الروبوتات الصناعيةتُستخدم على نطاق واسع في الصناعات التحويلية، مثل صناعة السيارات والأجهزة الكهربائية والأغذية. فهي تُغني عن عمليات التشغيل الآلية المتكررة، وهي نوع من الآلات التي تعتمد على قوتها وقدراتها على التحكم الذاتي لإنجاز وظائف متنوعة. كما أنها تستجيب للأوامر البشرية، وتعمل وفقًا لبرامج مُعدّة مسبقًا. لنتحدث الآن عن المكونات الأساسية للروبوتات الصناعية.
1.الجسم الرئيسي
يتكون الجسم الرئيسي من قاعدة الآلة والمشغل، بما في ذلك الذراع العلوي والسفلي والمعصم واليد، مما يُشكل نظامًا ميكانيكيًا متعدد درجات الحرية. بعض الروبوتات مزودة أيضًا بآليات مشي. تتمتع الروبوتات الصناعية بست درجات حرية أو أكثر، وعادةً ما يتمتع المعصم بدرجة حرية تتراوح بين درجة واحدة وثلاث درجات.
2. نظام القيادة
يُقسّم نظام قيادة الروبوتات الصناعية إلى ثلاثة أنواع حسب مصدر الطاقة: هيدروليكي، هوائي، وكهربائي. وحسب الحاجة، يُمكن دمج هذه الأنواع الثلاثة من أنظمة القيادة، أو تشغيلها بشكل غير مباشر بواسطة آليات نقل حركة ميكانيكية، مثل الأحزمة المتزامنة، وسلاسل التروس، والتروس. يحتوي نظام القيادة على جهاز طاقة وآلية نقل حركة تُمكّن المُشغّل من تنفيذ الإجراءات المُناسبة. تتميز أنظمة القيادة الأساسية الثلاثة هذه بخصائصها الخاصة، ويُعدّ نظام القيادة الكهربائي هو النظام السائد.
بسبب القبول الواسع النطاق لمحركات السيرفو ذات عزم الدوران العالي والمنخفضة القصور الذاتي ومحركات السيرفو الداعمة لها (عاكسات التيار المتردد، ومعدلات عرض النبضة للتيار المستمر). لا يتطلب هذا النوع من الأنظمة تحويل الطاقة، وهو سهل الاستخدام، وحساس للتحكم. تحتاج معظم المحركات إلى تركيب آلية نقل دقيقة خلفها: مخفض السرعة. تستخدم أسنانه محول سرعة الترس لتقليل عدد الدورات العكسية للمحرك إلى العدد المطلوب من الدورات العكسية، والحصول على جهاز عزم دوران أكبر، وبالتالي تقليل السرعة وزيادة عزم الدوران. عندما يكون الحمل كبيرًا، فإن زيادة قوة محرك السيرفو بشكل عشوائي ليست فعالة من حيث التكلفة. يمكن تحسين عزم الدوران الناتج بواسطة المخفض ضمن نطاق السرعة المناسب. يكون محرك السيرفو عرضة للحرارة والاهتزازات منخفضة التردد عند التشغيل منخفض التردد. العمل المتكرر طويل الأمد لا يساعد على ضمان تشغيله بدقة وموثوقية. يُمكّن وجود محرك تخفيض دقيق محرك السيرفو من العمل بسرعة مناسبة، وتعزيز صلابة هيكل الآلة، وزيادة عزم الدوران. يوجد حاليًا نوعان رئيسيان من مُخفِّضات السرعة: مُخفِّض التوافقيات ومُخفِّض السرعة العكسية.
3. نظام التحكم
يُعد نظام التحكم في الروبوت بمثابة عقل الروبوت، وهو العامل الرئيسي الذي يحدد وظيفته وأدائه. يرسل نظام التحكم إشارات الأوامر إلى نظام القيادة والمشغل وفقًا لبرنامج الإدخال، ويتحكم به. تتمثل المهمة الرئيسية لتقنية التحكم في الروبوتات الصناعية في التحكم في نطاق أنشطة الروبوتات الصناعية، ووضعياتها، ومساراتها، ومدة عملها في بيئة العمل. يتميز هذا النظام ببرمجة بسيطة، وتشغيل قوائم البرامج، وواجهة تفاعل سهلة بين الإنسان والحاسوب، وتوجيهات تشغيل عبر الإنترنت، وسهولة الاستخدام.
يُعد نظام التحكم جوهر الروبوت، والشركات الأجنبية منغلقة بشدة على التجارب الصينية. في السنوات الأخيرة، ومع تطور تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة، ارتفع أداء المعالجات الدقيقة بشكل متزايد، وانخفض سعرها باستمرار. تتوفر الآن معالجات دقيقة 32 بت بسعر يتراوح بين دولار ودولارين أمريكيين في السوق. أتاحت المعالجات الدقيقة منخفضة التكلفة فرصًا جديدة لتطوير وحدات تحكم الروبوتات، مما أتاح تطوير وحدات تحكم روبوتات منخفضة التكلفة وعالية الأداء. ولضمان قدرة النظام على الحوسبة والتخزين الكافية، تتكون وحدات تحكم الروبوتات الآن في الغالب من شرائح ARM قوية، وDSP، وPOWERPC، وIntel، وغيرها.
نظرًا لأن وظائف وميزات الشريحة متعددة الأغراض الحالية لا تلبي تمامًا متطلبات بعض أنظمة الروبوت من حيث السعر والوظيفة والتكامل والواجهة، فإن نظام الروبوت يحتاج إلى تقنية SoC (نظام على شريحة). يمكن أن يؤدي دمج معالج محدد مع الواجهة المطلوبة إلى تبسيط تصميم الدوائر الطرفية للنظام، وتقليل حجمه، وخفض التكاليف. على سبيل المثال، تدمج Actel نواة معالج NEOS أو ARM7 في منتجات FPGA الخاصة بها لتشكيل نظام SoC كامل. فيما يتعلق بوحدات تحكم تكنولوجيا الروبوت، تتركز أبحاثها بشكل رئيسي في الولايات المتحدة واليابان، وهناك منتجات متطورة، مثل DELTATAU في الولايات المتحدة وشركة TOMORI المحدودة في اليابان. يعتمد جهاز التحكم في الحركة الخاص بها على تقنية DSP ويعتمد على بنية مفتوحة تعتمد على الكمبيوتر الشخصي.
4. المؤثر النهائي
المُفعِّل الطرفي هو مُكوِّن مُتصل بالمفصل الأخير من المُناول. ويُستخدم عادةً للإمساك بالأشياء، والتواصل مع آليات أخرى، وأداء المهام المطلوبة. لا يُصمِّم مُصنِّعو الروبوتات أو يبيعون مُفعِّلات طرفية، بل في مُعظم الحالات، يُوفِّرون مُمسكًا بسيطًا فقط. عادةً ما يُركَّب المُفعِّل الطرفي على شفة محاور الروبوت الستة لإنجاز المهام في بيئة مُحدَّدة، مثل اللحام، والطلاء، واللصق، وتحميل وتفريغ القطع، وهي مهام تتطلب من الروبوتات إنجازها.
وقت النشر: ١٨ أغسطس ٢٠٢٤
