راهی نوین برای رباتیک: رباتیک دقیق مبتنی بر وب با کنترل متن ساختاریافته ملاقات میکند
مکا۵۰۰ رویکردی جمعوجور به رباتیک صنعتی ارائه میدهد که با ترکیب الکترونیک کنترل تعبیهشده، برنامهنویسی مبتنی بر مرورگر و دقت در سطح میکرون، یک پلتفرم اتوماسیون سادهشده برای محیطهای تولید پیشرفت...
رباتیک دقیق بدون اشغال فضای سنتی
استقرار رباتهای صنعتی به طور سنتی نیازمند سه جزء سختافزاری اصلی بوده است: بازوی رباتیک، یک کابینت کنترلکننده خارجی بزرگ و یک پنل آموزش متصل از طریق کابلهای اختصاصی. این معماری برای دههها در اتوماسیون کارخانهها بر پلتفرمهایی مانند FANUC، Yaskawa و Denso غالب بوده است. با این حال، نسل رو به رشدی از رباتهای دقیق و جمعوجور در حال به چالش کشیدن این فرضیات است.
مکادمیک Meca500 نمونهای از این گذار است. این ربات که برای محیطهای مونتاژ با دقت بالا طراحی شده، دقت موقعیتیابی در حد میکرون را با طراحی سختافزاری بسیار جمعوجور ترکیب میکند. مهمتر از همه، این ربات روند کاری پنل آموزش سنتی را با یک رابط مبتنی بر مرورگر که از طریق ارتباط اترنت فعال میشود، جایگزین میکند.
شکل ۱. ربات درایوهای سروو و الکترونیک کنترل را مستقیماً در ساختار پایه ادغام میکند که نیاز به کابینت را به طور قابل توجهی کاهش میدهد.
چرا رباتهای جمعوجور استراتژیهای یکپارچهسازی را تغییر میدهند
سیستمهای ربات صنعتی سنتی نیازمند فضای قابل توجهی برای محفظه، مسیرکشی کابل و برنامهریزی ایمنی هستند. با جاسازی الکترونیک کنترل در داخل پایه ربات، Meca500 پیچیدگی پنل را کاهش داده و نصب را برای آزمایشگاهها، سلولهای تولید الکترونیک و ایستگاههای مونتاژ دقیق سادهتر میکند.
این معماری همچنین نحوه تعامل مهندسان با ربات را تغییر میدهد. به جای تکیه بر پنل آموزش دستی اختصاصی، کاربران از طریق مرورگر وب و با استفاده از سرور یکپارچه MecaPortal متصل میشوند. هر ایستگاه کاری مهندسی در زیرشبکه محلی میتواند به ترمینال برنامهنویسی تبدیل شود.
برای یکپارچهسازان سیستمی که با دستگاههای صنعتی مبتنی بر اترنت و سیستمهای کنترل توزیعشده آشنا هستند، این روند کاری بیشتر شبیه پیکربندی PLCهای مدرن و دستگاههای لبه است تا راهاندازی کنترلکننده ربات سنتی.
تاسیساتی که قبلاً سختافزار اتوماسیون توزیعشده مانند رباتیک ABB یا سیستمهای کنترل PLC/PAC مدولار را به کار گرفتهاند، روند گستردهتر صنعت به سمت معماری ماشین غیرمتمرکز را تشخیص خواهند داد.
اتصالات ایمنی و برق
روند راهاندازی برای مهندسان اتوماسیون باتجربه آشنا باقی میماند. ربات به یک ماژول رابط ایمنی و برق اختصاصی متصل میشود که ورودی برق AC، ادغام توقف اضطراری و نظارت بر مدار ایمنی خارجی را مدیریت میکند.
قبل از روشن کردن برق، ربات باید به طور ایمن نصب شود زیرا بدنه سبک آن هنگام کاملاً باز شدن ممکن است ناپایدار شود. مهندسان باید از نصب ابزار انتهای بازو در مراحل اولیه هممحوری خودداری کنند تا از برخورد تصادفی با بدنه ربات جلوگیری شود.
شکل ۲. جعبه کنترل ایمنی جمعوجور توزیع برق را با مدیریت ورودی توقف اضطراری و ایمنی ترکیب میکند.
مرورگر به جای پنل آموزش
یکی از جالبترین تصمیمات مهندسی پشت Meca500 حذف کامل پنل آموزش سنتی است. در عوض، ربات یک رابط مبتنی بر وب را از طریق اتصال استاندارد اترنت در دسترس قرار میدهد.
پس از اختصاص ایستگاه کاری مهندسی به زیرشبکه مناسب، کاربران میتوانند مستقیماً از طریق مرورگر به محیط MecaPortal دسترسی پیدا کنند. از آنجا، اپراتورها میتوانند ربات را فعال کنند، روندهای هممحوری را اجرا کنند، شاخصهای وضعیت را نظارت کنند و محورهای جداگانه را حرکت دهند.
این رویکرد چندین مزیت عملیاتی ارائه میدهد. استقرار نرمافزار سادهتر میشود، هزینههای نگهداری سختافزار کاهش مییابد و تشخیص از راه دور برای تیمهای مهندسی توزیعشده آسانتر میشود.
در عین حال، این رویکرد ملاحظات جدیدی در زمینه امنیت سایبری ایجاد میکند. از آنجا که ربات به اتصال اترنت و دسترسی مرورگر وابسته است، تقسیمبندی شبکه و سیاستهای فایروال صنعتی در محیطهای تولید اهمیت بیشتری پیدا میکند.
درک چارچوبهای مرجع حرکت
محیط حرکت دادن (Jogging) از چندین سیستم مختصات پشتیبانی میکند، از جمله حرکت مفصل، مختصات جهانی و مختصات ابزار. در حالی که این مفاهیم در رباتیک صنعتی استاندارد هستند، پیادهسازی MecaPortal آنها را در رابطی تمیزتر و قابل دسترستر نسبت به بسیاری از سیستمهای قدیمی ارائه میدهد.
چارچوب مرجع پایه به نقطه نصب ربات ثابت میماند، در حالی که چارچوب مرجع جهانی میتواند برای همراستا شدن با ماشینآلات یا ایستگاههای کاری اطراف جابجا شود. چارچوب مرجع ابزار به طور پویا بر اساس ابزار انتهایی نصب شده تغییر میکند.
برای کاربردهای با دقت بالا مانند تراز اپتیکی یا مونتاژ پزشکی، کالیبراسیون دقیق چارچوبها حیاتی است زیرا حتی انحرافات کوچک موقعیتی میتواند کیفیت محصول را به خطر بیندازد.
شکل ۳. رابط MecaPortal مبتنی بر مرورگر کنترلهای فعالسازی، نظارت عملیاتی و عملکردهای حرکت چند چارچوب را فراهم میکند.
جایی که رباتهای دقیق بیشترین ارزش را ارائه میدهند
Meca500 برای جایگزینی رباتهای صنعتی با بار بزرگ که در محیطهای جوشکاری یا پالتگذاری کار میکنند طراحی نشده است. در عوض، قدرت آن در سلولهای اتوماسیون جمعوجور است که نیازمند تکرارپذیری استثنایی هستند.
کاربردها شامل تراز اپتیکی، جابجایی نیمههادی، مونتاژ میکرو، اتوماسیون آزمایشگاهی و سیستمهای دقیق برداشتن و قرار دادن است که در آن تکرارپذیری تا چند میکرون مستقیماً بر کیفیت فرآیند تأثیر میگذارد.
ابعاد جمعوجور آن همچنین آن را برای آزمایشگاههای تحقیقاتی، برنامههای اتوماسیون دانشگاهی و سیستمهای تولید نمونه اولیه که فضای کف و پیچیدگی یکپارچهسازی محدودیتهای اصلی هستند، جذاب میکند.
شکل ۴. سیستمهای رباتیک جمعوجور به طور فزایندهای برای مونتاژ الکترونیک و سلولهای اتوماسیون مقیاس آزمایشگاهی استفاده میشوند.
متن ساختاریافته و اتصال PLC امکانات جدیدی را باز میکنند
شاید مهمترین تغییر نه مکانیکی بلکه نرمافزاری باشد. Meca500 تجربه برنامهنویسی را ارائه میدهد که بیشتر شبیه مهندسی PLC است تا برنامهنویسی آموزش ربات سنتی.
منطق متن ساختاریافته و ارتباط اترنت امکان تعامل نزدیکتر با سختافزار اتوماسیون خارجی را فراهم میکند. مهندسان آشنا با محیطهای IEC 61131-3 میتوانند به طور طبیعیتر به روندهای یکپارچهسازی ربات وارد شوند بدون اینکه کاملاً به زبانهای اختصاصی ربات وابسته باشند.
این همگرایی بین رباتیک و برنامهنویسی PLC بازتابدهنده حرکت گستردهتری در اتوماسیون صنعتی است. تولید مدرن به طور فزایندهای انتظار دارد رباتها، درایوها، کنترلکنندههای ایمنی، رابطهای کاربری و ورودی/خروجی توزیعشده به عنوان داراییهای شبکهای قابل همکاری رفتار کنند نه سیستمهای جداگانه.
پلتفرمهایی از Siemens، Beckhoff، Rockwell Automation و سایر تامینکنندگان بزرگ اتوماسیون قبلاً به شدت به سمت محیطهای نرمافزاری یکپارچه حرکت کردهاند. رباتهای جمعوجور که اصول مشابهی را اتخاذ میکنند ممکن است موانع یکپارچهسازی را برای تولیدکنندگان کوچکتر به طور قابل توجهی کاهش دهند.
تغییر واقعی صنعت، سادگی است
بازار رباتیک صنعتی به طور تاریخی تحت سلطه سیستمهای بسیار تخصصی بوده است که نیازمند برنامهنویسان ربات اختصاصی و روندهای راهاندازی گسترده هستند. این مدل هنوز برای خطوط تولید در مقیاس خودروسازی خوب عمل میکند، اما برای سلولهای تولید کوچکتر و انعطافپذیر ناکارآمد است.
Meca500 نشان میدهد که فروشندگان رباتیک چگونه شروع به بازاندیشی در قابلیت استفاده کردهاند. رابطهای مبتنی بر مرورگر، کنترلکنندههای جاسازی شده و تعامل متن ساختاریافته پیچیدگی سختافزار را کاهش داده و رباتیک را برای مهندسان کنترل قابل دسترستر میکند.
از دیدگاه مهندسی، این یکی از مهمترین تحولات بلندمدت در اتوماسیون صنعتی است. آینده رباتیک تنها با بارگذاری یا سرعت تعریف نخواهد شد. بلکه بیشتر با سرعتی که مهندسان میتوانند سیستمهای رباتیک را در محیطهای تولید متصل مستقر، یکپارچه، عیبیابی و مقیاسبندی کنند، تعریف خواهد شد.
دنیل مرسر | خبرنگار ارشد سیستمهای اتوماسیون
دنیل مرسر ۱۴ سال است که در زمینه رباتیک صنعتی، معماری PLC و سیستمهای کنترل حرکت فعالیت میکند. سابقه او شامل پروژههای یکپارچهسازی سلولهای رباتیک FANUC، پلتفرمهای Siemens SIMATIC، سیستمهای حرکت ABB و شبکههای تولید مبتنی بر EtherNet/IP در صنایع الکترونیک و مونتاژ دقیق است.