रूप से एक निश्चित यांत्रिक तत्व सटीक रुकने और स्थिति के लिए नियंत्रण बनाए रखता है।

बॉलस्क्रू आम तौर पर आंतरायिक असर समर्थन की मदद से लगभग छह मीटर लंबे सेटअप में अच्छा काम करते हैं। लंबी कुल्हाड़ियों पर, मुख्य समस्या यह है कि स्क्रू तेज़ गति से चलते हैं, खासकर अगर उन्हें पर्याप्त समर्थन नहीं मिलता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि बॉलस्क्रू शाफ्ट अपने वजन के नीचे झुकते हैं। फिर महत्वपूर्ण गति पर (स्क्रू-शाफ्ट व्यास, सीधापन, संरेखण और असमर्थित लंबाई का एक कार्य) आंदोलन शाफ्ट की प्राकृतिक आवृत्ति को उत्तेजित करता है। इसलिए बॉलस्क्रू की लंबाई बढ़ने पर अधिकतम गति कम हो जाती है।

कुछ सेटअप बीयरिंग ब्लॉकों का उपयोग करते हैं जो अलग हो जाते हैं और एक साथ ढह जाते हैं - और फिर लंबे समय तक व्हिप-मुक्त विस्तार के लिए स्क्रू को सहारा देते हैं। हालाँकि, अतिरिक्त-लंबे बॉलस्क्रू-चालित ट्रैक के लिए, निर्माताओं को कई स्क्रू जोड़ने चाहिए (आमतौर पर विकृत ज्यामिति से बचने के लिए वेल्डिंग के बजाय गोंद के साथ)। अन्यथा, व्हिप की समस्या से निपटने के लिए स्क्रू का व्यास अतिरिक्त बड़ा होना चाहिए। ऐसे कुछ बॉलस्क्रू-आधारित सेटअपों के स्ट्रोक 10 मीटर तक पहुंचते हैं और 4,000 आरपीएम तक चलते हैं। एक और चेतावनी: रोबोट ट्रैक में स्क्रू को गंदगी और मलबे से बचाने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, जहां वे काम करते हैं, बॉलस्क्रू के साथ जोड़ी गई इलेक्ट्रिक मोटरों का उपयोग करने वाले आरटीयू बेल्ट-चालित कुल्हाड़ियों की तुलना में बड़े भार को संभालते हैं।

लंबे-स्टोक सेटअप के लिए द्रव शक्ति भी मौजूद है। ऐसे वायवीय आरटीयू आमतौर पर उन अनुप्रयोगों के लिए कम लागत वाले समाधान होते हैं जिन्हें केवल आगे-पीछे दो-स्टॉप स्थिति की आवश्यकता होती है। औसत पेशकश 2 मीटर/सेकेंड चलती है और अन्य रोबोट नियंत्रणों के साथ एकीकृत होती है।

सटीक आरटीयू के लिए रैखिक मोटर्स
लंबे स्ट्रोक वाले आरटीयू (उदाहरण के लिए, प्रयोगशाला रोबोटिक्स में उपयोग के लिए) रैखिक-मोटर ड्राइव का उपयोग कर सकते हैं। ऐसे अधिकांश आरटीयू में त्रुटियों या शटडाउन के बाद भी, अत्याधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स, पूर्ण एनकोडर और ट्रैकिंग अक्षों के लिए गति नियंत्रण भी शामिल है।

एक रैखिक मोटर की अधिक विशिष्ट पहुंच चार मीटर या उससे अधिक होती है। ऐसी पहुंच भारी आरटीयू अनुप्रयोगों की तुलना में पिक-एंड-प्लेस और सेमीकंडक्टर वेफर हैंडलिंग के लिए अधिक उपयुक्त है। संक्षेप में, आरटीयू में रैखिक मोटर्स विशेष रूप से चुनौतीपूर्ण हैं क्योंकि वे यांत्रिक सटीकता प्रदान करते हैं लेकिन उन्हें भारी पेलोड ले जाना चाहिए। इसके लिए अधिक महंगे स्थायी चुम्बकों की आवश्यकता होती है जो रैखिक मोटरों को इतना अच्छा प्रदर्शन करते हैं।

कुछ अपवाद भी हैं. टेंडेम लीनियर एक्चुएटर्स के साथ एक विश्व-रिकॉर्ड आरटीयू को चालू किया गया और 12 मीटर तक सटीक चाल की आवश्यकता वाले ऑटोमेशन सेटअप के लिए कस्टम बनाया गया। कठोर एल्यूमीनियम समर्थन रेल दो छह-पंक्ति रैखिक रीसर्क्युलेटिंग बॉल बेयरिंग और गाइडवे असेंबली के साथ काम करती हैं। ट्विन स्लॉटेड सिंक्रोनस लीनियर मोटर्स का आउटपुट बल 4,200 N है।

आरटीयू के लिए रैक-एंड-पिनियन सेट
रैक-एंड-पिनियन सेट का उपयोग करने वाले व्यावसायिक रूप से उपलब्ध आरटीयू सबसे आम हैं। सामान्य लंबाई 15 मीटर तक पहुंचती है। रैखिक इकाई का नियंत्रण रोबोट नियंत्रक में गणितीय रूप से युग्मित अक्ष के रूप में एकीकृत किया गया है, जो अतिरिक्त नियंत्रक की आवश्यकता को समाप्त करता है। ऐसे कई आरटीयू ब्रशलेस एसी सर्वोमोटर और प्लैनेटरी गियरबॉक्स को ग्राउंड हेलिकल रैक-एंड-पिनियन सेट के साथ जोड़कर 30 मीटर के स्ट्रोक तक भी सटीकता बनाए रखते हैं। अन्य सेटअप एक गाड़ी का उपयोग करते हैं जो एक ब्लॉक में हेवी-ड्यूटी रोलर्स पर सिंगल-एज रेल पर चलती है। यहां, रेलें आम तौर पर आयताकार होती हैं, जिसके अंदरूनी किनारे पर एक रैक काटा जाता है। ये घुमावदार खंडों से जुड़ सकते हैं जहां यह एक सहायक लेआउट है।

कुछ आरटीयू जो रोबोट को यात्रा प्लेटफॉर्म पर घुमाते हैं, कठोर स्टील से बने फ्लैट-सतह रेल का उपयोग करते हैं और इन्हें कैम-फॉलोअर क्लस्टर के साथ जोड़ते हैं। अन्य लोग प्लेटफ़ॉर्म को पावर देने के लिए हेलिकल बेवल रिड्यूसर और बेल्ट के साथ एक इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग करते हैं। फिर लंबी शटल धुरी पर, आरटीयू एक इलेक्ट्रिक गियरमोटर को स्पोर्ट करता है जो एक रैक को जोड़ने वाले पिनियन को चलाता है।

सिमुलेशन और प्रोग्रामिंग आरटीयू
इंजीनियरों को आरटीयू के पथों की योजना बनाने और रोबोट कार्यों के साथ समन्वय करने की सुविधा देने के लिए उपकरण मौजूद हैं। रोबोट सिमुलेशन सॉफ़्टवेयर और यहां तक ​​कि कुछ गति-नियंत्रक मॉड्यूल इंजीनियरों को ट्रैक की योजना बनाने, परिणामी सॉफ़्टवेयर को नियंत्रक पर लोड करने और फिर हार्डवेयर के उस एक टुकड़े के साथ रोबोट और आरटीयू को नियंत्रित करने देते हैं।

एक अन्य विकल्प समर्पित सॉफ्टवेयर कंपनियों का सॉफ्टवेयर है जो रोबोट विकास किट बेचते हैं, जो एपीआई के माध्यम से रोबोट के किसी भी ब्रांड की प्रोग्रामिंग की अनुमति देते हैं। ये और असंख्य अन्य सॉफ्टवेयर उपकरण रोबोट सेटअप को पहले से कहीं अधिक आसान बनाते हैं, खासकर मध्यम गति-नियंत्रण या सीएनसी अनुभव वाली टीमों के लिए। प्रारंभिक डिज़ाइन पुनरावृत्तियाँ आमतौर पर ऑफ़लाइन पीसी प्रोग्रामिंग के माध्यम से होती हैं। फिर जब कर्मी रोबोट और आरटीयू स्थापित करते हैं, तो प्रोग्रामिंग सॉफ़्टवेयर कोड उत्पन्न करता है जो नियंत्रण पर लोड होता है। सॉफ़्टवेयर समस्याओं का परीक्षण करने के लिए प्रोग्राम किए गए पथों के माध्यम से आरटीयू और रोबोट को चलाता है। इसके बाद इंस्टॉलर रोबोट के ग्रिपर, कटर या एंड इफ़ेक्टर को अंतरिक्ष में कार्य-विशिष्ट बिंदुओं पर रखने के लिए एक पेंडेंट का उपयोग करता है, जबकि नियंत्रक चालों को रिकॉर्ड करता है। अन्यथा, इंस्टॉलर पूरे सेटअप के लिए एक पेंडेंट का उपयोग कर सकते हैं और फिर बैकएंड पर प्रक्षेप पथ को पॉलिश कर सकते हैं - एक तेजी से सामान्य दृष्टिकोण।

चेतावनी: आरटीयू रोबोट अंशांकन को जटिल बनाते हैं
भौतिक सेटअप के बाद, आरटीयू और रोबोट को अंशांकन की आवश्यकता होती है। समस्या यह है कि आरटीयू के साथ जोड़े गए औद्योगिक रोबोट अक्सर दोहराए जाने योग्य लेकिन सटीक चाल नहीं बनाते हैं, इसलिए आउटपुट गति उत्पन्न होती है जो सिमुलेशन अनुमान से भिन्न होती है। अकेले, औद्योगिक रोबोटों की औसत यूनिडायरेक्शनल पुनरावृत्ति 0.1 मिमी से 0.01 मिमी है। विशिष्ट कुल्हाड़ियाँ एक शून्य-बैकलैश गियरहेड और मोटर को जोड़ती हैं, और एक नियंत्रक उन सभी को उच्च-रिज़ॉल्यूशन एनकोडर के साथ ट्रैक करता है। आउटपुट मोशन सटीकता को बढ़ाना अब और भी महंगा हो जाता है, क्योंकि असेंबली और गियरिंग जैसे घटक गति खो देते हैं (ज्यादातर यांत्रिक अनुपालन के कारण)। इसलिए, कुछ मामलों में नियंत्रणों को अक्सर मिलीमीटर के पैमाने पर स्थितीय त्रुटि की भरपाई करनी चाहिए।

पारंपरिक रोबोट अंशांकन महंगे लेजर संरेखण का उपयोग करता है। कभी-कभी यह आउटपुट त्रुटि को बीस गुना कम कर सकता है। अन्यथा, रोबोट निर्माता फ़ैक्टरी अंशांकन की पेशकश करते हैं। समर्पित रोबोट-अंशांकन कंपनियाँ ऐसी सेवाएँ भी प्रदान करती हैं जो समग्र रोबोट-सटीक आउटपुट पर अतिरिक्त आरटीयू के प्रभाव को ध्यान में रख सकती हैं। अन्यथा, दोहरे कैमरा सेंसर प्रकाशिकी और विशेष प्रकाश व्यवस्था के माध्यम से जांच निरीक्षण और गतिशील माप की अनुमति देते हैं। अंशांकन के यांत्रिक तरीके एक अन्य विकल्प हैं, हालांकि उन्हें लंबे ट्रैक पर रोबोट पर लागू करना कठिन है।