انتخاب ربات صنعتی مناسب

ربات‌های صنعتی تکنسین‌هایی انعطاف‌پذیر، چندکاره و قابل برنامه‌ریزی در دو یا چند محور هستند. ربات‌های صنعتی با این هدف طراحی شده‌اند که مواد، متریال، قطعات و ابزار را در حرکاتی متنوع و قابل برنامه‌ریزی، با هدف انجام دادن وظایفی مختلف، جا به جا کنند. به لطف انعطاف‌پذیری آن‌ها، از ربات‌های صنعتی در تمام بخش‌های صنعت استفاده می‌شود.

این مطلب، یک راهنمای خرید است و در این مطلب فقط به ربات‌های صنعتی می‌پردازیم. ربات‌های خدماتی و بازرسی، در مقالاتی دیگر بررسی خواهند شد.

چطور یک ربات صنعتی انتخاب کنیم؟

معیار اصلی در انتخاب یک ربات صنعتی، زمینه یا حوزه‌ی کاربردی است.

بسته به وظیفه‌ی اصلی ربات، چهار نوع ربات می‌توانید انتخاب کنید: مفصلی (بند بند)، دکارتی (کارتزین)، SCARA یا موازی.

هر یک از این ربات‌ها، مزایا و محدودیت‌های مخصوص به خود را دارند، مواردی همچون تعداد محورها، حداکثر ظرفیت بار (ظرفیت ترابری یا payload) و بُرد (رِنج).

هر یک از معیارها به شما کمک می‌کند که انتخاب بهتری انجام دهید.

انواع اصلی ربات‌های صنعتی:

٭ ربات‌های دکارتی.

٭ ربات‌های SCARA.

٭ ربات‌های مفصلی.

٭ ربات‌های دلتا (عنکبوتی).

٭ ربات‌های سیلندری و قطبی (کمتر کاربرد دارد).

چرا یک ربات دکارتی انتخاب کنیم؟

ربات‌های دکارتی (کارتزین) می‌توانند فقط در محورهای خطی حرکت کند، در نتیجه برنامه‌ریزی آن‌ها بسیار ساده است و بسیار سودآور هستند. این ربات‌ها کاملا مناسب وظایف تکرارشونده هستند، مثل ماشین‌های تخلیه بار.

مزیت اصلی این ربات‌ها این است که دقت بالایی در قرار دادن، در تمام محیط کار دارند. به طور مثال، اکثر ماشین‌های اندازه‌گیری مختصاتی با این ساختار، تولید می‌شوند. به علاوه، ماژولار بودن ساختار آن باعث می‌شود که بتوان ربات‌هایی بزرگ تولید کرد که علاوه بر موارد دیگر، تمام ماشین‌ها در یک جزیره، تولید را کنترل می‌کنند.

برخی مثال‌ها از کاربردها، شامل استفاده از ابزار دکارتی برای عملیات مونتاژی است که نیازمند قرارگیری دقیق است، برای کنترل ماشین‌ابزار (بار زدن و تخلیه قطعات کار و تغییر ابزار) و عملیات «بردار و قرار بده» برای ماشین‌های قالب‌گیری تزریقی.

اگر شما با بارهایی کار می‌کنید که سنگین‌تر از متوسط هستند، بهتر است سراغ ربات‌های دروازه‌ای دکارتی بروید. این نوع ربات بزرگ‌تر است و ظرفیت ترابری و بُرد بالاتری دارد.

نمونه‌ای از یک ربات دکارتی WITTMANN BATTENFELD

 معیارهای انتخاب برای ربات دکارتی

٭ حداکثر بار (تا سقف ۵۰۰ کیلوگرم).

٭ بُرد.

٭ خودآموزنده.

٭ دقت.

٭ برنامه‌ریزی آسان.

٭ هزینه پایین.

در چه مواردی بهتر است ربات SCARA انتخاب کنیم؟

ربات‌های SCARA با چرخش روی صفحه‌ای یکسان، در امتداد محورهای عمودی کار می‌کنند. این ربات‌ها سریع‌تر و انعطاف‌پذیرتر از دکارتی هستند.

این ربات‌ها به خصوص به خاطر توانایی خود برای عملیات قراردهی عمودی، تنها با حرکت دادن محور Z معروف هستند.

پیکربندی این ربات‌ها برای ساختارهای ساده و ارزان‌قیمت مناسب هستند. اکثر ربات‌های SCARA تنها با چهار درجه آزادی تولید می‌شوند و مناسب عملیات ساده مونتاژ هستند که نیازمند قابلیت جهت‌یابی قطعه نیستند. برای این وظایف، ربات‌های SCARA دقیق‌تر خواهد بود (تکرارپذیری وظایف) و نسبت به ربات‌های مفصلی، هزینه‌ی کمتری دارند.

از طرفی، اگر شش درجه آزادی برای جهت‌یابی کامل نیاز دارید، بهتر است سراغ ربات مفصلی بروید چون انعطاف‌پذیری عملیاتی بهتری دارد.

ربات OMRON SCARA

 معیارهای انتخاب ربات SCARA

٭ وظایف مونتاژ.

٭ تکرارپذیری.

٭ بُرد.

٭ وظایف جا به جایی و حمل.

بیشتر بخوانید: انتخاب ماشین فرز مناسب

بیشتر بخوانید: راهنمای انتخاب سنسور موقعیت سنج (نقد و بررسی کامل)

چرا ربات مفصلی انتخاب کنیم؟

بازوی مفصلی ربات، طبق اصول بازوی یک انسان عمل می‌کند. این بازو از چندین مفصل تشکیل شده، هر مفصل یک درجه آزادی ارائه می‌کند (از ۴ تا ۷ DOF). این ساختار انعطاف‌پذیر باعث می‌شود که در هر موقعیت و جهتی بتواند دراز شود و کار کند، بدون توجه به موانع موجود.

این ساختار ربات برای طیف وسیعی از کاربردها استفاده می‌شود:

• جوشکاری با قوس الکتریکی (Arc Welding).
• جوشکاری نقطه‌ای (Spot Welding).
• جا به جایی و حمل مواد.
• تغذیه / بار زدن ماشین.

از طرفی، برنامه‌ریزی این ربات‌ها، سخت‌تر و گران‌قیمت‌تر است. این ربات‌ها به شکلی فزاینده، در نسخه ی مبتنی بر همکاری (کوبات) عرضه می‌شوند.

ربات مفصلی KUKA

 معیارهای انتخاب برای ربات‌های مفصلی

٭ حداکثر بار (تا سقف ۲ تن).

٭ بُرد.

٭ تعداد بالای محورها.

٭ مبتنی بر همکاری.

٭ کاربرد رنگ‌آمیزی.

٭ انعطاف‌پذیری.

چرا ربات موازی انتخاب کنیم؟

ربات‌های موازی (Parallel) از متوازی‌الاضلاع‌های مفصلی ساخته می‌شوند که به یک پایه مشترک متصل می‌شوند.

در دسته‌بندی ربات موازی، ربات‌های دلتا (Delta) وجود دارند که به آن‌ها ربات‌های عنکبوتی هم (Spider) گفته می‌شود. این پیکربندی ربات، می‌تواند حرکاتی دقیق و ظریف انجام دهد.

این ربات‌ها حرکاتی داینامیک (پویا) دارند و راه حلی ایده‌آل برای مونتاژ و وظایف بسته‌بندی با ظرفیت ترابری پایین هستند و یا عملیات «بردار و قرار بده» (pick-and-place) روی اشیای سبک (از ۱۰ گرم تا ۱ کیلوگرم). این ربات‌های صنعتی معمولا در صنعت غذا استفاده می‌شود و همچنین در صنایع داروسازی و الکترونیک.

 معیارهای انتخاب برای ربات‌های موازی

ربات موازی PANASONIC

٭ سرعت بالا.

٭ دقت.

٭ وظایف مونتاژ.

٭ بار سبک و کم.

٭ صنعت داروسازی.

٭ صنعت الکترونیک.

٭ صنعت غذا.

چطور تعداد محورهای ربات را انتخاب کنیم؟

تعداد محورهای مورد نیاز، متناسب با پیچیدگی وظیفه‌ی مورد نظر است. به طور مثال، ربات‌های رنگ‌آمیزی در صنعت خودروسازی معمولا نیازمند شش محور هستند. برخی ربات‌ها حتی با ۱۴ محور طراحی می‌شوند، سطحی که با استفاده از دو بازوی هفت محوره در یک ربات ممکن می‌شود. به عنوان یک قانون کلی، باید به خاطر داشته باشید که هر چقدر تعداد محورها بیشتر شود، دقت آن کمتر می‌شود.

برای ربات‌های دلتا، تعداد محورها به ندرت توسط تولیدکنندگان اعلام می‌شود.

رایج‌ترین موارد استفاده این ربات‌ها چیست؟

اکثر ربات‌ها برای کاربردهای مختلف و انعطاف‌پذیر طراحی شده است.

از طرفی، اکثر تولیدکنندگان، ربات‌هایی مخصوص کاربردهای خاص عرضه می‌کنند. این ربات‌ها، تجهیزاتی تخصصی دارند. به طور مثال، ربات‌های جوشکاری عموما دارای مشعل جوشکاری هستند؛ ربات‌های رنگ‌آمیزی عموما ضد آب هستند و سطح حفاظت خاصی دارند؛ ربات‌های پالت‌ساز با ساختاری سخت و محکم طراحی شده‌اند و غیره.

کاربردهای اصلی ربات‌های صنعتی

٭ جوشکاری.

٭ رنگ‌آمیزی.

٭ پالت‌سازی.

٭ بردار و قرار بده (pick-and-place).

٭ جا به جایی و حمل.

چطور ابعاد ربات صنعتی را محاسبه کنیم؟

حداکثر بار (ظرفیت ترابری) یک ربات به واحد کیلوگرم اندازه‌گیری می‌شود. این حداکثر بار، وزنی است که ربات می‌تواند حمل کند و شامل وزن ابزار هم می‌شود (EOAT).

حداکثر ظرفیت ترابری کاملا به کاربرد، محصول و ربات استفاده شده بستگی دارد. در نتیجه در محاسبه‌ی دقیق ابعاد ربات بسیار مهم هستند. سایت DirectIndustry انتخاب شما را ساده‌تر می‌کند و یک فیلتر برای دسته‌بندی ربات‌ها بر اساس حداکثر بار ارائه می‌کند. بُرد یک ربات به میلی‌متر محاسبه می‌شود. حداکثر بُرد ربات، از مرکز ربات تا طولانی‌ترین کشش بازوی ربات اندازه‌گیری می‌شود. حداکثر برد برای هر مدل ربات فرق می‌کند و برای سازگاری ربات با کاربرد آن، حیاتی است که با آن کاربرد هماهنگ باشد. فضای کاری که ربات در آن فعالیت می‌کند، پوشش کاری (work envelope) نام دارد که به بُرد و توانایی بازو بستگی دارد.

جدول مشخصات

٭ حداکثر بار: کیلوگرم.

٭ بُرد: میلی‌متر.

٭ تکرارپذیری: میلی‌متر.

روند بازار: ربات‌های مبتنی بر همکاری (کوبات)

ربات مبتنی بر همکاری KUKA

در بین آخرین پیشرفت‌های رباتیک، ربات‌های مبتنی بر همکاری (کوبات‌ها) قرار دارند که باعث انقلابی در دنیای صنعت شده‌اند.

ربات‌های مبتنی بر همکاری یا کوبات‌ها، ربات‌‌هایی هستند که با محیط خود ارتباط برقرار می‌کنند.

کوبات‌ها می‌توانند در یک فضا در کنار اپراتور انسانی، بدون نیاز به مانع ایمنی کار کنند. این همکاری و هم‌زیستی به این دلیل ممکن شده است که کوبات‌ها، یک مکانیسم ایمنی بسیار دقیق دارند که بر اساس کنترل نیرو و نظارت ثابت بر وقایع اطرافشان محقق می‌شود.  به لطف حس لمسی، دوربین‌های خاص و سیستم‌های ضد برخورد، حرکاتشان را با انسان‌ها و کارگران نزدیک خود هماهنگ می‌کنند تا تضمین شود که حادثه‌ای رخ نمی‌دهد.

مزایای ربات‌های مبتنی بر همکاری شامل هزینه‌های پایین برای ادغام و استارت است. روش یادگیری کوبات‌ها، استفاده و برنامه‌ریزی آن‌ها را ساده می‌کند. کوبات‌ها، انعطاف‌پذیرتر از دیگر ربات‌ها هستند و به راحتی می‌توان آن‌ها را از یک ایستگاه کار به یکی دیگر جا به جا کرد.

عیب اصلی آن‌ها، ظرفیت ترابری پایین آن‌هاست و سرعت عملیاتی آن‌ها نسبت به سایر ربات‌ها پایین‌تر است.

امروز، کوبات‌ها به شکل گسترده در تولید صنعتی استفاده می‌شوند، به خصوص در بخش خودروسازی، بازرسی و جا به جایی و حوزه پزشکی و به خصوص جراحی.

هزینه‌ی یک ربات صنعتی چقدر است؟

بیشتر بخوانید: انتخاب دوزینگ دیسپنسر مناسب

بیشتر بخوانید: انتخاب میکسر بتن (بتونیر)

بیشتر بخوانید: انتخاب کلاه ایمنی مناسب