الروبوت الصناعي هو نظام روبوت يستخدم في التصنيع. الروبوتات الصناعية هي آلية وقابلة للبرمجة وقادرة على الحركة على محورين أو أكثر.

وتشمل التطبيقات النموذجية للروبوتات اللحام والرسم والتجميع والانتقاء والمكان لألواح الدوائر المطبوعة والتعبئة ووضع العلامات والتطلس والتفتيش على المنتجات والاختبار ؛ جميع إنجازه مع التحمل والسرعة والدقة العالية. يمكنهم المساعدة في مناولة المواد.

في عام 2015 ، كان هناك ما يقدر بنحو 1.64 مليون روبوت صناعي يعمل في جميع أنحاء العالم وفقًا للاتحاد الدولي للروبوتات (IFR).

أنواع وميزات
إن تكوينات الروبوت الأكثر استخدامًا هي الروبوتات المفصلية ، والروبوتات SCARA ، والروبوتات في دلتا ، والروبوتات المنسقة الديكارتية ، (الروبوتات الجسرية أو الروبوتات xyz). في سياق الروبوتات العامة ، تقع معظم أنواع الروبوتات في فئة الأسلحة الآلية (الكامنة في استخدام كلمة مناور في معيار ISO 1738). تظهر الروبوتات درجات متفاوتة من الاستقلالية:

يتم برمجة بعض الروبوتات لتنفيذ إجراءات محددة مرارًا وتكرارًا (إجراءات متكررة) بدون تباين وبدرجة عالية من الدقة. يتم تحديد هذه الإجراءات من خلال إجراءات مبرمجة تحدد الاتجاه ، التسارع ، السرعة ، التباطؤ ، والمسافة بين سلسلة من الحركات المنسقة.
الروبوتات الأخرى أكثر مرونة فيما يتعلق بتوجيه الكائن الذي تعمل عليه أو حتى المهمة التي يجب القيام بها على الجسم نفسه ، والتي قد يحتاج الروبوت إلى التعرف عليها. على سبيل المثال ، للحصول على إرشادات أكثر دقة ، تحتوي الروبوتات في الغالب على أنظمة فرعية للرؤية الآلية تعمل كمحسّسات بصرية ، مرتبطة بأجهزة كمبيوتر أو أجهزة تحكم قوية. أصبح الذكاء الاصطناعي ، أو ما يمر عليه ، [بحاجة إلى توضيح] عاملاً متزايد الأهمية في الروبوت الصناعي الحديث.

يتم التمييز بين الروبوتات على أساس الحركيات المستخدمة:

الكينماتيكا الموازية:
روبوت دلتا مع 3 محاور دوارة مركبة على الأطر وتوجيه متوازي الأضلاع الفضائية لمنصة العمل.
الروبوتات سداسي الأرجل (اليونانية. “Sechsfüßer”) مع 6 محاور خطية ، وغالبا في محاكاة الطيران المستخدمة

المسلسلات الحركية
روبوت مفصلي:
5- روبوتات من 6 محاور مع محاور دوران 5 أو 6 (يمكن مقارنته بالذراع البشرية)
روبوت ذو 7 محاور مع 7 محاور
روبوت ثنائي الذراع مع 15 محور (به محورين مع 7 محاور ومحور دوران آخر)
روبوت متحرك مع 2 أو 4 محاور دوران مدفوعة وقفل ميكانيكي لاتجاه المعصم
الروبوت SCARA مع 3 محاور متوازية من التناوب ومحور خطي واحد
روبوت جسري مع 3 محاور خطية (حركة في نظام إحداثيات ديكارتية x / y / z ، رافعة حاوية مماثلة) وربما محور دوران مباشرة على القابض.

السمة المهمة للروبوتات الصناعية هي قدرة الحمولة. هذا يصف الكتلة التي يمكن إرفاقها في نهاية المناور بحد أقصى. بالنسبة إلى روبوتات الذراع المفصلية ، يوجد حاليًا عرض نطاق يتراوح بين 2.5 و 1300 كيلوغرام. بالإضافة إلى ذلك ، ديناميات ودقة حاسمة.

النوع الخاص هو الروبوت التعاوني ، والذي تم تصميمه بحيث يمكنه العمل مع أشخاص في غرفة بدون حراس. وهذا يفتح تطبيقات جديدة تمامًا ، ولكنه أيضًا يجلب طلبات جديدة على مفهوم السلامة ، والتي يمكن أن تؤدي إلى قيود من حيث سعة التحميل ، ووقت الدورة ، وما إلى ذلك.

تاريخ الروبوتات الصناعية
تم الانتهاء من أقدم روبوت صناعي معروف ، يتوافق مع تعريف ISO بواسطة “بيل” غريفيث P. تايلور في عام 1937 ونشرت في مجلة Meccano ، مارس 1938. تم بناء الجهاز الشبيه بالرافعة بالكامل تقريبًا باستخدام قطع Meccano ، وبواسطة واحدة محرك كهربائي. خمسة محاور للحركة ممكنة ، بما في ذلك الاستدارة والاستيلاء على الدوران. تم تحقيق الأتمتة باستخدام شريط من الورق المثقوب لتزويد اللولب بالطاقة ، مما يسهل حركة أذرع التحكم في الرافعة. الروبوت يمكن أن يرص كتل خشبية في أنماط مبرمجة مسبقا. تم رسم عدد الثورات الآلية المطلوبة لكل حركة مرغوبة لأول مرة على ورق الرسم البياني. ثم تم نقل هذه المعلومات إلى الشريط الورقي ، الذي كان يقودها أيضا محرك واحد في الروبوت. بنى كريس شوت نسخة طبق الأصل الكاملة للروبوت في عام 1997.

تقدم جورج ديفول بطلب للحصول على براءات الروبوت الأولى في عام 1954 (مُنحت في عام 1961). كانت أول شركة لإنتاج الروبوت هي Unimation ، التي أسسها Devol و Joseph F. Engelberger في عام 1956. وكانت الروبوتات Unimation تُسمى أيضًا آلات النقل القابلة للبرمجة منذ أن كان استخدامها الرئيسي في البداية هو نقل الأشياء من نقطة إلى أخرى ، أي أقل من اثني عشر قدمًا أو بعيدا جدا. واستخدموا مشغلات هيدروليكية وتمت برمجتها في إحداثيات مشتركة ، أي أن زوايا المفاصل المختلفة تم تخزينها خلال مرحلة التدريس وإعادة تشغيلها. كانت دقيقة في حدود 1/10000 من البوصة (ملاحظة: على الرغم من أن الدقة ليست مقياسًا مناسبًا للروبوتات ، وعادة ما يتم تقييمها من حيث التكرار – انظر لاحقًا). في وقت لاحق مرخص Unimation التكنولوجيا الخاصة بهم إلى كاواساكي للصناعات الثقيلة و GKN ، وتصنيع Unimates في اليابان وانجلترا على التوالي. لبعض الوقت كان المنافس الوحيد لشركة Unimation هو شركة Cincinnati Milacron Inc في ولاية أوهايو. تغير هذا بشكل جذري في أواخر السبعينيات عندما بدأ العديد من التكتلات اليابانية الكبيرة في إنتاج روبوتات صناعية مماثلة.

في عام 1969 ، اخترع فيكتور شاينمان من جامعة ستانفورد ذراع ستانفورد ، وهو روبوت مفصلي بالكامل مكون من 6 محاور مصمم ليسمح بحل ذراع. هذا سمح لها بدقة اتباع المسارات التعسفية في الفضاء وتوسيع الاستخدام المحتمل للروبوت إلى تطبيقات أكثر تطورا مثل التجميع واللحام. قام شاينمان بعد ذلك بتصميم ذراع ثانٍ لمعمل MIT AI ، الذي أطلق عليه اسم “ذراع MIT”. بعد حصوله على زمالة من Unimation لتطوير تصميماته ، باع شيانمن تلك التصاميم لشركة Unimation التي طورتها بدعم من جنرال موتورز ، وسرعان ما قامت بتسويقها باعتبارها الآلة العالمية القابلة للبرمجة (PUMA).

انطلقت الروبوتات الصناعية بسرعة كبيرة في أوروبا ، حيث جلب كل من ABB Robotics و KUKA Robotics الروبوتات إلى السوق في عام 1973. ABB Robotics (ASEA سابقا) قدمت IRB 6 ، من بين أول روبوت يتم التحكم فيه تجارياً في العالم. تم بيع أول روبوتين من طراز IRB 6 إلى ماغنوسون في السويد لطحن وتلميع انابيب الانابيب وتم تركيبها في الإنتاج في يناير 1974. وفي عام 1973 أيضا ، بنى KUKA Robotics أول روبوت ، يعرف باسم FAMULUS ، وهو أيضًا أول روبوتات مفصلية لديها ستة محاور إلكتروميكانيكية مدفوعة.

زاد الاهتمام في مجال الروبوتات في أواخر السبعينيات ، ودخلت العديد من الشركات الأمريكية هذا المجال ، بما في ذلك شركات كبيرة مثل جنرال إلكتريك ، وجنرال موتورز (التي شكلت شركة مشتركة FANUC Robotics مع FANUC LTD في اليابان). وشملت الشركات الأمريكية الناشئة شركة Automatix and Adept Technology، Inc. في ذروة طفرة الروبوت في عام 1984 ، حصلت شركة Unimation على شركة Westinghouse Electric Corporation مقابل 107 مليون دولار أمريكي. باع ويستنغهاوس Unimation لشركة Stäubli Faverges SCA لفرنسا في عام 1988 ، والتي لا تزال تعمل على تصنيع الروبوتات المفصلية للتطبيقات الصناعية العامة وغرف الأبحاث ، بل اشترت أيضًا القسم الآلي من Bosch في أواخر عام 2004.

تمكنت بعض الشركات غير اليابانية في النهاية من البقاء في هذا السوق ، أهمها: Adept Technology، Stäub، الشركة السويدية السويسرية ABB Asea Brown Boveri، الشركة الألمانية KUKA Robotics والشركة الإيطالية Comau.

مجالات التطبيق
تستخدم الروبوتات الصناعية في العديد من مجالات الإنتاج ، مثل

كما روبوت الانضمام ل
الضغط أضف
اللصق والختم
الأسطوانة هيمينغ

كجهاز مناولة
آلات تجهيز (روبوت التجميع)
تتزايد
palletizing (palletizer)
التراص (التراص الروبوت)
إزالة الأجزاء (قطف الروبوت)
التعبئة

كما روبوت اللوحة للرسم أو كروبوت للتلميع

كقياس روبوت للقياس والاختبار

كما روبوت طحن لطحن الحزام

كما روبوت قطع ل
الطحن ، النشر ، قطع المياه النفاثة أو
مع الليزر ، السكين ، قطع الشعلة أو البلازما

كما روبوت اللحام ل
مسار اللحام (قوس)
اللحام بالليزر
لحام اللحام
لحام المقاومة (لحام البقعة)

الوصف الفني

تحديد المعلمات
عدد المحاور – هناك محورين مطلوبين للوصول إلى أي نقطة في المستوى. مطلوب ثلاثة محاور للوصول إلى أي نقطة في الفضاء. للتحكم الكامل في اتجاه نهاية الذراع (أي الرسغ) هناك حاجة إلى ثلاثة محاور أخرى (ياو ، الملعب ، واللفة). بعض التصاميم (على سبيل المثال ، SCARA robot) تقييدات التجارة في إمكانيات الحركة للتكلفة والسرعة والدقة.
درجات الحرية – وهذا عادة ما يكون نفس عدد المحاور.
مظروف العمل – منطقة الفضاء يمكن أن يصل الروبوت.
Kinematics – الترتيب الفعلي للأعضاء والمفاصل الصلبة في الروبوت ، والذي يحدد حركة الروبوت المحتملة. وتشمل فئات الحركيات الروبوتية ، الديكارتية ، موازية و SCARA.
القدرة على حمل أو الحمولة – الوزن الذي يمكن أن يرفعه الروبوت.
السرعة – مدى سرعة الروبوت في وضع نهاية ذراعه. يمكن تعريف ذلك من حيث السرعة الزاوية أو الخطية لكل محور أو كسرعة مركبة أي سرعة نهاية الذراع عندما تتحرك جميع المحاور.
التسارع – مدى سرعة تسريع المحور. بما أن هذا عامل محدود ، فقد لا يتمكن الروبوت من الوصول إلى السرعة القصوى المحددة للحركات على مسافة قصيرة أو مسار معقد يتطلب تغيرات متكررة في الاتجاه.
الدقة – مدى قرب وصول الروبوت إلى وضع محكم. عندما يتم قياس الموقف المطلق للروبوت ومقارنته بالموضع الذي يتم توجيهه ، يكون الخطأ مقياسًا للدقة. يمكن تحسين الدقة باستخدام الاستشعار الخارجي على سبيل المثال نظام الرؤية أو الأشعة تحت الحمراء. انظر معايرة الروبوت. يمكن أن تتفاوت الدقة مع السرعة والمكانة داخل الظرف العامل ومع الحمولة (انظر الامتثال).
التكرار – مدى نجاح الروبوت في العودة إلى وضع مبرمج. هذه ليست هي نفس الدقة. قد يكون ذلك عندما يقال للذهاب إلى موقف XYZ معين أنه يحصل فقط إلى داخل 1 ملم من هذا الموقف. هذا من شأنه أن يكون دقتها التي يمكن تحسينها عن طريق المعايرة. ولكن إذا تم تدريس هذا الموقف في ذاكرة جهاز التحكم ، وفي كل مرة يتم إرسالها هناك فإنها تعود إلى داخل 0.1 مم من موضع التدريس ، ثم تكون التكرار ضمن 0.1 مم.

الدقة والتكرار هي تدابير مختلفة. عادةً ما تكون التكرار هو المعيار الأهم للروبوت ، وهي تشبه مفهوم “الدقة” في القياس – انظر الدقة والدقة. تحدد المواصفة القياسية ISO 9283 طريقة يمكن من خلالها قياس الدقة والتكرار. عادة ما يتم إرسال الروبوت إلى موضع تدريسي عدة مرات ويتم قياس الخطأ عند كل عودة إلى الموقع بعد زيارة 4 مواقع أخرى. ومن ثم يتم قياس كمية التكرار باستخدام الانحراف المعياري لتلك العينات في جميع الأبعاد الثلاثة. وبالطبع يمكن للروبوت النموذجي أن يتسبب في حدوث خطأ موضعي يتجاوز ذلك ويمكن أن يمثل مشكلة في هذه العملية. علاوة على ذلك ، تختلف التكرار في أجزاء مختلفة من غلاف العمل وتتغير أيضًا مع السرعة والحمولة. تحدد المواصفة ISO 9283 أنه يجب قياس الدقة والتكرار بأقصى سرعة وأقصى حمولة. ولكن هذا يؤدي إلى قيم متشائمة ، في حين أن الروبوت يمكن أن يكون أكثر دقة وقابلية للتكرار عند الأحمال الخفيفة والسرعات. كما أن التكرار في العملية الصناعية يخضع أيضًا لدقة المستجيب النهائي ، على سبيل المثال القابض ، وحتى لتصميم “الأصابع” التي تطابق القابض إلى الكائن الذي يتم اغتنامه. على سبيل المثال ، إذا التقط الروبوت مسمارًا برأسه ، فقد يكون المسمار في زاوية عشوائية. يمكن أن تفشل محاولة لاحقة لإدخال المسمار في حفرة بسهولة. هذه السيناريوهات المشابهة يمكن تحسينها من خلال “الرصاص الإضافية” على سبيل المثال عن طريق جعل مدخل الثقب مدببًا. ولكن هذا يؤدي إلى قيم متشائمة ، في حين أن الروبوت يمكن أن يكون أكثر دقة وقابلية للتكرار عند الأحمال الخفيفة والسرعات. كما أن التكرار في العملية الصناعية يخضع أيضًا لدقة المستجيب النهائي ، على سبيل المثال القابض ، وحتى لتصميم “الأصابع” التي تطابق القابض إلى الكائن الذي يتم اغتنامه. على سبيل المثال ، إذا التقط الروبوت مسمارًا برأسه ، فقد يكون المسمار في زاوية عشوائية. يمكن أن تفشل محاولة لاحقة لإدخال المسمار في حفرة بسهولة. هذه السيناريوهات المشابهة يمكن تحسينها من خلال “الرصاص الإضافية” على سبيل المثال عن طريق جعل مدخل الثقب مدببًا. ولكن هذا يؤدي إلى قيم متشائمة ، في حين أن الروبوت يمكن أن يكون أكثر دقة وقابلية للتكرار عند الأحمال الخفيفة والسرعات. كما أن التكرار في العملية الصناعية يخضع أيضًا لدقة المستجيب النهائي ، على سبيل المثال القابض ، وحتى لتصميم “الأصابع” التي تطابق القابض إلى الكائن الذي يتم اغتنامه. على سبيل المثال ، إذا التقط الروبوت مسمارًا برأسه ، فقد يكون المسمار في زاوية عشوائية. يمكن أن تفشل محاولة لاحقة لإدخال المسمار في حفرة بسهولة. هذه السيناريوهات المشابهة يمكن تحسينها من خلال “الرصاص الإضافية” على سبيل المثال عن طريق جعل مدخل الثقب مدببًا. التي تطابق القابض إلى الكائن الذي يتم اغتنامه. على سبيل المثال ، إذا التقط الروبوت مسمارًا برأسه ، فقد يكون المسمار في زاوية عشوائية. يمكن أن تفشل محاولة لاحقة لإدخال المسمار في حفرة بسهولة. هذه السيناريوهات المشابهة يمكن تحسينها من خلال “الرصاص الإضافية” على سبيل المثال عن طريق جعل مدخل الثقب مدببًا. التي تطابق القابض إلى الكائن الذي يتم اغتنامه. على سبيل المثال ، إذا التقط الروبوت مسمارًا برأسه ، فقد يكون المسمار في زاوية عشوائية. يمكن أن تفشل محاولة لاحقة لإدخال المسمار في حفرة بسهولة. هذه السيناريوهات المشابهة يمكن تحسينها من خلال “الرصاص الإضافية” على سبيل المثال عن طريق جعل مدخل الثقب مدببًا.

التحكم في الحركة – بالنسبة لبعض التطبيقات ، مثل التجميع البسيط في مكان التجمع ، يحتاج الروبوت إلى مجرد العودة إلى عدد محدود من المواقف السابقة للتدريس. بالنسبة إلى التطبيقات الأكثر تعقيدًا ، مثل اللحام والتشطيب (رش الطلاء) ، يجب التحكم في الحركة باستمرار لاتباع مسار في الفضاء ، مع توجيه السرعة والسرعة.
مصدر الطاقة – بعض الروبوتات تستخدم المحركات الكهربائية ، والبعض الآخر يستخدم المحركات الهيدروليكية. الأولى أسرع ، والأخيرة أقوى ومفيدة في تطبيقات مثل الطلاء بالرش ، حيث يمكن أن تؤدي شرارة إلى انفجار ؛ ومع ذلك ، يمكن لضغط الهواء الداخلي المنخفض للذراع منع دخول الأبخرة القابلة للاشتعال وكذلك الملوثات الأخرى.
محرك الأقراص – بعض الروبوتات تربط المحركات الكهربائية بالمفاصل عبر التروس ؛ الآخرين توصيل المحرك إلى المفصل مباشرة (محرك المباشر). يؤدي استخدام التروس إلى “ردة فعل” قابلة للقياس ، وهي حركة حرة في محور. تستخدم أذرع الروبوت الأصغر بشكل متكرر محركات عالية السرعة وعزم دوران منخفض ، والتي تتطلب عمومًا نسب عالية من الترس ؛ هذا له عيب رد فعل عنيف. في مثل هذه الحالات ، غالبًا ما يستخدم محرك الأقراص التوافقي.
الامتثال – هذا قياس للمقدار في الزاوية أو المسافة التي يتحرك فيها محور الروبوت عند تطبيق القوة عليه. بسبب الامتثال عندما يذهب الروبوت إلى وضع يحمل أقصى حمولته ، سيكون في موضع أقل بقليل مما هو عليه عندما لا يحمل أي حمولة. كما يمكن أن يكون الالتزام مسؤولاً عن التجاوز عند حمل حمولات عالية ، وفي هذه الحالة يجب تقليل التسارع.

بناء
يشمل هيكل الروبوت الصناعي (IR):

التحكم: يراقب ويملي حركة وأعمال الأشعة تحت الحمراء. هذا يتطلب البرمجة.
محركات الأقراص: يحرك محرك الأقراص روابط السلسلة الكينماتية ويتكون من المحرك وعلبة التروس والتحكم. يمكن أن يكون المحرك كهربائيًا أو هيدروليكيًا أو هوائيًا.
جهاز استشعار داخلي: يوفر هذا معلومات حول موقع السلسلة الحركية. يتم استخدامه من قبل وحدة التحكم لمقارنة نقطة الضبط والموضع الفعلي. يمكن أن تكون المستشعرات الداخلية ، على سبيل المثال ، أجهزة تشفير إضافية أو أنماط تداخل أو وظائف حاجز ضوئي.
علم الحركة: وهو يمثل الإدراك المادي للهيكل الحامل ويخلق الارتباط المكاني بين الأداة / الشغل ومرفق الإنتاج. يتكون من محاور التناوب والترجمة. كقاعدة ، هناك حاجة إلى 3 درجات على الأقل من الحرية للوصول إلى كل نقطة في الفضاء. هذا يتطلب على الأقل 3 محاور للحركة.
أنظمة الإمساك: يقوم نظام إمساك بالربط بين قطع الشغل والأشعة تحت الحمراء. ويمكن القيام بذلك عن طريق إقران القوة أو الاقتران على شكل أو اقتران النسيج.
مستشعر خارجي: إنه يعطي ردود فعل IR حول البيئة. ومن ثم فإنه يتيح ردة فعل مرنة للتغيرات غير المخطط لها. قد تكون المستشعرات الخارجية ، على سبيل المثال ، أنظمة معالجة الصور (مثل أنظمة تقطيع ضوء الليزر) ، وأجهزة استشعار التثليث ، ووظائف حاجز الضوء ، وأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية.
أنظمة التغيير السريع للأداة الاختيارية: فهي تسمح بتغيير أداة التحكم في البرامج. كما لحام ، قطع ، الانضمام ، palletizing ، الإلتصاق. تتألف أنظمة التغيير السريع المعيارية بشكل عام من جانب واحد على الأقل للروبوت ، وأطراف أدوات متعددة وعدد مماثل من صواني الأدوات. واعتمادًا على مجال التطبيق ، يمكن تزويد مغير الأدوات بأدوات توصيل الوسائط (الماء والهيدروليك والهواء) ومقابس الإشارة الكهربائية (كابلات الألياف البصرية وحافلة البيانات) ومقابس التيار الكهربائي.

مناور
المناور أو الذراع الآلية هي آلة مناولة متعددة الوظائف تتكون من سلسلة من الوصلات الصلبة المتصلة ببعضها البعض بواسطة المفاصل المفصلية أو المنزلقة ، حيث يتم تعديل الوصلات بواسطة المحركات الخاضعة للرقابة. أحد طرفي “سلسلة الوصلات” هذه هي القاعدة ، في حين أن الطرف الآخر متحرك بحرية ومجهز بأداة أو قابض لتنفيذ أعمال الإنتاج.

برمجة الروبوت وواجهات
عادة ما يتم تدريس إعداد أو برمجة الحركات والتسلسلات الخاصة بالروبوت الصناعي من خلال ربط وحدة تحكم الروبوت بجهاز كمبيوتر محمول أو كمبيوتر مكتبي أو شبكة داخلية (أو شبكة الإنترنت).

يشار إلى الروبوت ومجموعة من الآلات أو الأجهزة الطرفية باسم workcell ، أو الخلية. قد تحتوي الخلية النموذجية على وحدة تغذية قطع ، وآلة صب ، وروبوت. يتم “دمج” الآلات المختلفة والتحكم فيها بواسطة كمبيوتر واحد أو PLC. يجب برمجة كيفية تفاعل الروبوت مع الأجهزة الأخرى في الخلية ، سواء فيما يتعلق بمواقفها في الخلية ومزامنتها معها.

البرنامج: يتم تثبيت الكمبيوتر مع برنامج واجهة المقابلة. استخدام جهاز الكمبيوتر يبسط عملية البرمجة إلى حد كبير. يتم تشغيل برامج الروبوت المتخصصة إما في وحدة تحكم الروبوت أو في الكمبيوتر أو كليهما اعتمادًا على تصميم النظام.

هناك نوعان من الكيانات الأساسية التي يجب تدريسها (أو برمجتها): بيانات وإجراءات المواقع. على سبيل المثال ، في مهمة لتحريك المسمار من وحدة التغذية إلى الفتحة ، يجب أولاً تدريس أو برمجة مواقع وحدة التغذية والثقب. ثانياً ، يجب أن تتم برمجة إجراء توصيل المسمار من المغذي إلى الحفرة مع أي إدخال / إخراج ، على سبيل المثال إشارة للإشارة إلى أن البرغي موجود في وحدة التغذية الجاهزة ليتم التقاطه. الغرض من برنامج الروبوت هو تسهيل مهام البرمجة هذه.

يمكن تحقيق تعليم مواقع الروبوت بعدة طرق:

الأوامر الموضعية يمكن توجيه الروبوت إلى الموضع المطلوب باستخدام أوامر واجهة المستخدم الرسومية أو النصية التي قد يتم فيها تحديد موضع XYZ المطلوب وتحريره.

تعليم قلادة: يمكن تعليم مواقف الروبوت من خلال قلادة تعليم. هذه وحدة تحكم وبرمجة محمولة. تتمثل الميزات الشائعة لهذه الوحدات في القدرة على إرسال الروبوت يدويًا إلى الموضع المطلوب ، أو “بوصة” أو “jog” لتعديل موضع. لديهم أيضًا وسيلة لتغيير السرعة نظرًا لأن السرعة المنخفضة مطلوبة عادةً لتحديد المواقع بدقة ، أو أثناء إجراء الاختبار عبر روتين جديد أو معدّل. عادة ما يتم تضمين زر التوقف الطارئ الكبير أيضًا. عادة ما يتم برمجة الروبوت بمجرد عدم الحاجة إلى استخدام المعلمة.

يؤدي عن طريق الأنف: هذا هو الأسلوب الذي تقدمه العديد من الشركات المصنعة للروبوت. في هذه الطريقة ، يقوم مستخدم واحد بحمل مناور الروبوت ، في حين يدخل شخص آخر أمرًا يؤدي إلى إلغاء تنشيط الروبوت مما يؤدي إلى دخوله في حالة من الضعف. ثم يقوم المستخدم بتحريك الروبوت يدويًا إلى المواضع المطلوبة و / أو على طول المسار المطلوب أثناء قيام البرنامج بتسجيل هذه المواضع في الذاكرة. يمكن للبرنامج في وقت لاحق تشغيل الروبوت لهذه المواقف أو على طول المسار تدرس. هذه التقنية شائعة لمهام مثل رش الطلاء.

البرمجة غير المتصلة هي المكان الذي يتم فيه رسم خريطة للخلية بأكملها والروبوت وكافة الآلات أو الأدوات في مساحة العمل. يمكن بعد ذلك نقل الروبوت على الشاشة وتم محاكاة العملية. يتم استخدام محاكي الروبوتات لإنشاء تطبيقات مضمنة للروبوت ، دون الاعتماد على التشغيل البدني لذراع الروبوت ومُنذِر النهاية. مزايا محاكاة الروبوتات هي أنها توفر الوقت في تصميم تطبيقات الروبوتات. ويمكنه أيضًا زيادة مستوى الأمان المرتبط بالمعدات الآلية نظرًا لأن العديد من سيناريوهات “ماذا لو” يمكن تجربتها واختبارها قبل تنشيط النظام. يوفر برنامج محاكاة الروبوت نظامًا أساسيًا لتعليم البرامج التي تمت كتابتها بلغات برمجة متعددة واختبارها وتشغيلها وتصحيحها.

وتسمح أدوات محاكاة الروبوت بأن تكون برامج الروبوتات مكتوبة بشكل ملائم ويتم تصحيحها دون اتصال بالصيغة النهائية للبرنامج الذي تم اختباره على روبوت حقيقي. تسمح القدرة على معاينة سلوك النظام الآلي في عالم افتراضي بتجربة واختبار مجموعة متنوعة من الآليات والأجهزة والتكوينات والتحكمات قبل تطبيقها على نظام “العالم الحقيقي”. تمتلك أجهزة محاكاة الروبوتات القدرة على توفير حوسبة في الوقت الحقيقي للحركة المحاكاة للروبوت الصناعي باستخدام كل من النمذجة الهندسية ونمذجة الحركة الحركية.

آخرون بالإضافة إلى ذلك ، غالباً ما يستخدم مشغلو الأجهزة أجهزة واجهة المستخدم ، وهي عادةً وحدات تعمل باللمس ، والتي تعمل بمثابة لوحة تحكم المشغل. يمكن للمشغل التبديل من برنامج إلى برنامج وإجراء تعديلات في البرنامج وتشغيل مجموعة من الأجهزة الطرفية التي يمكن دمجها في نفس النظام الآلي. وتشمل هذه المستجيبات النهائية ، والمغذيات التي توفر المكونات إلى الروبوت ، وسيور ناقلة ، وضوابط التوقف في حالات الطوارئ ، وأنظمة الرؤية الآلية ، وأنظمة التعشيق السلامة ، وطابعات الباركود ، ومجموعة غير محدودة من الأجهزة الصناعية الأخرى التي يتم الوصول إليها والتحكم فيها من خلال لوحة تحكم المشغل .

عادة ما يتم فصل قلادة التدريس أو الكمبيوتر الشخصي بعد البرمجة والروبوت ثم يعمل على البرنامج الذي تم تثبيته في جهاز التحكم الخاص به. ومع ذلك ، يتم استخدام الكمبيوتر غالباً “للإشراف” على الروبوت وأي أجهزة طرفية ، أو لتوفير سعة تخزين إضافية للوصول إلى العديد من المسارات المعقدة والروتينية.

أدوات نهاية الذراع
أكثر أجهزة الإنسان الآلي الأساسية هي المستجيب النهائي ، أو أداة نهاية الذراع (EOT). ومن الأمثلة الشائعة على المستجيبات النهائية أجهزة اللحام (مثل بنادق اللحام MIG ، لحام البقعة ، إلخ) ، وبنادق الرش ، وكذلك أجهزة الطحن والحطاط (مثل القرص الهوائي أو المطاحن الحزامي ، الحواف ، إلخ) ، والقابضون ( الأجهزة التي يمكنها استيعاب شيء ما ، وعادة ما تكون كهروميكانيكية أو هوائية. وسائل أخرى شائعة لالتقاط الأشياء هي الفراغ أو المغناطيس. غالبًا ما تكون المستجيبات النهائية شديدة التعقيد ، ويتم تصنيعها لتتناسب مع المنتج الذي تمت معالجته وغالبًا ما تكون قادرة على التقاط مجموعة من المنتجات في وقت واحد. قد يستخدمون مستشعرات مختلفة لمساعدة نظام الروبوت في تحديد موقع المنتجات ومناولتها وتحديد مواقعها.

السيطرة على الحركة
بالنسبة للروبوت المعطى ، فإن المعلمات الوحيدة الضرورية لتحديد موقع المستجيب النهائي (القابض ، شعلة اللحام ، إلخ) للروبوت هي زوايا كل من المفاصل أو عمليات النزوح للمحاور الخطية (أو توليفات من الاثنين لصيغ الروبوت مثل كما سكارا). ومع ذلك ، هناك العديد من الطرق المختلفة لتحديد النقاط. والطريقة الأكثر شيوعًا والأكثر ملاءمة لتحديد نقطة هي تحديد إحداثيات ديكارتية لها ، أي موضع “المستجيب النهائي” بالملليمتر في اتجاهات X ، و Y ، و Z بالنسبة إلى أصل الروبوت. بالإضافة إلى ذلك ، اعتمادًا على أنواع المفاصل التي قد يكون لدى روبوت معين ، يجب أيضًا تحديد اتجاه المستجيب النهائي في الترقق ، ودرجة الصوت ، واللفة وتحديد موقع نقطة الأداة بالنسبة إلى اللوحة الأمامية للروبوت. بالنسبة للذراع المفصل ، يجب تحويل هذه الإحداثيات إلى زوايا مشتركة بواسطة وحدة التحكم في الروبوت وتعرف هذه التحويلات باسم التحويلات الديكارتية والتي قد يلزم إجراؤها تكراريًا أو تكراريًا لروبوت محور متعدد. تدعى رياضيات العلاقة بين زوايا المفاصل والإحداثيات المكانية الفعلية بالحركية. انظر التحكم في الروبوت

يمكن أن يتم تحديد المواقع بواسطة الإحداثيات الديكارتية عن طريق إدخال الإحداثيات في النظام أو باستخدام قلادة تعليم تنقل الروبوت في اتجاه XYZ. من الأسهل كثيراً على المشغل البشري رؤية الحركات لأعلى / لأسفل ، يسار / يمين ، إلخ ، بدلاً من نقل كل واحدة مشتركة في كل مرة. عند الوصول إلى الموضع المطلوب ، يتم تعريفه بطريقة معينة على برنامج الروبوت المستخدم ، على سبيل المثال P1 – P5 أدناه.

البرمجة النموذجية
يتم تنفيذ معظم الروبوتات المفصلية من خلال تخزين سلسلة من المواضع في الذاكرة ، والانتقال إليها في أوقات مختلفة في تسلسل البرمجة. على سبيل المثال ، قد يكون لدى الروبوت الذي ينقل العناصر من مكان إلى آخر برنامج “اختيار ومكان” بسيط مشابه لما يلي:

حدد النقاط P1 – P5:

بأمان فوق الشغل (يُعرف بـ P1)
10 سم فوق الحاوية A (كما هو موضح P2)
في الموقع للمشاركة من بن A (يعرف على أنه P3)
10 سم فوق الحاوية B (تُعرف بـ P4)
في الموقع للمشاركة من bin B. (كما هو موضح P5)

تحديد البرنامج:

الانتقال إلى P1
الانتقال إلى P2
الانتقال إلى P3
القابض القابض
الانتقال إلى P2
الانتقال إلى P4
الانتقال إلى P5
القابض المفتوح
الانتقال إلى P4
الانتقال إلى P1 والانتهاء

للحصول على أمثلة حول كيفية ظهور ذلك في لغات الروبوت الشائعة ، انظر برمجة الروبوت الصناعي.

شخصياته
تحدد المواصفة القياسية الأمريكية الوطنية للأنظمة الروبوتية الصناعية والروبوتية – متطلبات الأمان (ANSI / RIA R15.06-1999) التفرّد بأنها “حالة ناتجة عن محاذاة متداخلة بين محورين روبوتين أو أكثر تؤدي إلى حركة وسرعات غير متوقعة في الروبوت.” هو الأكثر شيوعا في الأسلحة الآلية التي تستخدم “المعصم ثلاثي القوائم”. هذا هو المعصم الذي تمر عبره محاور المعصم الثلاثة ، التي تسيطر على الترقوة ، والميل ، واللفة ، عبر نقطة مشتركة. مثال على تفرد المعصم هو عندما يتسبب المسار الذي يمر من خلاله الروبوت في محاور الأول والثالث من معصم الروبوت (أي محاور الروبوت 4 و 6) ليصطفان. ثم يحاول محور المعصم الثاني الدوران 180 درجة في وقت الصفر للحفاظ على اتجاه المستجيب النهائي. مصطلح آخر شائع لهذا التفرد هو “الوجه المعصم”. يمكن أن تكون نتيجة التفرد مثيرة للغاية ويمكن أن يكون لها تأثيرات ضارة على ذراع الروبوت ، المستجيب النهائي ، والعملية. وقد حاول بعض مصنعي الروبوت الصناعي أن يخطووا الموقف بتغييرًا طفيفًا في مسار الروبوت لمنع هذه الحالة. طريقة أخرى هي إبطاء سرعة السير في الروبوت ، وبالتالي تقليل السرعة المطلوبة للمعصم لإجراء عملية الانتقال. كلفت ANSI / RIA أن يقوم مصنعو الروبوتات بتوعية المستخدم بالتفردات في حالة حدوثها أثناء معالجة النظام يدويًا. مما يقلل من السرعة اللازمة للمعصم لجعل الانتقال. كلفت ANSI / RIA أن يقوم مصنعو الروبوتات بتوعية المستخدم بالتفردات في حالة حدوثها أثناء معالجة النظام يدويًا. مما يقلل من السرعة اللازمة للمعصم لجعل الانتقال. كلفت ANSI / RIA أن يقوم مصنعو الروبوتات بتوعية المستخدم بالتفردات في حالة حدوثها أثناء معالجة النظام يدويًا.

يحدث النوع الثاني من التفرد في الروبوتات المفصلية المقسمة من 6 محاور مفصولة رأسياً عندما يقع مركز الرسغ على أسطوانة تتمحور حول المحور 1 وبنصف قطر يساوي المسافة بين المحورين 1 و 4. وهذا ما يسمى تفرد الكتف. تشير بعض الشركات المصنعة للروبوتات أيضًا إلى تفاضل المحاذاة ، حيث يتطابق المحورين 1 و 6. هذا هو مجرد حالة فرعية من التفرد الكتف. عندما يمر الروبوت بالقرب من التفرد الكتف ، يدور المفصل 1 بسرعة كبيرة.

يحدث النوع الثالث والأخير من التفرد في الروبوتات المفصلية المقسمة من 6 محاور مفصولة رأسيا عندما يقع مركز المعصم في نفس المستوى مثل المحورين 2 و 3.

ترتبط الانفراديتان ارتباطًا وثيقًا بظواهر القفل الجمالي ، التي لها سبب جذري مشابه للمحاور التي تصطف.

يوجد هنا شريط فيديو يوضح هذه الأنواع الثلاثة من التشكيلات الفريدة.

الصحة و السلامة
توقع الاتحاد الدولي للروبوتات زيادة عالمية في اعتماد الروبوتات الصناعية ، وقدر عددهم 1.7 مليون منشأة روبوت جديدة في المصانع في جميع أنحاء العالم بحلول عام 2020 [IFR 2017]. إن التقدم السريع في تقنيات الأتمتة (مثل الروبوتات الثابتة ، والروبوتات التعاونية والمتنقلة ، والهياكل الخارجية) لديه القدرة على تحسين ظروف العمل ولكن أيضا لإدخال مخاطر مكان العمل في أماكن العمل الصناعية. على الرغم من عدم وجود بيانات مراقبة مهنية حول الإصابات المرتبطة بالتحديد بالرجال الآليين ، فقد حدد باحثون من المعهد الوطني الأمريكي للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) 61 حالة وفاة مرتبطة بالإنسان الآلي بين عامي 1992 و 2015 باستخدام عمليات البحث عن الكلمات الرئيسية في مكتب إحصاءات العمل (BLS) تعداد قاعدة بيانات بحوث إصابات العمل القاتلة (انظر معلومات من مركز أبحاث الروبوتات المهنية). باستخدام بيانات من مكتب إحصاءات العمل ، قام المعهد الوطني للحساسية الإنسانية والشركاء الحكوميين التابعون له بالتحقيق في 4 حالات وفاة مرتبطة بالروبوتات في إطار برنامج تقييم ومراقبة معدل الوفيات. بالإضافة إلى ذلك ، قامت إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) بالتحقيق في عشرات الوفيات والإصابات المرتبطة بالإنسان ، والتي يمكن مراجعتها في صفحة البحث عن الحوادث في OSHA. يمكن أن تزداد الإصابات والوفيات مع مرور الوقت بسبب العدد المتزايد من الروبوتات التعاونية والقائمة على المشاركة ، والهياكل الخارجية الآلية ، والمركبات ذاتية القيادة في بيئة العمل. بالإضافة إلى ذلك ، قامت إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) بالتحقيق في عشرات الوفيات والإصابات المرتبطة بالإنسان ، والتي يمكن مراجعتها في صفحة البحث عن الحوادث في OSHA. يمكن أن تزداد الإصابات والوفيات مع مرور الوقت بسبب العدد المتزايد من الروبوتات التعاونية والقائمة على المشاركة ، والهياكل الخارجية الآلية ، والمركبات ذاتية القيادة في بيئة العمل. بالإضافة إلى ذلك ، قامت إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) بالتحقيق في عشرات الوفيات والإصابات المرتبطة بالإنسان ، والتي يمكن مراجعتها في صفحة البحث عن الحوادث في OSHA. يمكن أن تزداد الإصابات والوفيات مع مرور الوقت بسبب العدد المتزايد من الروبوتات التعاونية والقائمة على المشاركة ، والهياكل الخارجية الآلية ، والمركبات ذاتية القيادة في بيئة العمل.

يتم تطوير معايير السلامة من قبل جمعية الصناعات الروبوتية (RIA) بالتزامن مع المعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI). في 5 أكتوبر 2017 ، وقع كل من OSHA و NIOSH و RIA تحالفًا للعمل معًا من أجل تعزيز الخبرات الفنية وتحديد ومساعدتك على معالجة المخاطر المحتملة في مكان العمل المرتبطة بالروبوتات الصناعية التقليدية والتكنولوجيا الناشئة لمنشآت وأنظمة التعاون بين الإنسان الآلي والمساعدة في تحديد البحوث اللازمة للحد من مخاطر مكان العمل. في 16 تشرين الأول (أكتوبر) ، أطلق المعهد الوطني لبحوث الروبوتات (RID) مركز أبحاث الروبوتات المهنية من أجل “توفير القيادة العلمية لتوجيه تطوير واستخدام الروبوتات المهنية التي تعزز سلامة العمال وصحتهم ورفاهيتهم”. حتى الآن ، تتضمن الاحتياجات البحثية التي حددها المعهد الوطني لحقوق الإنسان وشركاؤه: تتبع ومنع الإصابات والوفيات ،

ولذلك ، فإن أول إجراء وقائي هو عادة فصل الفضاء الحركي للروبوتات البشرية والصناعية بواسطة شبكة واقية مزودة بوابات أمان آمنة أو خلايا ضوئية. يؤدي فتح باب الحماية أو مقاطعة حاجز الضوء إلى توقف الروبوت على الفور. في أوضاع التشغيل الخاصة ، حيث يجب على الإنسان إدخال منطقة الخطر من الروبوت (على سبيل المثال أثناء التدريس) ، يجب تفعيل زر التمكين للسماح بحركات الروبوت بشكل صريح. في الوقت نفسه ، يجب أن تقتصر سرعات الروبوت على مستوى آمن.

تشير التطورات الحديثة (الروبوتات المساعِدة) إلى الاتجاه الذي يكشفه الروبوت عن طريق المستشعرات عن نهج جسم غريب أو شخص في الوقت المناسب ويبطئ حركته أو توقفه أو حتى ارتداده تلقائيًا. وهكذا ، في المستقبل ، يمكن التعاون المشترك مع الروبوت في جواره المباشر.

عادةً ما تكون دوائر التحكم في الأمان الشخصي زائدة عن الحاجة ومراقبتها بحيث لا يؤدي الفشل ، مثل دائرة القصر ، إلى فقدان الأمان.

يتم استخدام تحليل المخاطر لتحديد المخاطر التي يشكلها الروبوت أو المعدات الإضافية وتصميم جهاز حماية مناسب له. يجب أن تتوافق جميع الأجهزة المتصلة بدائرة السلامة مع الفئة المحددة.

هيكلية السوق، تركيبة السوق
ووفقًا لدراسة الاتحاد الدولي للروبوتات (World Robotics (IFR)) World Robotics 2018 ، كان هناك حوالي 2،097،500 روبوت صناعي عاملة بحلول نهاية عام 2017. ومن المتوقع أن يصل هذا العدد إلى 3،788،000 بحلول نهاية عام 2021. مبيعات الروبوتات الصناعية مع 16.2 مليار دولار. بما في ذلك تكلفة البرامج والأجهزة الطرفية وهندسة النظم ، يقدر حجم الأعمال السنوية لأنظمة الروبوت بنحو 48 مليار دولار أمريكي في عام 2017.

الصين هي أكبر سوق للروبوت الصناعي ، حيث تم بيع 137،900 وحدة في عام 2017. كان لدى اليابان أكبر مخزون تشغيلي للروبوتات الصناعية ، حيث بلغ عدد مستخدمي الروبوتات 286،554 في نهاية عام 2015. إن أكبر عميل للروبوتات الصناعية هو صناعة السيارات بحصة سوقية بنسبة 33 ٪ ، ثم الكهرباء. / صناعة الالكترونيات بنسبة 32 ٪ ، صناعة المعادن والآلات مع 12 ٪ ، والمطاط والبلاستيك والصناعة مع 5 ٪ ، وصناعة المواد الغذائية بنسبة 3 ٪. في صناعة المنسوجات والملابس وصناعة الجلود ، تم تشغيل 1،580 وحدة.

الصانع
الشركات المصنعة المعروفة للروبوتات الصناعية هي:

ألمانيا:
Dürr AG
كوكا روبوت
Reis Robotics (جزء من KUKA AG منذ عام 2013)

اليابان:
موثومان
مؤسسة ياسكاوا الكهربائية
دينسو
إبسون
فانوك
هيراتا
كاواساكي للصناعات الثقيلة
ميتسوبيشي الكتريك
نيهون دينسان سانكيو
باناسونيك

سويسرا:
Güdel
أنظمة Sigpack (تغليف Bosch)
STAUBLI
ABB Robotics

النمسا:
igm أنظمة الروبوت

الولايات المتحدة الامريكانية:
تكنولوجيا بارعة

تستخدم جميع الشركات المصنعة تقريبًا أدوات التحكم الخاصة بها ، والتي تختلف في برامجها وأدائها ودقة مسارها الممكن تحقيقها في الروبوت. الضوابط النموذجية هي IRC5 و S4C + (ABB AG) و KRC3 (Kuka AG).

بالإضافة إلى ذلك ، هناك العديد من منازل النظام ، والتي تجعل الروبوتات الصناعية تنبض بالحياة في أنظمة فردية مصممة وفقًا لمتطلبات العملاء المعنية. في الإنتاج على نطاق واسع ، مثل إنتاج السيارات ، يتم استخدام الروبوتات فقط من مصنع واحد. هذا يقلل من عدد قطع الغيار ليتم الاحتفاظ بها في المخازن. كما أنه يلغي الحاجة إلى تدريب الموظفين على أنظمة مختلفة. ومع ذلك ، يتجه المزيد والمزيد من مصنعي السيارات إلى أرخص مزود روبوتي لمنح العقد من أجل تقليل عدد الأشخاص المنحدرين من الروبوت ، وبالتالي اعتماد السعر على مصنع واحد.

وقد توقفت شركات مثل شركة فولكس فاجن ، التي كانت تستخدم في إنتاجها الروبوتي الخاص بها ، عن طريق زيادة التخصص ، وهي الآن تقوم بتوظيف حاجتها للروبوت الصناعي خارجيا.