औद्योगिक रोबोट म्हणजे काय?

जगातील पहिलेऔद्योगिक रोबोट१९६२ मध्ये अमेरिकेत जन्म झाला. अमेरिकन अभियंता जॉर्ज चार्ल्स डेव्होल, ज्युनियर यांनी "अभ्यास आणि प्लेबॅकद्वारे ऑटोमेशनला लवचिकपणे प्रतिसाद देऊ शकणारा रोबोट" प्रस्तावित केला. त्यांच्या कल्पनेने उद्योजक जोसेफ फ्रेडरिक एंगेलबर्गर यांना एक ठिणगी पडली, ज्यांना "रोबोट्सचे जनक" म्हणून ओळखले जाते आणि अशा प्रकारेऔद्योगिक रोबोट"अनिमेट (= सार्वत्रिक क्षमता असलेला कार्यरत भागीदार)" नावाचा जन्म झाला.
ISO 8373 नुसार, औद्योगिक रोबोट हे औद्योगिक क्षेत्रासाठी मल्टी-जॉइंट मॅनिपुलेटर किंवा मल्टी-डिग्री-ऑफ-फ्रीडम रोबोट आहेत. औद्योगिक रोबोट हे यांत्रिक उपकरणे आहेत जी स्वयंचलितपणे काम करतात आणि विविध कार्ये साध्य करण्यासाठी त्यांच्या स्वतःच्या शक्ती आणि नियंत्रण क्षमतेवर अवलंबून असलेली मशीन आहेत. ते मानवी आदेश स्वीकारू शकतात किंवा पूर्व-प्रोग्राम केलेल्या प्रोग्रामनुसार चालवू शकतात. आधुनिक औद्योगिक रोबोट कृत्रिम बुद्धिमत्ता तंत्रज्ञानाद्वारे तयार केलेल्या तत्त्वांनुसार आणि मार्गदर्शक तत्त्वांनुसार देखील कार्य करू शकतात.
औद्योगिक रोबोट्सच्या सामान्य अनुप्रयोगांमध्ये वेल्डिंग, पेंटिंग, असेंब्ली, संकलन आणि प्लेसमेंट (जसे की पॅकेजिंग, पॅलेटायझिंग आणि एसएमटी), उत्पादन तपासणी आणि चाचणी इत्यादींचा समावेश आहे; सर्व काम कार्यक्षमता, टिकाऊपणा, वेग आणि अचूकतेसह पूर्ण केले जाते.
सर्वात जास्त वापरले जाणारे रोबोट कॉन्फिगरेशन म्हणजे आर्टिक्युलेटेड रोबोट्स, SCARA रोबोट्स, डेल्टा रोबोट्स आणि कार्टेशियन रोबोट्स (ओव्हरहेड रोबोट्स किंवा xyz रोबोट्स). रोबोट्समध्ये स्वायत्ततेचे वेगवेगळे अंश दिसून येतात: काही रोबोट्स विशिष्ट क्रिया वारंवार (पुनरावृत्ती क्रिया) विश्वासूपणे, कोणत्याही फरकाशिवाय आणि उच्च अचूकतेसह करण्यासाठी प्रोग्राम केलेले असतात. या क्रिया प्रोग्राम केलेल्या दिनचर्यांद्वारे निर्धारित केल्या जातात जे समन्वित क्रियांच्या मालिकेची दिशा, प्रवेग, वेग, मंदावणे आणि अंतर निर्दिष्ट करतात. इतर रोबोट्स अधिक लवचिक असतात, कारण त्यांना एखाद्या वस्तूचे स्थान किंवा ऑब्जेक्टवर करावयाचे कार्य ओळखण्याची आवश्यकता असू शकते. उदाहरणार्थ, अधिक अचूक मार्गदर्शनासाठी, रोबोट्स बहुतेकदा त्यांच्या व्हिज्युअल सेन्सर म्हणून मशीन व्हिजन सबसिस्टम्सचा समावेश करतात, जे शक्तिशाली संगणक किंवा नियंत्रकांशी जोडलेले असतात. कृत्रिम बुद्धिमत्ता, किंवा कृत्रिम बुद्धिमत्ता म्हणून चुकीचे समजले जाणारे काहीही, आधुनिक औद्योगिक रोबोट्समध्ये वाढत्या प्रमाणात महत्त्वाचे घटक बनत आहे.
जॉर्ज डेव्होल यांनी प्रथम औद्योगिक रोबोटची संकल्पना मांडली आणि १९५४ मध्ये पेटंटसाठी अर्ज केला. (हे पेटंट १९६१ मध्ये मंजूर झाले). १९५६ मध्ये, डेव्होल आणि जोसेफ एंजेलबर्गर यांनी डेव्होलच्या मूळ पेटंटवर आधारित युनिमेशनची सह-स्थापना केली. १९५९ मध्ये, युनिमेशनचा पहिला औद्योगिक रोबोट अमेरिकेत जन्माला आला, ज्यामुळे रोबोट विकासाच्या नवीन युगाची सुरुवात झाली. युनिमेशनने नंतर जपान आणि युनायटेड किंग्डममध्ये युनिमेट्स औद्योगिक रोबोट तयार करण्यासाठी अनुक्रमे कावासाकी हेवी इंडस्ट्रीज आणि जीकेएन यांना त्यांच्या तंत्रज्ञानाचा परवाना दिला. काही काळासाठी, युनिमेशनचा एकमेव स्पर्धक अमेरिकेतील ओहायोमधील सिनसिनाटी मिलाक्रॉन इंक होता. तथापि, १९७० च्या दशकाच्या उत्तरार्धात, अनेक मोठ्या जपानी समूहांनी समान औद्योगिक रोबोट तयार करण्यास सुरुवात केल्यानंतर ही परिस्थिती मूलभूतपणे बदलली. युरोपमध्ये औद्योगिक रोबोट्सने खूप लवकर सुरुवात केली आणि १९७३ मध्ये एबीबी रोबोटिक्स आणि कुका रोबोटिक्स यांनी रोबोट्स बाजारात आणले. १९७० च्या दशकाच्या उत्तरार्धात, रोबोटिक्समध्ये रस वाढत होता आणि अनेक अमेरिकन कंपन्या या क्षेत्रात उतरल्या, ज्यात जनरल इलेक्ट्रिक आणि जनरल मोटर्स सारख्या मोठ्या कंपन्या (ज्यांचा जपानच्या FANUC रोबोटिक्ससोबत संयुक्त उपक्रम FANUC ने स्थापन केला होता) यांचा समावेश होता. अमेरिकन स्टार्टअप्समध्ये ऑटोमॅटिक्स आणि अ‍ॅडेप्ट टेक्नॉलॉजीचा समावेश होता. १९८४ मध्ये रोबोटिक्सच्या तेजीदरम्यान, युनिमेशनला वेस्टिंगहाऊस इलेक्ट्रिकने १०७ दशलक्ष डॉलर्समध्ये विकत घेतले. वेस्टिंगहाऊसने १९८८ मध्ये युनिमेशन फ्रान्समधील स्टॅबली फेव्हर्जेस एससीएला विकले, जे अजूनही सामान्य औद्योगिक आणि क्लीनरूम अनुप्रयोगांसाठी आर्टिक्युलेटेड रोबोट्स बनवते आणि २००४ च्या उत्तरार्धात बॉशचा रोबोटिक्स विभाग देखील विकत घेतला.

पॅरामीटर्स परिभाषित करा अक्षांची संख्या संपादित करा - समतलात कुठेही पोहोचण्यासाठी दोन अक्ष आवश्यक असतात; अवकाशात कुठेही पोहोचण्यासाठी तीन अक्ष आवश्यक असतात. शेवटच्या हाताच्या टोकावर (म्हणजेच मनगटावर) पूर्णपणे नियंत्रण ठेवण्यासाठी, आणखी तीन अक्ष (पॅन, पिच आणि रोल) आवश्यक असतात. काही डिझाइन (जसे की SCARA रोबोट्स) किंमत, वेग आणि अचूकतेसाठी गतीचा त्याग करतात. स्वातंत्र्याची डिग्री - सहसा अक्षांच्या संख्येइतकीच. कार्यरत लिफाफा - रोबोट ज्या जागेवर पोहोचू शकतो त्या जागेतील क्षेत्र. गतिशास्त्र - रोबोटच्या कठोर शरीर घटकांचे आणि सांध्यांचे वास्तविक कॉन्फिगरेशन, जे सर्व शक्य रोबोट हालचाली निश्चित करते. रोबोट गतिशास्त्राच्या प्रकारांमध्ये आर्टिक्युलेटेड, कार्डॅनिक, समांतर आणि SCARA समाविष्ट आहेत. क्षमता किंवा भार क्षमता - रोबोट किती वजन उचलू शकतो. वेग - रोबोट त्याच्या शेवटच्या हाताच्या स्थानाला किती लवकर स्थितीत आणू शकतो. हे पॅरामीटर प्रत्येक अक्षाच्या कोनीय किंवा रेषीय वेग म्हणून किंवा संमिश्र वेग म्हणून परिभाषित केले जाऊ शकते, ज्याचा अर्थ शेवटच्या हाताच्या वेगाच्या दृष्टीने होतो. प्रवेग - अक्ष किती लवकर वेग वाढवू शकतो. हे एक मर्यादित घटक आहे, कारण लहान हालचाली किंवा दिशा बदलताना जटिल मार्ग वापरताना रोबोट त्याच्या कमाल वेगापर्यंत पोहोचू शकत नाही. अचूकता - रोबोट इच्छित स्थानापर्यंत किती जवळ पोहोचू शकतो. अचूकता रोबोटची परिपूर्ण स्थिती इच्छित स्थानापासून किती दूर आहे यावरून मोजली जाते. दृष्टी प्रणाली किंवा इन्फ्रारेड सारख्या बाह्य संवेदन उपकरणांचा वापर करून अचूकता सुधारता येते. पुनरुत्पादनक्षमता - रोबोट प्रोग्राम केलेल्या स्थितीत किती चांगले परत येतो. हे अचूकतेपेक्षा वेगळे आहे. त्याला एका विशिष्ट XYZ स्थितीत जाण्यास सांगितले जाऊ शकते आणि ते त्या स्थितीच्या फक्त 1 मिमीच्या आत जाते. ही एक अचूकता समस्या आहे आणि कॅलिब्रेशनसह ती दुरुस्त केली जाऊ शकते. परंतु जर ती स्थिती नियंत्रक मेमरीमध्ये शिकवली गेली आणि संग्रहित केली गेली आणि ती प्रत्येक वेळी शिकवलेल्या स्थितीच्या 0.1 मिमीच्या आत परत आली, तर त्याची पुनरावृत्तीक्षमता 0.1 मिमीच्या आत असते. अचूकता आणि पुनरावृत्तीक्षमता खूप भिन्न मेट्रिक्स आहेत. पुनरावृत्तीक्षमता ही सहसा रोबोटसाठी सर्वात महत्वाची विशिष्टता असते आणि अचूकता आणि अचूकतेच्या संदर्भात मापनात "परिशुद्धता" सारखीच असते. ISO 9283[8] अचूकता आणि पुनरावृत्तीक्षमता मोजण्यासाठी पद्धती स्थापित करते. सामान्यतः, रोबोटला अनेक वेळा शिकवलेल्या स्थितीत पाठवले जाते, प्रत्येक वेळी इतर चार स्थानांवर जाऊन शिकवलेल्या स्थितीत परत येते आणि त्रुटी मोजली जाते. नंतर पुनरावृत्तीक्षमतेचे प्रमाण तीन आयामांमध्ये या नमुन्यांचे मानक विचलन म्हणून मोजले जाते. एका सामान्य रोबोटमध्ये अर्थातच पुनरावृत्तीक्षमतेपेक्षा जास्त असलेल्या स्थिती त्रुटी असू शकतात आणि ही प्रोग्रामिंग समस्या असू शकते. शिवाय, कामाच्या आवरणाच्या वेगवेगळ्या भागांमध्ये भिन्न पुनरावृत्तीक्षमता असेल आणि पुनरावृत्तीक्षमता देखील वेग आणि पेलोडसह बदलेल. ISO 9283 निर्दिष्ट करते की अचूकता आणि पुनरावृत्तीक्षमता जास्तीत जास्त वेगाने आणि जास्तीत जास्त पेलोडवर मोजली जाते. तथापि, हे निराशावादी डेटा तयार करते, कारण रोबोटची अचूकता आणि पुनरावृत्तीक्षमता हलक्या भारांवर आणि वेगाने बरेच चांगले असेल. औद्योगिक प्रक्रियांमध्ये पुनरावृत्तीक्षमतेवर टर्मिनेटरच्या अचूकतेचा (जसे की ग्रिपर) आणि ऑब्जेक्ट पकडण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या ग्रिपरवरील "बोटांच्या" डिझाइनचा देखील परिणाम होतो. उदाहरणार्थ, जर रोबोट त्याच्या डोक्याने स्क्रू उचलतो, तर स्क्रू यादृच्छिक कोनात असू शकतो. स्क्रूच्या छिद्रात स्क्रू ठेवण्याचे त्यानंतरचे प्रयत्न अयशस्वी होण्याची शक्यता असते. अशा परिस्थिती "लीड-इन वैशिष्ट्यांद्वारे" सुधारल्या जाऊ शकतात, जसे की छिद्राचे प्रवेशद्वार टॅपर्ड (चेम्फर्ड) करणे. हालचाल नियंत्रण - काही अनुप्रयोगांसाठी, जसे की साध्या पिक अँड प्लेस असेंब्ली ऑपरेशन्ससाठी, रोबोटला फक्त मर्यादित संख्येच्या पूर्व-शिकवलेल्या स्थानांमध्ये पुढे-मागे जावे लागते. वेल्डिंग आणि पेंटिंग (स्प्रे पेंटिंग) सारख्या अधिक जटिल अनुप्रयोगांसाठी, विशिष्ट दिशा आणि वेगाने अवकाशातील मार्गावर हालचाल सतत नियंत्रित केली पाहिजे. उर्जा स्त्रोत - काही रोबोट इलेक्ट्रिक मोटर्स वापरतात, तर काही हायड्रॉलिक अ‍ॅक्च्युएटर वापरतात. पहिले वेगवान आहे, नंतरचे अधिक शक्तिशाली आहे आणि अशा अनुप्रयोगांसाठी उपयुक्त आहे जिथे ठिणग्या स्फोट घडवू शकतात; तथापि, हातातील कमी दाबाची हवा ज्वलनशील बाष्प आणि इतर दूषित पदार्थांच्या प्रवेशास प्रतिबंध करते. ड्राइव्ह - काही रोबोट गीअर्सद्वारे मोटर्सना सांध्यांना जोडतात; इतरांमध्ये मोटर्स थेट सांध्यांशी जोडलेले असतात (डायरेक्ट ड्राइव्ह). गीअर्सच्या वापरामुळे मोजता येण्याजोगे "बॅकलॅश" होते, जे अक्षाची मुक्त हालचाल आहे. लहान रोबोट आर्म्स बहुतेकदा हाय-स्पीड, लो-टॉर्क डीसी मोटर्स वापरतात, ज्यांना सहसा जास्त गियर रेशोची आवश्यकता असते, ज्याचा बॅकलॅशचा तोटा असतो आणि अशा प्रकरणांमध्ये त्याऐवजी हार्मोनिक गियर रिड्यूसर वापरले जातात. अनुपालन - हे रोबोटच्या अक्षावर लावलेले बल किती कोन किंवा अंतर हलवू शकते याचे मोजमाप आहे. अनुपालनामुळे, रोबोट जास्तीत जास्त पेलोड वाहून नेताना पेलोड नसतानापेक्षा किंचित कमी हालचाल करेल. उच्च पेलोडसह प्रवेग कमी करण्याची आवश्यकता असलेल्या परिस्थितीत अनुपालन ओव्हररनच्या प्रमाणात देखील प्रभावित करते.