با توسعه سریع صنعت رباتیک، ربات های صنعتی به طور گسترده ای در صنایع مختلف، از جابجایی مواد گرفته تا تعمیر و نگهداری ماشین آلات، از جوشکاری تا برش، از مونتاژ تا پاشش مورد استفاده قرار گرفته اند. ما دریافتیم که این ربات های صنعتی دارای اشکال و عملکرد عملکردی متفاوتی هستند. بنابراین چه چیزی انعطاف پذیری و دامنه فعالیت ربات های صنعتی را تعیین می کند؟ این مشکل کاملاً پیچیده است، اما یک عامل کلیدی وجود دارد که تا حد زیادی انعطاف‌پذیری و دامنه حرکت روبات‌ها را تعیین می‌کند و آن درجه آزادی روبات‌های صنعتی است که معمولاً به عنوان تعداد محورها شناخته می‌شود.
درجات آزادی ربات های صنعتی چقدر است؟
معمولاً به عنوان یک شاخص فنی برای ربات ها استفاده می شود، انعطاف پذیری اقدامات ربات را نشان می دهد و می تواند با تعداد حرکات خطی، نوسانات یا چرخش محور نشان داده شود. تعداد مفاصلی که مکانیزم ربات می تواند به طور مستقل حرکت کند درجه آزادی مکانیسم ربات نامیده می شود که به اختصار Degree of Freedom نامیده می شود که به اختصار DOF نامیده می شود. روش کنترل فعلی که توسط ربات‌های صنعتی استفاده می‌شود این است که هر مفصل روی بازوی رباتیک را به عنوان یک مکانیزم سروو جداگانه در نظر می‌گیرند، یعنی هر محور مربوط به یک سرور است و هر سرور از طریق یک اتوبوس کنترل می‌شود که توسط کنترل‌کننده کنترل و هماهنگ می‌شود. .
IS08373 ربات های صنعتی را اینگونه توضیح می دهد: "روبات ها دارای کنترل خودکار، قابلیت برنامه ریزی مجدد و عملکردهای چند منظوره هستند. اپراتور ربات دارای سه یا چند محور قابل برنامه ریزی است. در کاربردهای اتوماسیون صنعتی، پایه ربات می تواند ثابت یا متحرک باشد. مشاهده می شود که تعداد محورهای ربات های صنعتی یک شاخص فنی مهم است.
کاربرد ربات‌ها با درجه‌های مختلف آزادی در صنعت
تعداد محورهای ربات میزان آزادی آن را تعیین می کند. آیا درجات آزادی بیشتر بهتر است؟ هر چه درجات آزادی بیشتر باشد، به عملکرد عمل دست انسان نزدیکتر است و تطبیق پذیری آن بهتر است. با این حال، هر چه درجات آزادی بیشتر باشد، ساختار پیچیده‌تر و الزامات کلی برای روبات‌ها بالاتر می‌رود، که این یک تناقض در طراحی ربات است. با افزایش تعداد محورها، انعطاف پذیری ربات نیز افزایش می یابد. با این حال، در کاربردهای صنعتی فعلی، متداول‌ترین ربات‌های صنعتی سه محور، چهار محور، دو بازوی پنج محور و شش محوره هستند و انتخاب تعداد محورها معمولاً به کاربرد خاص بستگی دارد. زیرا در برخی از کاربردها نیازی به انعطاف پذیری بالا نیست، در حالی که ربات های سه محوره و چهار محوره مقرون به صرفه تری هستند و ربات های سه محوره و چهار محوره نیز از مزایای قابل توجهی در سرعت برخوردارند. اگر فقط برای برخی کاربردهای ساده مانند چیدن و قرار دادن قطعات بین تسمه نقاله باشد، یک ربات چهار محوره کافی است. اگر ربات نیاز به کار در فضای باریک دارد و بازوی رباتیک نیاز به چرخش و معکوس دارد، ربات شش محور یا هفت محور بهترین انتخاب است.
در حال حاضر ربات های شش محور بیشترین استفاده را در زمینه صنعتی دارند. یک ربات صنعتی با شش مفصل بسیار شبیه به بازوی انسان است و دارای قطعاتی معادل شانه، آرنج و مچ دست است. "شانه" آن معمولاً بر روی یک ساختار پایه ثابت نصب می شود. وظیفه یک بازوی انسان حرکت دادن دست به موقعیت های مختلف است، در حالی که عملکرد یک ربات شش محوره حرکت دادن افکتور انتهایی و نصب محرک های مختلف مناسب برای سناریوهای کاربردی خاص در انتهای بازوی رباتیک است، مانند گریپر. لامپ های اسپری، مته ها و سمپاش ها برای انجام کارهای مختلف.
اخیراً، تولیدکنندگان مختلف روبات‌ها جدیدترین ربات‌های مشترک انسان و ماشین را منتشر کرده‌اند که تقریباً همگی از ربات‌های صنعتی درجه آزادی بیش از حد هفت محور استفاده می‌کنند. تولیدکنندگان ربات‌های مشهور بین‌المللی تلاش‌هایی را برای عرضه محصولات جدید برای روبات‌های هفت محوری انجام داده‌اند تا بازار جدید رده بالا را تصاحب کنند. با این حال، در مقایسه با ربات های صنعتی چهار محوره و شش محوره سنتی، شکاف در انواع محصول و نسبت فروش در حال حاضر بسیار قابل توجه است.
روند توسعه درجه اضافی ربات های آزادی
شش درجه آزادی حداقل درجه آزادی است که توانایی تکمیل موقعیت مکانی را دارد. ربات هایی با بیش از شش محور در مجموع به عنوان ربات های درجات آزادی اضافی نامیده می شوند. هدف تحقیق سینماتیک ربات حل حرکت یا چرخش هر مفصل زمانی است که افکتور انتهایی دستکاری ربات به موقعیت خاصی در فضا می رسد، که سنگ بنای و کلید کل رباتیک است. با توسعه سریع تمدن بشری، روبات‌ها باید وظایف خود را در بسیاری از محیط‌های صنعتی، ارتفاعات، اعماق دریا، زباله‌های هسته‌ای و محیط‌های کاری خطرناک انجام دهند. این امر تقاضاهای بیشتری را برای قابلیت اطمینان، عملکرد و هوشمندی کنترل حرکت ربات ایجاد می کند. در آینده، با افزایش دقت آن، ربات‌های درجه آزادی اضافی مزایای بیشتری در اجتناب از موانع، غلبه بر نقاط منفرد، انعطاف‌پذیری و تحمل خطا خواهند داشت. در مواجهه با محیط های کاری پیچیده و تقاضاهای شغلی در حال تغییر، درجه آزادی اضافی ربات های صنعتی مکان های بیشتری برای استفاده خواهند داشت. من معتقدم که در آینده نزدیک برای عملیات دقیق تر جایگزین کار دستی خواهد شد.