हाई-स्पीड पिक-एंड-प्लेस अनुप्रयोगों के लिए व्यापक स्वचालन डिजाइन करना मोशन इंजीनियरों के सामने आने वाले सबसे चुनौतीपूर्ण कार्यों में से एक है। जैसे-जैसे रोबोटिक सिस्टम अधिक जटिल होते जाते हैं और उत्पादन दरें बढ़ती जाती हैं, सिस्टम डिजाइनरों को नवीनतम प्रौद्योगिकियों के साथ बने रहना चाहिए या इष्टतम डिजाइन से कम निर्दिष्ट करने का जोखिम उठाना चाहिए। आइए उपलब्ध कुछ नवीनतम तकनीकों और घटकों की समीक्षा करें, साथ ही इस पर भी बारीकी से नज़र डालें कि उनका उपयोग कहाँ होता है।

रोबोट हथियार कॉम्पैक्ट डिज़ाइन के अनुरूप हैं

औद्योगिक रोबोट के हथियार आमतौर पर हल्के होने के लिए नहीं जाने जाते हैं। बल्कि, अधिकांश के पास पर्याप्त निर्माण हैं जिन्हें भारी एंड-ऑफ़-आर्म टूलींग का समर्थन करना चाहिए। मजबूत डिज़ाइन के फायदों के बावजूद, ये रोबोटिक भुजाएँ नाजुक अनुप्रयोगों के लिए बहुत भारी और बोझिल हैं। हल्के कार्यों के लिए फुर्तीली भुजाओं को अधिक उपयुक्त बनाने के लिए, जर्मनी के कोलोन में काम कर रहे इगस इंक के इंजीनियरों ने छोटे भार को एक जिब के चारों ओर घुमाने की अनुमति देने के लिए एक बहु-अक्ष जोड़ विकसित करने की योजना बनाई। नया जोड़ नाजुक पिक-एंड-प्लेस अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है जहां ग्रिपर बल को आवश्यकतानुसार समायोजित किया जा सकता है।

लचीलापन और हल्का वजन नए जोड़ के लिए प्रमुख डिजाइन पैरामीटर हैं, जिसमें प्लास्टिक और केबल नियंत्रण शामिल हैं। संक्षेप में, केबलों को FAULHABER कॉम्पैक्ट ब्रशलेस डीसी सर्वोमोटर्स द्वारा बांह के कंधे के जोड़ से ले जाया जाता है, जो बांह में जड़ता को रोकता है, गतिशील गति की सुविधा देता है, और डिज़ाइन पदचिह्न को कम करता है।

इंजीनियरों ने अपना अधिकांश डिज़ाइन मानव कोहनी के जोड़ पर आधारित किया है, इसलिए दो डीओएफ - रोटेशन और कुंडा - को एक ही जोड़ में जोड़ दिया जाता है। मानव बांह के समान, रोबोट बांह का सबसे कमजोर हिस्सा हड्डियां (रोबोट बांह की बॉडी ट्यूब) या मांसपेशियां (ड्राइव मोटर) नहीं है, बल्कि टेंडन हैं, जो शक्ति स्थानांतरित करते हैं। यहां, उच्च-तनाव नियंत्रण केबल 3,000 से 4,000 N/mm2 की तन्य शक्ति वाली सुपर-मजबूत UHMW-PE पॉलीथीन सामग्री से बने होते हैं। पिक-एंड-प्लेस एप्लिकेशन जैसे पारंपरिक रोबोट आर्म फ़ंक्शंस से परे, जोड़ विशेष कैमरा फिटिंग, सेंसर या अन्य उपकरणों के लिए भी उपयुक्त है जहां हल्के निर्माण की आवश्यकता होती है। उच्च परिशुद्धता के लिए प्रत्येक जोड़ में एक चुंबकीय कोण स्थिति सेंसर बनाया गया है।

इलेक्ट्रॉनिक रूप से कम्यूटेटेड सर्वोमोटर्स में गतिशील उपयोग के लिए उपयुक्त कम गति वाला द्रव्यमान होता है: 24 वीडीसी ऑपरेटिंग वोल्टेज बैटरी पावर के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो मोबाइल अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए महत्वपूर्ण है, जबकि 97 एमएनएम मोटर टॉर्क व्यास-अनुरूप ग्रहीय गियरहेड्स को आवश्यक मूल्यों तक बढ़ाता है। भुजा संचालन. इसके अलावा, इन ब्रशलेस ड्राइव में रोटर बेयरिंग के अलावा कोई घिसा-पिटा घटक नहीं होता है, जो हजारों घंटों की सेवा जीवन सुनिश्चित करता है।

रैखिक गति प्रणाली प्रयोगशाला स्वचालन को गति देती है

पारंपरिक पैकेजिंग और असेंबली संचालन से परे, हाई-स्पीड लैब ऑटोमेशन में पिक-एंड-प्लेस का भी प्रसार हो रहा है। प्रतिदिन लाखों बैक्टीरिया नमूनों में हेराफेरी करने की कल्पना करें और आपको अंदाज़ा हो जाएगा कि आज की बायोटेक प्रयोगशालाओं से क्या संभालने की अपेक्षा की जाती है। एक सेटअप में, एक उन्नत रैखिक गति प्रणाली RoToR नामक एक बायोटेक प्रयोगशाला रोबोट को प्रति घंटे 200,000 से अधिक नमूनों की रिकॉर्ड-ब्रेकिंग गति पर कोशिकाओं के सरणियों को पिन करने में सक्षम कर रही है। RoToR सिंगर इंस्ट्रूमेंट्स, समरसेट, यूके से है, और इसका उपयोग आनुवंशिक, जीनोम और कैंसर अनुसंधान के लिए एक बेंचटॉप स्वचालन प्रणाली के रूप में किया जाता है। इनमें से एक रोबोट अक्सर कई अलग-अलग प्रयोगशालाओं को सेवा प्रदान करता है, जिसमें वैज्ञानिक प्रतिकृति बनाने, संभोग करने, पुन: सरणी बनाने और बैक्टीरिया और खमीर पुस्तकालयों का बैकअप लेने के लिए कम समय के स्लॉट आरक्षित करते हैं।

एक वास्तविक समय नियंत्रक तीन गति अक्षों को संभालता है जो रोबोट की पॉइंट-टू-पॉइंट पिनिंग चालों के साथ-साथ एक नमूना-हैंडलिंग अक्ष को समन्वयित करता है, और रोबोट के जीयूआई के साथ इंटरफेस भी करता है। इसके अलावा, नियंत्रक सभी I/O चैनलों का प्रबंधन भी करता है।

नियंत्रक के अलावा, बाल्डोर ने एक रैखिक सर्वोमोटर और ड्राइव और तीन एकीकृत स्टेपर मोटर और ड्राइव मॉड्यूल की भी आपूर्ति की। रोबोट एक रैखिक सर्वोमोटर अक्ष के साथ स्रोत से गंतव्य प्लेटों तक बिंदु-से-बिंदु स्थानांतरण करता है जो मशीन की चौड़ाई के साथ चलता है। यह अक्ष दो-अक्ष स्टेपर मोटर हेड का समर्थन करता है जो पिनिंग क्रिया को नियंत्रित करता है। वास्तव में, संयुक्त XYZ गति एक जटिल पेचदार गति का उपयोग करके नमूनों को हिला भी सकती है। अलग स्टेपर मोटर अक्ष पिनहेड्स के लोडिंग तंत्र को नियंत्रित करता है। वायवीय ग्रिपर और रोटेटर अन्य मशीन गतिविधियों को नियंत्रित करते हैं, जैसे ऑपरेशन की शुरुआत और अंत में पिनहेड्स को उठाना और निपटान करना।

सिंगर ने मूल रूप से मुख्य अनुप्रस्थ अक्ष के लिए एक वायवीय ड्राइव का उपयोग करने का इरादा किया था, लेकिन यह डिज़ाइन वांछित स्थिति रिज़ॉल्यूशन या गति प्रदान नहीं कर सका, और प्रयोगशाला वातावरण के लिए बहुत शोर था। तभी इंजीनियरों ने रैखिक मोटरों पर विचार करना शुरू किया। बाल्डोर ने रैखिक ट्रैक में यांत्रिक संशोधनों के साथ एक कस्टम ब्रशलेस रैखिक सर्वोमोटर बनाया, जिससे इसे इसकी लंबाई के बजाय केवल इसके सिरों पर समर्थित किया जा सके - इसलिए मोटर का फोर्सर एक एक्स-अक्ष गैन्ट्री के रूप में कार्य करता है जो वाई और जेड अक्षों को ले जाता है। अंत में, रैखिक मोटर का चुंबक डिज़ाइन सुचारू गति की अनुमति देने के लिए कॉगिंग को कम करता है।