תכנון אוטומציה מקיפה ליישומי איסוף ומקום במהירות גבוהה הוא בין המשימות המאתגרות ביותר העומדות בפני מהנדסי תנועה. ככל שמערכות רובוטיות הופכות מורכבות יותר ושיעורי הייצור מטפסים יותר ויותר, מעצבי המערכת חייבים לעמוד בקצב הטכנולוגיות החדישות ביותר או סיכון לציין תכנון פחות מיטבי. בואו נסקור כמה מהטכנולוגיות והרכיבים האחרונים הקיימים, ובנוסף לבחון מקרוב היכן הם מוצאים שימוש.

חליפת נשק רובוט עיצובים קומפקטיים

זרועות רובוט תעשייתיות אינן ידועות בדרך כלל כקלות על רגליהם. במקום זאת, לרוב יש קונסטרוקציות משמעותיות שחייבות לתמוך בכלי סוף הזרוע הכבד. למרות היתרונות של עיצוב יציב, הזרועות הרובוטיות הללו כבדות ומגושמות מדי ליישומים עדינים. כדי להפוך את זרועות הזריזות המתאימות יותר למשימות קלות, מהנדסים מ- IGUS Inc., עובדים בקלן, גרמניה, התכוונו לפתח מפרק רב ציר כדי לאפשר לעומסים קטנים להסתובב סביב ג'יב. המפרק החדש מתאים היטב ליישומי איסוף ומקום עדינים שבהם ניתן להתאים את כוח האחיזה לפי הצורך.

גמישות ומשקל קל הם פרמטרים של עיצוב מפתח עבור המפרק החדש, המורכב מבקרות פלסטיק וכבלים. בקיצור, כבלים מועברים ממפרק הכתף של הזרוע על ידי פולאבר קומפקטי DC Servomotors, המונע את האינרציה בזרוע, מאפשר תנועה דינמית וממזער את טביעת הרגל העיצובית.

מהנדסים ביססו חלק גדול מהעיצוב שלהם על מפרק המרפק האנושי, כך ששני DOFs - סיבוב ומסתובב - משולבים למפרק יחיד. בדומה לזרוע אנושית, החלק החלש ביותר של זרוע הרובוט אינו העצמות (צינור גופו של זרוע הרובוט) או שרירים (מנוע הכונן), אלא הגידים, שמעבירים כוח. כאן, כבלי בקרה במתח גבוה עשויים מחומר פוליאתילן UHMW-PE סופר חזק הכולל חוזק מתיחה של 3,000 עד 4,000 N/mM2. מעבר לפונקציות זרוע רובוט מסורתיות כמו יישומי איסוף ומקום, המפרק מתאים היטב גם לאביזרי מצלמה מיוחדים, חיישנים או כלים אחרים שבהם נדרשת בנייה קלה. חיישן מיקום זווית מגנטית מובנה בכל מפרק לדיוק גבוה.

מוטורי הסרוו-מוטוריים הנמצאים אלקטרוניים כוללים מסה נוחה נמוכה המתאימה לשימוש דינמי: מתח ההפעלה 24 VDC מיועד לכוח סוללה, מכריע לשימוש ביישומים ניידים, ואילו מומנט המנוע של 97 MNM מגדיל את ראשי ההילוכים הפלנטריים התואמים בקוטר לערכים הנדרשים עבור פעולת זרוע. מה שכן, לכוננים ללא מברשות אלה אין רכיבים לובשים מלבד נושא הרוטור, מה שמבטיח חיי שירות של עשרות אלפי שעות.

מערכת תנועה ליניארית מהירות מעבדה אוטומציה

מעבר לפעולות אריזה והרכבה מסורתיות, איסוף ומקום מתפשט גם באוטומציה של מעבדה במהירות גבוהה. תאר לעצמך מניפולציה של מיליוני דגימות חיידקים כל יום ותהיה לך מושג באילו מעבדות הביוטק של ימינו צפויות להתמודד. במערך אחד, מערכת תנועה לינארית מתקדמת מאפשרת רובוט מעבדה של ביוטק בשם רוטור למערכי תאים בסיכה במהירויות שבירת שיא של יותר מ- 200,000 דגימות לשעה. רוטור מקורו במכשירי זינגר, סומרסט, בריטניה, ומשמש כמערכת אוטומציה לספסל למחקר גנטי, גנום וסרטן. אחד הרובוטים הללו משרת לעתים קרובות מספר מעבדות שונות, כאשר מדענים שומרים על חריצי זמן קצר לשכפול, הזדווגות, מערך מחדש וגיבוי ספריות חיידקים וספריות שמרים.

בקר בזמן אמת מטפל בשלושת צירי התנועה המתואמים את מהלכי הצמדת הנקודה לנקודה של הרובוט, כמו גם ציר טיפול מדגמי, וגם מתממשק לממשק המשתמש של הרובוט. בנוסף, הבקר מנהל גם את כל ערוצי הקלט/פלט.

מלבד הבקר, בולדור סיפק גם סרוו -מוטורי ליניארי וכונן ושלושה מנוע צעד משולב ומודולי כונן. הרובוט מבצע העברות נקודה לנקודה ממקור לצלחות יעד לאורך ציר סרו-מוטורי ליניארי הפועל ברוחב המכונה. ציר זה תומך בראש מנוע צעד דו-צירי השולט בפעולת ההצמדה. למעשה, תנועת ה- XYZ המשולבת יכולה אפילו לעורר דגימות באמצעות תנועה סלילית מורכבת. ציר מנוע הצעד הנפרד שולט על מנגנון הטעינה של ראש הסיכה. אחיזות פנאומטיות וסובבים שולטים בתנועות מכונות אחרות, כמו איסוף וסילוק של ראשי סיכה בתחילת הפעולות ובסיום הפעולות.

זינגר התכוון במקור להשתמש בכונן פנאומטי לציר הרוחבי הראשי, אך תכנון זה לא יכול היה לספק את רזולוציית המיקום או המהירות הרצויה, והיה רועש מדי לסביבת מעבדה. זה היה כאשר המהנדסים החלו לשקול מנועים ליניאריים. בולדור יצר סרוו-מוטורי ליניארי ללא מברשות בהתאמה אישית עם שינויים מכניים למסלול הליניארי, ומאפשר לתמוך בו רק בקצוות שלו, ולא לאורך אורכו-כך שמסגר המנוע משמש כעיתון ציר X הנושא את צירי ה- Y ו- Z. לבסוף, תכנון המגנט של המנוע הליניארי ממזער את הריגל כדי לאפשר תנועה חלקה.