ربات ها در اتوماسیون صنعتی

با پیشرفت فناوری و گسترش اتوماسیون صنعتی، ربات‌ها به یکی از مهم‌ترین ابزارهای تحول در صنایع مختلف تبدیل شده‌اند. استفاده از ربات‌های صنعتی نه تنها بهره‌وری خطوط تولید را افزایش داده، بلکه باعث کاهش هزینه‌ها و ارتقای کیفیت محصولات شده است. امروزه رباتیک همراه با هوش مصنوعی و یادگیری ماشین به سمت ایجاد کارخانه‌های هوشمند و صنایع 4.0 و 5.0 حرکت می‌کند.

ربات‌های صنعتی چیستند و چه نقشی در اتوماسیون دارند؟

ربات‌های صنعتی ماشین‌های هوشمندی هستند که برای انجام وظایف تکراری، سنگین و دقیق در خطوط تولید به کار می‌روند. این ربات‌ها می‌توانند به صورت خودکار فرآیندهایی مانند مونتاژ، جوشکاری، بسته‌بندی و کنترل کیفیت را انجام دهند.

تاریخچه استفاده از ربات‌ها در صنعت

اولین ربات‌های صنعتی در دهه 1960 میلادی وارد خطوط تولید شدند. شرکت‌های خودروسازی نخستین پیشگامان در این حوزه بودند. با گذر زمان، ربات‌ها از وظایف ساده مکانیکی به سیستم‌های هوشمند با قابلیت برنامه‌ریزی پیشرفته ارتقا یافتند.

انواع ربات‌های صنعتی

1. ربات‌های بازویی (Manipulator Robots)

این ربات‌ها بیشترین کاربرد را در مونتاژ، جوشکاری و حمل قطعات دارند.

2. ربات‌های هوشمند مجهز به AI

با اتصال به سیستم‌های هوش مصنوعی، این ربات‌ها توانایی تصمیم‌گیری و تطبیق با شرایط متغیر تولید را دارند.

3. ربات‌های مونتاژ

به طور ویژه برای مونتاژ قطعات کوچک در صنایع الکترونیک و خودروسازی طراحی شده‌اند.

4. ربات‌های متحرک (AMRs)

این ربات‌ها در جابه‌جایی مواد اولیه و محصولات در کارخانه‌های هوشمند استفاده می‌شوند.

تاثیر رباتیک بر بهره‌وری و کاهش هزینه‌ها

به‌کارگیری ربات‌ها باعث می‌شود:

• زمان تولید کاهش یابد.

• خطاهای انسانی به حداقل برسد.

• کیفیت محصولات یکنواخت شود.

• هزینه‌های تولید در بلندمدت کاهش پیدا کند.

خرید اینورتر دلتا

نقش هوش مصنوعی در اتوماسیون صنعتی

امروزه ربات‌های صنعتی به کمک هوش مصنوعی و یادگیری ماشین توانایی تحلیل داده‌ها، تشخیص خطا و حتی پیش‌بینی مشکلات احتمالی در فرآیند تولید را دارند. این موضوع زمینه‌ساز کارخانه‌های هوشمند شده است.

مزایا و معایب استفاده از ربات‌ها در صنعت

مزایا:

• افزایش بهره‌وری

• کاهش هزینه‌های تولید

• بهبود ایمنی کارگران

• قابلیت کار 24 ساعته

معایب:

• هزینه بالای خرید و نگهداری

• نیاز به نیروی متخصص برای برنامه‌نویسی و تعمیر

• کاهش فرصت‌های شغلی سنتی

ساخت ربات ها در اتوماسیون صنعتی

درساخت یک ربات سه علم الکترونیک، کامپیوتر و مکانیک دخالت دارند. بخش الکترونیک مربوط به سخت افزار و مدارهای ربات است که شامل حسگرها، پردازشگرها، راه اندازها، آشکارسازها و… می شود . بخش کامپیوتر برنامه ی موجود در حافظه ربات و به عبارتی نرم افزار آن را در برمی گیرد. بخش مکانیک شامل بدنه، موتورها، تحرک اجزا و خود ربات، انتقال نیرو (گیربکس یا تسمه) و… می شود.

اما برای طراحی یک ربات، ابتدا باید هدف ساخت آن مشخص شود. درطراحی باید کاربرد، ابعاد، توانایی، پردازش، محدودیت مانور و قدرت و قیمت ربات مدنظر قرارگیرد.

به طور کلی یک ربات شامل سه بخش می باشد :

• ورودی ها اطلاعات و دیتاها
• پردازنده
• خروجی فرامین

وظیفه ی بخش ورودی گرفتن اطلاعات از محیط یا کاربر توسط حسگرها و ابزارهای ورودی است.
پردازنده وظیفه اجرای برنامه و به نوعی انجام عملیات بر روی ورودی را بر عهده داردو بخش خروجی یا عملگر، قسمتی از ربات است که متناسب با ورودی و برنامه موجود در حافظه تغییر حالت می دهد.در واقع بخش خروجی ، از پردازنده دستور می گیرد .

بخش ورودی

بخش ورودی می تواند یک کلید، دوربین، حسگر گرمایی، رطوبتی، فشار، نور و… باشد.

بخش خروجی

بخش خروجی شامل رله، موتور، اهرم مکانیکی، لامپ، صفحه نمایش و… است.

قسمت پردازنده

بخش پردازنده که مغز ربات و به نوعی اصلی ترین بخش آن محسوب می شود ، شامل تراشه های پردازنده است که وظیفه ی کنترل سیستم را بر عهده دارند.

آی سی های میکرو کنترولر CPU و PLC معروفترین تراشه های پردازشگر هستند.به دلیل اینکه در یک محیط صنعتی به توان الکتریکی بیشتری برای راه اندازی عملگرها نیاز است و همچنین بدلیل وجود نویزهای الکتریکی و مغناطیسی، طراحان سیستم های اتوماسیون صنعتی از  PLC استفاده می کنند.

سیر تکاملی ربات ها در اتوماسیون صنعتی :

در گذشته از کنترل کننده های رله ای استفاده میشد که تلفات توان به صورت گرما و حرکت، سرعت کم و حجم زیاد از معایب آنها بود.

اما با گسترش شبکه های اتوماسیون و افزوده شدن انتظاراتی همچون قابلیت اتصال و تبادل و یکپارچه سازی داده های بنگاه، سیستم های مبتنی بر PLC هم، دیگر جوابگو نبودند. تولید کنندگان تجهیزات اتوماسیون به منظور برآوردن این نیازها، سامانه ای ارائه کردند که از یک سو دارای قطعیت PLC برای کنترل فرآیند بوده و از سوی دیگر از انعطاف پذیری و قابلیت یکپارچه شدن PC ها برخوردار است. چنین سامانه ای را، کنترل کننده ی اتوماسیون قابل برنامه ریزی یا PAC نامیدند.ایده ی ادغام  PC و PLC درگذشته نیز مورد بررسی قرارگرفته بود ولی روش های قبلی همگی مبتنی بر اضافه کردن سخت افزار و نرم افزار به سامانه ی اصلی بودند.در ربات هایی که قرار است در گوشه ای از یک شبکه صنعتی مشغول بکار شوند از PAC استفاده می شود.

ربات های صنعتی یا ربات ها در اتوماسیون صنعتی در انواع مختلف و کاربردهای گوناگونی طراحی و ساخته شده اند.
به طور مثال رباتی را در نظر بگیرید که وظیفه ی جابه جایی شیشه های مسطح را برعهده دارد.
ورودی این ربات باید حسگری باشد که وجود شیشه در مکان اولیه را تشخیص دهد.
مکنده های قویِ روی بازو و همچنین موتورهای روی مفصل های ربات، خروجی ها هستند.
در قسمت پردازنده نیز می توان از PLC ها استفاده کرد.
صفحه نمایش و صفحه کلید به منظور کنترل ربات توسط کاربر  قرار داده می شود.

انواع ربات ها :

امروزه انواع متفاوتی از ربات ها طراحی و ساخته شده است.

ربات های مسیریاب
ربات مین یاب
ربات امدادگر
ربات های صنعتی
جنگنده و…

آینده رباتیک در صنعت؛ حرکت به سمت Industry 5.0

پس از Industry 4.0 که بر هوشمندسازی تمرکز داشت، اکنون Industry 5.0 به تعامل بیشتر انسان و ربات توجه دارد. در آینده، ربات‌ها به جای جایگزین کامل نیروی انسانی، به عنوان همکار هوشمند عمل خواهند کرد.

سوالات متداول (FAQ)

1. ربات‌های صنعتی بیشتر در چه صنایعی کاربرد دارند؟
در صنایع خودروسازی، الکترونیک، داروسازی، مواد غذایی و فلزات.

2. آیا ربات‌ها جایگزین کامل نیروی انسانی می‌شوند؟
خیر، بلکه بیشتر به عنوان مکمل نیروی انسانی عمل می‌کنند.

3. مهم‌ترین مزیت ربات‌ها در اتوماسیون چیست؟
کاهش خطا و افزایش سرعت تولید.

4. آیا استفاده از ربات‌ها هزینه‌بر است؟
در ابتدا بله، اما در بلندمدت به صرفه‌جویی در هزینه‌ها منجر می‌شود.

جمع‌بندی

ربات‌ها در اتوماسیون صنعتی نقش تعیین‌کننده‌ای در تحول صنایع ایفا می‌کنند. آن‌ها با افزایش سرعت، دقت و کاهش هزینه‌ها، آینده‌ای هوشمندتر برای کارخانه‌ها رقم زده‌اند. ترکیب رباتیک با هوش مصنوعی زمینه‌ساز انقلاب صنعتی پنجم خواهد بود که تعامل انسان و ماشین را به سطحی جدید ارتقا می‌دهد.