कार्टेशियन निर्देशांक ज्यामिति त्रि-आयामी अंतरिक्ष को एक सरल, आसानी से समझ में आने वाली संख्यात्मक प्रणाली में मैप करने की एक उत्कृष्ट विधि है। त्रि-आयामी अंतरिक्ष के लिए कार्टेशियन प्रणाली में, तीन निर्देशांक अक्ष होते हैं जो एक दूसरे के लंबवत (लंबवत 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 मूल बिंदु से x-अक्ष के अनुदिश दूरी को दर्शाता है, y मूल बिंदु से y-अक्ष के अनुदिश दूरी को दर्शाता है और z मूल बिंदु से z-अक्ष के अनुदिश दूरी को दर्शाता है।

कार्टेशियन (गैन्ट्री) रोबोट

गति के लिए रेखीय अक्षों का उपयोग करने वाले मेकाट्रॉनिक रोबोटों को कार्टेशियन रोबोट, लीनियर रोबोट या गैन्ट्री रोबोट कहा जाता है। गैन्ट्री रोबोट दिखने में गैन्ट्री क्रेन के समान होते हैं और उसी तरह काम करते हैं। लेकिन गैन्ट्री रोबोट केवल उठाने और स्थानांतरित करने तक ही सीमित नहीं हैं। आवश्यकतानुसार इनमें विशिष्ट कार्यक्षमताएँ भी जोड़ी जा सकती हैं।

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 संचालित करती है। इन्हें xy अक्ष या xyz अक्ष में गति करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। रोबोटिक भुजा को मचान पर रखा जाता है और इसे क्षैतिज तल में घुमाया जा सकता है। उपयोग के कार्य के आधार पर, रोबोटिक भुजा के सिरे पर एक इफेक्टर या मशीन टूल लगा होता है।

हालांकि कार्टेशियन रोबोट और गैन्ट्री रोबोट का इस्तेमाल एक दूसरे के स्थान पर किया जाता है, गैन्ट्री रोबोट में आमतौर पर दो x-अक्ष होते हैं जबकि कार्टेशियन रोबोट में दो/तीन अक्षों में से केवल एक-एक अक्ष होता है (विन्यास के अनुसार)।

 

वे कैसे कार्य करते हैं?

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

रोबोटिक भुजाओं में दृष्टि क्षमता हो सकती है या वे संचालन के दौरान दृष्टिहीन भी हो सकती हैं। क्रिया करने से पहले वस्तुओं की पहचान करने के लिए उन्हें प्रकाश संवेदकों या कैमरों से जोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, प्रयोगशालाओं में नमूनों को उठाने और स्थानांतरित करने के लिए कार्टेशियन रोबोट का उपयोग किया जा सकता है। कंप्यूटर-सहायता प्राप्त दृष्टि का उपयोग करके टेस्ट ट्यूब, पिपेट या स्लाइड को पहचाना जा सकता है और कैमरा से प्राप्त स्थिति डेटा के अनुसार भुजा वस्तु को पकड़ सकती है।

अन्य रोबोटिक प्रणालियों, जैसे कि छह-अक्षीय रोबोटों की तुलना में कार्टेशियन रोबोटों का लाभ यह है कि इन्हें प्रोग्राम करना बहुत आसान होता है। एक ही मोशन कंट्रोलर कार्टेशियन रोबोट के मूवमेंट लॉजिक को नियंत्रित कर सकता है। इन रोबोटों में केवल रैखिक गति होती है, जिससे नियंत्रण आसान हो जाता है। कार्टेशियन रोबोटों के मोशन कंट्रोल के लिए जटिल पीएलसी और माइक्रोचिप्स की आवश्यकता नहीं होती है। यही विशेषता रोबोट के मूवमेंट को प्रोग्राम करना आसान बनाती है।

 

विशेषताएं और लाभ

कार्टेशियन रोबोट अपने समकक्ष छह-अक्षीय रोबोटों की तुलना में अधिक भार वहन क्षमता रखते हैं। लीनियर रोबोटों की कम लागत और प्रोग्रामिंग में आसानी के कारण ये विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। गैन्ट्री रोबोट, जो मूल रूप से सहायक ढाँचे वाले कार्टेशियन रोबोट होते हैं, और भी अधिक भार वहन कर सकते हैं। लीनियर रोबोटों की गति सीमा को मौजूदा तंत्र में संगत मॉड्यूल जोड़कर बढ़ाया जा सकता है। कार्टेशियन रोबोटों की यह मॉड्यूलरिटी उन्हें अधिक बहुमुखी बनाती है और औद्योगिक परिवेश में उनका जीवनकाल भी लंबा होता है।

घूर्णनशील रोबोटों की तुलना में कार्तीय रोबोट उच्च स्तर की सटीकता और परिशुद्धता प्रदर्शित करते हैं। इसका कारण यह है कि इनमें केवल रेखीय गति होती है और घूर्णी गति की आवश्यकता नहीं होती। कार्तीय रोबोटों में माइक्रोमीटर (μm) की सीमा तक की सहनशीलता हो सकती है, जबकि छह-अक्षीय रोबोटों में आमतौर पर मिलीमीटर (mm) की सीमा तक की सहनशीलता होती है।

 

कार्टेशियन रोबोट के लिए अनुप्रयोग

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

• चुनें और रखें:रोबोटिक भुजा में एक प्रकार का दृष्टि उपकरण लगा होता है जो कैरोसेल या कन्वेयर बेल्ट से विभिन्न घटकों की पहचान करता है। यह भुजा इन वस्तुओं को उठा सकती है और उन्हें अलग-अलग डिब्बों में छांट सकती है। वस्तुओं को उठाने और छांटने का कार्य एक ही रोबोटिक भुजा द्वारा किया जा सकता है।
• एक प्रक्रिया से दूसरी प्रक्रिया में स्थानांतरण:उत्पादन लाइन में कई बार ऐसा होता है कि प्रक्रियाधीन वस्तुओं को एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है। यह कार्य ड्यूल-ड्राइव लीनियर रोबोट की मदद से किया जा सकता है। प्रक्रिया के बाकी हिस्सों के आधार पर इन्हें विज़न सिस्टम या टाइम-सिंक्रोनाइज़ेशन के साथ उपयोग किया जा सकता है।
• संयोजन प्रणाली:जब किसी उत्पाद के पुर्जों को जोड़ने के लिए एक ही प्रक्रिया को बार-बार दोहराना पड़ता है, तो इन कार्यों को स्वचालित करने के लिए लीनियर रोबोट का उपयोग किया जा सकता है।
• चिपकने वाले पदार्थों और सीलेंट का अनुप्रयोग:कई उत्पादन प्रक्रियाओं में पुर्जों के बीच चिपकने वाले पदार्थ या सीलेंट लगाने की आवश्यकता होती है। इसका उपयोग बड़े ऑटोमोबाइल निर्माण से लेकर छोटे इलेक्ट्रॉनिक गैजेट उत्पादन तक में किया जाता है। चिपकने वाले पदार्थों और सीलेंट को बहुत सटीक मात्रा में और सही स्थान पर लगाना होता है। लीनियर रोबोट की रोबोटिक भुजा को उच्च परिशुद्धता वाले द्रव डिस्पेंसर से जोड़ा जा सकता है, जिससे चिपकने वाले पदार्थों और सीलेंट को उच्च सटीकता के साथ लगाया जा सकता है।
• पैलेट लगाना और पैलेट हटाना:पैकिंग में सामान को आसानी से एक जगह से दूसरी जगह ले जाने के लिए पैलेट का उपयोग किया जाता है। कार्टेशियन रोबोट का उपयोग पैलेट पर सामान रखने और पैलेट से सामान उतारने, दोनों प्रक्रियाओं को स्वचालित करने के लिए किया जा सकता है।
• सीएनसी मशीन टूलिंग:कंप्यूटर न्यूमेरिक कंट्रोल (सीएनसी) आधारित मशीनों का उपयोग इंजीनियरिंग डिजाइन सॉफ्टवेयर में बनाए गए डिजाइनों के अनुसार उत्पाद बनाने के लिए किया जाता है। सीएनसी मशीनें रोबोटिक भुजाओं से जुड़े विभिन्न उपकरणों के साथ रैखिक रोबोटों का व्यापक रूप से उपयोग करती हैं।
• सटीक स्पॉट वेल्डिंग:कुछ विनिर्माण प्रक्रियाओं में विशेष वेल्डिंग की आवश्यकता होती है। वेल्डिंग आर्म वाले लीनियर 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।

लीनियर रोबोट के कई और औद्योगिक अनुप्रयोग हैं। इनमें एजेंटों का वितरण, असेंबलर और टेस्टर बेस मशीनें, इंसर्शन यूनिट, स्टैकिंग डिवाइस, सीलिंग ऑटोमेशन, मटेरियल हैंडलिंग, भंडारण और पुनर्प्राप्ति, कटिंग, स्क्राइबिंग और सॉर्टिंग शामिल हैं।