રોબોટિક હથિયારોની રચના અને વર્ગીકરણ

આધુનિક ઔદ્યોગિક રોબોટ્સમાં રોબોટિક આર્મ સૌથી સામાન્ય પ્રકારનો રોબોટ છે. તે માનવ હાથ અને હાથની ચોક્કસ હિલચાલ અને કાર્યોનું અનુકરણ કરી શકે છે, અને નિશ્ચિત કાર્યક્રમો દ્વારા ચોક્કસ સાધનોને પકડી શકે છે, વસ્તુઓ વહન કરી શકે છે અથવા ચલાવી શકે છે. તે રોબોટિક્સના ક્ષેત્રમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું ઓટોમેશન ઉપકરણ છે. તેના સ્વરૂપો અલગ છે, પરંતુ તે બધામાં એક સામાન્ય વિશેષતા છે, જે એ છે કે તેઓ સૂચનાઓ સ્વીકારી શકે છે અને કામગીરી કરવા માટે ત્રિ-પરિમાણીય (દ્વિ-પરિમાણીય) જગ્યામાં કોઈપણ બિંદુ સુધી સચોટ રીતે સ્થાન શોધી શકે છે. તેની લાક્ષણિકતાઓ એ છે કે તે પ્રોગ્રામિંગ દ્વારા વિવિધ અપેક્ષિત કામગીરી પૂર્ણ કરી શકે છે, અને તેની રચના અને કામગીરી માનવ અને યાંત્રિક મશીનો બંનેના ફાયદાઓને જોડે છે. તે ઉત્પાદનના યાંત્રિકીકરણ અને ઓટોમેશનને સાકાર કરવા માટે માનવ ભારે શ્રમને બદલી શકે છે, અને વ્યક્તિગત સલામતીનું રક્ષણ કરવા માટે હાનિકારક વાતાવરણમાં કાર્ય કરી શકે છે. તેથી, તેનો વ્યાપકપણે મશીનરી ઉત્પાદન, ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, હળવા ઉદ્યોગ અને અણુ ઊર્જામાં ઉપયોગ થાય છે.
૧. સામાન્ય રોબોટિક આર્મ્સ મુખ્યત્વે ત્રણ ભાગોથી બનેલા હોય છે: મુખ્ય ભાગ, ડ્રાઇવ મિકેનિઝમ અને કંટ્રોલ સિસ્ટમ.

(I) યાંત્રિક માળખું

1. રોબોટિક આર્મનો ફ્યુઝલેજ એ સમગ્ર ઉપકરણનો મૂળભૂત સપોર્ટ ભાગ છે, જે સામાન્ય રીતે મજબૂત અને ટકાઉ ધાતુની સામગ્રીથી બનેલો હોય છે. તે કામ દરમિયાન રોબોટિક આર્મ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા વિવિધ દળો અને ટોર્કનો સામનો કરવા સક્ષમ હોવું જોઈએ નહીં, પરંતુ અન્ય ઘટકો માટે સ્થિર ઇન્સ્ટોલેશન સ્થિતિ પણ પ્રદાન કરવી જોઈએ. તેની ડિઝાઇનમાં કાર્યકારી વાતાવરણમાં સંતુલન, સ્થિરતા અને અનુકૂલનક્ષમતાને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે. 2. હાથ રોબોટનો હાથ વિવિધ ક્રિયાઓ પ્રાપ્ત કરવા માટે મુખ્ય ભાગ છે. તેમાં કનેક્ટિંગ સળિયા અને સાંધાઓની શ્રેણીનો સમાવેશ થાય છે. સાંધાના પરિભ્રમણ અને કનેક્ટિંગ સળિયાની ગતિ દ્વારા, હાથ અવકાશમાં બહુ-ડિગ્રી-ઓફ-ફ્રીડમ ગતિ પ્રાપ્ત કરી શકે છે. સાંધા સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા મોટર્સ, રીડ્યુસર્સ અથવા હાઇડ્રોલિક ડ્રાઇવ ઉપકરણો દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે જેથી હાથની ગતિની ચોકસાઈ અને ગતિ સુનિશ્ચિત થાય. તે જ સમયે, ઝડપી ગતિ અને ભારે વસ્તુઓ વહન કરવાની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે હાથની સામગ્રીમાં ઉચ્ચ શક્તિ અને હળવા વજનની લાક્ષણિકતાઓ હોવી જરૂરી છે. 3. એન્ડ ઇફેક્ટર આ રોબોટ આર્મનો તે ભાગ છે જે કાર્યકારી વસ્તુનો સીધો સંપર્ક કરે છે, અને તેનું કાર્ય માનવ હાથ જેવું જ છે. ઘણા પ્રકારના એન્ડ ઇફેક્ટર્સ હોય છે, અને સામાન્ય ગ્રિપર્સ, સક્શન કપ, સ્પ્રે ગન વગેરે છે. ગ્રિપરને ઑબ્જેક્ટના આકાર અને કદ અનુસાર કસ્ટમાઇઝ કરી શકાય છે અને તેનો ઉપયોગ વિવિધ આકારની વસ્તુઓને પકડવા માટે થાય છે; સક્શન કપ ઑબ્જેક્ટને શોષવા માટે નકારાત્મક દબાણ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરે છે અને સપાટ સપાટી ધરાવતી વસ્તુઓ માટે યોગ્ય છે; સ્પ્રે ગનનો ઉપયોગ છંટકાવ, વેલ્ડીંગ અને અન્ય કામગીરી માટે થઈ શકે છે.

(II) ડ્રાઇવ સિસ્ટમ

1. મોટર ડ્રાઇવ મોટર એ રોબોટ આર્મમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી ડ્રાઇવ પદ્ધતિઓમાંની એક છે. ડીસી મોટર્સ, એસી મોટર્સ અને સ્ટેપર મોટર્સનો ઉપયોગ રોબોટ આર્મના સંયુક્ત હલનચલનને ચલાવવા માટે કરી શકાય છે. મોટર ડ્રાઇવમાં ઉચ્ચ નિયંત્રણ ચોકસાઈ, ઝડપી પ્રતિભાવ ગતિ અને વિશાળ ગતિ નિયમન શ્રેણીના ફાયદા છે. મોટરની ગતિ અને દિશાને નિયંત્રિત કરીને, રોબોટ આર્મના ગતિ માર્ગને સચોટ રીતે નિયંત્રિત કરી શકાય છે. તે જ સમયે, ભારે વસ્તુઓ વહન કરતી વખતે રોબોટ આર્મની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે આઉટપુટ ટોર્ક વધારવા માટે મોટરનો ઉપયોગ વિવિધ રીડ્યુસર્સ સાથે પણ કરી શકાય છે. 2. હાઇડ્રોલિક ડ્રાઇવ હાઇડ્રોલિક ડ્રાઇવ કેટલાક રોબોટ આર્મ્સમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે જેને મોટા પાવર આઉટપુટની જરૂર હોય છે. હાઇડ્રોલિક સિસ્ટમ હાઇડ્રોલિક સિલિન્ડર અથવા હાઇડ્રોલિક મોટરને કામ કરવા માટે ચલાવવા માટે હાઇડ્રોલિક પંપ દ્વારા હાઇડ્રોલિક તેલ પર દબાણ કરે છે, જેનાથી રોબોટ આર્મની ગતિને સાકાર થાય છે. હાઇડ્રોલિક ડ્રાઇવમાં ઉચ્ચ શક્તિ, ઝડપી પ્રતિભાવ ગતિ અને ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતાના ફાયદા છે. તે કેટલાક ભારે રોબોટ આર્મ્સ અને ઝડપી કાર્યવાહીની જરૂર હોય તેવા પ્રસંગો માટે યોગ્ય છે. જો કે, હાઇડ્રોલિક સિસ્ટમમાં લિકેજ, ઉચ્ચ જાળવણી ખર્ચ અને કાર્યકારી વાતાવરણ માટે ઉચ્ચ આવશ્યકતાઓના ગેરફાયદા પણ છે. 3. ન્યુમેટિક ડ્રાઇવ ન્યુમેટિક ડ્રાઇવ સિલિન્ડરો અને અન્ય એક્ટ્યુએટર્સને કામ કરવા માટે ચલાવવા માટે પાવર સ્ત્રોત તરીકે કોમ્પ્રેસ્ડ એરનો ઉપયોગ કરે છે. ન્યુમેટિક ડ્રાઇવમાં સરળ માળખું, ઓછી કિંમત અને ઉચ્ચ ગતિના ફાયદા છે. તે કેટલાક પ્રસંગો માટે યોગ્ય છે જ્યાં પાવર અને ચોકસાઇની જરૂર નથી. જો કે, ન્યુમેટિક સિસ્ટમની શક્તિ પ્રમાણમાં ઓછી છે, નિયંત્રણ ચોકસાઈ પણ ઓછી છે, અને તેને કોમ્પ્રેસ્ડ એર સ્ત્રોત અને સંબંધિત ન્યુમેટિક ઘટકોથી સજ્જ કરવાની જરૂર છે.

(III) નિયંત્રણ પ્રણાલી
1. કંટ્રોલર કંટ્રોલર એ રોબોટ આર્મનું મગજ છે, જે વિવિધ સૂચનાઓ પ્રાપ્ત કરવા અને સૂચનાઓ અનુસાર ડ્રાઇવ સિસ્ટમ અને યાંત્રિક માળખાની ક્રિયાઓને નિયંત્રિત કરવા માટે જવાબદાર છે. કંટ્રોલર સામાન્ય રીતે માઇક્રોપ્રોસેસર, પ્રોગ્રામેબલ લોજિક કંટ્રોલર (PLC) અથવા સમર્પિત ગતિ નિયંત્રણ ચિપનો ઉપયોગ કરે છે. તે રોબોટ આર્મની સ્થિતિ, ગતિ, પ્રવેગક અને અન્ય પરિમાણોનું ચોક્કસ નિયંત્રણ પ્રાપ્ત કરી શકે છે, અને ક્લોઝ્ડ-લૂપ નિયંત્રણ પ્રાપ્ત કરવા માટે વિવિધ સેન્સર દ્વારા આપવામાં આવતી માહિતીને પણ પ્રક્રિયા કરી શકે છે. કંટ્રોલરને ગ્રાફિકલ પ્રોગ્રામિંગ, ટેક્સ્ટ પ્રોગ્રામિંગ વગેરે સહિત વિવિધ રીતે પ્રોગ્રામ કરી શકાય છે, જેથી વપરાશકર્તાઓ વિવિધ જરૂરિયાતો અનુસાર પ્રોગ્રામ અને ડીબગ કરી શકે. 2. સેન્સર સેન્સર બાહ્ય વાતાવરણ અને તેની પોતાની સ્થિતિ પ્રત્યે રોબોટ આર્મની ધારણાનો એક મહત્વપૂર્ણ ભાગ છે. પોઝિશન સેન્સર રોબોટ આર્મની ગતિશીલતાની ચોકસાઈ સુનિશ્ચિત કરવા માટે વાસ્તવિક સમયમાં રોબોટ આર્મના દરેક સાંધાની સ્થિતિનું નિરીક્ષણ કરી શકે છે; ફોર્સ સેન્સર ઑબ્જેક્ટને પકડતી વખતે ઑબ્જેક્ટને લપસતા અથવા નુકસાન થતું અટકાવવા માટે રોબોટ આર્મના બળને શોધી શકે છે; વિઝ્યુઅલ સેન્સર કાર્યકારી ઑબ્જેક્ટને ઓળખી અને શોધી શકે છે અને રોબોટ આર્મના બુદ્ધિ સ્તરને સુધારી શકે છે. આ ઉપરાંત, તાપમાન સેન્સર, દબાણ સેન્સર વગેરે છે, જેનો ઉપયોગ રોબોટ હાથની કાર્યકારી સ્થિતિ અને પર્યાવરણીય પરિમાણોનું નિરીક્ષણ કરવા માટે થાય છે.
2. રોબોટ આર્મનું વર્ગીકરણ સામાન્ય રીતે માળખાકીય સ્વરૂપ, ડ્રાઇવિંગ મોડ અને એપ્લિકેશન ક્ષેત્ર અનુસાર વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

(I) માળખાકીય સ્વરૂપ દ્વારા વર્ગીકરણ

1. કાર્ટેશિયન કોઓર્ડિનેટ રોબોટ આર્મ આ રોબોટ આર્મનો આર્મ લંબચોરસ કોઓર્ડિનેટ સિસ્ટમના ત્રણ કોઓર્ડિનેટ અક્ષો, એટલે કે X, Y અને Z અક્ષો સાથે ફરે છે. તેમાં સરળ રચના, અનુકૂળ નિયંત્રણ, ઉચ્ચ સ્થિતિ ચોકસાઈ વગેરેના ફાયદા છે, અને તે કેટલાક સરળ હેન્ડલિંગ, એસેમ્બલી અને પ્રોસેસિંગ કાર્યો માટે યોગ્ય છે. જો કે, લંબચોરસ કોઓર્ડિનેટ રોબોટ આર્મની કાર્યસ્થળ પ્રમાણમાં નાની છે અને લવચીકતા નબળી છે.
2. નળાકાર કોઓર્ડિનેટ રોબોટ આર્મ નળાકાર કોઓર્ડિનેટ રોબોટ આર્મના આર્મમાં રોટરી જોઈન્ટ અને બે રેખીય જોઈન્ટ હોય છે, અને તેની ગતિ જગ્યા નળાકાર હોય છે. તેમાં કોમ્પેક્ટ સ્ટ્રક્ચર, મોટી કાર્ય શ્રેણી, લવચીક ગતિવિધિ વગેરેના ફાયદા છે, અને તે કેટલાક મધ્યમ-જટિલતા કાર્યો માટે યોગ્ય છે. જો કે, નળાકાર કોઓર્ડિનેટ રોબોટ આર્મની સ્થિતિ ચોકસાઈ પ્રમાણમાં ઓછી છે, અને નિયંત્રણ મુશ્કેલી પ્રમાણમાં ઊંચી છે.

૩. ગોળાકાર કોઓર્ડિનેટ રોબોટ આર્મ ગોળાકાર કોઓર્ડિનેટ રોબોટ આર્મના આર્મમાં બે રોટરી સાંધા અને એક રેખીય સાંધા હોય છે, અને તેની ગતિ જગ્યા ગોળાકાર હોય છે. તેમાં લવચીક ગતિ, વિશાળ કાર્ય શ્રેણી અને જટિલ કાર્યકારી વાતાવરણમાં અનુકૂલન કરવાની ક્ષમતાના ફાયદા છે. તે કેટલાક કાર્યો માટે યોગ્ય છે જેમાં ઉચ્ચ ચોકસાઇ અને ઉચ્ચ સુગમતાની જરૂર હોય છે. જો કે, ગોળાકાર કોઓર્ડિનેટ રોબોટ આર્મનું માળખું જટિલ છે, નિયંત્રણ મુશ્કેલી મોટી છે, અને કિંમત પણ ઊંચી છે.

૪. આર્ટિક્યુલેટેડ રોબોટ આર્મ આર્ટિક્યુલેટેડ રોબોટ આર્મ માનવ હાથની રચનાનું અનુકરણ કરે છે, તેમાં બહુવિધ રોટરી સાંધા હોય છે, અને માનવ હાથની જેમ વિવિધ હલનચલન પ્રાપ્ત કરી શકે છે. તેમાં લવચીક હલનચલન, વિશાળ કાર્ય શ્રેણી અને જટિલ કાર્યકારી વાતાવરણમાં અનુકૂલન કરવાની ક્ષમતાના ફાયદા છે. તે હાલમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતો રોબોટિક આર્મ છે.

જોકે, આર્ટિક્યુલેટેડ રોબોટિક આર્મ્સનું નિયંત્રણ મુશ્કેલ છે અને તેને ઉચ્ચ પ્રોગ્રામિંગ અને ડિબગીંગ ટેકનોલોજીની જરૂર છે.
(II) ડ્રાઇવ મોડ દ્વારા વર્ગીકરણ
1. ઇલેક્ટ્રિક રોબોટિક આર્મ્સ ઇલેક્ટ્રિક રોબોટિક આર્મ્સ ડ્રાઇવ ડિવાઇસ તરીકે મોટર્સનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં ઉચ્ચ નિયંત્રણ ચોકસાઈ, ઝડપી પ્રતિભાવ ગતિ અને ઓછા અવાજના ફાયદા છે. તે ઇલેક્ટ્રોનિક ઉત્પાદન, તબીબી સાધનો અને અન્ય ઉદ્યોગો જેવા ચોકસાઈ અને ગતિ માટે ઉચ્ચ આવશ્યકતાઓ ધરાવતા કેટલાક પ્રસંગો માટે યોગ્ય છે. 2. હાઇડ્રોલિક રોબોટિક આર્મ્સ હાઇડ્રોલિક રોબોટિક આર્મ્સ હાઇડ્રોલિક ડ્રાઇવ ડિવાઇસનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં ઉચ્ચ શક્તિ, ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતા અને મજબૂત અનુકૂલનક્ષમતાના ફાયદા છે. તે કેટલાક ભારે રોબોટિક આર્મ્સ અને બાંધકામ, ખાણકામ અને અન્ય ઉદ્યોગો જેવા મોટા પાવર આઉટપુટની જરૂર હોય તેવા પ્રસંગો માટે યોગ્ય છે. 3. ન્યુમેટિક રોબોટિક આર્મ્સ ન્યુમેટિક રોબોટિક આર્મ્સ ન્યુમેટિક ડ્રાઇવ ડિવાઇસનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં સરળ માળખું, ઓછી કિંમત અને ઉચ્ચ ગતિના ફાયદા છે. તે કેટલાક પ્રસંગો માટે યોગ્ય છે જેને ઉચ્ચ શક્તિ અને ચોકસાઈની જરૂર નથી, જેમ કે પેકેજિંગ, પ્રિન્ટિંગ અને અન્ય ઉદ્યોગો.
(III) એપ્લિકેશન ક્ષેત્ર દ્વારા વર્ગીકરણ
1. ઔદ્યોગિક રોબોટિક હથિયારો ઔદ્યોગિક રોબોટિક હથિયારોનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ઓટોમોબાઈલ ઉત્પાદન, ઇલેક્ટ્રોનિક ઉત્પાદન ઉત્પાદન અને યાંત્રિક પ્રક્રિયા જેવા ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન ક્ષેત્રોમાં થાય છે. તે સ્વચાલિત ઉત્પાદનને સાકાર કરી શકે છે, ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા અને ઉત્પાદન ગુણવત્તામાં સુધારો કરી શકે છે. 2. સર્વિસ રોબોટિક હથિયારો સર્વિસ રોબોટિક હથિયારો મુખ્યત્વે તબીબી, કેટરિંગ, ગૃહ સેવાઓ વગેરે જેવા સેવા ઉદ્યોગોમાં વપરાય છે. તે લોકોને નર્સિંગ, ભોજન વિતરણ, સફાઈ વગેરે જેવી વિવિધ સેવાઓ પૂરી પાડી શકે છે. 3. ખાસ રોબોટિક હથિયારો ખાસ રોબોટિક હથિયારો મુખ્યત્વે કેટલાક ખાસ ક્ષેત્રોમાં વપરાય છે, જેમ કે એરોસ્પેસ, લશ્કરી, ઊંડા સમુદ્ર સંશોધન, વગેરે. જટિલ કાર્યકારી વાતાવરણ અને કાર્ય જરૂરિયાતોને અનુરૂપ થવા માટે તેમાં ખાસ પ્રદર્શન અને કાર્યો હોવા જરૂરી છે.
રોબોટિક આર્મ્સ ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન ઉત્પાદનમાં જે પરિવર્તન લાવે છે તે માત્ર ઓટોમેશન અને કામગીરીની કાર્યક્ષમતા જ નથી, પરંતુ તેની સાથેના આધુનિક મેનેજમેન્ટ મોડેલે ઉદ્યોગોની ઉત્પાદન પદ્ધતિઓ અને બજાર સ્પર્ધાત્મકતામાં પણ ઘણો ફેરફાર કર્યો છે. રોબોટિક આર્મ્સનો ઉપયોગ સાહસો માટે તેમના ઔદ્યોગિક માળખાને સમાયોજિત કરવા અને અપગ્રેડ અને પરિવર્તન કરવાની સારી તક છે.