रोबोटिक भुजाओं की संरचना और वर्गीकरण

रोबोटिक आर्म आधुनिक औद्योगिक रोबोट में सबसे आम प्रकार का रोबोट है। यह मानव हाथों और भुजाओं की कुछ हरकतों और कार्यों की नकल कर सकता है, और निश्चित कार्यक्रमों के माध्यम से वस्तुओं को पकड़ सकता है, ले जा सकता है या विशिष्ट उपकरणों को संचालित कर सकता है। यह रोबोटिक्स के क्षेत्र में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला स्वचालन उपकरण है। इसके रूप अलग-अलग हैं, लेकिन उन सभी में एक सामान्य विशेषता है, जो यह है कि वे निर्देश स्वीकार कर सकते हैं और संचालन करने के लिए त्रि-आयामी (दो-आयामी) अंतरिक्ष में किसी भी बिंदु पर सटीक रूप से स्थित हो सकते हैं। इसकी विशेषता यह है कि यह प्रोग्रामिंग के माध्यम से विभिन्न अपेक्षित संचालन को पूरा कर सकता है, और इसकी संरचना और प्रदर्शन मानव और यांत्रिक मशीनों दोनों के लाभों को जोड़ता है। यह उत्पादन के मशीनीकरण और स्वचालन को साकार करने के लिए मानव भारी श्रम की जगह ले सकता है, और व्यक्तिगत सुरक्षा की रक्षा के लिए हानिकारक वातावरण में काम कर सकता है। इसलिए, इसका व्यापक रूप से मशीनरी निर्माण, इलेक्ट्रॉनिक्स, प्रकाश उद्योग और परमाणु ऊर्जा में उपयोग किया जाता है।
1.आम रोबोटिक भुजाएँ मुख्यतः तीन भागों से बनी होती हैं: मुख्य शरीर, ड्राइव तंत्र और नियंत्रण प्रणाली

(I) यांत्रिक संरचना

1. रोबोटिक आर्म का धड़ पूरे उपकरण का मूल सहायक हिस्सा है, जो आमतौर पर मजबूत और टिकाऊ धातु सामग्री से बना होता है। यह न केवल काम के दौरान रोबोटिक आर्म द्वारा उत्पन्न विभिन्न बलों और टॉर्क का सामना करने में सक्षम होना चाहिए, बल्कि अन्य घटकों के लिए एक स्थिर स्थापना स्थिति भी प्रदान करना चाहिए। इसके डिजाइन को कार्य वातावरण में संतुलन, स्थिरता और अनुकूलनशीलता को ध्यान में रखना चाहिए। 2. आर्म रोबोट का आर्म विभिन्न क्रियाओं को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण हिस्सा है। इसमें कनेक्टिंग रॉड और जोड़ों की एक श्रृंखला होती है। जोड़ों के घूमने और कनेक्टिंग रॉड की गति के माध्यम से, आर्म अंतरिक्ष में बहु-डिग्री-स्वतंत्रता आंदोलन प्राप्त कर सकता है। आर्म की गति सटीकता और गति सुनिश्चित करने के लिए जोड़ों को आमतौर पर उच्च-सटीक मोटर, रिड्यूसर या हाइड्रोलिक ड्राइव डिवाइस द्वारा संचालित किया जाता है। साथ ही, आर्म की सामग्री में तेज गति और भारी वस्तुओं को ले जाने की जरूरतों को पूरा करने के लिए उच्च शक्ति और हल्के वजन की विशेषताएं होनी चाहिए। 3. एंड इफ़ेक्टर यह रोबोट आर्म का वह हिस्सा है जो सीधे काम की वस्तु से संपर्क करता है, और इसका कार्य मानव हाथ के समान है। अंत प्रभावक कई प्रकार के होते हैं, और आम हैं ग्रिपर, सक्शन कप, स्प्रे गन, आदि। ग्रिपर को वस्तु के आकार और माप के अनुसार अनुकूलित किया जा सकता है और इसका उपयोग विभिन्न आकृतियों की वस्तुओं को पकड़ने के लिए किया जाता है; सक्शन कप वस्तु को अवशोषित करने के लिए नकारात्मक दबाव सिद्धांत का उपयोग करता है और सपाट सतहों वाली वस्तुओं के लिए उपयुक्त है; स्प्रे गन का उपयोग छिड़काव, वेल्डिंग और अन्य कार्यों के लिए किया जा सकता है।

(II) ड्राइव सिस्टम

1. मोटर ड्राइव मोटर रोबोट आर्म में सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली ड्राइव विधियों में से एक है। रोबोट आर्म की संयुक्त गति को चलाने के लिए डीसी मोटर, एसी मोटर और स्टेपर मोटर सभी का उपयोग किया जा सकता है। मोटर ड्राइव में उच्च नियंत्रण सटीकता, तेज़ प्रतिक्रिया गति और विस्तृत गति विनियमन सीमा के फायदे हैं। मोटर की गति और दिशा को नियंत्रित करके, रोबोट आर्म की गति प्रक्षेपवक्र को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। साथ ही, भारी वस्तुओं को ले जाने के दौरान रोबोट आर्म की ज़रूरतों को पूरा करने के लिए आउटपुट टॉर्क को बढ़ाने के लिए मोटर का उपयोग विभिन्न रिड्यूसर के साथ भी किया जा सकता है। 2. हाइड्रोलिक ड्राइव हाइड्रोलिक ड्राइव का व्यापक रूप से कुछ रोबोट आर्म में उपयोग किया जाता है जिन्हें बड़े पावर आउटपुट की आवश्यकता होती है। हाइड्रोलिक सिस्टम हाइड्रोलिक सिलेंडर या हाइड्रोलिक मोटर को काम करने के लिए हाइड्रोलिक पंप के माध्यम से हाइड्रोलिक तेल पर दबाव डालता है, जिससे रोबोट आर्म की गति का एहसास होता है। हाइड्रोलिक ड्राइव में उच्च शक्ति, तेज़ प्रतिक्रिया गति और उच्च विश्वसनीयता के फायदे हैं। यह कुछ भारी रोबोट आर्म और ऐसे अवसरों के लिए उपयुक्त है जिन्हें तेज़ कार्रवाई की आवश्यकता होती है। हालांकि, हाइड्रोलिक सिस्टम में रिसाव, उच्च रखरखाव लागत और काम के माहौल के लिए उच्च आवश्यकताओं के नुकसान भी हैं। 3. वायवीय ड्राइव वायवीय ड्राइव सिलेंडर और अन्य एक्ट्यूएटर को काम करने के लिए एक शक्ति स्रोत के रूप में संपीड़ित हवा का उपयोग करता है। वायवीय ड्राइव में सरल संरचना, कम लागत और उच्च गति के फायदे हैं। यह कुछ अवसरों के लिए उपयुक्त है जहाँ शक्ति और परिशुद्धता की आवश्यकता नहीं होती है। हालाँकि, वायवीय प्रणाली की शक्ति अपेक्षाकृत छोटी है, नियंत्रण सटीकता भी कम है, और इसे संपीड़ित वायु स्रोत और संबंधित वायवीय घटकों से सुसज्जित करने की आवश्यकता है।

(III) नियंत्रण प्रणाली
1. नियंत्रक नियंत्रक रोबोट भुजा का मस्तिष्क है, जो विभिन्न निर्देशों को प्राप्त करने और निर्देशों के अनुसार ड्राइव सिस्टम और यांत्रिक संरचना की क्रियाओं को नियंत्रित करने के लिए जिम्मेदार है। नियंत्रक आमतौर पर एक माइक्रोप्रोसेसर, एक प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (PLC) या एक समर्पित गति नियंत्रण चिप का उपयोग करता है। यह रोबोट भुजा की स्थिति, गति, त्वरण और अन्य मापदंडों का सटीक नियंत्रण प्राप्त कर सकता है, और बंद-लूप नियंत्रण प्राप्त करने के लिए विभिन्न सेंसर द्वारा वापस दी गई जानकारी को भी संसाधित कर सकता है। नियंत्रक को विभिन्न तरीकों से प्रोग्राम किया जा सकता है, जिसमें ग्राफिकल प्रोग्रामिंग, टेक्स्ट प्रोग्रामिंग आदि शामिल हैं, ताकि उपयोगकर्ता विभिन्न आवश्यकताओं के अनुसार प्रोग्राम और डीबग कर सकें। 2. सेंसर सेंसर रोबोट भुजा की बाहरी वातावरण और अपनी स्थिति की धारणा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। स्थिति सेंसर रोबोट भुजा की प्रत्येक जोड़ की स्थिति की वास्तविक समय में निगरानी कर सकता है ताकि रोबोट भुजा की गति सटीकता सुनिश्चित हो सके; बल सेंसर वस्तु को फिसलने या क्षतिग्रस्त होने से बचाने के लिए वस्तु को पकड़ते समय रोबोट भुजा के बल का पता लगा सकता है; दृश्य सेंसर काम करने वाली वस्तु को पहचान सकता है और उसका पता लगा सकता है और रोबोट भुजा के बुद्धिमत्ता स्तर को बेहतर बना सकता है। इसके अलावा, तापमान सेंसर, दबाव सेंसर आदि भी हैं, जिनका उपयोग रोबोट भुजा की कार्य स्थिति और पर्यावरणीय मापदंडों की निगरानी के लिए किया जाता है।
2. रोबोट भुजा का वर्गीकरण आम तौर पर संरचनात्मक रूप, ड्राइविंग मोड और अनुप्रयोग क्षेत्र के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है

(I) संरचनात्मक रूप से वर्गीकरण

1. कार्टेशियन समन्वय रोबोट भुजा इस रोबोट भुजा की भुजा आयताकार समन्वय प्रणाली के तीन समन्वय अक्षों, अर्थात् एक्स, वाई, और जेड अक्षों के साथ चलती है। इसमें सरल संरचना, सुविधाजनक नियंत्रण, उच्च स्थिति सटीकता आदि के फायदे हैं, और यह कुछ सरल हैंडलिंग, असेंबली और प्रसंस्करण कार्यों के लिए उपयुक्त है। हालाँकि, आयताकार समन्वय रोबोट भुजा का कार्य स्थान अपेक्षाकृत छोटा है और लचीलापन खराब है।
2. बेलनाकार समन्वय रोबोट भुजा बेलनाकार समन्वय रोबोट भुजा की भुजा में एक रोटरी जोड़ और दो रैखिक जोड़ होते हैं, और इसकी गति स्थान बेलनाकार होता है। इसमें कॉम्पैक्ट संरचना, बड़ी कार्य सीमा, लचीली गति आदि के फायदे हैं, और यह कुछ मध्यम-जटिलता वाले कार्यों के लिए उपयुक्त है। हालाँकि, बेलनाकार समन्वय रोबोट भुजा की स्थिति सटीकता अपेक्षाकृत कम है, और नियंत्रण कठिनाई अपेक्षाकृत अधिक है।

3. गोलाकार समन्वय रोबोट भुजा गोलाकार समन्वय रोबोट भुजा की भुजा में दो रोटरी जोड़ और एक रैखिक जोड़ होता है, और इसकी गति स्थान गोलाकार होता है। इसमें लचीली गति, बड़ी कार्य सीमा और जटिल कार्य वातावरण के अनुकूल होने की क्षमता के फायदे हैं। यह कुछ ऐसे कार्यों के लिए उपयुक्त है जिनमें उच्च परिशुद्धता और उच्च लचीलेपन की आवश्यकता होती है। हालाँकि, गोलाकार समन्वय रोबोट भुजा की संरचना जटिल है, नियंत्रण कठिनाई बड़ी है, और लागत भी अधिक है।

4. आर्टिकुलेटेड रोबोट आर्म आर्टिकुलेटेड रोबोट आर्म मानव हाथ की संरचना की नकल करता है, इसमें कई रोटरी जोड़ होते हैं, और मानव हाथ के समान विभिन्न आंदोलनों को प्राप्त कर सकता है। इसमें लचीली गति, बड़ी कार्य सीमा और जटिल कार्य वातावरण के अनुकूल होने की क्षमता के फायदे हैं। यह वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला रोबोटिक आर्म है।

हालाँकि, आर्टिकुलेटेड रोबोटिक भुजाओं का नियंत्रण कठिन है और इसके लिए उच्च प्रोग्रामिंग और डिबगिंग प्रौद्योगिकी की आवश्यकता होती है।
(II) ड्राइव मोड द्वारा वर्गीकरण
1. इलेक्ट्रिक रोबोटिक आर्म्स इलेक्ट्रिक रोबोटिक आर्म्स मोटर को ड्राइव डिवाइस के रूप में उपयोग करते हैं, जिसमें उच्च नियंत्रण सटीकता, तेज प्रतिक्रिया गति और कम शोर के फायदे हैं। यह कुछ अवसरों के लिए उपयुक्त है जिसमें सटीकता और गति के लिए उच्च आवश्यकताएं हैं, जैसे इलेक्ट्रॉनिक विनिर्माण, चिकित्सा उपकरण और अन्य उद्योग। 2. हाइड्रोलिक रोबोटिक आर्म्स हाइड्रोलिक रोबोटिक आर्म्स हाइड्रोलिक ड्राइव डिवाइस का उपयोग करते हैं, जिसमें उच्च शक्ति, उच्च विश्वसनीयता और मजबूत अनुकूलनशीलता के फायदे हैं। यह कुछ भारी रोबोटिक आर्म्स और ऐसे अवसरों के लिए उपयुक्त है, जिनमें बड़े पावर आउटपुट की आवश्यकता होती है, जैसे निर्माण, खनन और अन्य उद्योग। 3. वायवीय रोबोटिक आर्म्स वायवीय रोबोटिक आर्म्स वायवीय ड्राइव डिवाइस का उपयोग करते हैं, जिसमें सरल संरचना, कम लागत और उच्च गति के फायदे हैं। यह कुछ अवसरों के लिए उपयुक्त है, जिनमें उच्च शक्ति और सटीकता की आवश्यकता नहीं होती है, जैसे पैकेजिंग, प्रिंटिंग और अन्य उद्योग।
(III) अनुप्रयोग क्षेत्र के अनुसार वर्गीकरण
1. औद्योगिक रोबोटिक आर्म्स औद्योगिक रोबोटिक आर्म्स मुख्य रूप से ऑटोमोबाइल विनिर्माण, इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद विनिर्माण और यांत्रिक प्रसंस्करण जैसे औद्योगिक उत्पादन क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं। यह स्वचालित उत्पादन का एहसास कर सकता है, उत्पादन दक्षता और उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है। 2. सेवा रोबोटिक आर्म सेवा रोबोटिक आर्म का उपयोग मुख्य रूप से सेवा उद्योगों में किया जाता है, जैसे कि चिकित्सा, खानपान, घरेलू सेवाएँ, आदि। यह लोगों को विभिन्न सेवाएँ प्रदान कर सकता है, जैसे कि नर्सिंग, भोजन वितरण, सफाई, आदि। 3. विशेष रोबोटिक आर्म विशेष रोबोटिक आर्म का उपयोग मुख्य रूप से कुछ विशेष क्षेत्रों में किया जाता है, जैसे कि एयरोस्पेस, सैन्य, गहरे समुद्र में अन्वेषण, आदि। जटिल कार्य वातावरण और कार्य आवश्यकताओं के अनुकूल होने के लिए इसमें विशेष प्रदर्शन और कार्य होने चाहिए।
रोबोटिक आर्म्स ने औद्योगिक विनिर्माण उत्पादन में जो बदलाव लाए हैं, वे न केवल संचालन की स्वचालन और दक्षता हैं, बल्कि साथ ही आधुनिक प्रबंधन मॉडल ने उद्यमों के उत्पादन के तरीकों और बाजार प्रतिस्पर्धात्मकता को भी बहुत बदल दिया है। रोबोटिक आर्म्स का अनुप्रयोग उद्यमों के लिए अपने औद्योगिक ढांचे को समायोजित करने और उन्नयन और परिवर्तन करने का एक अच्छा अवसर है।