औद्योगिक रोबोट भनेको के हो?

संसारको पहिलोऔद्योगिक रोबोट१९६२ मा संयुक्त राज्य अमेरिकामा जन्मिएको थियो। अमेरिकी इन्जिनियर जर्ज चार्ल्स डेभोल, जुनियरले "शिक्षण र प्लेब्याक मार्फत स्वचालनमा लचिलो रूपमा प्रतिक्रिया दिन सक्ने रोबोट" प्रस्ताव गरेका थिए। उनको विचारले उद्यमी जोसेफ फ्रेडरिक एङ्गेलबर्गरलाई एक स्पार्क जगायो, जसलाई "रोबोटका पिता" भनेर चिनिन्छ, र यसरीऔद्योगिक रोबोट"अनिमेट (= विश्वव्यापी क्षमताहरू भएको काम गर्ने साझेदार)" नामक संस्थाको जन्म भयो।
ISO 8373 अनुसार, औद्योगिक रोबोटहरू औद्योगिक क्षेत्रका लागि बहु-संयुक्त हेरफेर गर्ने वा बहु-डिग्री-स्वतन्त्रता रोबोटहरू हुन्। औद्योगिक रोबोटहरू मेकानिकल उपकरणहरू हुन् जसले स्वचालित रूपमा काम गर्छन् र मेसिनहरू हुन् जुन विभिन्न कार्यहरू प्राप्त गर्न आफ्नै शक्ति र नियन्त्रण क्षमताहरूमा भर पर्छन्। यसले मानव आदेशहरू स्वीकार गर्न सक्छ वा पूर्व-प्रोग्राम गरिएका कार्यक्रमहरू अनुसार चलाउन सक्छ। आधुनिक औद्योगिक रोबोटहरूले कृत्रिम बुद्धिमत्ता प्रविधिद्वारा तयार पारिएका सिद्धान्तहरू र दिशानिर्देशहरू अनुसार पनि काम गर्न सक्छन्।
औद्योगिक रोबोटहरूको विशिष्ट अनुप्रयोगहरूमा वेल्डिंग, चित्रकला, संयोजन, सङ्कलन र प्लेसमेन्ट (जस्तै प्याकेजिङ, प्यालेटाइजिङ र एसएमटी), उत्पादन निरीक्षण र परीक्षण, आदि समावेश छन्; सबै काम दक्षता, टिकाउपन, गति र शुद्धताका साथ पूरा गरिन्छ।
सबैभन्दा धेरै प्रयोग हुने रोबोट कन्फिगरेसनहरू आर्टिक्युलेटेड रोबोटहरू, SCARA रोबोटहरू, डेल्टा रोबोटहरू, र कार्टेसियन रोबोटहरू (ओभरहेड रोबोटहरू वा xyz रोबोटहरू) हुन्। रोबोटहरूले स्वायत्तताको फरक डिग्री प्रदर्शन गर्छन्: केही रोबोटहरू निश्चित कार्यहरू बारम्बार (दोहोरिने कार्यहरू) विश्वासयोग्य रूपमा, भिन्नता बिना, र उच्च शुद्धताका साथ गर्न प्रोग्राम गरिएका हुन्छन्। यी कार्यहरू प्रोग्राम गरिएका दिनचर्याहरूद्वारा निर्धारण गरिन्छ जसले समन्वित कार्यहरूको श्रृंखलाको दिशा, त्वरण, गति, गति घटाउने र दूरी निर्दिष्ट गर्दछ। अन्य रोबोटहरू बढी लचिलो हुन्छन्, किनकि तिनीहरूलाई वस्तुको स्थान वा वस्तुमा गर्नुपर्ने कार्य पहिचान गर्न आवश्यक पर्दछ। उदाहरणका लागि, थप सटीक मार्गदर्शनको लागि, रोबोटहरूले प्रायः मेसिन भिजन सबसिस्टमहरूलाई तिनीहरूको दृश्य सेन्सरको रूपमा समावेश गर्दछ, शक्तिशाली कम्प्युटर वा नियन्त्रकहरूसँग जोडिएको। कृत्रिम बुद्धिमत्ता, वा कृत्रिम बुद्धिमत्ताको लागि गलत मानिने कुनै पनि चीज, आधुनिक औद्योगिक रोबोटहरूमा बढ्दो रूपमा महत्त्वपूर्ण कारक बन्दै गइरहेको छ।
जर्ज डेभोलले पहिलो पटक औद्योगिक रोबोटको अवधारणा प्रस्ताव गरे र १९५४ मा पेटेन्टको लागि आवेदन दिए। (पेटेन्ट १९६१ मा प्रदान गरिएको थियो)। १९५६ मा, डेभोल र जोसेफ एङ्गेलबर्गरले डेभोलको मूल पेटेन्टमा आधारित युनिमेसनको सह-स्थापना गरे। १९५९ मा, युनिमेसनको पहिलो औद्योगिक रोबोट संयुक्त राज्य अमेरिकामा जन्मिएको थियो, जसले रोबोट विकासको नयाँ युगको सुरुवात गर्‍यो। युनिमेसनले पछि जापान र युनाइटेड किंगडममा क्रमशः युनिमेट्स औद्योगिक रोबोटहरू उत्पादन गर्न कावासाकी हेभी इन्डस्ट्रीज र जीकेएनलाई आफ्नो प्रविधिको इजाजतपत्र दियो। केही समयको लागि, युनिमेसनको एक मात्र प्रतिस्पर्धी ओहायो, संयुक्त राज्य अमेरिकामा सिनसिनाटी मिलाक्रोन इंक थियो। यद्यपि, १९७० को दशकको अन्त्यतिर, धेरै ठूला जापानी समूहहरूले समान औद्योगिक रोबोटहरू उत्पादन गर्न थालेपछि यो स्थिति मौलिक रूपमा परिवर्तन भयो। युरोपमा औद्योगिक रोबोटहरू धेरै छिटो फैलिए, र ABB रोबोटिक्स र KUKA रोबोटिक्सले १९७३ मा रोबोटहरू बजारमा ल्याए। १९७० को दशकको अन्त्यतिर, रोबोटिक्समा रुचि बढ्दै गयो, र धेरै अमेरिकी कम्पनीहरूले यस क्षेत्रमा प्रवेश गरे, जसमा जनरल इलेक्ट्रिक र जनरल मोटर्स जस्ता ठूला कम्पनीहरू समावेश थिए (जसको जापानको FANUC रोबोटिक्ससँगको संयुक्त उद्यम FANUC द्वारा गठन गरिएको थियो)। अमेरिकी स्टार्टअपहरूमा अटोमेटिक्स र एडेप्ट टेक्नोलोजी समावेश थियो। १९८४ मा रोबोटिक्स बूमको समयमा, वेस्टिंगहाउस इलेक्ट्रिकले युनिमेसनलाई १०७ मिलियन डलरमा अधिग्रहण गरेको थियो। वेस्टिंगहाउसले १९८८ मा फ्रान्सको स्टाउबली फेभर्जेस SCA लाई युनिमेसन बेचेको थियो, जसले अझै पनि सामान्य औद्योगिक र क्लिनरूम अनुप्रयोगहरूको लागि आर्टिक्युलेटेड रोबोटहरू बनाउँछ, र २००४ को अन्त्यतिर बोशको रोबोटिक्स डिभिजन पनि अधिग्रहण गरेको थियो।

प्यारामिटरहरू परिभाषित गर्नुहोस् अक्षहरूको संख्या सम्पादन गर्नुहोस् - समतलमा कहीं पनि पुग्न दुई अक्षहरू आवश्यक पर्दछ; अन्तरिक्षमा कहीं पनि पुग्न तीन अक्षहरू आवश्यक पर्दछ। अन्तिम-हात (अर्थात्, नाडी) को पोइन्टिङलाई पूर्ण रूपमा नियन्त्रण गर्न, थप तीन अक्षहरू (प्यान, पिच, र रोल) आवश्यक पर्दछ। केही डिजाइनहरू (जस्तै SCARA रोबोटहरू) लागत, गति र शुद्धताको लागि गति त्याग गर्छन्। स्वतन्त्रताको डिग्री - सामान्यतया अक्षहरूको संख्या जस्तै। कार्य खाम - रोबोटले पुग्न सक्ने अन्तरिक्षमा क्षेत्र। गतिशास्त्र - रोबोटको कठोर शरीर तत्वहरू र जोर्नीहरूको वास्तविक कन्फिगरेसन, जसले सबै सम्भावित रोबोट चालहरू निर्धारण गर्दछ। रोबोट गतिशास्त्रका प्रकारहरूमा अभिव्यक्त, कार्डानिक, समानान्तर, र SCARA समावेश छन्। क्षमता वा भार क्षमता - रोबोटले कति तौल उठाउन सक्छ। वेग - रोबोटले कति चाँडो आफ्नो अन्तिम-हात स्थिति स्थितिमा प्राप्त गर्न सक्छ। यो प्यारामिटरलाई प्रत्येक अक्षको कोणीय वा रेखीय वेगको रूपमा परिभाषित गर्न सकिन्छ, वा समग्र वेगको रूपमा, अन्त्य-हात वेगको सन्दर्भमा अर्थ। त्वरण - अक्षले कति चाँडो गति बढाउन सक्छ। यो एउटा सीमित कारक हो, किनकि रोबोटले छोटो चाल वा जटिल मार्गहरू बारम्बार परिवर्तन गर्दा यसको अधिकतम गतिमा पुग्न सक्दैन। शुद्धता - रोबोट इच्छित स्थितिमा कति नजिक पुग्न सक्छ। शुद्धता मापन गरिन्छ रोबोटको निरपेक्ष स्थिति इच्छित स्थितिबाट कति टाढा छ। दृष्टि प्रणाली वा इन्फ्रारेड जस्ता बाह्य सेन्सिङ उपकरणहरू प्रयोग गरेर शुद्धता सुधार गर्न सकिन्छ। पुनरुत्पादन - रोबोट प्रोग्राम गरिएको स्थितिमा कति राम्रोसँग फर्कन्छ। यो शुद्धता भन्दा फरक छ। यसलाई निश्चित XYZ स्थितिमा जान भन्न सकिन्छ र यो त्यो स्थितिको १ मिमी भित्र मात्र जान्छ। यो एक शुद्धता समस्या हो र क्यालिब्रेसनद्वारा सच्याउन सकिन्छ। तर यदि त्यो स्थिति सिकाइन्छ र नियन्त्रक मेमोरीमा भण्डारण गरिन्छ, र यो प्रत्येक पटक सिकाइएको स्थितिको ०.१ मिमी भित्र फर्कन्छ भने, यसको दोहोरिने क्षमता ०.१ मिमी भित्र हुन्छ। शुद्धता र दोहोरिने क्षमता धेरै फरक मेट्रिक्स हुन्। दोहोरिने क्षमता सामान्यतया रोबोटको लागि सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण विशिष्टता हो र मापनमा "परिशुद्धता" जस्तै हो - शुद्धता र परिशुद्धताको सन्दर्भमा। ISO 9283[8] ले शुद्धता र दोहोरिने क्षमता मापन गर्ने विधिहरू स्थापित गर्दछ। सामान्यतया, रोबोटलाई धेरै पटक सिकाइएको स्थितिमा पठाइन्छ, प्रत्येक पटक चार अन्य स्थानहरूमा जान्छ र सिकाइएको स्थितिमा फर्कन्छ, र त्रुटि मापन गरिन्छ। त्यसपछि दोहोरिने क्षमतालाई तीन आयामहरूमा यी नमूनाहरूको मानक विचलनको रूपमा परिमाण गरिन्छ। एक विशिष्ट रोबोटमा अवश्य पनि दोहोरिने क्षमता भन्दा बढी स्थिति त्रुटिहरू हुन सक्छन्, र यो प्रोग्रामिङ समस्या हुन सक्छ। यसबाहेक, कार्य खामका विभिन्न भागहरूमा फरक दोहोरिने क्षमता हुनेछ, र दोहोरिने क्षमता पनि गति र पेलोड अनुसार फरक हुनेछ। ISO 9283 ले निर्दिष्ट गर्दछ कि शुद्धता र दोहोरिने क्षमता अधिकतम गतिमा र अधिकतम पेलोडमा मापन गरिन्छ। यद्यपि, यसले निराशावादी डेटा उत्पादन गर्दछ, किनकि रोबोटको शुद्धता र दोहोरिने क्षमता हल्का भार र गतिमा धेरै राम्रो हुनेछ। औद्योगिक प्रक्रियाहरूमा दोहोरिने क्षमता टर्मिनेटर (जस्तै ग्रिपर) को शुद्धता र वस्तुलाई समात्न प्रयोग गरिने ग्रिपरमा "औंलाहरू" को डिजाइनबाट पनि प्रभावित हुन्छ। उदाहरणका लागि, यदि रोबोटले यसको टाउकोले स्क्रू उठायो भने, स्क्रू अनियमित कोणमा हुन सक्छ। स्क्रू प्वालमा स्क्रू राख्ने पछिल्ला प्रयासहरू असफल हुने सम्भावना हुन्छ। यस्ता परिस्थितिहरूलाई "लिड-इन सुविधाहरू" द्वारा सुधार गर्न सकिन्छ, जस्तै प्वालको प्रवेशद्वारलाई टेपर (च्याम्फर्ड) बनाउने। गति नियन्त्रण - केही अनुप्रयोगहरूको लागि, जस्तै साधारण पिक एण्ड प्लेस एसेम्बली अपरेशनहरू, रोबोटले सीमित संख्यामा पूर्व-सिकाइएका स्थानहरू बीच मात्र अगाडि-पछाडि जान आवश्यक छ। वेल्डिंग र पेन्टिङ (स्प्रे पेन्टिङ) जस्ता थप जटिल अनुप्रयोगहरूको लागि, गतिलाई निर्दिष्ट अभिमुखीकरण र गतिमा अन्तरिक्षमा बाटोमा निरन्तर नियन्त्रण गर्नुपर्छ। शक्ति स्रोत - केही रोबोटहरूले विद्युतीय मोटरहरू प्रयोग गर्छन्, अरूले हाइड्रोलिक एक्चुएटरहरू प्रयोग गर्छन्। पहिलेको छिटो छ, पछिल्लो बढी शक्तिशाली छ र स्पार्कहरूले विस्फोट गराउन सक्ने ठाउँहरू चित्रण गर्ने जस्ता अनुप्रयोगहरूको लागि उपयोगी छ; यद्यपि, हात भित्रको कम-चापको हावाले ज्वलनशील वाष्प र अन्य प्रदूषकहरूको प्रवेशलाई रोक्छ। ड्राइभ - केही रोबोटहरूले गियरहरू मार्फत मोटरहरूलाई जोर्नीहरूमा जडान गर्छन्; अरूसँग मोटरहरू सिधै जोर्नीहरूमा जोडिएका हुन्छन् (सिधा ड्राइभ)। गियरहरूको प्रयोगले मापनयोग्य "ब्याकल्याश" मा परिणाम दिन्छ, जुन अक्षको स्वतन्त्र आन्दोलन हो। साना रोबोट हतियारहरूले प्रायः उच्च-गति, कम-टर्क DC मोटरहरू प्रयोग गर्छन्, जसलाई सामान्यतया उच्च गियर अनुपात चाहिन्छ, जसमा ब्याकल्याशको बेफाइदा हुन्छ, र त्यस्ता अवस्थाहरूमा हार्मोनिक गियर रिड्यूसरहरू प्रायः प्रयोग गरिन्छ। अनुपालन - यो रोबोटको अक्षमा लागू गरिएको बलले सार्न सक्ने कोण वा दूरीको मात्राको मापन हो। अनुपालनको कारण, रोबोट अधिकतम पेलोड बोक्दा कुनै पेलोड बोक्दा भन्दा थोरै कम सर्नेछ। अनुपालनले उच्च पेलोडको साथ त्वरण घटाउन आवश्यक पर्ने परिस्थितिहरूमा ओभररनको मात्रालाई पनि असर गर्छ।