कार्टेशियन रोबोट क्या है? | 5 महत्वपूर्ण अनुप्रयोग | फायदे और नुकसान

कार्टेशियन रोबोट क्या है? | 5 महत्वपूर्ण अनुप्रयोग | फायदे और नुकसान

कार्टेशियन रोबोट

छवि क्रेडिट: मशीन डिजाइन

चर्चा का विषय: कार्टेशियन रोबोट फैक्ट्स एंड फीचर्स

कार्टेशियन रोबोट क्या है? | कार्टेशियन रोबोट सिस्टम

कार्टेशियन रोबोट परिभाषा

एक कार्टेशियन रोबोट या एक कार्टेशियन समन्वित रोबोट (जिसे रैखिक रोबोट के रूप में भी जाना जाता है) एक औद्योगिक रोबोट है जिसमें तीन प्राथमिक नियंत्रण अक्ष होते हैं, जो सभी रैखिक होते हैं (जिसका अर्थ है कि वे घूर्णन के बजाय एक सीधी रेखा के साथ यात्रा करते हैं) और परस्पर एक दूसरे के लंबवत हैं। 3- फिसलने वाले जोड़ों से आप अपनी कलाई को ऊपर-नीचे, अंदर-बाहर और पीछे-पीछे घुमा सकते हैं। 3 डी-स्पेस में, यह अविश्वसनीय रूप से भरोसेमंद और सटीक है। यह एक रोबोट समन्वय प्रणाली के रूप में क्षैतिज गति और पाइलिंग डिब्बे के लिए भी उपयोगी है।

कार्टेशियन रोबोट डिज़ाइन | कार्टेशियन कोऑर्डिनेट रोबोट

कार्टेशियन रोबोट कॉन्फ़िगरेशन

कार्टेशियन रोबोट के डिजाइन तंत्र को समझने के लिए, पहली चीजों में से एक जिसे समझना आवश्यक है, वह है संयुक्त टोपोलॉजी की अवधारणा। लिंक और जोड़ों की एक सतत श्रृंखला द्वारा एक चलती लक्ष्य धारावाहिक जोड़तोड़ के आधार से जुड़ा हुआ है। चलती लक्ष्य कई श्रृंखलाओं (अंगों) द्वारा समानांतर जोड़तोड़ के नीचे से जुड़ा हुआ है। कार्टेशियन के अधिकांश समन्वित रोबोट धारावाहिक और समानांतर संबंधित लिंकेज के मिश्रण का उपयोग करते हैं। कोई भी कार्टेशियन रोबोट का समन्वय करता है, दूसरी ओर, पूरी तरह से समानांतर-जुड़ा हुआ है।

अगला चित्र में आता है स्वतंत्रता की डिग्री है। कार्टेशियन रोबोट समन्वय करते हैं आमतौर पर केवल रैखिक अनुवाद के साथ संरचनाओं में हेरफेर करते हैं स्वतंत्रता के बाद से टी डिग्री रैखिक काम कर रहे प्रिज्मीय पी जोड़ों को संचालित करते हैं। दूसरी ओर, कुछ कार्टेशियन समन्वित रोबोट के पास स्वतंत्रता के साथ ही घूर्णी आर डिग्री है।

कुल्हाड़ियों का लेआउट कार्टिजियन रोबोट का निर्माण करते समय निर्धारित करने वाली पहली चीजों में से एक है, न केवल आवश्यक गति को पूरा करने के लिए, बल्कि यह सुनिश्चित करने के लिए कि डिवाइस में पर्याप्त कठोरता है, जो लोड-वहन क्षमता, यात्रा की सटीकता और स्थिति सटीकता को प्रभावित कर सकती है। ।

कार्टेसियन समन्वय आंदोलन की आवश्यकता वाले कुछ अनुप्रयोगों को कार्टेसियन विधि की तुलना में गैन्ट्री रोबोट द्वारा अच्छी तरह से सहायता प्रदान की जाती है, मुख्य रूप से यदि वाई-अक्ष में एक लॉन्गस्ट्रोक शामिल है या यदि कार्टेसियन प्रक्रिया अक्षों पर पर्याप्त क्षणों का स्थान लेगी। इन स्थितियों में अनावश्यक विक्षेपण या कंपन से बचने के लिए डुअल-एक्स या डुअल-वाई कुल्हाड़ियों के साथ गैन्ट्री डिवाइस की आवश्यकता हो सकती है।

एक रैखिक स्तर, रैखिक बीयरिंग के साथ ज्यामितीय रूप से समानांतर एक रैखिक actuator से मिलकर बनता है, आमतौर पर एक कार्टेशियन समन्वित रोबोट के प्रत्येक अक्ष के लिए उपयोग किया जाता है और रैखिक actuator आमतौर पर 2 रैखिक असर के बीच घुड़सवार होता है जो बैक पल लोड के अलावा सेट होते हैं। एक XY टेबल एक दूसरे के ऊपर खड़ी दो लंबवत रैखिक अवस्थाओं से बनी होती है।

कार्टेशियन औद्योगिक रोबोट | पिक एंड प्लेस कार्टेशियन रोबोट | गैन्ट्री कार्टेशियन रोबोट

उठायिए और जगह पर रखिए प्रयोगशाला उपयोग जैसे आवेदन, ब्रैकट निर्माण से लाभान्वित होते हैं क्योंकि घटक आसानी से सुलभ होते हैं। गैन्ट्री रोबोट कार्टेसियन हैं जो दोनों छोरों पर समर्थित क्षैतिज सदस्यों के साथ रोबोट का समन्वय करते हैं; शारीरिक रूप से, वे गैन्ट्री क्रेन के समान हैं, जो जरूरी नहीं कि रोबोट हों। गैन्ट्री रोबोट अक्सर विशाल होते हैं और भारी भार उठाने में सक्षम होते हैं।

गैन्ट्री और कार्टेशियन रोबोट के बीच अंतर

एक कार्टेशियन रोबोट में प्रत्येक अक्ष पर एक रैखिक एक्ट्यूएटर होता है, जबकि गैन्ट्री रोबोट में दो आधार (एक्स) अक्ष और एक दूसरा (वाई) अक्ष होता है जो उन्हें फैलाता है। यह डिज़ाइन 2 को रोकता हैnd अक्षीय (बाद में उस पर अधिक) होने से अक्ष और गैन्ट्री में लंबे समय तक स्ट्रोक लंबाई के लिए और कार्टेशियन रोबोट की तुलना में अधिक पेलोड बनाता है।

कार्टेशियन रोबोट क्या है? | 5 महत्वपूर्ण अनुप्रयोग | फायदे और नुकसान
गैन्ट्री कार्टेसियन रोबोट tecno-840, छवि स्रोत: www.tecnowey.com, रोबोट पोर्टिको tecno-840सीसी द्वारा 3.0

कार्टेशियन-रोबोट के सबसे आम दोहरे निर्देशित डिजाइन का उपयोग करते हैं क्योंकि यह ओवरहंग (पल) भार के लिए अधिक उत्कृष्ट सुरक्षा प्रदान करता है; हालांकि, दोहरे रेखीय गाइड वाले कुल्हाड़ियों में एकल वाले कुल्हाड़ियों की तुलना में अधिक फुट प्रिंट होते हैं, तुलनात्मक रूप से दोहरे-गाइड सिस्टम की तुलना में (ऊर्ध्वाधर दिशा में) और मशीन के अन्य क्षेत्रों के साथ बातचीत को समाप्त कर सकते हैं। तर्क यह है कि आपके द्वारा चुने गए कुल्हाड़ियों का न केवल कार्टेशियन सिस्टम की दक्षता पर बल्कि समग्र पदचिह्न पर भी प्रभाव पड़ता है।

कार्टेशियन रोबोट एक्ट्यूएटर्स

यदि कार्टेशियन तंत्र सबसे अच्छा विकल्प है, तो निम्नलिखित डिज़ाइन कारक आमतौर पर एक्ट्यूएटर कंट्रोल यूनिट है, जो बोल्ट, स्क्रू या वायवीय-चालित प्रणाली हो सकती है। रैखिक actuators आम तौर पर एक या दोहरी रैखिक गाइड के साथ उपलब्ध हैं ड्राइव सिस्टम पर निर्भर करता है।

केबल नियंत्रण और प्रबंधन

केबल नियंत्रण इस रोबोट डिज़ाइन की एक और आवश्यक विशेषता है जिसे अक्सर प्रारंभिक चरणों में अनदेखा कर दिया जाता है (या केवल योजना के बाद के चरणों में स्थगित कर दिया जाता है)। नियंत्रण के लिए, वायु (वायवीय कुल्हाड़ियों के लिए), एन्कोडर इनपुट (सर्वो-चालित कार्टेशियन के लिए), सेंसर, और अन्य विद्युत उपकरण, प्रत्येक अक्ष में कई केबल शामिल होते हैं।

जब सिस्टम और घटकों को औद्योगिक इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IIoT) के माध्यम से जोड़ा जाता है, तो उन्हें जोड़ने के लिए उपयोग किए जाने वाले तरीके और उपकरण बहुत अधिक महत्वपूर्ण हो जाते हैं और इन ट्यूबों, तारों और कनेक्टर्स दोनों को उचित रूप से रूट किया जाना चाहिए और अवांछनीयता से समय से पहले थकान से बचने के लिए बनाए रखा जाना चाहिए। अन्य उपकरण घटकों के साथ हस्तक्षेप से फ्लेक्सिंग या व्यवधान।

केबलों के प्रकार और मात्रा की आवश्यकता होती है, साथ ही साथ केबल प्रबंधन के परिष्कार, सभी प्रकार के नियंत्रण और नेटवर्क प्रोटोकॉल द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। ध्यान दें कि केबल प्रबंधन प्रणाली के केबल वाहक, ट्रे, या हाउसिंग कुल सिस्टम के माप को प्रभावित करेंगे, इसलिए सुनिश्चित करें कि केबल सिस्टम और रोबोट घटकों के बाकी हिस्सों के साथ कोई संघर्ष नहीं है।

कार्टेशियन रोबोट नियंत्रण

कार्टेशियन रोबोट पॉइंट-टू-पॉइंट मूवमेंट बनाने के लिए पसंदीदा तरीका है, लेकिन वे जटिल प्रक्षेप और समोच्च गति भी कर सकते हैं। आवश्यक गति के प्रकार में सिस्टम के लिए सर्वश्रेष्ठ नियंत्रण उपकरण, नेटवर्किंग प्रोटोकॉल, HMI और अन्य गति घटक निर्दिष्ट होंगे।

जबकि ये घटक रोबोट की कुल्हाड़ियों से स्वतंत्र रूप से स्थित होते हैं, अधिकांश भाग के लिए, इनका मोटरों, तारों और अन्य आवश्यक ऑन-अक्ष विद्युत घटकों पर प्रभाव पड़ेगा। ये ऑन-अक्ष तत्व पहले दो डिज़ाइन विचारों, स्थिति और केबल नियंत्रण को प्रभावित करेंगे।

नतीजतन, डिजाइन प्रक्रिया फुल सर्कल हो जाती है, विद्युत हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर से जुड़े यांत्रिक भागों के एक सेट के बजाय एक परस्पर विद्युत उपकरण के रूप में कार्टेशियन रोबोट के निर्माण के महत्व पर जोर दिया जाता है।

कार्टेशियन रोबोट काम लिफाफा

विभिन्न रोबोट कॉन्फ़िगरेशन अलग-अलग काम कर रहे लिफाफे का उत्पादन करते हैं। एक विशिष्ट एप्लिकेशन के लिए रोबोट चुनते समय यह काम करने वाला लिफाफा महत्वपूर्ण है क्योंकि यह मैनिपुलेटर और अंत प्रभावकारक के कार्य क्षेत्र को निर्दिष्ट करता है। प्रयोजनों की एक भीड़ के लिए, रोबोट के काम लिफाफे का अध्ययन करते समय देखभाल का अभ्यास किया जाना चाहिए:

  1. काम लिफाफा काम की राशि है जो रोबोट बांह के अंत में एक बिंदु से संपर्क कर सकता है, जो आमतौर पर अंत-प्रभावकार के बढ़ते व्यवस्थाओं के बीच होता है। इसके पास कोई भी उपकरण या वर्कपीस नहीं है जिसका स्वामित्व एंड-इफ़ेक्टर के पास है।
  2. कभी-कभी ऑपरेटिंग लिफाफे के अंदर ऐसे स्थान होते हैं जो रोबोट शाखा में प्रवेश नहीं कर सकते हैं। मृत क्षेत्र विशिष्ट क्षेत्रों को दिया गया नाम है।
  3. उद्धृत अधिकतम पेलोड क्षमता केवल हाथ की लंबाई पर ही प्राप्त होती है, जो अधिकतम पहुंच तक पहुंच सकती है या नहीं।

कार्टेशियन कॉन्फ़िगरेशन का ऑपरेटिंग लिफाफा एक आयताकार प्रिज्म है। काम कर रहे लिफाफे के अंदर, कोई मृत क्षेत्र नहीं हैं, और रोबोट पूरे काम की मात्रा में पूर्ण पेलोड में हेरफेर कर सकता है।

कार्टेशियन रोबोट्स उदाहरण

एक कैलकुलेटर प्लॉटर

कार्टेशियन रोबोट क्या है? | 5 महत्वपूर्ण अनुप्रयोग | फायदे और नुकसान
HP 9862A कैलकुलेटर प्लॉटर, छवि स्रोत: फ्लोरियन शफ़रएचपी 9862 एसीसी द्वारा एसए 4.0

3-अक्ष कार्टेसियन रोबोट डिसपेंसिंग फ्रूट फ्लाई फूड के लिए

कार्टेशियन रोबोट क्या है? | 5 महत्वपूर्ण अनुप्रयोग | फायदे और नुकसान
छवि क्रेडिट: "फाइल: एक कार्टेशियन कोऑर्डिनेट रोबोट डिसपेंसिंग फ्रूट फ्लाई फूड के लिए - चित्र 3 - सिस्टम ओवरव्यू।पीएनजी" मैथ्यू टी। वायलैंड द्वारा; मैथियस लैंडग्राफ के तहत लाइसेंस प्राप्त है सीसी द्वारा 4.0

कार्टेशियन रोबोट किनेमैटिक्स

कार्टेशियन रोबोट अनिवार्य रूप से एक तीन प्रिज्मीय संयुक्त या पीपीपी रोबोट है। यह एक सीरियल लिंक रोबोट मैनिपुलेटर के आगे और उलटे कीनेमेटिक्स को निर्धारित करने के सामान्य नियम का पालन करता है, जिसे पाया जा सकता है यहाँ.

कार्टेशियन रोबोट किसके लिए प्रयोग किया जाता है? | कार्तीय रोबोट अनुप्रयोग

कंप्यूटर संख्यात्मक नियंत्रण मशीनों (सीएनसी मशीनों) और 3 डी प्रिंटिंग कार्टेसियन समन्वय रोबोट के लिए दो विशिष्ट अनुप्रयोग हैं। मिलिंग मशीन और प्लॉटर सबसे सरल अनुप्रयोग का उपयोग करते हैं, जिसमें एक उपकरण, जैसे कि एक राउटर या पेन एक एक्सवाई विमान के चारों ओर घूमता है और एक विशिष्ट पैटर्न का उत्पादन करने के लिए सतह पर उठाया और उतारा जाता है।

कार्टेशियन कोऑर्डिनेट रोबोटिक्स का उपयोग पिक-एंड-प्लेस मशीनों में भी किया जा सकता है। ओवरहेड गैन्ट्री कार्टेशियन-रोबोट, उदाहरण के लिए, सीएनसी खराद लाइन में उपयोग किए जाने वाले घटकों को लोड और अनलोड करने के लिए उपयोग किया जाता है, जो तीन अक्ष (एक्स, वाई, जेड) में काम करते हैं और उच्च गति और उच्च परिशुद्धता के साथ भारी भार का संचालन करते हैं।

कार्टेशियन रोबोट के फायदे

  1. वे अपने कॉम्पैक्ट निर्माण और स्ट्रेट-लाइन यात्रा के कारण भारी पेलोड ले जा सकते हैं।
  2. एक एकल नियंत्रक कई रोबोटों को नियंत्रित कर सकता है, कई नियंत्रकों के बीच पीएलसी समाधान या आईओ की आवश्यकता को कम करता है।
  3. वे लंबी दूरी पर भारी भार उठा सकते हैं क्योंकि उनके पास लगभग 2 मीटर के लंबे स्ट्रोक हैं।
  4. उनके कार्य और भूमिकाएं सटीक और दोहराने योग्य हैं।
  5. उनकी तीव्र गति और त्वरण के कारण चक्र समय छोटा हो जाता है।
  6. Z-अक्ष पर 2-इकाइयों को सेट करने का विकल्प और बढ़ते स्थान को न्यूनतम करता है।
  7. यह वस्तुतः किसी भी रैखिक actuator और कई ड्राइव तंत्र (बेल्ट, लीड-स्क्रू, एक्चुएटर, या रैखिक-मोटर के साथ) के साथ बनाया जा सकता है।
  8. इस यांत्रिक संरचना ने रोबोट नियंत्रण हाथ समाधान को सरल बनाया, अन्य चीजों के बीच और यदि 3 डी अंतरिक्ष में काम कर रहा है, तो यह अत्यधिक भरोसेमंद और सटीक है।

कार्टेशियन रोबोट नुकसान

  1. दूसरी ओर, कार्टेशियन रोबोट में कमियां हैं जैसे कि भारी मात्रा में जगह की आवश्यकता होती है और पानी के भीतर काम करने में असमर्थ होना।
  2. खतरनाक वातावरण में संचालन करते समय, इन रोबोटों को विशेष सुरक्षा की भी आवश्यकता होती है। इस रोबोट प्रकार का एक और नकारात्मक पहलू यह है कि यह आमतौर पर दूसरों की तुलना में धीमा होता है।
  3. जब हवा गंदी होती है, तो अक्सर फिसलने वाले घटकों से गंदगी रखना मुश्किल होता है।
  4. काम लिफाफे तक पहुंचने के लिए एक ओवरहेड क्रेन या अन्य सामग्री से निपटने वाले उपकरणों का उपयोग निषिद्ध हो सकता है, और मरम्मत जटिल हो सकती है।

कार्टेशियन, सिक्स-एक्सिस और SCARA रोबोट के बीच अंतर

कार्टेशियन रोबोट का भार

रोबोट की भार क्षमता (निर्माता द्वारा निर्दिष्ट के रूप में) टूलींग भागों के साथ रोबोट बांह के अंत में कुल पेलोड के वजन से अधिक होना आवश्यक है। SCARA और छह-अक्ष रोबोट विवश हैं क्योंकि वे विस्तारित घटकों पर भार ले जाते हैं।

उदाहरण के लिए, एक मशीनिंग केंद्र जो 100 किलो या उससे अधिक वजन के असर वाली असेंबलियों का निर्माण करता है। सबसे बड़े SCRA या छह-अक्ष वाले रोबोट को छोड़कर, पेलोड उनकी क्षमताओं से अधिक है। दूसरी ओर, एक पारंपरिक कार्टेशियन-रोबोट आसानी से उन भारों को उठा सकता है और रख सकता है क्योंकि इसका समर्थन फ्रेम और बीयरिंग गति की पूरी श्रृंखला का समर्थन करते हैं।

कार्टेशियन रोबोट का ओरिएंटेशन

रोबोट की दिशा इस बात से निर्धारित होती है कि यह कैसे तैनात है और यह कैसे टुकड़ों या वस्तुओं को धकेलता है। यदि SCARA या छह-अक्ष रोबोट का फर्श या लाइन-माउंटेड पेडल बाधा का कारण बनता है, तो ऐसे रोबोट सही विकल्प नहीं हो सकते हैं। छोटे फ्रेम वाले कार्टेशियन रोबोट को ओवरहेड और उस तरह से बाहर रखा जा सकता है यदि आवेदन में केवल कुछ अक्षों में रोटेशन शामिल हो।

हालांकि, जटिल घटक से निपटने या गति के चार या अधिक अक्षों को सम्‍मिलित करने के लिए, एक कारटेशियन रोबोट की संरचना बहुत अवरोधक हो सकती है, और एक कॉम्पैक्ट SCARA रोबोट, जो कि 200 मिमी 2 जितना छोटा हो सकता है और एक कुरसी पर चार बोल्ट हो सकता है, शायद एक बेहतर फिट ।

कार्टेशियन रोबोट की गति

रोबोट-निर्माता कैटलॉग में लोड रेटिंग के अलावा गति रेटिंग भी होती है। पिक-एंड-प्लेस अनुप्रयोगों के लिए रोबोट चुनते समय लंबी दूरी पर त्वरण समय याद रखना महत्वपूर्ण है। कार्टेशियन-रोबोट पांच मीटर/सेकंड या उच्च गति तक पहुंच सकते हैं, एससीआरए और छह-अक्ष रोबोटों को टक्कर दे सकते हैं।

कार्टेशियन रोबोट की ड्यूटी साइकिल

यह वह समय है जो एक एकल ऑपरेटिंग लूप को पूरा करने में लेता है। रोबोट जो लगातार 24 घंटे चलाते हैं, सप्ताह में सात दिन (उच्च-थ्रूपुट स्कैनिंग और फार्मास्युटिकल मैन्युफैक्चरिंग में), अपने उपयोगी जीवन के अंत को उन लोगों की तुलना में तेजी से मारते हैं, जो सप्ताह में आठ दिन पांच घंटे चलते हैं। संभावित वृद्धि को रोकने के लिए, समय से पहले इन समस्याओं को ठीक करें और लंबी स्नेहन अवधि और कम रखरखाव आवश्यकताओं के साथ रोबोट खरीदें।

ईशा चक्रवर्ती के बारे में

कार्टेशियन रोबोट क्या है? | 5 महत्वपूर्ण अनुप्रयोग | फायदे और नुकसानमेरे पास एयरोस्पेस इंजीनियरिंग में एक पृष्ठभूमि है, वर्तमान में रक्षा और अंतरिक्ष विज्ञान उद्योग में रोबोटिक्स के अनुप्रयोग की दिशा में काम कर रहा है। मैं एक सतत शिक्षार्थी हूं और रचनात्मक कलाओं के लिए मेरा जुनून मुझे उपन्यास इंजीनियरिंग अवधारणाओं को डिजाइन करने के लिए प्रेरित करता है।
भविष्य में लगभग सभी मानवीय क्रियाओं को प्रतिस्थापित करने वाले रोबोटों के साथ, मैं अपने पाठकों के लिए विषय के मूलभूत पहलुओं को एक आसान और सरल तरीके से लाना पसंद करता हूं। मैं एक साथ एयरोस्पेस उद्योग में प्रगति के साथ अपडेट रहना भी पसंद करता हूं।

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