औद्योगिक रोबोट ज्ञान का परिचय

औद्योगिक रोबोटs इनका व्यापक रूप से औद्योगिक उत्पादन में उपयोग किया जाता है, जैसे कि ऑटोमोबाइल निर्माण, विद्युत उपकरण, खाद्य पदार्थ आदि। ये दोहरावदार यांत्रिक कार्यों का स्थान ले सकते हैं और विभिन्न कार्यों को पूरा करने के लिए अपनी शक्ति और नियंत्रण क्षमताओं पर निर्भर मशीनें हैं। ये मानवीय आदेशों का पालन कर सकती हैं और पूर्व-निर्धारित प्रोग्रामों के अनुसार भी काम कर सकती हैं। अब हम इनके मूल घटकों के बारे में बात करते हैं।औद्योगिक रोबोटs.

1.विषय

मुख्य मशीनरी में मशीन का आधार और सक्रियण तंत्र शामिल हैं, जिनमें बड़ी भुजा, अग्रभुजा, कलाई और हाथ शामिल हैं, जो एक बहु-स्वतंत्रता-डिग्री यांत्रिक प्रणाली का निर्माण करते हैं। कुछ रोबोट में चलने की व्यवस्था भी होती है।औद्योगिक रोबोटsकलाई में आमतौर पर गति की स्वतंत्रता की 1 से 3 डिग्री होती है।

2. ड्राइव सिस्टम

ड्राइविंग सिस्टमऔद्योगिक रोबोटsविद्युत स्रोत के आधार पर इसे तीन श्रेणियों में विभाजित किया गया है: हाइड्रोलिक, न्यूमेटिक और इलेक्ट्रिक। आवश्यकतानुसार इन तीनों प्रकारों को मिलाकर एक मिश्रित ड्राइव सिस्टम भी बनाया जा सकता है। या फिर सिंक्रोनस बेल्ट, गियर ट्रेन और गियर जैसे यांत्रिक संचरण तंत्रों के माध्यम से अप्रत्यक्ष रूप से संचालित किया जा सकता है। ड्राइव सिस्टम में एक विद्युत उपकरण और एक संचरण तंत्र होता है, जिनका उपयोग तंत्र की संबंधित क्रियाओं को क्रियान्वित करने के लिए किया जाता है। इन तीनों प्रकार के बुनियादी ड्राइव सिस्टमों की अपनी-अपनी विशेषताएं हैं। वर्तमान में सबसे अधिक प्रचलित इलेक्ट्रिक ड्राइव सिस्टम है। कम जड़त्व और उच्च टॉर्क के कारण एसी और डीसी सर्वो मोटर और उनके सहायक सर्वो ड्राइव (एसी आवृत्ति कनवर्टर, डीसी पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेटर) का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस प्रकार की प्रणाली में ऊर्जा रूपांतरण की आवश्यकता नहीं होती, यह उपयोग में आसान है और इसका नियंत्रण संवेदनशील होता है। अधिकांश मोटरों को एक सूक्ष्म संचरण तंत्र की आवश्यकता होती है: एक रिड्यूसर। इसके दांत गियर गति कनवर्टर का उपयोग करके मोटर के विपरीत घूर्णन की संख्या को आवश्यक संख्या तक कम करते हैं और एक उच्च टॉर्क प्राप्त करते हैं, जिससे गति कम होती है और टॉर्क बढ़ता है। जब लोड अधिक होता है, तो सर्वो मोटर की शक्ति को अंधाधुंध बढ़ाया जा सकता है, जो बहुत ही किफायती है, और उपयुक्त गति सीमा के भीतर रिड्यूसर के माध्यम से आउटपुट टॉर्क को बढ़ाया जा सकता है। कम आवृत्तियों पर चलने पर सर्वो मोटर गर्मी और कम आवृत्ति कंपन के प्रति संवेदनशील होती हैं। लंबे समय तक और बार-बार काम करने से सटीक और विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित नहीं हो पाता है। सटीक रिडक्शन मोटर की उपस्थिति सर्वो मोटर को उपयुक्त गति पर संचालित करने की अनुमति देती है, जिससे मशीन बॉडी की कठोरता बढ़ती है और अधिक टॉर्क उत्पन्न होता है। आज बाजार में दो मुख्य प्रकार के रिड्यूसर उपलब्ध हैं: हार्मोनिक रिड्यूसर और आरवी रिड्यूसर।

3. नियंत्रण प्रणाली

रोबोट नियंत्रण प्रणालीरोबोट का मस्तिष्क ही उसका मुख्य भाग है और यही रोबोट के कार्यों और गतिविधियों को निर्धारित करने वाला प्रमुख कारक है। नियंत्रण प्रणाली इनपुट प्रोग्राम के अनुसार ड्राइविंग सिस्टम और निष्पादन तंत्र को कमांड सिग्नल भेजती है और उन्हें नियंत्रित करती है। इसका मुख्य कार्य रोबोट का मस्तिष्क ही है।औद्योगिक रोबोट नियंत्रण तकनीक का उद्देश्य गतिविधियों की सीमा, मुद्रा, प्रक्षेप पथ और क्रिया समय को नियंत्रित करना है।औद्योगिक रोबोटकार्यक्षेत्र में मौजूद। इसमें सरल प्रोग्रामिंग, सॉफ्टवेयर मेनू संचालन, उपयोगकर्ता के अनुकूल मानव-कंप्यूटर इंटरैक्शन इंटरफेस, ऑनलाइन संचालन संकेत और सुविधाजनक उपयोग जैसी विशेषताएं हैं। रोबोट का नियंत्रक तंत्र उसका मूल तत्व है, और संबंधित विदेशी कंपनियां हमारे प्रयोगों पर बारीकी से नजर रख रही हैं। हाल के वर्षों में, सूक्ष्म इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, माइक्रोप्रोसेसरों का प्रदर्शन लगातार बढ़ता जा रहा है और उनकी कीमत भी कम होती जा रही है। अब, 1-2 अमेरिकी डॉलर की लागत वाले 32-बिट माइक्रोप्रोसेसर बाजार में उपलब्ध हैं। किफायती माइक्रोप्रोसेसरों ने रोबोट नियंत्रकों के विकास के लिए नए अवसर प्रदान किए हैं, जिससे कम लागत वाले, उच्च प्रदर्शन वाले रोबोट नियंत्रकों का विकास संभव हो गया है। सिस्टम में पर्याप्त कंप्यूटिंग और स्टोरेज क्षमता सुनिश्चित करने के लिए, रोबोट नियंत्रक अब अधिकतर शक्तिशाली ARM सीरीज, DSP सीरीज, POWERPC सीरीज, Intel सीरीज और अन्य चिप्स से निर्मित होते हैं।   मौजूदा सामान्य-उद्देश्यीय चिप्स के कार्य और विशेषताएं मूल्य, कार्यक्षमता, एकीकरण और इंटरफेस के मामले में कुछ रोबोट प्रणालियों की आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा नहीं कर पाते हैं, इसलिए रोबोट प्रणालियों में SoC (सिस्टम ऑन चिप) तकनीक की मांग बढ़ गई है। प्रोसेसर को आवश्यक इंटरफेस के साथ एकीकृत किया जाता है, जिससे सिस्टम परिधीय सर्किटों का डिज़ाइन सरल हो जाता है, सिस्टम का आकार कम हो जाता है और लागत कम हो जाती है। उदाहरण के लिए, एक्टेल अपने FPGA उत्पादों में NEOS या ARM7 प्रोसेसर कोर को एकीकृत करके एक पूर्ण SoC प्रणाली बनाता है। रोबोट प्रौद्योगिकी नियंत्रकों के संदर्भ में, इसका अनुसंधान मुख्य रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका और जापान में केंद्रित है, और इसके परिपक्व उत्पाद मौजूद हैं, जैसे कि अमेरिकी कंपनी डेल्टाटाउ, जापान की कंपनी पेंगली लिमिटेड, आदि। इसका मोशन कंट्रोलर DSP तकनीक को आधार बनाता है और PC-आधारित खुली संरचना को अपनाता है। 4. एंड इफ़ेक्टर एंड इफ़ेक्टर, रोबोट के मैनिपुलेटर के अंतिम जोड़ से जुड़ा एक घटक है। इसका उपयोग आमतौर पर वस्तुओं को पकड़ने, अन्य तंत्रों से जुड़ने और आवश्यक कार्यों को पूरा करने के लिए किया जाता है। रोबोट निर्माता आमतौर पर एंड इफ़ेक्टर का डिज़ाइन या बिक्री नहीं करते हैं; अधिकतर मामलों में, वे केवल एक साधारण ग्रिपर ही प्रदान करते हैं। आमतौर पर, एंड इफ़ेक्टर को रोबोट के 6-एक्सिस फ्लेंज पर स्थापित किया जाता है ताकि किसी दिए गए वातावरण में कार्यों को पूरा किया जा सके, जैसे वेल्डिंग, पेंटिंग, ग्लूइंग और पुर्जों को लोड और अनलोड करना, ये ऐसे कार्य हैं जिन्हें पूरा करने के लिए रोबोट की आवश्यकता होती है।

सर्वो मोटरों का अवलोकन सर्वो ड्राइवर, जिसे "सर्वो कंट्रोलर" या "सर्वो एम्पलीफायर" भी कहा जाता है, सर्वो मोटरों को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक नियंत्रक है। इसका कार्य सामान्य एसी मोटरों पर आवृत्ति कनवर्टर के समान है और यह सर्वो प्रणाली का एक हिस्सा है। आमतौर पर, ट्रांसमिशन प्रणाली की उच्च परिशुद्धता स्थिति निर्धारण प्राप्त करने के लिए सर्वो मोटर को तीन विधियों - स्थिति, गति और टॉर्क - के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है।

1. सर्वो मोटरों का वर्गीकरण इसे दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: डीसी और एसी सर्वो मोटर।

एसी सर्वो मोटर्स को आगे अतुल्यकालिक सर्वो मोटर्स और तुल्यकालिक सर्वो मोटर्स में विभाजित किया गया है। वर्तमान में, एसी प्रणालियाँ धीरे-धीरे डीसी प्रणालियों का स्थान ले रही हैं। डीसी प्रणालियों की तुलना में, एसी सर्वो मोटर्स में उच्च विश्वसनीयता, बेहतर ऊष्मा अपव्यय, कम जड़त्व आघूर्ण और उच्च दबाव में कार्य करने की क्षमता जैसे लाभ हैं। ब्रश और स्टीयरिंग गियर न होने के कारण, एसी सर्वो प्रणाली ब्रश रहित सर्वो प्रणाली भी बन जाती है, और इसमें उपयोग की जाने वाली मोटरें केज-प्रकार की अतुल्यकालिक मोटरें और ब्रश रहित संरचना वाली स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटरें होती हैं। 1) डीसी सर्वो मोटर्स को ब्रश वाली और ब्रश रहित मोटर्स में विभाजित किया गया है।

①ब्रश्ड मोटर्स की लागत कम होती है, संरचना सरल होती है, स्टार्टिंग टॉर्क अधिक होता है, गति सीमा विस्तृत होती है, नियंत्रण आसान होता है, रखरखाव की आवश्यकता होती है, लेकिन रखरखाव आसान होता है (कार्बन ब्रश बदलना), विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप उत्पन्न करते हैं, उपयोग के वातावरण पर आवश्यकताएं होती हैं, और आमतौर पर लागत नियंत्रण के प्रति संवेदनशील सामान्य औद्योगिक और नागरिक स्थितियों में उपयोग किए जाते हैं;

②ब्रशलेस मोटर आकार में छोटी और वजन में हल्की होती हैं, लेकिन इनकी आउटपुट क्षमता अधिक और प्रतिक्रिया तीव्र होती है। इनमें उच्च गति और कम जड़त्व होता है, स्थिर टॉर्क होता है और सुचारू घूर्णन होता है। इनका नियंत्रण जटिल और बुद्धिमान होता है। इलेक्ट्रॉनिक कम्यूटेशन विधि लचीली होती है। यह स्क्वायर वेव या साइन वेव पर कम्यूटेशन कर सकती है। मोटर रखरखाव-मुक्त और कुशल होती है। ऊर्जा की बचत, कम विद्युत चुम्बकीय विकिरण, कम तापमान वृद्धि और लंबी आयु के कारण यह विभिन्न वातावरणों के लिए उपयुक्त है।

2. विभिन्न प्रकार के सर्वो मोटरों की विशेषताएं

1) डीसी सर्वो मोटर के फायदे और नुकसान फायदे: सटीक गति नियंत्रण, बेहद मजबूत टॉर्क और गति विशेषताएँ, सरल नियंत्रण सिद्धांत, उपयोग में आसान और कम कीमत। कमियां: ब्रश का घूमना, गति सीमा, अतिरिक्त प्रतिरोध, घिसाव कणों का उत्पादन (धूल रहित और विस्फोटक वातावरण के लिए उपयुक्त नहीं)

2) एसी सर्वो मोटर के फायदे और नुकसान लाभ: बेहतर गति नियंत्रण विशेषताएँ, संपूर्ण गति सीमा में सुचारू नियंत्रण, लगभग नगण्य दोलन, 90% से अधिक उच्च दक्षता, कम ऊष्मा उत्पादन, उच्च गति नियंत्रण, उच्च परिशुद्धता स्थिति नियंत्रण (एनकोडर की सटीकता पर निर्भर), निर्धारित परिचालन क्षेत्र के भीतर स्थिर टॉर्क प्राप्त कर सकता है, कम जड़त्व, कम शोर, ब्रश का घिसाव नहीं और रखरखाव-मुक्त (धूल रहित और विस्फोटक वातावरण के लिए उपयुक्त)। कमियां: नियंत्रण अधिक जटिल है, ड्राइवर मापदंडों को मौके पर ही समायोजित करने की आवश्यकता होती है और पीआईडी ​​मापदंडों का निर्धारण किया जाता है, और अधिक कनेक्शनों की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, मुख्यधारा के सर्वो ड्राइव नियंत्रण कोर के रूप में डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर (डीएसपी) का उपयोग करते हैं, जो अपेक्षाकृत जटिल नियंत्रण एल्गोरिदम को लागू कर सकते हैं और डिजिटलीकरण, नेटवर्किंग और बुद्धिमत्ता प्राप्त कर सकते हैं। पावर डिवाइस आमतौर पर इंटेलिजेंट पावर मॉड्यूल (आईपीएम) को कोर के रूप में उपयोग करके डिज़ाइन किए गए ड्राइव सर्किट का उपयोग करते हैं। आईपीएम ड्राइव सर्किट को एकीकृत करता है और इसमें ओवरवोल्टेज, ओवरकरंट, ओवरहीटिंग और अंडरवोल्टेज जैसे दोष पहचान और सुरक्षा सर्किट होते हैं। ड्राइवर पर स्टार्टअप प्रक्रिया के प्रभाव को कम करने के लिए मुख्य सर्किट में सॉफ्टवेयर भी जोड़ा जाता है। पावर ड्राइव यूनिट सबसे पहले इनपुट थ्री-फेज पावर या मेन पावर को थ्री-फेज फुल-ब्रिज रेक्टिफायर सर्किट के माध्यम से रेक्टिफाई करके संबंधित डायरेक्ट करंट प्राप्त करती है। रेक्टिफाई की गई थ्री-फेज पावर या मेन पावर को फिर थ्री-फेज साइनसोइडल पीडब्ल्यूएम वोल्टेज इन्वर्टर द्वारा आवृत्ति में परिवर्तित किया जाता है ताकि थ्री-फेज परमानेंट मैग्नेट सिंक्रोनस एसी सर्वो मोटर को चलाया जा सके। पावर ड्राइव यूनिट की पूरी प्रक्रिया को सरल शब्दों में एसी-डीसी-एसी प्रक्रिया कहा जा सकता है। रेक्टिफायर यूनिट (एसी-डीसी) का मुख्य टोपोलॉजिकल सर्किट एक तीन-फेज फुल-ब्रिज अनियंत्रित रेक्टिफायर सर्किट है।

हार्मोनिक रिड्यूसर का विस्तृत दृश्य जापान की कंपनी नाब्तेस्को ने 1980 के दशक की शुरुआत में आरवी डिज़ाइन का प्रस्ताव रखा था, लेकिन 1986 में आरवी रिड्यूसर अनुसंधान में एक महत्वपूर्ण सफलता हासिल करने में उसे 6-7 साल लग गए। चीन में सबसे पहले परिणाम देने वाली नान्टोंग झेनकांग और हेंगफेंगताई कंपनियों को भी 6-8 साल लगे। क्या इसका मतलब यह है कि हमारे स्थानीय उद्यमों के पास कोई अवसर नहीं हैं? अच्छी खबर यह है कि कई वर्षों के प्रयासों के बाद, चीनी कंपनियों ने आखिरकार कुछ महत्वपूर्ण सफलताएँ हासिल की हैं।

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