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

तीन अक्षों को आम तौर पर x-अक्ष, y-अक्ष और z-अक्ष के रूप में संदर्भित किया जाता है। त्रि-आयामी अंतरिक्ष में किसी भी बिंदु को तीन संख्याओं (x, y, z) द्वारा दर्शाया जाता है। X, x-अक्ष के साथ मूल बिंदु से बिंदु की दूरी को दर्शाता है, y, y-अक्ष के साथ मूल बिंदु से दूरी है, और z, z-अक्ष के साथ मूल बिंदु से दूरी है।

कार्टेशियन (गैन्ट्री) रोबोट

मेक्ट्रोनिक रोबोट जो गति के लिए रैखिक अक्षों का उपयोग करते हैं उन्हें कार्टेशियन रोबोट, रैखिक रोबोट या गैंट्री रोबोट कहा जाता है। गैंट्री रोबोट गैंट्री क्रेन के समान दिखते हैं और उसी तरह काम करते हैं। लेकिन गैंट्री रोबोट उठाने और हिलाने के कार्यों तक ही सीमित नहीं हैं। उनमें आवश्यकता के अनुसार कस्टम कार्यक्षमता हो सकती है।

कार्टेशियन रोबोट में एक ओवरहेड संरचना होती है जो क्षैतिज तल में गति को नियंत्रित करती है और एक रोबोटिक भुजा होती है जो ऊर्ध्वाधर रूप से गति को सक्रिय करती है। उन्हें xy अक्ष या xyz अक्ष में चलने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। रोबोटिक भुजा को मचान पर रखा जाता है और इसे क्षैतिज तल में घुमाया जा सकता है। रोबोटिक भुजा में एक प्रभावक या मशीन उपकरण होता है जो भुजा के अंत में जुड़ा होता है जो उस कार्य पर निर्भर करता है जहाँ इसका उपयोग किया जाता है।

यद्यपि कार्टेशियन रोबोट और गैन्ट्री रोबोट का प्रयोग एक दूसरे के स्थान पर किया जाता है, गैन्ट्री रोबोट में सामान्यतः दो x-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, आम तौर पर सर्वोमोटर ड्राइव के माध्यम से। उपयोग किए जाने वाले रैखिक एक्ट्यूएटर विशिष्ट अनुप्रयोग के अनुसार विभिन्न रूपों में हो सकते हैं। ड्राइव सिस्टम बेल्ट-चालित, केबल-चालित, स्क्रू-चालित, वायवीय-चालित, रैक-और-पिनियन-चालित या रैखिक-मोटर-चालित हो सकता है। कुछ निर्माता पूरी तरह से पहले से बने कार्टेशियन रोबोट प्रदान करते हैं जिन्हें बिना किसी संशोधन के लागू किया जा सकता है। अन्य निर्माता मॉड्यूल के रूप में विभिन्न घटक प्रदान करते हैं, जिससे उपयोगकर्ता अपने विशिष्ट उपयोग के मामले के अनुसार इन मॉड्यूल के संयोजन को लागू कर सकता है।

रोबोटिक भुजाएँ स्वयं “दृष्टि” से सुसज्जित हो सकती हैं या संचालन में “अंधी” हो सकती हैं। किसी कार्य को निष्पादित करने से पहले वस्तुओं की पहचान करने के लिए उन्हें प्रकाश संवेदकों या कैमरों से जोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, कार्टेशियन रोबोट का उपयोग प्रयोगशालाओं में नमूनों को चुनने 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 हाथ कैमरे से बताए गए स्थिति डेटा के अनुसार वस्तु को पकड़ सकता है।

छह-अक्ष रोबोट जैसे अन्य रोबोटिक सिस्टम की तुलना में कार्टेशियन रोबोट का लाभ यह है कि उन्हें प्रोग्राम करना बहुत आसान है। एक एकल गति नियंत्रक कार्टेशियन रोबोट के लिए गति तर्क को संभाल सकता है। रोबोट में केवल रैखिक गति होती है, जिससे नियंत्रण आसान हो जाता है। कार्टेशियन रोबोट के गति नियंत्रण के लिए PLC और माइक्रोचिप्स की जटिल सरणी की आवश्यकता नहीं होती है। यही विशेषता रोबोट की गति को प्रोग्राम करना आसान बनाने में मदद करती है।

 

विशेषताएँ और लाभ

कार्टेशियन रोबोट में उनके समकक्ष छह-अक्ष रोबोट की तुलना में अधिक पेलोड ले जाने की क्षमता होती है। यह, रैखिक रोबोट के लिए कम लागत और प्रोग्रामिंग की आसानी के साथ मिलकर उन्हें कई तरह के औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है। गैंट्री रोबोट, जो अनिवार्य रूप से सहायक मचान के साथ कार्टेशियन रोबोट हैं, वे और भी अधिक पेलोड ले जा सकते हैं। रैखिक रोबोट के लिए गति की सीमा को मौजूदा तंत्र में संगत मॉड्यूल जोड़कर बढ़ाया जा सकता है। कार्टेशियन रोबोट में यह मॉड्यूलरिटी उन्हें बहुत अधिक बहुमुखी बनाती है और औद्योगिक सेटिंग में उनका जीवन लंबा होता है।

कार्टेशियन रोबोट अपने रोटरी समकक्षों की तुलना में उच्च स्तर की सटीकता और परिशुद्धता भी प्रदर्शित करते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि उनमें केवल रैखिक गति होती है और उन्हें रोटरी गति को समायोजित करने की आवश्यकता नहीं होती है। कार्टेशियन रोबोट में माइक्रोमीटर (μm) की सीमा में सहनशीलता हो सकती है, जबकि छह-अक्ष रोबोट में आम तौर पर मिलीमीटर (मिमी) की सीमा में सहनशीलता होती है।

 

कार्टेशियन रोबोट के अनुप्रयोग

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

• चुनें और रखें:रोबोटिक भुजा में कुछ अलग तरह के विज़न डिवाइस लगे होते हैं, जो कैरोसेल या कन्वेयर बेल्ट से अलग-अलग घटकों की पहचान करते हैं। भुजा इन वस्तुओं को उठाकर अलग-अलग डिब्बों में रख सकती है। एक ही रोबोटिक भुजा द्वारा पिकिंग और सोरिंग का काम किया जा सकता है।
• प्रक्रिया-दर-प्रक्रिया स्थानांतरण:उत्पादन लाइन में ऐसे कई उदाहरण होंगे जहाँ प्रक्रिया में माल को एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित करने की आवश्यकता होगी। यह दोहरे ड्राइव रैखिक रोबोट का उपयोग करके किया जा सकता है। प्रक्रिया के बाकी हिस्सों के आधार पर उन्हें विज़न सिस्टम या टाइम-सिंक्रोनाइज़ेशन 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।
• चिपकाने वाले पदार्थ और सीलेंट का अनुप्रयोग:कई उत्पादन प्रक्रियाओं में भागों के बीच चिपकने वाले या सीलेंट का उपयोग शामिल होता है। इसका उपयोग बड़े ऑटोमोबाइल विनिर्माण से लेकर छोटे इलेक्ट्रॉनिक गैजेट उत्पादन में किया जाता है। चिपकने वाले और सीलेंट को बहुत सटीक मात्रा में और सही स्थान पर लगाया जाना चाहिए। रैखिक रोबोट के रोबोटिक हाथ को एक उच्च परिशुद्धता द्रव डिस्पेंसर से जोड़ा जा सकता है और चिपकने वाले 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 उत्पादों को पैलेट पर रखने और उन्हें पैलेट से निकालने दोनों 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, जिसमें रोबोटिक भुजाओं से जुड़े विभिन्न उपकरण होते हैं।
• परिशुद्धता स्पॉट वेल्डिंग:कुछ विनिर्माण प्रक्रियाओं में विशेष वेल्डिंग की आवश्यकता होती है। वेल्डिंग आर्म्स वाले रैखिक रोबोट कार्य सतह पर सटीक स्थानों पर सटीक वेल्डिंग प्राप्त कर सकते हैं। माइक्रोमीटर (μm) रेंज में सहनशीलता का उच्च स्तर ऐसे अनुप्रयोगों में सहायक होता है।

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