لاختيار الروبوت المناسب، يجب أولاً تقييم احتياجات التطبيق. ويبدأ ذلك بتحديد خصائص حمل المهمة، واتجاهها، وسرعتها، ومسافة حركتها، ودقتها، وبيئتها، ودورة عملها، والتي تُسمى أحيانًا بمعايير LOSTPED.
1. التحميل.
يجب أن تتجاوز سعة حمولة الروبوت (المحددة من قبل الشركة المصنعة) الوزن الإجمالي للحمولة، بما في ذلك أي أدوات، في نهاية ذراع الروبوت. ما يحد من قدرات روبوتات SCARA والروبوتات سداسية المحاور هو أنها تدعم الأحمال على أذرع ممتدة. لنأخذ على سبيل المثال مركز تصنيع ينتج مجموعات محامل تزن 100 كجم أو أكثر. تتجاوز هذه الحمولة قدرات جميع روبوتات SCARA أو الروبوتات سداسية المحاور باستثناء أكبرها. في المقابل، يستطيع الروبوت الكارتيزي النموذجي التقاط هذه الأحمال ووضعها بسهولة، لأن إطاره الداعم ومحامله تدعم باستمرار كامل نطاق الحركة.
حتى عندما يكون الحمل الثقيل ضمن قدرة الروبوت، فإنه قد يؤثر سلبًا على الدقة. على سبيل المثال، يُعدّ التقاط ووضع أغراض بوزن 50 كجم ضمن نطاق حمولة كل من روبوتات SCARA والروبوتات الكارتيزية. لكن 50 كجم تُمثل الحد الأقصى لقدرات روبوتات SCARA النموذجية، لذا سيتطلب الأمر أنظمة تحكم ومكونات أكثر تكلفة للتعامل مع عزم الدوران. علاوة على ذلك، تستطيع روبوتات SCARA النموذجية وضع الأحمال الثقيلة بدقة تصل إلى 0.1 مم، حيث يؤدي الوزن إلى انحراف الذراع وتقليل قدرة الروبوت على تحديد موضع الحمل بدقة متناهية. أما الروبوتات الكارتيزية المزودة بمحركات لولبية كروية ومحامل دعم متباعدة بشكل جيد، فتستطيع وضع أحمال بوزن 50 كجم وأكثر بدقة تصل إلى 10 ميكرومتر بشكل متكرر.
2. التوجيه
يعتمد الأمر على كيفية تثبيت الروبوت وكيفية وضعه للأجزاء أو المنتجات المراد نقلها. الهدف هو مطابقة مساحة الروبوت مع مساحة العمل. إذا كان الروبوت من نوع SCARA أو الروبوت سداسي المحاور يعيق الحركة، فقد لا يكون هذا النوع من الروبوتات الخيار الأمثل. إذا كان التطبيق يتطلب حركة في عدد قليل من المحاور فقط، فيمكن تركيب الروبوتات الكارتيزية صغيرة الحجم في الأعلى بعيدًا عن الطريق. أما بالنسبة للتعامل مع الأجزاء المعقدة أو الأعمال التي تتطلب أربعة محاور حركة أو أكثر، فقد يشكل هيكل الروبوت الكارتيزي عوائق كثيرة، وقد يكون الروبوت الصغير من نوع SCARA، الذي قد لا يتطلب سوى 200 مم² من المساحة وأربعة براغي على القاعدة، أكثر ملاءمة.
عامل آخر هو توجيه القطعة. تتميز روبوتات SCARA والروبوتات سداسية المحاور بقدرتها على تدوير القطع، مما يُعد ميزةً في مناولة القطع أو الأدوات بزوايا وأوضاع مختلفة. وللحصول على مرونة مماثلة، تحتوي بعض الروبوتات الكارتيزية على مكونات فرعية تُسمى وحدات التغذية، والتي تُحرك حمولات خفيفة على طول المحور Z. عادةً ما تستخدم وحدات التغذية قضيب دفع لولبي كروي لتحريك القطع أو الأدوات على طول المحور Z في تطبيقات المناولة والتقاط ووضع القطع والتغذية. كما يمكن للروبوتات الكارتيزية أن تتضمن مشغلات دوارة لتوفير إمكانيات توجيه إضافية.
3. السرعة والسفر.
إلى جانب تصنيفات الحمولة، تُدرج كتالوجات مصنعي الروبوتات أيضًا تصنيفات السرعة. ومن الاعتبارات الرئيسية عند اختيار الروبوتات لتطبيقات الالتقاط والوضع، أوقات التسارع على مسافات طويلة. يمكن للروبوتات الكارتيزية أن تتسارع بمعدل 5 أمتار/ثانية أو أكثر، ما يُضاهي أداء روبوتات SCARA والروبوتات سداسية المحاور.
تُعدّ الروبوتات الكارتيزية خيارًا مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب مسافات طويلة. فبإمكان المصممين تعديلها وتوسيعها بسهولة حسب الحاجة باستخدام وحدات تصل إلى 20 مترًا. كما يُمكن تخصيص السرعة والمسافة بشكل أكبر من خلال اختيار نوع المحرك (حزام، محرك خطي، أو برغي كروي). في المقابل، تُصمّم الأذرع المفصلية عادةً مسبقًا لمدى محدد، مثل 500 ملم.
4. دقة تحديد الموقع.
تتميز روبوتات SCARA والروبوتات سداسية المحاور بتصنيفات دقة محددة مسبقًا، مما يُسهّل تحديد مدى تكرار حركتها. إلا أن هذه الروبوتات تُقيّد المصممين بمستوى دقة واحد عند الشراء. يُمكن للمستخدمين النهائيين ترقية الروبوتات الكارتيزية أو الروبوتات الجسرية إلى مستويات دقة متعددة عن طريق تغيير المُشغّل، حتى بدقة 10 ميكرومتر، باستخدام برغي كروي. وللحصول على دقة أقل وخفض التكلفة، يُمكن للمستخدمين النهائيين استبدال المُشغّل بنظام هوائي أو نظام سير، بالإضافة إلى مُشغّل مختلف لتحقيق دقة 0.1 مليمتر.
تُعدّ الدقة عنصرًا أساسيًا في التطبيقات المتطورة، مثل تصنيع أدوات الآلات. تتطلب هذه الروبوتات الكارتيزية مكونات ميكانيكية عالية الجودة، مثل طاولات السكك الكروية المصنّعة بدقة عالية، ومحركات لولبية كروية. في التطبيقات التي لا تستطيع فيها أذرع روبوتات SCARA والروبوتات سداسية المحاور الحفاظ على الدقة بسبب انحراف الذراع، يُنصح باستخدام روبوت كارتيزي مزود بمحامل خطية عالية الدقة. تعمل المسافة بين المحامل على تقليل الانحراف، مما يسمح بوضع أداة النهاية بدقة أكبر.
على الرغم من أن مساحات العمل الصغيرة تُناسب روبوتات SCARA أو الروبوتات سداسية المحاور، إلا أن تعقيد هذه الروبوتات وتكلفتها العالية قد يكونان غير ضروريين في بعض الأحيان. ومن الأمثلة على ذلك، استخدام الروبوتات الكارتيزية في تطبيقات تصنيع الماصات الطبية بكميات كبيرة. في هذه الحالة، يقوم الروبوت بأخذ الماصات من قالب وإدخالها في رف تنقله آلة أتمتة ثانوية. تُعد روبوتات SCARA وسداسية المحاور خيارًا مناسبًا لأن دقة 0.1 مم كافية في هذا التطبيق. ولكن يُصبح الانحراف مشكلة عند تعامل الروبوت مع ماصات أصغر حجمًا (3 مم). إضافةً إلى ذلك، فإن ضيق المساحة داخل الخلية يُرجّح استخدام الروبوتات الجسرية.
5. البيئة.
هناك عاملان أساسيان يحددان أفضل روبوت: بيئة العمل المحيطة ومستوى المخاطر في المكان نفسه. أما الاعتبار الثالث، وهو إمكانية وضع الروبوت في غرفة نظيفة، فلا يمثل عادةً مشكلة، لأن جميع أنواع الروبوتات تُصنع بنسخ مخصصة للغرف النظيفة.
تتميز قواعد روبوتات SCARA والروبوتات سداسية المحاور بصغر حجمها، مما يُعدّ ميزةً في المساحات الأرضية المحدودة. إلا أن هذا قد لا يكون ذا أهمية إذا تمكن الفنيون من تثبيت إطار دعم الروبوت في الأعلى أو على الحائط. في المقابل، بالنسبة للتطبيقات التي تتضمن تداخلًا ميكانيكيًا، كما هو الحال عندما يحتاج الروبوت إلى الوصول إلى الصناديق لسحب قطع الغيار، فإن الأذرع سداسية المحاور هي الأنسب عادةً. تُكلّف الروبوتات سداسية المحاور عادةً أكثر من الروبوتات الكارتيزية، ولكن هذا الارتفاع في التكلفة مُبرّر إذا لم يكن بالإمكان تنفيذ التطبيق دون تسلسلات حركية معقدة.
تؤثر العوامل البيئية، كالغبار والأوساخ، على اختيار الروبوت. يمكن استخدام أغطية واقية لتغطية مفاصل روبوتات SCARA والروبوتات سداسية المحاور، كما تحمي أنواع مختلفة من موانع التسرب مشغلات المحور Z. بالنسبة للغرف النظيفة التي تستخدم أنظمة تنقية الهواء، تتيح الروبوتات الكارتيزية للمصممين إمكانية تغليف المشغلات الخطية بهيكل حاصل على تصنيف IP65 يقلل من دخول الماء والغبار. إضافةً إلى ذلك، يمكن لموانع التسرب عالية الأداء تغليف العديد من المكونات الهيكلية للمحاور.
6. دورة التشغيل.
هذا هو الوقت اللازم لإتمام دورة تشغيل واحدة. تصل الروبوتات التي تعمل باستمرار على مدار الساعة (كما هو الحال في الفحص عالي الإنتاجية وتصنيع الأدوية) إلى نهاية عمرها الافتراضي أسرع من تلك التي تعمل 8 ساعات فقط يوميًا، خمسة أيام في الأسبوع. لذا، يُنصح بتوضيح هذه الأمور مسبقًا، والحصول على روبوتات ذات فترات تشحيم طويلة ومتطلبات صيانة منخفضة لتجنب المشاكل لاحقًا.
تاريخ النشر: 2 يناير 2019





