1. أصل الروبوتات الصناعية. يعود اختراع الروبوتات الصناعية إلى عام 1954، عندما تقدم جورج ديفول بطلب للحصول على براءة اختراع لتحويل الأجزاء القابلة للبرمجة. بعد الشراكة مع جوزيف إنجلبرجر، تأسست شركة يونيميشن، أول شركة روبوتات في العالم، ووُضع أول روبوت قيد الاستخدام على خط إنتاج جنرال موتورز عام 1961، وكان يُستخدم بشكل رئيسي لسحب الأجزاء من آلة الصب. في السنوات التالية، بيعت معظم أجهزة التحكم الهيدروليكية الشاملة (يونيميتس)، والتي استُخدمت في معالجة أجزاء الجسم واللحام النقطي. وقد حقق كلا التطبيقين نجاحًا، مما يشير إلى قدرة الروبوتات على العمل بشكل موثوق وضمان جودة موحدة. وسرعان ما بدأت العديد من الشركات الأخرى في تطوير وتصنيع الروبوتات الصناعية. وهكذا وُلدت صناعة مدفوعة بالابتكار. ومع ذلك، استغرق الأمر سنوات عديدة حتى أصبحت هذه الصناعة مربحة حقًا.
٢. ذراع ستانفورد: إنجازٌ كبير في مجال الروبوتات. صُمم "ذراع ستانفورد" الرائد من قِبل فيكتور شاينمان عام ١٩٦٩ كنموذج أولي لمشروع بحثي. كان شاينمان طالب هندسة في قسم الهندسة الميكانيكية وعمل في مختبر الذكاء الاصطناعي بجامعة ستانفورد. يتميز "ذراع ستانفورد" بست درجات حرية، ويتم التحكم في المُناول الكهربائي بالكامل بواسطة حاسوب قياسي، وهو جهاز رقمي يُسمى PDP-6. يتميز هذا الهيكل الحركي غير المُجسم بمنشور وخمسة مفاصل دوارة، مما يُسهّل حل معادلات الروبوت الحركية، وبالتالي تسريع قوة الحوسبة. تتكون وحدة التشغيل من محرك تيار مستمر، ومحرك توافقي، ومُخفِّض سرعة تروس حفزية، ومقياس جهد، ومقياس سرعة الدوران لتغذية راجعة للموضع والسرعة. تأثر تصميم الروبوت اللاحق بشكل كبير بأفكار شاينمان.
٣. نشأة الروبوت الصناعي المُكهرب بالكامل: في عام ١٩٧٣، أطلقت شركة ASEA (المعروفة الآن باسم ABB) أول روبوت صناعي مُكهرب بالكامل في العالم، IRB-6، يُتحكم فيه بواسطة حاسوب دقيق. يستطيع هذا الروبوت أداء حركة مستمرة في مساره، وهو شرط أساسي لعمليات اللحام القوسي والمعالجة. يُقال إن هذا التصميم أثبت متانته العالية، وأن عمر الروبوت يصل إلى ٢٠ عامًا. في سبعينيات القرن الماضي، انتشرت الروبوتات بسرعة في صناعة السيارات، خاصةً في أعمال اللحام والتحميل والتفريغ.
٤. تصميم ثوري لروبوتات SCARA. في عام ١٩٧٨، طوّر هيروشي ماكينو في جامعة ياماناشي باليابان روبوت التجميع المتوافق انتقائيًا (SCARA). وقد تكيّف هذا التصميم المتميز منخفض التكلفة رباعي المحاور تمامًا مع احتياجات تجميع الأجزاء الصغيرة، إذ سمح هيكله الحركي بحركات ذراع سريعة ومتوافقة. وقد ساهمت أنظمة التجميع المرنة القائمة على روبوتات SCARA، والتي تتميز بتوافقها الجيد مع تصميم المنتجات، بشكل كبير في تطوير المنتجات الإلكترونية والاستهلاكية عالية الإنتاج حول العالم.
5. تطوير روبوتات خفيفة الوزن ومتوازية أدت متطلبات سرعة الروبوت وكتلته إلى تصميمات حركية ونقل مبتكرة. منذ الأيام الأولى، كان تقليل كتلة وقصور هيكل الروبوت هدفًا بحثيًا رئيسيًا. واعتُبرت نسبة الوزن 1:1 إلى وزن اليد البشرية المعيار النهائي. في عام 2006، تم تحقيق هذا الهدف بواسطة روبوت خفيف الوزن من KUKA. وهو ذراع روبوت مضغوط بسبع درجات من الحرية مع قدرات متقدمة للتحكم في القوة. تم استكشاف ومتابعة طريقة أخرى لتحقيق هدف الوزن الخفيف والهيكل الصلب منذ الثمانينيات، وهي تطوير أدوات آلية متوازية. تربط هذه الآلات مؤثراتها النهائية بوحدة قاعدة الآلة عبر 3 إلى 6 أقواس متوازية. تُعد هذه الروبوتات المتوازية مناسبة جدًا للسرعة العالية (مثل الإمساك) والدقة العالية (مثل المعالجة) أو التعامل مع الأحمال العالية. ومع ذلك، فإن مساحة عملها أصغر من مساحة عمل الروبوتات التسلسلية أو الروبوتات ذات الحلقة المفتوحة المماثلة.
6. الروبوتات الديكارتية والروبوتات ثنائية اليدين في الوقت الحاضر، لا تزال الروبوتات الديكارتية مناسبة بشكل مثالي للتطبيقات التي تتطلب بيئة عمل واسعة. بالإضافة إلى التصميم التقليدي باستخدام محاور انتقالية متعامدة ثلاثية الأبعاد، اقترح جودل هيكل إطار أسطواني مسنن في عام 1998. يسمح هذا المفهوم لذراع روبوت واحدة أو أكثر بالتتبع والدوران في نظام نقل مغلق. وبهذه الطريقة، يمكن تحسين مساحة عمل الروبوت بسرعة ودقة عالية. قد يكون هذا مفيدًا بشكل خاص في مجال الخدمات اللوجستية وتصنيع الآلات. يعد التشغيل الدقيق لليدين أمرًا بالغ الأهمية لمهام التجميع المعقدة ومعالجة العمليات المتزامنة وتحميل الأشياء الكبيرة. تم تقديم أول روبوت ثنائي اليدين متزامن متاح تجاريًا بواسطة Motoman في عام 2005. وباعتباره روبوتًا ثنائي اليدين يحاكي مدى وخفة حركة الذراع البشرية، يمكن وضعه في مساحة عمل العمال سابقًا. وبالتالي، يمكن تقليل تكاليف رأس المال. يحتوي على 13 محورًا للحركة: 6 في كل يد، بالإضافة إلى محور واحد للدوران الأساسي.
٧. الروبوتات المتنقلة (AGVs) وأنظمة التصنيع المرنة: في الوقت نفسه، ظهرت المركبات الموجهة آليًا (AGVs) الروبوتية الصناعية. يمكن لهذه الروبوتات المتنقلة التحرك في مساحة العمل أو استخدامها لتحميل المعدات من نقطة إلى نقطة. في مفهوم أنظمة التصنيع المرنة الآلية (FMS)، أصبحت المركبات الموجهة آليًا جزءًا مهمًا من مرونة المسار. في الأصل، اعتمدت المركبات الموجهة آليًا على منصات مُجهزة مسبقًا، مثل الأسلاك أو المغناطيسات المدمجة، للتنقل الحركي. في الوقت نفسه، تُستخدم المركبات الموجهة آليًا ذات الملاحة الحرة في التصنيع والخدمات اللوجستية على نطاق واسع. عادةً ما يعتمد تنقلها على الماسحات الضوئية الليزرية، التي توفر خريطة دقيقة ثنائية الأبعاد للبيئة الفعلية الحالية لتحديد المواقع بشكل مستقل وتجنب العوائق. منذ البداية، كان يُعتقد أن الجمع بين المركبات الموجهة آليًا وأذرع الروبوت قادر على تحميل وتفريغ أدوات الآلة تلقائيًا. ولكن في الواقع، تتمتع هذه الأذرع الروبوتية بمزايا اقتصادية وتكلفة فقط في مناسبات محددة معينة، مثل أجهزة التحميل والتفريغ في صناعة أشباه الموصلات.
8. سبعة اتجاهات رئيسية لتطوير الروبوتات الصناعية اعتبارًا من عام 2007، يمكن تمييز تطور الروبوتات الصناعية بالاتجاهات الرئيسية التالية: 1. خفض التكلفة وتحسين الأداء - انخفض متوسط سعر الوحدة للروبوتات إلى 1/3 من السعر الأصلي للروبوتات المكافئة في عام 1990، مما يعني أن الأتمتة أصبحت أرخص وأرخص.- في الوقت نفسه، تم تحسين معلمات أداء الروبوتات (مثل السرعة وسعة التحميل ومتوسط الوقت بين الأعطال MTBF) بشكل كبير. 2. تكامل تكنولوجيا الكمبيوتر ومكونات تكنولوجيا المعلومات - أدت تكنولوجيا الكمبيوتر الشخصي (PC) والبرمجيات المخصصة للمستهلك والمكونات الجاهزة التي جلبتها صناعة تكنولوجيا المعلومات إلى تحسين فعالية تكلفة الروبوتات بشكل فعال.- الآن، يدمج معظم المصنعين المعالجات القائمة على الكمبيوتر بالإضافة إلى البرمجة والاتصالات والمحاكاة في وحدة التحكم، ويستخدمون سوق تكنولوجيا المعلومات عالية الإنتاجية للحفاظ عليها. ٣. التحكم التعاوني متعدد الروبوتات - يمكن برمجة وتنسيق ومزامنة روبوتات متعددة في الوقت الفعلي من خلال وحدة تحكم، مما يسمح للروبوتات بالعمل معًا بدقة في مساحة عمل واحدة. ٤. الاستخدام الواسع لأنظمة الرؤية - أصبحت أنظمة الرؤية للتعرف على الأشياء وتحديد المواقع ومراقبة الجودة جزءًا متزايدًا من وحدات تحكم الروبوتات. ٥. الشبكات والتحكم عن بُعد - تتصل الروبوتات بالشبكة عبر ناقل المجال أو الإيثرنت لتحسين التحكم والتكوين والصيانة. ٦. نماذج أعمال جديدة - تتيح الخطط المالية الجديدة للمستخدمين النهائيين استئجار الروبوتات أو الاستعانة بشركة متخصصة أو حتى مزود روبوت لتشغيل وحدة روبوت، مما يقلل من مخاطر الاستثمار ويوفر المال. ٧. تعميم التدريب والتعليم - أصبح التدريب والتعلم خدمات مهمة لمزيد من المستخدمين النهائيين للتعرف على الروبوتات. - صُممت مواد ودورات الوسائط المتعددة الاحترافية لتثقيف المهندسين والعمال لتمكينهم من تخطيط وبرمجة وتشغيل وصيانة وحدات الروبوت بكفاءة.
،
وقت النشر: ١٥ أبريل ٢٠٢٥
