شرکت Regal Rexnord با همکاری غول رباتیک ژاپنی FANUC، از یک سیستم محور خطی یکپارچه به نام Thomson Movotrak CTU رونمایی کرد. این راهکار به کاربرانی که از رباتهای همکار سری CRX استفاده میکنند اجازه میدهد تا شعاع عملیاتی ربات خود را به شکلی ایمن و ساده تا ۱۰ متر افزایش دهند.
در دنیای اتوماسیون صنعتی و رباتیک، استفاده از رباتهای همکار یا همان collaborative robots به یکی از روندهای اصلی تبدیل شده است. شرکت FANUC یکی از شناختهشدهترین سازندگان رباتهای صنعتی در سطح جهان است که با سری CRX خود توانسته سهم مهمی از بازار رباتهای همکار را به دست آورد. در سوی دیگر، شرکت Regal Rexnord یک مجموعه بزرگ صنعتی در زمینه سیستمهای کنترل حرکت و انتقال قدرت است که برندهای معتبری مانند Thomson و Kollmorgen و Huco و Boston Gear را تحت مدیریت خود دارد. این دو مجموعه با ترکیب دانش فنی و قطعات تخصصی خود، راهکار جدیدی برای افزایش دامنه حرکتی رباتهای همکار ارائه دادهاند.
مشخصات فنی و اجزای سیستم Movotrak CTU
محور خطی جدید که با عنوان Thomson Movotrak CTU معرفی شده است، در واقع یک واحد انتقال ربات یا همان Cobot Transfer Unit محسوب میشود. این راهکار به عنوان یک محور خارجی یا همان محور هفتم (7th Axis) عمل میکند و به ربات امکان میدهد روی یک ریل مشخص حرکت کند. نکته قابل توجه در این محصول، استفاده همزمان از تکنولوژیهای برندهای مختلف زیرمجموعه Regal Rexnord است. در این سیسنم، بخشهای زیر با یکدیگر ترکیب شدهاند:
- سیستمهای حرکت خطی: توسعه یافته توسط برند Thomson
- گیربکسهای صنعتی: ساخت شرکت Boston Gear
- کوپلینگهای انعطافپذیر: از محصولات برند Huco
- موتورها و نرمافزارهای کنترلی: طراحی شده توسط Kollmorgen
یکی از ویژگیهای مهم این محصول، یکپارچهسازی نرمافزاری آن با اکوسیستم FANUC است. با توسعه یک رابط نرمافزاری، این محور خطی به شبکه تجهیزات جانبی FANUC اضافه میشود. این موضوع به مهندسان و مجریان پروژهها اجازه میدهد تا پیکربندی و کنترل محور خطی را مستقیماً از طریق Teach pendant رباتهای CRX انجام دهند و نیازی به واسطهای برنامهنویسی مجزا نداشته باشند.
افزایش شعاع کاری و ایمنی در خطوط تولید
استفاده از ریلهای حرکتی در کنار رباتهای ۶ محوره قابلیتهای جدیدی به خطوط تولید اضافه میکند. با این حال، حفظ ایمنی اپراتورها در تعامل با رباتهای همکار همواره یک چالش جدی بوده است. سیستم Movotrak CTU ویژگیهای کلیدی زیر را برای رفع این چالشها ارائه میدهد:
- افزایش محدوده عملیاتی: این سیستم میتواند شعاع کاری رباتهای همکار را تا ۱۰ متر گسترش دهد.
- انعطاف در نحوه نصب: ریل حرکتی را میتوان بر روی زمین، دیوار یا سقف کارگاه نصب نمود.
- سیستم تشخیص برخورد (Collision Detection): این محصول اولین راهکار محور خطی خارجی برای رباتهای همکار است که به سیستم تشخیص برخورد مجهز شده است. در صورت برخورد ریل یا ربات با یک مانع، حرکت مجموعه بلافاصله متوقف میشود.
- قابلیت Freedrive: وجود حالت حرکت آزاد برای محور خارجی باعث میشود اپراتور بتواند ریل را به صورت دستی جابهجا کرده و مسیرهای حرکتی را به سادگی آموزش دهد.
- تحمل بار سنگین: این محور توانایی پشتیبانی از مدلهای بزرگتر خانواده CRX، از جمله مدل سنگینوزن CRX-30iA را دارا است.
ارزیابی فنی و نقش محور هفتم در رباتیک صنعتی
افزودن محور هفتم به یک ربات ۶ درجه آزادی (6 DOF)، یکی از مفاهیم کاربردی در مهندسی اتوماسیون است. وقتی ربات روی یک محور خطی قرار میگیرد، میتواند بین چندین ایستگاه کاری مختلف جابهجا شود. برای مثال، یک ربات بهجای خدمترسانی به یک دستگاه CNC، میتواند روی ریل حرکت کرده و قطعات چند دستگاه مختلف را تغذیه کند. این کار نرخ بهرهوری تجهیزات را افزایش میدهد.
از دیدگاه نرمافزاری نیز یکپارچهسازی پندانت کنترلی اهمیت زیادی دارد. در روشهای سنتی، هماهنگ کردن کنترلر ربات با کنترلر محور خارجی مستلزم نوشتن پروتکلهای ارتباطی پیچیده و کالیبراسیون موقعیت بود. اما با ارائه افزونههای استاندارد، این فرایند به صورت آماده و بدون نیاز به کدنویسی سنگین انجام میشود. این رویکرد نشان میدهد که صنعت رباتیک به سمت سادهسازی فرایندهای راهاندازی و کاهش زمان پیادهسازی پیش میرود.
کنترل رباتهای صنعتی از نزدیک: Teach Pendant چیست و چگونه کار میکند؟
در دنیای مدرن اتوماسیون و تولید انبوه، رباتها برای انجام دقیق وظایف خود به دستورالعملهای شفاف و بدون خطا نیاز دارند. یکی از ابزارهای کلیدی که این ارتباط را بین انسان و ماشین برقرار میکند، دستگاهی به نام teach pendant است. این کنترلر دستی به اپراتورها اجازه میدهد تا حرکات بازوی رباتیک را با دقت میلیمتری هدایت کنند. همچنین با استفاده از این وسیله میتوان برنامههای حرکتی جدید ایجاد کرد، سرعت حرکت را تغییر داد و عملکرد کلی سیستم را در کارخانههای صعنتی به شکل لحظهای پایش کرد.
ساختار فیزیکی و اجزای تشکیلدهنده
در نگاه اول، این دستگاه شبیه به یک تبلت صنعتی ضخیم یا یک دسته بازی بزرگ و مقاوم به نظر میرسد. اما در واقع یک کنسول کنترل و برنامهنویسی سیار است که پردازشهای مهمی را بین کاربر و کنترلر مرکزی انجام میدهد. یک teach pendant استاندارد عموما از چند بخش کلیدی تشکیل شده است:
- صفحه نمایش و رابط بصری: بیشتر مدلهای امروزی دارای صفحات نمایشگر لمسی با ابعاد ۶ تا ۸ اینچ هستند. این صفحات برای نمایش مدلهای سهبعدی بازوی ربات، کدهای دستوری و هشدارها کاربرد دارند. نور پسزمینه آنها به گونهای است که در محیطهای تاریک کارخانهها نیز به راحتی قابل خواندن باشند.
- رابطهای کنترلی مکانیکی: در کنار صفحه لمسی، کلیدهای فیزیکی، جویاستیک یا ماوسهای حرکتی خاصی قرار دارند. این بخش به کاربر کمک میکند تا محورهای مختلف ربات را در فضای سهبعدی به آرامی حرکت دهد. به این عمل هدایت دستی در اصطلاح رباتیک، Jogging میگویند که یکی از پرکاربردترین ویژگیهای این دستگاه است.
- سیستمهای ایمنی یکپارچه: ایمنی در کار با ماشینآلات صنعتی در اولویت اول قرار دارد. دکمه توقف اضطراری (Emergency Stop) به شکل یک قارچ قرمز رنگ و سوئیچهای فعالساز (Enable Switch) در پشت دستگاه تعبیه شدهاند. عملکرد سوئیچ فعالساز به این شکل است که کاربر باید آن را در حالت نیمهفشرده نگه دارد تا ربات اجازه حرکت پیدا کند. اگر اپراتور به هر دلیلی کنترل خود را از دست بدهد و سوئیچ را رها کند یا از روی ترس آن را محکم فشار دهد، سیستم بلافاصله قفل میشود تا به کسی آسیبی نرسد.
نحوه آموزش دادن مسیرها به ماشین
برنامهریزی رباتها از طریق این وسیله شامل چند مرحله ساده و بسیار دقیق است. کاربر ابتدا دستگاه را روی وضعیت یادگیری یا Teach Mode قرار میدهد. در این وضعیت، سرعت ربات برای حفظ ایمنی به شدت محدود میشود. سپس اپراتور با استفاده از کلیدهای حرکتی، نقطه مرکزی ابزار ربات (TCP) را قدم به قدم در مسیر دلخواه جابهجا میکند.
به عنوان مثال در فرآیند نقطه جوش، هر مکان مهم در حافظه کنترلر ثبت میشود. پس از ذخیره تمام نقاط، این توالی حرکتی به یک برنامه اجرایی تبدیل میشود. حالا ربات با قرار گرفتن در حالت خودکار (Auto Mode)، میتواند مسیر آموزش داده شده را با بالاترین سرعت و بدون هیچگونه خستگی تکرار کند. به این رویکرد عملی، Teaching by Demonstration نیز گفته میشود.
شرکتهای معتبری مثل FANUC (یک ابرشرکت ژاپنی پیشرو در تولید ماشینافزار و رباتیک) یا KUKA (تولیدکننده شناختهشده آلمانی در زمینه تجهیزات اتوماسیون صنعتی) از رابطهای کاربری مختص به خود استفاده میکنند. مثلا برند FANUC زبان برنامهنویسی KAREL را به گونهای توسعه داده که هم اپراتورهای مبتدی بتوانند کارهای روتین را انجام دهند و هم مهندسان حرفهای منطقهای شرطی پیچیده را پیادهسازی کنند.