ربات صنعتی یک سیستم رباتیک است که برای ساخت و تولید انواع محصولات استفاده میشود. رباتهای صنعتی مورد استفاده در کسب و کارهای امروزی به صورت خودکار، برنامهریزی میشوند و قادر به حرکت در سه یا چند محور هستند. کاربردهای معمول رباتها شامل جوشکاری، نقاشی، مونتاژ، جداسازی قطعات، مکانیابی برای ساخت بردهای مدار چاپی، بسته بندی و برچسب زدن، پالتسازی، بازرسی محصول و آزمایش است.
رایجترین انواع ربات ها برای اتوماسیون صنعتی، شامل رباتهای مفصلی، رباتهای SCARA و رباتهای دکارتی است. با توجه به پیشرفتهای سریع فناوری در رباتیک و اتوماسیون، بخش تولید شاهد افزایش طراحی و توسعه رباتیک در فرآیندهای تولید خود بوده است. از رباتهای صنعتی برای انجام وظایف با دقت و تکرار بالا استفاده میشود که منجر به تولید محصولاتی با کیفیت بالاتر میشود. توانایی رباتهای صنعتی برای کار مداوم و بدون استراحت به تولیدکنندگان در افزایش بازده کمک میکند.
علاوه بر این، رباتها میتوانند در محیطهای خطرناک و زیانآور برای انسان کار کنند؛، بنابراین شرایط کار و ایمنی کارخانههای تولیدی را بهبود میبخشند. مزیتهای استفاده از رباتهای صنعتی در کسب و کارهای امروزی، تولیدکنندگان را ترغیب میکند تا انواع مختلف رباتهای صنعتی را در خط تولید به کار گیرند تا کارایی و سودآوری را افزایش دهند. مهمترین تولیدکنندگان رباتهای صنعتی در دنیا شرکتهای ABB ، FANUC Robotics ، KUKA ، Yaskawa Electric و صنایع سنگین کاوازاکی هستند.
انواع ربات های صنعتی
بر اساس پیکربندی مکانیکی، مکانیزم های رباتیک صنعتی را میتوان به شش نوع اصلی طبقهبندی کرد: رباتهای مفصلی، رباتهای دکارتی، رباتهای SCARA ، رباتهای دلتا، رباتهای قطبی و رباتهای استوانهای. جدا از پیکربندی مکانیکی، رباتهای صنعتی را میتوان بر اساس کنترل حرکت، کنترل منبع تغذیه و خصوصیات بدنی نیز طبقهبندی کرد. در اینجا انواع عمده رباتهای صنعتی بر اساس پیکربندی، مزایا و معایب آنها و زمینههای کاربردی مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
ربات های مفصلی
ربات مفصلی یکی از انواع متداول رباتهای صنعتی است که در پیکربندی مکانیکی خود مانند بازوی انسان عمل میکند. بازو با اتصال مفصل به پایه وصل میشود. تعداد اتصالات چرخشی که پیوندها را در بازو به هم وصل میکند معمولا از دو تا ده مفصل میتواند باشد و هر مفصل یک درجه آزادی برای ربات ایجاد میکند. اتصالات میتوانند موازی یا متعامد باشند. رباتهای مفصلی دارای شش درجه آزادی از رایجترین رباتهای صنعتی هستند زیرا این طرح انعطافپذیری بهینهای را ارائه میدهد.
ربات های دکارتی
رباتهای دکارتی یا کارتزین از پیکربندی مستطیل شکل برخوردار هستند. این نوع ربات های صنعتی دارای سه اتصال پریزماتیک (prismatic) برای حرکت خطی در راستای سه محور عمود بر هم (Y,Xو Z) هستند. این نوع ربات همچنین ممکن است یک مفصل دورانی در end-effector داشته باشد تا حرکت چرخشی را انجام دهد. ربات های دکارتی در بیشتر کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند زیرا انعطافپذیری را در پیکربندی خود ارائه می دهند که کاربرد آنها را برای نیازهای خاص مناسب میسازد.
ربات های اسکارا
ربات های SCARA دارای دو درجه آزادی دورانی است که نسبت به هم موازیاند. درجه آزادی سوم نیز معمولا به صورت پریزماتیک یا دورانی است. شفت های چرخشی به صورت عمودی قرار گرفتهاند و end-effector به انتهای بازو متصل است. ربات های SCARA برای حرکتهای صفحهای بسیار مناسباند و بیشتر برای کاربردهای مونتاژ استفاده می شوند. ربات های SCARA می توانند سریعتر حرکت کنند و ساختار سادهتری نسبت به ربات های استوانهای و دکارتی دارند.
ربات های دلتا
ربات های دلتا نوعی از رباتهای موازی به حساب میروند زیرا در آنها چند لینک به صورت موازی به یک پایه مشترک متصل شدهاند. با توجه به تاثیر مستقیم هر مفصل بر روی نقطه اثر انتهایی، می توان موقعیت اثرگذار را به راحتی با بازوهای آن کنترل کرد که منجر به کار با سرعت زیاد می شود. ربات های دلتا دارای یک فضای کاری (workspace) گنبدی هستند. این رباتها معمولا برای کارهای انتقال سریع و انتخاب یا انتقال محصول استفاده می شوند. رباتهای دلتا توانایی تحمل نیروی زیادی ندارند.
ربات های قطبی یا کروی
ربات های قطبی دارای یک مفصل دورانی (revolute) هستند که بازو را به پایه متصل می کند و مفاصل بعدی به ترتیب دو اتصال چرخشی و یک مفصل خطی هستند. این نوع ربات به عنوان ربات های کروی نیز نامیده می شوند.علت این است که این رباتها یک فضای کاری کروی دارند. ساختار ربات های قطبی حجم زیادی از فضا را اشغال می کند اما دسترسی بازو در فضای کاری خود انعطافپذیری زیادی دارد.
ربات های استوانه ای
ربات های استوانه ای حداقل یک اتصال دوار در پایه و حداقل یک مفصل پریزماتیک دارند که اعضا (link) را به هم متصل می کند. این ربات ها دارای یک فضای کاری استوانه ای هستند که عضو آخر به صورت عمودی و یا کشویی حرکت می کند. بنابراین، رباتهایی با پیکربندی استوانه ای حرکت خطی عمودی و افقی را به همراه حرکت دوار در محور عمودی تولید میکنند. طراحی جمع و جور انتهای بازو به ربات اجازه می دهد تا بدون هیچ گونه اتلاف سرعت و تکرار، به محلهای مشخص درون فضای کاری خود برسد. این ربات بیشتر در کاربردهای ساده که در آن مواد جمع آوری شده، چرخانده و در محل خاصی قرار داده میشود، استفاده میشوند.
با توجه به تعریفی که از ربات صنعتی و انواع آن شده است، افراد باید نوع مناسبی از ربات را برای کسب و کار خود انتخاب کنند. تولیدکنندگان قبل از انتخاب ربات، عواملی مانند بار، جهت گیری، سرعت، دقت، تناوب زمانی هر حرکت و محیط را در نظر میگیرند که در نتیجه کارایی و سودآوری را به همراه خواهد داشت. شرکتهای پیشرو در زمینه رباتیک در حال ارائه راه حل های اتوماسیون و رباتیک برای رفع نیازهای خاص مشتریان خود هستند.