تكوين النظام، إدارة الكابلات، عناصر التحكم.

إذا كان تطبيقك يتطلب روبوتًا ديكارتيًا، فلديك خيارات متعددة، بحسب مستوى التكامل الذي ترغب في تحقيقه. ورغم أن الروبوتات الديكارتية المصممة مسبقًا أصبحت أكثر شيوعًا مع توسع الشركات المصنعة في نطاق منتجاتها لتلبية معايير أداء أوسع، إلا أن بعض التطبيقات لا تزال تتطلب بناء نظام ديكارتي خاص بك، على سبيل المثال، لتلبية ظروف بيئية خاصة أو لتحقيق مجموعة متخصصة للغاية من متطلبات الأداء.

لكن عبارة "اصنع بنفسك" لا تعني بالضرورة "البناء من الصفر". على سبيل المثال، تتوفر المكونات الرئيسية للروبوت الكارتيزي - المحركات الخطية - بتكوينات عديدة، لذا نادرًا ما يكون من الضروري بناء هذه المحركات من الصفر. كما أن العديد من مصنعي المحركات الخطية يقدمون مجموعات توصيل وأقواس تثبيت تجعل تجميع نظام كارتيزي خاص بك من محركات متوفرة في الكتالوج عملية بسيطة نسبيًا.

مع ذلك، فإن تحديد التصميم الأساسي واختيار المحركات الخطية المناسبة ليس سوى الخطوة الأولى. لتجنب الحصول على نظام ديكارتي لا يلبي متطلبات التطبيق أو لا يتناسب مع المساحة المتوقعة، ضع الاعتبارات التالية في الحسبان، خاصةً خلال مرحلة التصميم.

تكوين النظام

من أولى الأمور التي يجب تحديدها عند تصميم روبوت ديكارتي هي تكوين المحاور، ليس فقط لتحقيق الحركات المطلوبة، بل أيضاً لضمان صلابة النظام الكافية، والتي تؤثر على قدرة تحمل الأحمال ودقة الحركة ودقة تحديد المواقع. في الواقع، تُناسب بعض التطبيقات التي تتطلب حركة في الإحداثيات الديكارتية روبوتات الجسر أكثر من أنظمة الإحداثيات الديكارتية، خاصةً إذا كان المحور Y يتطلب شوطاً طويلاً أو إذا كان نظام الإحداثيات الديكارتية يُحمّل أحد المحاور بعزم دوران كبير. في هذه الحالات، قد يكون من الضروري استخدام محورين مزدوجين X أو Y في نظام الجسر لمنع الانحراف أو الاهتزاز المفرط.

إذا كان النظام الكارتيزي هو الحل الأمثل، فإن الخيار التصميمي التالي عادةً ما يكون وحدة تشغيل المحركات، حيث تشمل الخيارات الأكثر شيوعًا نظامًا يعمل بالحزام أو البرغي أو الهواء المضغوط. وبغض النظر عن نظام التشغيل، تُقدم المحركات الخطية عادةً إما بدليل خطي واحد أو دليلين خطيين.

تستخدم الغالبية العظمى من الروبوتات الكارتيزية نظام التوجيه المزدوج، لأنه يوفر دعمًا أفضل للأحمال المعلقة (العزوم)، ولكن المحاور ذات التوجيه الخطي المزدوج تشغل مساحة أكبر من المحاور ذات التوجيه الخطي الأحادي. من ناحية أخرى، غالبًا ما تكون أنظمة التوجيه المزدوج أقصر (في الاتجاه الرأسي)، مما يمنع التداخل مع أجزاء أخرى من الآلة. باختصار، يؤثر نوع المحاور المختارة ليس فقط على أداء النظام الكارتيزي، بل يؤثر أيضًا على المساحة الكلية التي يشغلها.

إدارة الكابلات

من الجوانب المهمة الأخرى لتصميم الروبوتات الكارتيزية، والتي غالبًا ما يتم إغفالها في المراحل المبكرة (أو تأجيلها إلى مراحل لاحقة من التصميم)، إدارة الكابلات. يتطلب كل محور كابلات متعددة للطاقة، والهواء (للمحاور الهوائية)، وتغذية المشفرات الراجعة (للروبوتات الكارتيزية المؤازرة)، وأجهزة الاستشعار، والمكونات الكهربائية الأخرى. وعندما تُدمج الأنظمة والمكونات في إنترنت الأشياء الصناعي (IIoT)، تصبح طرق وأدوات توصيلها أكثر أهمية. يجب توجيه جميع هذه الكابلات والأسلاك والموصلات وإدارتها بعناية لضمان عدم تعرضها للإجهاد المبكر نتيجة الانحناء المفرط أو التلف الناتج عن التداخل مع أجزاء أخرى من النظام.

تُزيد الروبوتات الكارتيزية (وكذلك روبوتات SCARA والروبوتات سداسية المحاور) من صعوبة هذه العملية، إذ يمكن للمحاور أن تتحرك بشكل مستقل ومتزامن مع بعضها البعض. لكن من بين الحلول التي تُساعد في تبسيط إدارة الكابلات استخدام مكونات تُقلل من عدد الكابلات المطلوبة، مثل المحركات التي تُدمج الطاقة والتغذية الراجعة في كابل واحد، أو مجموعات المحركات المتكاملة.

يؤثر نوع التحكم وبروتوكول الشبكة أيضًا على نوع وكمية الكابلات المطلوبة، وعلى مدى تعقيد إدارة الكابلات. ولا تنسَ أن نظام إدارة الكابلات - سواءً كان حاملات أو صواني أو علب - سيؤثر على أبعاد النظام ككل، لذا من المهم التحقق من عدم وجود تداخل بين نظام إدارة الكابلات وأجزاء الروبوت والآلة الأخرى.

أدوات التحكم

تُعدّ الروبوتات الكارتيزية الحل الأمثل للحركات من نقطة إلى أخرى، ولكنها قادرة أيضاً على إنتاج حركات معقدة مُستكملة وحركات مُحددة. يُساعد نوع الحركة المطلوبة في تحديد نظام التحكم، وبروتوكول الشبكة، وواجهة المستخدم الرسومية، ومكونات الحركة الأخرى الأنسب للنظام. وعلى الرغم من أن هذه المكونات، في الغالب، تكون منفصلة عن محاور الروبوت الكارتيزي، إلا أنها تُؤثر على المحركات والكابلات والمكونات الكهربائية الأخرى المطلوبة على المحور. بدورها، تُؤثر هذه المكونات على المحور في الاعتبارين الأولين للتصميم: التكوين وإدارة الكابلات.

وهكذا تعود عملية التصميم إلى نقطة البداية، مؤكدة على أهمية تصميم روبوت ديكارتي كوحدة كهروميكانيكية متكاملة، بدلاً من كونه سلسلة من المكونات الميكانيكية المتصلة ببساطة بالأجهزة والبرامج الكهربائية.