कार्तीय निर्देशांक ज्यामिति त्रि-आयामी अंतरिक्ष को एक सरल, समझने में आसान संख्यात्मक प्रणाली में दर्शाने की एक उत्कृष्ट विधि है। त्रि-आयामी अंतरिक्ष के लिए कार्तीय प्रणाली में, तीन निर्देशांक अक्ष होते हैं जो एक-दूसरे के लंबवत (लंबकोणीय अक्ष) होते हैं और मूल बिंदु पर मिलते हैं।

तीन अक्षों को सामान्यतः x-अक्ष, y-अक्ष और z-अक्ष कहा जाता है। त्रि-आयामी अंतरिक्ष में किसी भी बिंदु को तीन संख्याओं (x, y, z) द्वारा दर्शाया जाता है। X, x-अक्ष के अनुदिश मूल बिंदु से बिंदु की दूरी को दर्शाता है, y, y-अक्ष के अनुदिश मूल बिंदु से दूरी को दर्शाता है, और z, z-अक्ष के अनुदिश मूल बिंदु से दूरी को दर्शाता है।

कार्टेशियन (गैन्ट्री) रोबोट

मेकाट्रॉनिक रोबोट जो गति के लिए रैखिक अक्षों का उपयोग करते हैं, उन्हें कार्टेशियन रोबोट, रैखिक रोबोट या गैन्ट्री रोबोट कहा जाता है। गैन्ट्री रोबोट गैन्ट्री क्रेन जैसे दिखते हैं और उसी तरह काम करते हैं। लेकिन गैन्ट्री रोबोट केवल उठाने और गति करने तक ही सीमित नहीं हैं। इनमें आवश्यकतानुसार कस्टम कार्यक्षमता भी हो सकती है।

कार्टेशियन रोबोट में एक ऊपरी संरचना होती है जो क्षैतिज तल में गति को नियंत्रित करती है और एक रोबोटिक भुजा होती है जो ऊर्ध्वाधर गति को सक्रिय करती है। इन्हें xy अक्षों या xyz अक्षों में गति करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। रोबोटिक भुजा को मचान पर रखा जाता है और इसे क्षैतिज तल में गति दी जा सकती है। रोबोटिक भुजा के सिरे पर एक इफ़ेक्टर या मशीन टूल लगा होता है, जो उस कार्य पर निर्भर करता है जहाँ इसका उपयोग किया जाता है।

यद्यपि कार्टेशियन रोबोट और गैन्ट्री रोबोट का उपयोग एक दूसरे के स्थान पर किया जाता है, गैन्ट्री रोबोट में आम तौर पर दो एक्स-अक्ष होते हैं, जबकि कार्टेशियन रोबोट में दो/तीन अक्षों में से केवल एक ही होगा (कॉन्फ़िगरेशन के अनुसार)।

 

वे कैसे कार्य करते हैं?

कार्टेशियन रोबोट केवल रैखिक गति से चलते हैं, आमतौर पर सर्वोमोटर ड्राइव के माध्यम से। विशिष्ट अनुप्रयोग के अनुसार प्रयुक्त रैखिक एक्चुएटर विभिन्न रूपों में हो सकते हैं। ड्राइव सिस्टम बेल्ट-चालित, केबल-चालित, स्क्रू-चालित, वायवीय-चालित, रैक-एंड-पिनियन-चालित, या रैखिक-मोटर-चालित हो सकता है। कुछ निर्माता पूरी तरह से पूर्व-निर्मित कार्टेशियन रोबोट प्रदान करते हैं जिन्हें बिना किसी संशोधन के कार्यान्वित किया जा सकता है। अन्य निर्माता विभिन्न घटकों को मॉड्यूल के रूप में प्रस्तुत करते हैं, जिससे उपयोगकर्ता अपने विशिष्ट उपयोग के अनुसार इन मॉड्यूल के संयोजन को कार्यान्वित कर सकते हैं।

रोबोटिक भुजाएँ स्वयं "दृष्टि" से युक्त हो सकती हैं या संचालन में "अंध" भी हो सकती हैं। इन्हें प्रकाश संवेदकों या कैमरों से जोड़ा जा सकता है ताकि किसी क्रिया को करने से पहले वस्तुओं की पहचान की जा सके। उदाहरण के लिए, कार्टेशियन रोबोट का उपयोग प्रयोगशालाओं में नमूने लेने और स्थानांतरित करने के लिए किया जा सकता है। कंप्यूटर-सहायता प्राप्त दृष्टि का उपयोग टेस्ट ट्यूब, पिपेट या स्लाइड को पहचानने के लिए किया जा सकता है और भुजा कैमरे से प्राप्त स्थिति डेटा के अनुसार वस्तु को पकड़ सकती है।

छह-अक्षीय रोबोट जैसी अन्य रोबोटिक प्रणालियों की तुलना में कार्टेशियन रोबोट का लाभ यह है कि इन्हें प्रोग्राम करना बहुत आसान है। एक एकल गति नियंत्रक कार्टेशियन रोबोट के गति तर्क को नियंत्रित कर सकता है। इन रोबोटों की गति केवल रैखिक होती है, जिससे नियंत्रण आसान हो जाता है। कार्टेशियन रोबोटों के गति नियंत्रण के लिए PLC और माइक्रोचिप्स के जटिल समूह की आवश्यकता नहीं होती। यही विशेषता रोबोट की गति को प्रोग्राम करना आसान बनाती है।

 

विशेषताएँ और लाभ

कार्टेशियन रोबोट्स की पेलोड वहन क्षमता उनके समकक्ष छह-अक्ष रोबोट्स की तुलना में ज़्यादा होती है। यह, रैखिक रोबोट्स के लिए कम लागत और प्रोग्रामिंग में आसानी के साथ मिलकर, उन्हें कई तरह के औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है। गैन्ट्री रोबोट्स, जो मूलतः सहायक मचान वाले कार्टेशियन रोबोट्स होते हैं, और भी ज़्यादा पेलोड ले जा सकते हैं। मौजूदा तंत्र में संगत मॉड्यूल्स जोड़कर रैखिक रोबोट्स की गति की सीमा को बढ़ाया जा सकता है। कार्टेशियन रोबोट्स की यह मॉड्यूलरिटी उन्हें ज़्यादा बहुमुखी बनाती है और औद्योगिक परिवेश में इनका जीवनकाल लंबा होता है।

कार्टेशियन रोबोट अपने रोटरी समकक्षों की तुलना में उच्च स्तर की सटीकता और परिशुद्धता प्रदर्शित करते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि इनमें केवल रैखिक गति होती है और रोटरी गति को समायोजित करने की आवश्यकता नहीं होती। कार्टेशियन रोबोट की सहनशीलता माइक्रोमीटर (μm) तक हो सकती है, जबकि छह-अक्ष वाले रोबोट की सहनशीलता आमतौर पर मिलीमीटर (mm) तक होती है।

 

कार्टेशियन रोबोट के लिए अनुप्रयोग

बहुमुखी प्रतिभा, कम लागत और प्रोग्रामिंग में आसानी के कारण कार्टेशियन रोबोट औद्योगिक क्षेत्रों में कई अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। आइए, इनमें से कुछ पर एक नज़र डालें।

• चुनें और रखें:रोबोटिक भुजा में कुछ प्रकार के विज़न उपकरण लगे होते हैं जो कैरोसेल या कन्वेयर बेल्ट से विभिन्न घटकों की पहचान करते हैं। यह भुजा इन वस्तुओं को उठाकर अलग-अलग डिब्बों में अलग-अलग रख सकती है। चुनने और अलग करने का काम एक ही रोबोटिक भुजा से किया जा सकता है।
• प्रक्रिया-दर-प्रक्रिया स्थानांतरण:उत्पादन लाइन में कई बार ऐसी परिस्थितियाँ आती हैं जब प्रक्रिया के दौरान माल को एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित करना पड़ता है। यह कार्य दोहरे-चालित रैखिक रोबोटों का उपयोग करके किया जा सकता है। इन्हें शेष प्रक्रिया के आधार पर विज़न सिस्टम या समय-तुल्यकालन के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है।
• संयोजन प्रणाली:जब किसी उत्पाद के भागों को जोड़ने के लिए एक ही चरण को बार-बार दोहराना पड़ता है, तो कार्यों को स्वचालित करने के लिए रैखिक रोबोट का उपयोग किया जा सकता है।
• चिपकने वाले पदार्थों और सीलेंट का अनुप्रयोग:कई उत्पादन प्रक्रियाओं में पुर्जों के बीच चिपकाने वाले पदार्थ या सीलेंट का प्रयोग शामिल होता है। इसका उपयोग बड़े ऑटोमोबाइल निर्माण से लेकर छोटे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के उत्पादन तक में किया जाता है। चिपकाने वाले पदार्थ और सीलेंट को बहुत सटीक मात्रा में और सही जगह पर लगाना होता है। रैखिक रोबोट के रोबोटिक आर्म को एक उच्च-परिशुद्धता वाले द्रव डिस्पेंसर से जोड़ा जा सकता है और चिपकाने वाले पदार्थ और सीलेंट को उच्च सटीकता के साथ लगाया जा सकता है।
• पैलेटाइज़िंग और डिपैलेटाइज़िंग:पैकिंग में सामान को आसानी से ले जाने के लिए पैलेट का इस्तेमाल किया जाता है। कार्टेशियन रोबोट का इस्तेमाल पैलेट पर सामान रखने और उन्हें पैलेट से निकालने, दोनों ही कामों को स्वचालित करने के लिए किया जा सकता है।
• सीएनसी मशीन टूलींग:कंप्यूटर संख्यात्मक नियंत्रण-आधारित मशीनों का उपयोग इंजीनियरिंग डिज़ाइन सॉफ़्टवेयर में बनाए गए डिज़ाइनों के अनुसार उत्पाद बनाने के लिए किया जाता है। सीएनसी मशीनें व्यापक रूप से रैखिक रोबोट का उपयोग करती हैं, जिनमें रोबोटिक भुजाओं से जुड़े विभिन्न उपकरण होते हैं।
• परिशुद्धता स्पॉट वेल्डिंग:कुछ निर्माण प्रक्रियाओं में विशिष्ट वेल्डिंग की आवश्यकता होती है। वेल्डिंग आर्म्स वाले रैखिक रोबोट कार्य सतह पर सटीक स्थानों पर सटीक वेल्डिंग कर सकते हैं। माइक्रोमीटर (μm) रेंज में उच्च स्तर की सहनशीलता ऐसे अनुप्रयोगों में सहायक होती है।

रैखिक रोबोट के और भी कई औद्योगिक अनुप्रयोग हैं। इनमें डिस्पेंसिंग एजेंट, असेंबलर और टेस्टर आधारित मशीनें, इंसर्शन यूनिट, स्टैकिंग डिवाइस, सीलिंग ऑटोमेशन, मटेरियल हैंडलिंग, भंडारण और पुनर्प्राप्ति, कटिंग, स्क्राइबिंग और सॉर्टिंग शामिल हैं।