ربات صنعتی چیست؟

ربات صنعتی ماشین های مقاوم و قدرتمندی هستند که بدون استراحت و توقف خطوط تولید را اداره می کنند.

ربات های صنعتی چیست؟

ربات های صنعتی ماشین های خودکار سنگینی هستند که برای اتوماسیون فرایند تولید طراحی شده اند.

 نادیا فیگوئروا، استاد مهندسی مکانیک و مکانیک کاربردی در دانشگاه پنسیلوانیا بیان می کند که با توجه به نوع کاری که ربات های صنعتی انجام می دهند، “آنها باید قوی، سریع و دقیق باشند”.

معمولاً ربات های صنعتی برای حمل بارهای بسیار سنگین (مثل هنگام مونتاژ وسیله نقلیه یا قطعات هواپیما) یا برای انجام کارهای بسیار دقیق و سریع (مثل ساخت الکترونیک یا بسته بندی محصولات کوچک) ساخته می شوند.

این ویژگی ها باعث می شود اکثر ربات های صنعتی “بسیار بزرگ و خطرناک برای انسان ها” باشند، فیگوئروا که در آزمایشگاه GRASP نیز مشاوره می دهد، گفت: “آنها اغلب در قفس ها یا پشت موانع قرار دارند تا انسان ها در امان بمانند.”

امروزه بیش از 3.4 میلیون ربات صنعتی در جهان وجود دارد که نسبت ربات به انسان در صنعت تولید را به یک به 71 رسانده است. و بنابر نظرسنجی مکینزی، شرکت های صنعتی قصد دارند یک چهارم سرمایه گذاری های خود را طی پنج سال آینده به رباتیک اختصاص دهند – بازاری که پیش بینی می شود تا سال 2027 به درآمد 43 میلیارد دلاری برسد.

ربات‌های صنعتی چگونه مورد استفاده قرار می‌گیرند؟

ربات‌های صنعتی محصولات ما را تولید می‌کنند، وظایف بسیار تکراری را برعهده می‌گیرند و در حوزه های پیشرفته پزشکی کمک می‌کنند. این کاربردهای گوناگون باعث شده رباتیک تقریباً در تمام صنایع رواج پیدا کند. اینجا برخی از مهم‌ترین کاربردهای  این ماشین‌ها آمده است:

– تولید و مونتاژ:

متداول‌ترین کاربرد رباتیک صنعتی، تولید کالا در خطوط مونتاژ است. تنها برنامه‌نویسی مناسب و انتخاب ابزار مناسب برای انجام وظیفه مدنظر لازم است.

– جابجایی مواد:

ربات‌های صنعتی برای بارگیری، تخلیه و بسته‌بندی مواد سنگین مناسب هستند. خودکارسازی انتقال قطعات بین تجهیزات، وظایف خسته‌کننده و خطرناک را بدون ریسک آسیب‌دیدگی انجام می‌دهد.

– جوشکاری با ربات:

ربات‌های صنعتی جوش‌های پیچیده را با دقت و سرعت انجام می‌دهند. پروتکل‌های مکانیزه برای جوشکاری قوسی و نقطه‌ای در دهه 1980 محبوب شد تا کارگران را از سوختگی و استنشاق دود سرطان‌زا محافظت کند و از آن زمان تاکنون در صنایع خودروسازی و ساختمان‌سازی محبوب مانده است.

– رنگ‌آمیزی و پوشش‌دهی:

در صنایعی مثل خودروسازی و هوافضا، ربات‌ها برای رنگ‌آمیزی و پوشش‌دهی به کار می‌روند. آنها اطمینان از پوشش‌دهی یکنواخت رنگ یا پوشش را فراهم می‌کنند و باعث کاهش ضایعات و بهبود کیفیت محصول نهایی می‌شوند.

– بازرسی کیفیت:

ربات‌های صنعتی مجهز به سنسورها و سیستم‌های بینایی پیشرفته، می‌توانند برای وظایف کنترل کیفیت و بازرسی به کار گرفته شوند. آنها برای شناسایی نقص‌ها، اندازه‌گیری ابعاد و اطمینان از برآورده شدن استانداردهای سختگیرانه کیفیت به کار می‌روند.

– برداشتن، مرتب‌سازی و بسته‌بندی:

ربات‌های صنعتی برای وظایف بسته‌بندی در انبارها و مراکز توزیع به کار گرفته می‌شوند. آنها می‌توانند محصولات را با سرعت و دقت بالا بردارند، مرتب کنند و بسته‌بندی نمایند تا سفارشات را به موقع انجام دهند و به صنایعی مثل تجارت الکترونیک کمک کنند.

-برداشت و گذاشت محصول در ماشین آلات :

ربات‌های صنعتی معمولاً برای نگهداری از سایر ماشین‌آلات مثل ماشین‌های CNC و نوار نقاله در انبارها و کارخانه‌ها به کار گرفته می‌شوند. آنها می‌توانند قطعات را بارگیری و تخلیه کنند، ابزار را تعویض نمایند و سایر وظایف را انجام دهند و به فرایند تولید  به شکل کلی کمک کنند.

– تولید دارویی و پزشکی:

در حوزه پزشکی، ربات‌ها وظایفی مثل توزیع داروها، کار با ابزارهای حساس و حتی کمک در عمل‌های جراحی را خودکار کرده‌اند. آنها به دقت و تکرارپذیری در فرایندهای مهم برای مراقبت و ایمنی بیماران کمک می‌کنند.

مزایای ربات‌های صنعتی

ربات‌های صنعتی بدون شک تولید مدرن را تغییر داده اند. آنها با گرفتن کارهای خسته‌کننده، با آلودگی و خطرناک از کارگران، موجب تولید ایمن‌تر، بهره‌ورتر و باکیفیت‌تر می‌شوند”، میزا ایلخچی، موسس همکار شرکت راه‌اندازی رباتیک فرمیک گفته است. “همزمان که تولیدکنندگان راه حل‌های رباتیک را به کار می‌گیرند، نه تنها رقابت‌پذیری هزینه‌ای خود را بهبود می‌بخشند، بلکه فرهنگ کاری، توانایی استخدام و حفظ نیروی ماهر خود را نیز ارتقا می‌دهند.”

در ادامه برخی از مهم‌ترین مزایای زنجیره تأمین مکانیزه آمده است:

– افزایش بهره‌وری:

پس از نصب، نیروی کار خودکار می‌تواند بدون توقف 24/7 با سرعت ثابت کار کند. برخلاف انسان‌ها، نیازی به استراحت، تعطیلات برنامه‌ریزی‌شده، غیبت‌های غیرمنتظره یا محدودیت‌های قانونی ساعات کار ندارند. اداره بازرگانی بین‌المللی دریافته است که افزایش اولیه یک درصدی در تراکم ربات‌های صنعتی، بهره‌وری را در شرکت‌هایی که در ابتدای به‌کارگیری نیروی کار خودکار هستند، 5.1 درصد افزایش داده است.

– دقت و تکرارپذیری:

ربات‌های صنعتی در مقایسه با انسان‌ها می‌توانند بازدهی بیشتری داشته باشند و این کار را به صورت مقیاس‌پذیر و تکرارشونده انجام دهند. به عنوان مثال، برخی مدل‌های ربات‌های جراحی در حال توسعه‌اند تا در محدوده یک میکرون یا کمتر عمل کنند.

– سرعت:

از نظر سرعت، ربات‌های صنعتی در مقایسه با انسان و ربات‌های همکار یا cobots بی‌نظیر هستند. ایلخچی می‌گوید برخی برندهای ربات صنعتی مثل FANUC زمان میانگین بین خرابی‌های صنعتی پیشرو با 40۰۰۰ تا 100۰۰۰ ساعت – حدود 11 سال بدون خطا – را نشان داده‌اند.

– ایمنی:

ربات‌های صنعتی کارگران را از شرایط کاری ناایمن و خطرات شغلی در امان نگه می‌دارند. به جای انسان‌ها، شرکت‌ها می‌توانند از ماشین‌ها برای انجام وظایفی که نیاز به بلند کردن بارهای سنگین، روشنایی نامناسب، مواجهه با مواد شیمیایی سمی یا فضاهای محدود دارند، استفاده کنند. عملیات خطرناک، جستجو و نجات و معدن‌کاری نیز از ربات‌ها برای انجام کارهای کثیف استفاده کرده‌اند. مطالعه‌ای از دانشگاه سیراکیوز نشان داد که محیط‌های کاری با یک ربات به ازای هر 1000 کارگر، میزان حوادث OSHA را 15.1 درصد کاهش داده است.

– کاهش هزینه‌های عملیاتی:

مزایای جمعی نصب ربات‌ها در محیط کار – بهبود بهره‌وری، افزایش بازدهی، کاهش هزینه‌های نیروی کار، کاهش آسیب‌ها و محدود کردن خطاها – می‌تواند منجر به صرفه‌جویی بلندمدت در هزینه‌های عملیاتی شود. تولید و طراحی هوافضا گزارش کرده است که یک تأمین‌کننده رباتیک کاهش هزینه‌های عملیاتی به 36 سنت در ساعت را پس از نصب یک ربات صنعتی عالی محاسبه کرده است.

معایب ربات‌های صنعتی:

– هزینه اولیه:

یکی از موانع اصلی شرکت‌ها برای گذار به خودکارسازی، هزینه اولیه است. قیمت ربات‌های مقدماتی از حدود 25۰۰۰ دلار تا 40۰۰۰۰ دلار متغیر است. علاوه بر سخت‌افزار، شرکت‌ها باید فضای کار خود را طراحی مجدد کنند، روندهای کاری جدید مدیریت نمایند و کارکنان را برای کار با ماشین آموزش دهند که موقتاً زمان و پول بیشتری هزینه می‌کند.

– برنامه‌نویسی پیچیده:

در برخی موارد، برنامه‌نویسی ربات‌های صنعتی برای انجام دقیق کار مورد نظر چالش‌برانگیز است و ممکن است نیاز به افراد متخصص داشته باشد. مشکلات فنی می‌تواند باعث افزایش زمان راه‌اندازی، تجمع هزینه‌های عملیاتی و گره‌های تولید شود. سطح دشواری راه‌اندازی و رفع مشکلات معمول یک ربات تازه نصب شده ، کاملاً به کاری که استخدام شده تا انجام دهد و کارایی سیستم پیاده‌سازی‌شده بستگی دارد.

– از دست رفتن شغل‌ها:

خودکارسازی نیروی کار ذاتاً به معنای جایگزینی کارگران انسانی است. تاکنون، تقریباً 400۰۰۰ شغل در ایالات متحده توسط ربات‌ها جایگزین شده است. به ازای هر ربات اضافه شده به یک منطقه، تحقیقات نشان داده استوظایف حدود 6 کارگر در آن منطقه کاهش یافته است؛ البته مطالعه دیگری از دانشگاه بریگام یانگ نشان داده است این آمار بسیار بدتر از آمار واقعی است و تخمین زده شده 14 درصد کارگران در ایالات متحده شغل خود را به دلیل ربات‌ها از دست داده‌اند.

انواع ربات‌های صنعتی

طبق گفته فدراسیون بین‌المللی رباتیک، یک سازمان غیرانتفاعی که روندهای صنعت رباتیک را رصد می‌کند، چندین نوع متفاوت از ربات‌های صنعتی وجود دارد. این انواع عبارتند از:

– ربات‌های کارتزین:

ربات‌های کارتزین که به ربات‌های گانتری هم معروف هستند، بر اساس سیستم مختصات مستطیل شکل طراحی شده‌اند، درست مثل محورهای X، Y و Z در نمودار. این ربات‌ها با مکانیک خطی ساده و سه مفصل لغزنده، در خطوط مستقیم حرکت می‌کنند و کاربردهای ایده‌آلی در زمینه‌هایی مثل تولید و اتوماسیون دارند که می‌توانند اشیا را با دقت و تکرارپذیری بالا موقعیت‌دهی و جابجا کنند.

– ربات‌های مفصلی:

ربات‌های مفصلی یا ربات‌های بازویی، با مفاصل چرخشی خود تعریف می‌شوند. این مدل‌ها می‌توانند دارای 2 تا 10 مفصل چرخشی باشند که همگی با هم برای تقلید حرکت بازوی انسان کار می‌کنند. با دسترسی به دامنه حرکتی و انعطاف‌پذیری گسترده، این ماشین‌ها می‌توانند خم شوند، بپیچند و به فضاهای پیچیده دسترسی پیدا کنند تا وظایفی مثل مونتاژ، بسته‌بندی، رنگ‌آمیزی و حتی عمل جراحی را انجام دهند.

– ربات‌های استوانه‌ای:

ربات‌های استوانه‌ای دارای یک بازوی ممتد هستند که روی یک پایه ثابت و دایره‌ای دوران و حرکت می‌کند. این پایه که روی محور x کار می‌کند، یک ستون استوانه‌ای است که از ترکیب مفصلی تک‌چرخشی و دوخطی حمایت می‌کند و باعث نام‌گذاری این ماشین‌ها شده است. ربات‌های استوانه‌ای به دلیل طراحی فشرده‌شان در فضاهای تنگ کار می‌کنند و می‌توانند به اشیا را از زوایای مختلف در شعاع مشخصی دسترسی داشته باشند. معمولاً ربات‌های استوانه‌ای می‌توانند بارهای سنگین حمل کنند و به خصوص برای جوشکاری، بسته‌بندی و نگهداری ماشین‌آلات تجهیز شده‌اند.

– ربات‌های دلتا:

ربات‌های دلتا ماشین‌های پرسرعتی هستند که معمولاً با سه بازوی کنترل‌شدهٔ مستقل به یک پایه مثلثی مشترک متصل می‌شوند. به دلیل ساختار منحصربه‌فرد آن‌ها که موتورها به بدنه به جای بازوها متصل هستند، ربات‌های دلتا برای سرعت و چابکی استثنایی‌شان شناخته شده‌اند. این ربات‌های شبیه عنکبوت برای انجام اعمال سریع و تکراری مثل عملیات برداشت و قراردادن در تولید و بسته‌بندی تخصص دارند. ربات یکتای Omron Quattro با بازوی چهارم اضافه‌اش، سریع‌ترین ربات دلتا تاکنون است که می‌تواند در دقیقه 300 بار برداشت انجام دهد.

– ربات‌های قطبی:

ربات‌های قطبی – که به ربات‌های کروی هم معروف هستند – شامل یک بازو هستند که می‌تواند حرکات چندجهته‌ای را از یک پایه ثابت انجام دهد. ساختار آن‌ها ترکیبی از دو مفصل چرخشی و یک مفصل خطی است، به طوری که بازو به پایه با یک مفصل پیچشی متصل می‌شود. آن‌ها با هم دامنه حرکتی کروی ایجاد می‌کنند – برخلاف سایر ربات‌های صنعتی که ممکن است به حرکات خطی محدود باشند. در واقع اولین ربات صنعتی به نام Unimate که در سال 1961 به خطوط مونتاژ جنرال موتورز پیوست، یک مدل قطبی بود.

– ربات‌های SCARA:

ربات‌های SCARA ترکیبی از حرکت سه محوره و چرخشی هستند. این ماشین‌ها دارای دو مفصل چرخشی موازی برای حرکت افقی و یک مفصل خطی برای حرکت عمودی هستند. ربات‌های SCARA از سریع‌ترین ماشین‌ها برای انجام عملیات برداشت و قراردادن مناسب برای ساخت الکترونیک و تولید مواد غذایی بزرگ‌مقیاس هستند.

ربات‌های صنعتی در برابر ربات‌های همکار

در حالی که ربات‌های صنعتی معمولاً ماشین‌های محکم و خطرناکی هستند که در محدوده‌های مجزا از کارگران انسانی کار می‌کنند، ربات‌های همکار (cobots) برای تعامل مستقیم با انسان‌ها در یک فضای کار تعریف‌شده طراحی شده‌اند. آن‌ها اغلب مدل‌های سبک‌وزنی هستند که با سنسورهایی تجهیز شده‌اند تا بتوانند “احساس” کنند و به وقفه‌ها در کار خود پاسخ دهند و به حالت ایمنی بروند تا از آسیب‌دیدگی جلوگیری کنند. ربات‌های همکار برای ایمنی، سهولت استفاده و هزینه اثربخش طراحی شده‌اند تا برای شرکت‌هایی با اندازه و تخصص فنی متفاوت قابل دسترسی باشند.

هر دو نوع ربات صنعتی و همکار اجزای اصلی مشترکی مثل مکانیزم‌ها، سنسورها و برنامه‌ریزها دارند. اما ساختار ربات‌های همکار بیشتر روی دو عنصر آخر تمرکز دارد، در حالی که ربات‌های صنعتی بیشتر با کیفیت عملکردهای تخصصی‌شان تعریف می‌شوند.

کنجی شیمادا، استاد مهندسی مکانیک دانشگاه کارنگی ملون می گوید: “این موضوع ربات‌های صنعتی را برای اتوماسیون تولید مرسوم و ربات‌های همکار را برای اتوماسیون خدمات در مکان‌هایی که انسان و ربات در نزدیکی تنگاتنگ با هم کار می‌کنند مناسب‌تر می‌سازد” و مثال‌هایی مانند دفاتر، بیمارستان‌ها، آزمایشگاه‌ها و آشپزخانه‌ها را ذکر کرد.

دوبات ارائه‌دهنده برترین راهکارهای بازوهای رباتیک هوشمند در جهان توصیف می‌شود. راهکارهای آنها به‌طور سلسله‌مراتبی بازوهای رباتیک سبک و مجهز به هوش مصنوعی را با نرم‌افزار مخصوص ترکیب می‌کند تا به مشتریان صنعتی کمک کند که با چالش‌هایی همچون افزایش حقوق و نبود نیروی متخصص مواجه هستند.

امکانات کلی و معرفی ربات‌های همکار دوبات

امکانات ایمنی و همکاری:

– دوبات بر ایمنی ربات‌های همکار خود تأکید دارد و اعلام می‌کند که این ربات‌ها به‌طور ذاتی ایمن و بدون تصادف هستند.
– این ربات‌ها به یک حائل امنیتی نیاز ندارند و برای کاربردهای با فضای محدود مناسب هستند.
– اجتناب از موانع به‌طور زمان‌واقعی، نظارت پویا هر 5 میلی‌ثانیه، و حسگرهای پیش‌لمسی با فاصله 10 سانتی‌متری برای ایجاد بهترین مسیر جلوگیری از موانع از ویژگی‌های ایمنی مطرح شده‌اند.
– ویژگی‌های چندگانه ایمنی شامل حسگرهای نیرو، اجتناب از موانع، و تشخیص ورود دوربین نیز ایمنی در همکاری انسان-ربات را افزایش می‌دهند.

برنامه‌ریزی و کنترل:

– ربات‌ها برای برنامه‌ریزی آسان با استفاده از زبان‌های بصری، کشیدن و رها کردن، و برنامه‌نویسی مبتنی بر بلاک طراحی شده‌اند.
– این ربات‌ها می‌توانند از طریق دمونستره یا راهنمایی تک دستی آموزش داده شوند.
– کنترل به‌طور زمان‌واقعی از طریق تلفن‌های همراه، iPad یا تبلت از طریق اتصال Wi-Fi امکان‌پذیر است.

دوام:

ربات‌های همکار دوبات  دارای دوام با میانگین زمان تا خرابی (MTBF) 30,000 ساعت توصیف شده‌اند. بازخورد انرژی داخلی و مصرف انرژی در سطح هکتووات برای دوام بیشتر ارائه شده‌اند.

دو نمونه از ربات های همکار صنعتی دوبات

ربات اقتصادی میزکاری – MG400:

MG400 به عنوان یک ربات میزکار سبک با ابعاد کوچک برجسته شده است. این ربات اقتصادی است و با قیمت مناسب شروع می‌شود و برای تولید مقیاس کوچک، اتوماسیون آزمایشگاهی و تحقیق و توسعه طراحی شده است. این ربات ابعاد کوچکی دارد که به راحتی در محیط‌های مختلف قرار گیرد.

عملکرد صنعتی  عالی- MG400:

MG400 دارای عملکرد صنعتی است با استفاده از موتورهای سرو الکتریکی با ولتاژ پایین، انکودرهای موقعیت مطلق با دقت بالا و کم‌لغزش در قطعات انتقال مکانیکی. دقت تکرار این ربات تا ±0.05 میلیمتر اعلام شده است و از الگوریتم سرکوب ارتعاش برای پایداری و دقت در حرکت چندمحوره استفاده می‌کند.

اکوسیستم باز و سازگاری – MG400:

گفته شده‌است که این ربات اکوسیستم بازی برای سازگاری، قابلیت توسعه و افزایش قابلیت دارد. این ربات می‌تواند به انواع فناوری‌ها متصل شود از جمله دوربین‌های هوشمند، کنترل‌کننده‌های PLC، نرم‌افزارهای بصری شخص ثالث و گیره‌های Plug-and-Play، این امکان را فراهم می‌کند که به سرعت و به سادگی برنامه‌های کاربردی مختلف را تنظیم کنید.

ربات همکار SCARA M1 Pro:

M1 Pro به عنوان یک بازوی رباتیک SCARA همکار و قابل توسعه برای کاربردهای کوچک و متوسط توصیف شده است. این ربات سبک، قابل حمل و دارای راه‌اندازی سریع و نصب انعطاف‌پذیر است. این ربات به عنوان یک راه حل مناسب برای تولیدکنندگان تجهیزات اصلی (OEMs)، یکپارچه‌سازان و کاربران نهایی به دلیل هزینه موثر، برنامه‌ریزی آسان و نگهداری کم معرفی شده است.

به طور خلاصه، ربات‌های همکار دوبات مانند MG400 و M1 Pro طراحی شده‌اند تا ترکیبی از ایمنی، انعطاف‌پذیری، سهولت برنامه‌ریزی، دوام و هزینه موثر برای کاربردهای صنعتی مختلف ارائه دهند.

منبع: What Are Industrial Robots

Summary

Article Name

ربات صنعتی چیست؟

Description

ربات های صنعتی ماشین های مقاوم و قدرتمندی هستند که بدون استراحت و توقف خطوط تولید را اداره می کنند. ربات صنعتی

Author

محمد سلطان پور

Publisher Name

IranDobot

Publisher Logo