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 RTU या 7th-एक्सिस सिस्टम भी कहा जाता है, ये मोशन डिज़ाइन असेंबली, बड़े पैमाने पर वेल्डिंग और वेयरहाउसिंग के लिए तेजी से आम हो रहे हैं।

सामान्य सेटअप के विपरीत जिसमें रोबोट फर्श पर बोल्ट से बंधा होता है, RTU रोबोट को कार्य-कोशिकाओं और कारखानों से ले जाता है और उन्हें स्टेशनों के बीच ले जाता है। RTU के लिए सबसे अच्छे सेटअप वे हैं जो अभी बनाए जा रहे हैं या वे हैं जहाँ प्रक्रियाओं और संबंधित मशीनों को एक सीधी पंक्ति में रखा जा सकता है। जहाँ RTU छह-अक्ष वाले रोबोट को ले जाते हैं, रैखिक ट्रैक को कभी-कभी सातवाँ अक्ष भी कहा जाता है (या कम सामान्यतः, जब रोबोट में स्वयं सात डिग्री की स्वतंत्रता होती है, तो आठवाँ अक्ष)। जब ये ट्रैक किसी फ़्रेम का हिस्सा होते हैं, जिसमें वे फ़्रेम भी शामिल होते हैं जिनसे रोबोट लटका होता है, तो वे गैंट्री होते हैं।

रोबोट या ट्रैक की आकृति विज्ञान से कोई फर्क नहीं पड़ता, अतिरिक्त अक्ष का उद्देश्य ट्रांसलेशनल गति को जोड़ना है। यह या तो कार्य लिफ़ाफ़े का विस्तार करता है या रोबोट को कार्य-टुकड़े या उपकरण ले जाने देता है। कुछ व्यवस्थाओं में, पूर्व में रोबोट को कई मशीनों की देखभाल करने या पंक्तियों से पैलेट चुनने या बहुत बड़े घटकों को मशीन करने की सुविधा मिलती है। बाद के लिए, सामान्य अनुप्रयोग पैकिंग, वेल्डिंग, प्लाज्मा-आर्क कटिंग और अन्य यांत्रिक कार्य हैं।

यहाँ हम RTU के लिए ड्राइव विकल्पों पर ध्यान केंद्रित करते हैं। हालाँकि, ध्यान दें कि इंजीनियरों को गाइड और बियरिंग (आमतौर पर कैम फ़ॉलोअर या प्रोफ़ाइल गाइड के रूप में) की एक सरणी के बीच भी निर्णय लेना होगा।

आरटीयू के लिए डिज़ाइन और ड्राइव विकल्प प्रचुर मात्रा में हैं
हालांकि कुछ गैंट्री में रोबोट को उल्टा करने और उन्हें ऊपर से मशीनों में बेहतर पहुंच के लिए निलंबित करने के लिए फ़्रेमिंग शामिल है, लेकिन RTU जो फर्श पर बोल्ट करते हैं और रोबोट को सीधा रखते हैं, वे सबसे आम हैं। इन RTU में औसतन अधिक पेलोड होते हैं, जो रोबोट की भुजाओं और हज़ारों पाउंड वज़न वाले भार को ले जाते हैं।

इंजीनियर प्री-इंजीनियर्ड RTU खरीद सकते हैं या मोशन-सिस्टम विशेषज्ञता का उपयोग करके इन-हाउस RTU बना सकते हैं। सबसे सरल रैखिक-ट्रैक जोड़े हैं जो प्लेटफ़ॉर्म को वहन करते हैं जिस पर रोबोट बोल्ट करता है। हालाँकि, कई OEM उन स्थितियों के लिए समर्पित इंटीग्रेटर्स को नियुक्त करते हैं जहाँ RTU पर रोबोट उच्च-सटीक कार्य करेंगे - उदाहरण के लिए, एक कटिंग कार्य (जहाँ डिज़ाइन को कई अक्षों के आर्टिक्यूलेशन को सिंक्रनाइज़ करना चाहिए) या प्रसंस्करण के लिए विभिन्न मशीन टूल्स के माध्यम से कास्टिंग को स्थानांतरित करना।

रोबोट-ट्रांसफर इकाइयों को तैयार करने में सबसे बड़ी चुनौती उन्हें रोबोट की भुजाओं की अभिव्यक्ति के साथ तालमेल बिठाने के लिए प्रोग्राम करना है। दूसरी सबसे बड़ी चुनौती RTU 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 RTU डिज़ाइन का मुख्य उद्देश्य होती है। यह विशेष रूप से तब सच होता है जब RTU रोबोट को कुछ सौ फीट या उससे भी ज़्यादा की दूरी पर ले जाता है। चलते रोबोट के संदर्भ में उच्च गति - कभी-कभी हज़ारों पाउंड वज़न वाले हथियार और उनके पेलोड - सापेक्ष होते हैं। हालाँकि, कुछ RTU एक g के त्वरण के साथ 10 फीट/सेकंड से ज़्यादा की गति से आगे बढ़ सकते हैं।

लेकिन अक्सर, सटीकता RTU डिज़ाइन का मुख्य उद्देश्य होती है। उदाहरण के लिए, एक ऐसे अनुप्रयोग पर विचार करें जहाँ रोबोट मशीनिंग के साथ सहकारी कार्य-कोशिका की मदद करता है। यहाँ, रोबोट कार्य लिफ़ाफ़े की गति और विस्तार केवल तभी उपयोगी होते हैं जब आस-पास का ढांचा सटीकता को मज़बूती से बनाए रख सके। ऐसे डिज़ाइनों में अक्सर ट्रैक मूवमेंट के दौरान 0.02 मिमी तक की सटीकता और 0.2 मिमी या उससे अधिक की स्थिति 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 डालते हैं लेकिन पूर्ण परिशुद्धता पर कम निर्भर होते हैं, तो अन्य सेटअप काम कर सकते हैं। यह रोबोट आर्म से सुसज्जित मोबाइल वाहन का रूप भी ले सकता है - उदाहरण के लिए, शिपिंग कंटेनरों को उतारने के लिए।

डिज़ाइन चाहे जो भी हो, सभी RTU सेटअप के लिए कम रखरखाव और लंबा जीवन महत्वपूर्ण है, क्योंकि वे आम तौर पर एक से अधिक प्लांट फ़ंक्शन और कई अन्य मशीनरी के साथ जुड़े होते हैं। इसलिए, RTU डाउनटाइम अक्सर अन्य स्टेशनों को चालू नहीं कर पाता है।

एकीकृत सुरक्षा इसलिए भी महत्वपूर्ण है क्योंकि कई आरटीयू रोबोटिक्स को महंगे उपकरणों जैसे मशीन टूल्स या यहां तक ​​कि श्रमिकों से भरे क्षेत्रों में ले जाते हैं - विशेष रूप से जहां वे असेंबली कर्मियों के साथ काम करते हैं।

आर.टी.यू. के लिए बेल्ट, स्क्रू और न्यूमेटिक्स
मध्य-श्रेणी की रैखिक दूरी को पार करने वाले रोबोट गैंट्री अक्सर बेल्ट ड्राइव के साथ युग्मित मोटर का उपयोग करते हैं। ये अपेक्षाकृत सरल प्रणालियाँ हैं जो बेल्ट के साथ तनाव पैदा करने और तेज़ी से गति बढ़ाने के लिए इलेक्ट्रिक-मोटर-चालित पुली का उपयोग करती हैं। हालाँकि, जैसे-जैसे वे लंबे स्ट्रोक तक पहुँचते हैं, बेल्ट के ढीले होने की समस्याएँ पैदा हो सकती हैं यदि सिस्टम पूरी लंबाई पर तनाव बनाए नहीं रख सकता है। स्पष्ट रूप से, समस्या पेलोड सीमा नहीं है। बल्कि, यह बेल्ट अनुपालन से गति खोने का जोखिम है।

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

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

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

कुछ सेटअप बेयरिंग ब्लॉक का उपयोग करते हैं जो अलग हो जाते हैं और एक साथ गिर जाते हैं - और फिर लंबे समय तक व्हिप-फ्री एक्सटेंशन के लिए स्क्रू को सहारा देते हैं। हालाँकि, अतिरिक्त-लंबे बॉलस्क्रू-चालित ट्रैक के लिए, निर्माताओं को कई स्क्रू को जोड़ना चाहिए (आमतौर पर विकृत ज्यामिति से बचने के लिए वेल्डिंग के बजाय गोंद के साथ)। अन्यथा, व्हिप की समस्या को हल करने के लिए स्क्रू का व्यास अतिरिक्त-बड़ा होना चाहिए। कुछ ऐसे बॉलस्क्रू-आधारित सेटअप से स्ट्रोक 10 मीटर तक पहुँचते 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, जहाँ वे काम करते हैं, बॉलस्क्रू के साथ जोड़े गए इलेक्ट्रिक मोटर्स का उपयोग करने वाले RTU बेल्ट-चालित कुल्हाड़ियों की तुलना में अधिक भार संभालते हैं।

लॉन्ग-स्टोक सेटअप के लिए द्रव शक्ति भी मौजूद है। ऐसे वायवीय RTU आमतौर पर उन अनुप्रयोगों के लिए कम लागत वाला समाधान होते हैं जिनमें केवल आगे-पीछे दो-स्टॉप पोजिशनिंग की आवश्यकता होती है। औसत पेशकश 2 मीटर/सेकंड चलती है और अन्य रोबोट नियंत्रणों के साथ एकीकृत होती है।

परिशुद्धता RTUs के लिए रैखिक मोटर्स
लंबे स्ट्रोक वाले RTU (उदाहरण के लिए प्रयोगशाला रोबोटिक्स में उपयोग के लिए) रैखिक-मोटर ड्राइव का उपयोग कर सकते हैं। अधिकांश ऐसे RTU में त्रुटियों या शटडाउन के बाद भी अक्षों को ट्रैक करने के लिए अत्याधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स, निरपेक्ष एनकोडर और गति नियंत्रण भी शामिल होते हैं।

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

इसके अपवाद भी हैं। टेंडम लीनियर एक्ट्यूएटर्स के साथ एक विश्व रिकॉर्ड आरटीयू को कमीशन किया गया और 12 मीटर तक सटीक चाल की आवश्यकता वाले ऑटोमेशन सेटअप के लिए कस्टम बनाया गया। कठोर एल्युमिनियम सपोर्ट रेल दो छह-पंक्ति लीनियर रीसर्क्युलेटिंग बॉल बेयरिंग और गाइडवे असेंबली के साथ काम करते हैं। ट्विन स्लॉटेड सिंक्रोनस लीनियर मोटर्स 4,200 N तक बल आउटपुट करते हैं।

आरटीयू के लिए रैक-एंड-पिनियन सेट
रैक-एंड-पिनियन सेट का उपयोग करने वाले व्यावसायिक रूप से उपलब्ध RTU सबसे आम हैं। सामान्य लंबाई 15 मीटर तक पहुँचती 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। कई ऐसे RTU ग्राउंड हेलिकल रैक-एंड-पिनियन सेट के साथ ब्रशलेस एसी सर्वोमोटर और प्लैनेटरी गियरबॉक्स को जोड़कर 30 मीटर के स्ट्रोक तक भी सटीकता बनाए रखते हैं। अन्य सेटअप एक कैरिज का उपयोग करते हैं जो एक ब्लॉक में भारी-भरकम रोलर्स पर सिंगल-एज रेल पर चलता है। यहाँ, रेल आमतौर पर आयताकार होती हैं, जिसमें एक रैक को अंदरूनी किनारे पर काटा जाता है। ये घुमावदार खंडों के साथ जुड़ सकते हैं जहाँ यह एक सहायक लेआउट है।

कुछ RTU जो रोबोट को ट्रैवलिंग प्लेटफ़ॉर्म पर घुमाते हैं, वे कठोर स्टील से बने फ्लैट-सरफेस रेल का उपयोग करते हैं और इन्हें कैम-फॉलोअर क्लस्टर के साथ जोड़ते हैं। अन्य प्लेटफ़ॉर्म को पावर देने के लिए हेलिकल बेवल रिड्यूसर और बेल्ट के साथ इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग करते हैं। फिर लंबी शटल अक्ष पर, RTU एक इलेक्ट्रिक गियरमोटर को चलाता है जो एक रैक को जोड़ने वाले पिनियन को चलाता है।

सिमुलेशन और प्रोग्रामिंग RTUs
ऐसे उपकरण मौजूद हैं जो इंजीनियरों को RTU के पथ की योजना बनाने और रोबोट कार्यों के साथ उनका समन्वय करने में मदद करते हैं। रोबोट सिमुलेशन सॉफ्टवेयर और यहां तक ​​कि कुछ मोशन-कंट्रोलर मॉड्यूल भी इंजीनियरों को ट्रैक की योजना बनाने, परिणामी सॉफ्टवेयर को कंट्रोलर पर लोड करने और फिर उस एक हार्डवेयर के साथ रोबोट और RTU को नियंत्रित करने की सुविधा देते हैं।

दूसरा विकल्प समर्पित सॉफ़्टवेयर कंपनियों का सॉफ़्टवेयर है जो रोबोट डेवलपमेंट किट बेचते हैं, जो API के माध्यम से रोबोट के लगभग किसी भी ब्रांड की प्रोग्रामिंग की अनुमति देते हैं। ये और असंख्य अन्य सॉफ़्टवेयर टूल रोबोट सेटअप को पहले से कहीं ज़्यादा आसान बनाते हैं, खासकर मध्यम गति-नियंत्रण या CNC अनुभव वाली टीमों के लिए। प्रारंभिक डिज़ाइन पुनरावृत्तियाँ आमतौर पर ऑफ़लाइन PC प्रोग्रामिंग के माध्यम से होती हैं। फिर जब कर्मचारी रोबोट और RTU को इंस्टॉल करते हैं, तो प्रोग्रामिंग सॉफ़्टवेयर कोड बनाता है जो नियंत्रणों पर लोड होता है। सॉफ़्टवेयर समस्याओं के परीक्षण के लिए RTU और रोबोट को प्रोग्राम किए गए पथों के माध्यम से चलाता है। इसके बाद इंस्टॉलर रोबोट के ग्रिपर, कटर या एंड इफ़ेक्टर को अंतरिक्ष में जॉब-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 प्रक्षेपवक्र को पॉलिश कर सकते हैं - एक तेजी से आम तरीका।

चेतावनी: आरटीयू रोबोट अंशांकन को जटिल बनाते हैं
भौतिक सेटअप के बाद, RTU और रोबोट को कैलिब्रेशन की आवश्यकता होती है। समस्या यह है कि RTU के साथ जोड़े गए औद्योगिक रोबोट अक्सर दोहराए जाने योग्य लेकिन सटीक चाल नहीं बनाते हैं, इसलिए आउटपुट गति उत्पन्न करते हैं जो सिमुलेशन अनुमानों से भिन्न होती है। अकेले, औद्योगिक रोबोट औसतन 0.1 मिमी से 0.01 मिमी की एकतरफा दोहराव क्षमता रखते हैं। विशिष्ट अक्ष शून्य-बैकलैश गियरहेड और मोटर को जोड़ते हैं, और एक नियंत्रक उच्च-रिज़ॉल्यूशन एनकोडर के साथ उन सभी को ट्रैक करता है। आउटपुट गति सटीकता को और बढ़ाना महंगा हो जाता है, क्योंकि असेंबली और गियरिंग जैसे घटक खोई हुई गति (ज्यादातर यांत्रिक अनुपालन के कारण) पेश करते हैं। इसलिए, नियंत्रणों को अक्सर कुछ मामलों में मिलीमीटर के पैमाने पर स्थितिगत त्रुटि के लिए क्षतिपूर्ति करनी चाहिए।

पारंपरिक रोबोट अंशांकन में महंगे लेजर संरेखण का उपयोग किया जाता है। कभी-कभी यह आउटपुट त्रुटि को बीस गुना कम कर सकता है। अन्यथा, रोबोट निर्माता फ़ैक्टरी अंशांकन प्रदान करते हैं। समर्पित रोबोट-अंशांकन कंपनियाँ ऐसी सेवाएँ भी प्रदान करती हैं जो समग्र रोबोट-सटीक आउटपुट पर अतिरिक्त RTU के प्रभाव को ध्यान में रख सकती हैं। अन्यथा, दोहरे कैमरे वाले सेंसर ऑप्टिक्स और विशेष प्रकाश व्यवस्था के माध्यम से जांच 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।