Monday 19 February 2024

 

http://nptel.ac.in/courses/112103174/module7/lec5

1. அறிமுகம் ஒரு தொழில்துறை ரோபோ ஒரு பொது நோக்கம், நிரல்படுத்தக்கூடிய இயந்திரம். இது சில மானுடவியல் குணாதிசயங்களைக் கொண்டுள்ளது, அதாவது மனித உடல் அமைப்பை ஒத்த மனிதனைப் போன்ற பண்புகள். ரோபோக்கள் மனிதர்களைப் போலவே உணர்ச்சி சமிக்ஞைகளுக்கும் பதிலளிக்கின்றன. இயந்திர ஆயுதங்கள் போன்ற மானுடவியல் பண்புகள் பல்வேறு தொழில் பணிகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. சென்சார்கள் போன்ற உணர்திறன் சாதனங்கள் ரோபோக்களை மற்ற இயந்திரங்களுடன் தொடர்பு கொள்ளவும் தொடர்பு கொள்ளவும் மற்றும் எளிய முடிவுகளை எடுக்கவும் அனுமதிக்கின்றன. ரோபோக்களின் பொதுவான வணிக மற்றும் தொழில்நுட்ப நன்மைகள் கீழே பட்டியலிடப்பட்டுள்ளன:
  • அபாயகரமான அல்லது சங்கடமான வேலைச் சூழலில் மனிதர்களுக்கு ரோபோக்கள் நல்ல மாற்றாக இருக்கின்றன.

  • ஒரு ரோபோ அதன் பணிச் சுழற்சியை ஒரு நிலைத்தன்மை மற்றும் மீண்டும் மீண்டும் செய்யும் தன்மையுடன் செய்கிறது, இது நீண்ட கால தொடர்ச்சியான வேலையில் மனிதர்கள் அடைய கடினமாக உள்ளது.

  • ரோபோக்களை மீண்டும் நிரல்படுத்த முடியும். தற்போதைய பணியின் உற்பத்திப் பணிகள் நிறைவடைந்தவுடன், ஒரு ரோபோவை மறுபிரசுரம் செய்து, முற்றிலும் வேறுபட்ட பணியைச் செய்வதற்குத் தேவையான கருவிகளுடன் பொருத்தப்படலாம்.

  • ரோபோக்கள் கணினி அமைப்புகள் மற்றும் பிற ரோபோட்டிக்ஸ் அமைப்புகளுடன் இணைக்கப்படலாம். தற்காலத்தில் ரோபோக்களை கம்பியில்லா கட்டுப்பாட்டு தொழில்நுட்பங்கள் மூலம் கட்டுப்படுத்த முடியும். இது ஆட்டோமேஷன் துறையின் உற்பத்தி மற்றும் செயல்திறனை மேம்படுத்தியுள்ளது.
2. ரோபோ உடற்கூறியல் மற்றும் தொடர்புடைய பண்புக்கூறுகள்
2.1 மூட்டுகள் மற்றும் இணைப்புகள்
ஒரு தொழில்துறை ரோபோவின் கையாளுபவர் தொடர்ச்சியான மூட்டுகள் மற்றும் இணைப்புகளைக் கொண்டுள்ளது. ரோபோ உடற்கூறியல் பல்வேறு மூட்டுகள் மற்றும் இணைப்புகள் மற்றும் கையாளுபவரின் இயற்பியல் கட்டுமானத்தின் பிற அம்சங்களை ஆய்வு செய்கிறது. ஒரு ரோபோ கூட்டு ரோபோவின் இரண்டு இணைப்புகளுக்கு இடையில் தொடர்புடைய இயக்கத்தை வழங்குகிறது. ஒவ்வொரு கூட்டு, அல்லது அச்சு, ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிலான சுதந்திரத்தை (dof) இயக்கத்தை வழங்குகிறது. பெரும்பாலான சந்தர்ப்பங்களில், ஒவ்வொரு மூட்டுக்கும் ஒரு பட்டம்-சுதந்திரம் மட்டுமே தொடர்புடையது. எனவே ரோபோவின் சிக்கலான தன்மையை அவர்கள் வைத்திருக்கும் சுதந்திரத்தின் மொத்த எண்ணிக்கையின்படி வகைப்படுத்தலாம்.
ஒவ்வொரு கூட்டு இரண்டு இணைப்புகள், ஒரு உள்ளீடு இணைப்பு மற்றும் ஒரு வெளியீடு இணைப்பு இணைக்கப்பட்டுள்ளது. கூட்டு உள்ளீடு இணைப்பு மற்றும் வெளியீட்டு இணைப்பு இடையே கட்டுப்படுத்தப்பட்ட உறவினர் இயக்கத்தை வழங்குகிறது. ஒரு ரோபோ இணைப்பு என்பது ரோபோ கையாளுதலின் கடினமான கூறு ஆகும். பெரும்பாலான ரோபோக்கள் தரை போன்ற நிலையான அடித்தளத்தில் பொருத்தப்பட்டுள்ளன. இந்த அடிப்படையிலிருந்து, படம் 7.5.1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஒரு கூட்டு-இணைப்பு எண்ணும் திட்டம் அங்கீகரிக்கப்படலாம். ரோபோ அடிப்படை மற்றும் அதன் முதல் இணைப்பு இணைப்பு-0 என அழைக்கப்படுகின்றன. இந்த வரிசையில் முதல் கூட்டு கூட்டு-1 ஆகும். இணைப்பு-0 என்பது கூட்டு-1க்கான உள்ளீட்டு இணைப்பாகும், அதே சமயம் கூட்டு-1 இலிருந்து வெளியீட்டு இணைப்பு இணைப்பு-1-இது கூட்டு-2க்கு வழிவகுக்கிறது. இவ்வாறு இணைப்பு 1, ஒரே நேரத்தில், கூட்டு-1 க்கான வெளியீட்டு இணைப்பு மற்றும் கூட்டு-2 க்கான உள்ளீட்டு இணைப்பு ஆகும். இந்த கூட்டு-இணைப்பு-எண் திட்டமானது ரோபோ அமைப்புகளில் உள்ள அனைத்து மூட்டுகள் மற்றும் இணைப்புகளுக்கு மேலும் பின்பற்றப்படுகிறது.
படம் 7.5.1 ரோபோ மேனிபுலேட்டருக்கான கூட்டு-இணைப்பு திட்டம்

ஏறக்குறைய அனைத்து தொழில்துறை ரோபோக்களும் இயந்திர மூட்டுகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை படம் 7.5.2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி பின்வரும் ஐந்து வகைகளாக வகைப்படுத்தப்படுகின்றன.
 படம் 7.5.2 மூட்டுகளின் வகைகள்
a) நேரியல் கூட்டு (வகை L கூட்டு)
உள்ளீட்டு இணைப்புக்கும் வெளியீட்டு இணைப்புக்கும் இடையே உள்ள ஒப்பீட்டு இயக்கம் ஒரு மொழிபெயர்ப்பு நெகிழ் இயக்கமாகும், இரண்டு இணைப்புகளின் அச்சுகள் இணையாக இருக்கும்.
b) ஆர்த்தோகனல் கூட்டு (வகை U கூட்டு)
இதுவும் ஒரு மொழிபெயர்ப்பு நெகிழ் இயக்கமாகும், ஆனால் நகர்வின் போது உள்ளீடு மற்றும் வெளியீடு இணைப்புகள் ஒன்றுக்கொன்று செங்குத்தாக இருக்கும்.
c) சுழலும் கூட்டு (வகை R கூட்டு)
இந்த வகை சுழற்சி சார்புடைய இயக்கத்தை வழங்குகிறது, சுழற்சியின் அச்சு உள்ளீடு மற்றும் வெளியீட்டு இணைப்புகளின் அச்சுகளுக்கு செங்குத்தாக உள்ளது.
ஈ) முறுக்கு கூட்டு (வகை T கூட்டு)
இந்த கூட்டு சுழலும் இயக்கத்தையும் உள்ளடக்கியது, ஆனால் அச்சு அல்லது சுழற்சி இரண்டு இணைப்புகளின் அச்சுகளுக்கு இணையாக உள்ளது.
இ)   சுழலும் கூட்டு (வகை V-கூட்டு, சுழலில் உள்ள "v" இலிருந்து V)
இந்த வகையில், உள்ளீட்டு இணைப்பின் அச்சு மூட்டு சுழற்சியின் அச்சுக்கு இணையாக உள்ளது. இருப்பினும் வெளியீட்டு இணைப்பின் அச்சு சுழற்சியின் அச்சுக்கு செங்குத்தாக உள்ளது.
2.2 பொதுவான ரோபோ கட்டமைப்புகள்
அடிப்படையில் ரோபோ மேனிபுலேட்டரில் இரண்டு பகுதிகள் உள்ளன. மூன்று டிகிரி-சுதந்திரம் கொண்ட ஒரு உடல் மற்றும் கை கூட்டம்; மற்றும் இரண்டு அல்லது மூன்று டிகிரி சுதந்திரத்துடன் கூடிய மணிக்கட்டு அசெம்பிளி.
உடல் மற்றும் கை உள்ளமைவுகளுக்கு, மூன்று-டிகிரி-ஆஃப்-ஃப்ரீடம் ரோபோ மேனிபுலேட்டருக்கு வெவ்வேறு கூட்டு வகைகளின் சேர்க்கைகள் சாத்தியமாகும். ஐந்து பொதுவான உடல் மற்றும் கை கட்டமைப்புகள் படம் 7.5.3 இல் கோடிட்டுக் காட்டப்பட்டுள்ளன.


Fig.7.5.3 பொதுவான உடல் மற்றும் கை கட்டமைப்புகள்
அ.  துருவ கட்டமைப்பு
இது ஒரு நெகிழ் கை எல்-மூட்டு, உடலுடன் தொடர்புடையது, இது செங்குத்து அச்சு (டி-மூட்டு) மற்றும் கிடைமட்ட அச்சு (ஆர்-மூட்டு) இரண்டையும் சுற்றி சுழலும்.
பி.   உருளை கட்டமைப்பு
இது ஒரு செங்குத்து நெடுவரிசையைக் கொண்டுள்ளது. செங்குத்து நெடுவரிசையுடன் ஒப்பிடும்போது ஒரு கை அசெம்பிளி மேல் அல்லது கீழ் நகர்த்தப்படுகிறது. நெடுவரிசையின் அச்சுடன் தொடர்புடைய கையை உள்ளேயும் வெளியேயும் நகர்த்தலாம். பொதுவான உள்ளமைவு, அதன் அச்சில் நெடுவரிசையைச் சுழற்றுவதற்கு T-கூட்டைப் பயன்படுத்துவதாகும். எல்-மூட்டு நெடுவரிசையுடன் செங்குத்தாக கையை நகர்த்துவதற்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் கையின் ரேடியல் இயக்கத்தை அடைய O-மூட்டு பயன்படுத்தப்படுகிறது.
c.   கார்ட்டீசியன் கோ-ஆர்டினேட் ரோபோ
இது ரெக்டிலினியர் ரோபோ மற்றும் xyz ரோபோ என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. இது மூன்று நெகிழ் மூட்டுகளைக் கொண்டுள்ளது, அவற்றில் இரண்டு ஆர்த்தோகனல் ஓ-மூட்டுகள்.
ஈ.   இணைந்த கை ரோபோ
இது மனித கையின் உள்ளமைவைப் போன்றது. இது ஒரு செங்குத்து நெடுவரிசையைக் கொண்டுள்ளது, இது டி-கூட்டைப் பயன்படுத்தி அடித்தளத்தை சுற்றி வருகிறது. தோள்பட்டை கூட்டு (ஆர்-கூட்டு) நெடுவரிசையின் மேல் பகுதியில் அமைந்துள்ளது. வெளியீட்டு இணைப்பு ஒரு முழங்கை மூட்டு (மற்றொரு R கூட்டு).
இ.   SCARA
இதன் முழு வடிவம் 'செலக்டிவ் இணக்க அசெம்பிளி ரோபோ ஆர்ம்' ஆகும். தோள்பட்டை மற்றும் முழங்கையின் சுழற்சி அச்சுகள் செங்குத்தாக இருப்பதைத் தவிர, இது கூட்டு-கை ரோபோவின் கட்டுமானத்தில் ஒத்திருக்கிறது. இதன் பொருள் செங்குத்து திசையில் கை மிகவும் கடினமானது, ஆனால் கிடைமட்ட திசையில் இணக்கமானது.
ரோபோ மணிக்கட்டு கூட்டங்கள் இரண்டு அல்லது மூன்று டிகிரி சுதந்திரத்தைக் கொண்டிருக்கும். ஒரு பொதுவான மூன்று டிகிரி சுதந்திர மணிக்கட்டு மூட்டு படம் 7.5.4 இல் சித்தரிக்கப்பட்டுள்ளது. ரோல் கூட்டு ஒரு டி-மூட்டு பயன்படுத்துவதன் மூலம் நிறைவேற்றப்படுகிறது. பிட்ச் மூட்டு ஒரு R-மூட்டுக்கான உதவியால் அடையப்படுகிறது. மற்றும் வலது மற்றும் இடது இயக்கமான யாவ் மூட்டு, இரண்டாவது R-மூட்டைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் பெறப்படுகிறது.

படம் 7.5.4: ரோபோடிக் மணிக்கட்டு கூட்டு
SCARA உடல் மற்றும் கை உள்ளமைவு பொதுவாக ஒரு தனி மணிக்கட்டு சட்டசபையைப் பயன்படுத்தாது. அதன் வழக்கமான செயல்பாட்டு சூழல், மணிக்கட்டு மூட்டுகள் தேவையில்லாத, செருகும் வகை அசெம்பிளி செயல்பாடுகளுக்கானது. மற்ற நான்கு உடல் மற்றும் கை உள்ளமைவுகள் மணிக்கட்டு-மூட்டு உள்ளமைவை அதிகமாகவோ அல்லது குறைவாகவோ பின்பற்றுகின்றன, அவை சுழலும் மூட்டுகளின் பல்வேறு சேர்க்கைகளை பயன்படுத்துகின்றன. வகை ஆர் மற்றும் டி.


2.3 டிரைவ் சிஸ்டம்கள்
அடிப்படையில் மூன்று வகையான டிரைவ் சிஸ்டம்கள் ரோபோடிக் மூட்டுகளை இயக்க பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இவை மின்சார, ஹைட்ராலிக் மற்றும் நியூமேடிக் டிரைவ்கள். எலெக்ட்ரிக் மோட்டார்கள் ரோபோக்களில் முதன்மையானவை. சர்வோ-மோட்டார்கள் அல்லது செங்குத்தான மோட்டார்கள் ரோபாட்டிக்ஸில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பிஸ்டன்-சிலிண்டர் அமைப்புகள், ரோட்டரி வேன் ஆக்சுவேட்டர்கள் போன்ற ஹைட்ராலிக் மற்றும் நியூமேடிக் அமைப்புகள் முறையே நேரியல் இயக்கங்கள் மற்றும் மூட்டுகளின் சுழலும் இயக்கங்களை நிறைவேற்ற பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
சிறிய, எளிமையான ரோபோ பயன்பாடுகளுக்கு நியூமேடிக் டிரைவ் வழக்கமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது; அதேசமயம் எலக்ட்ரிக் மற்றும் ஹைட்ராலிக் டிரைவ்கள் அதிநவீன தொழில்துறை ரோபோக்களில் பயன்பாடுகளைக் காணலாம். சமீபத்திய ஆண்டுகளில் மின்சார மோட்டார் தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றம் காரணமாக, மின்சார இயக்கிகள் பொதுவாக வணிக பயன்பாடுகளில் விரும்பப்படுகின்றன. அவை கணினி அமைப்புகளுடன் இணக்கத்தன்மையையும் கொண்டுள்ளன. ஹைட்ராலிக் அமைப்புகள், எலக்ட்ரிக்கல் டிரைவ்களைப் போல நெகிழ்வாக இல்லாவிட்டாலும், அதிக வேகம் தேவைப்படும் இடங்களில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அவர்கள் பொதுவாக ரோபோக்களைப் பயன்படுத்தி கனரக செயல்பாடுகளைச் செய்யப் பயன்படுத்தப்படுகிறார்கள்.
இயக்கி அமைப்பு, சென்சார்கள் மற்றும் பின்னூட்டக் கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு ஆகியவற்றின் கலவையானது கையாளுபவரின் மாறும் மறுமொழி பண்புகளை தீர்மானிக்கிறது. ரோபோ சொற்களில் வேகம் என்பது அதன் கையின் முடிவில் கையாளுபவரின் முழுமையான வேகத்தைக் குறிக்கிறது. இது வேலை சுழற்சியில் திட்டமிடப்படலாம், இதனால் சுழற்சியின் வெவ்வேறு பகுதிகள் வெவ்வேறு வேகத்தில் மேற்கொள்ளப்படுகின்றன. முடுக்கம் மற்றும் வேகக் கட்டுப்பாடு ஆகியவை முக்கியமான காரணிகளாகும், குறிப்பாக ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட வேலை உறையில். திசைவேகங்களுக்கு இடையில் மாறுவதைக் கட்டுப்படுத்தும் ரோபோவின் திறன், கையாளுபவரின் திறன்களைத் தீர்மானிக்கும் முக்கிய அம்சமாகும். கையாளப்படும் பொருளின் எடை (நிறை) மற்றும் பொருளை சரியாகக் கண்டுபிடித்து நிலைநிறுத்துவதற்குத் தேவைப்படும் துல்லியம் ஆகியவை மற்ற முக்கிய நிர்ணயம் ஆகும். இந்த தீர்மானிப்பான்கள் அனைத்தும் 'பதிலின் வேகம்' என்ற வார்த்தையின் கீழ் சேகரிக்கப்படுகின்றன, இது கையாளுபவர் விண்வெளியில் ஒரு புள்ளியில் இருந்து அடுத்த இடத்திற்கு நகர்வதற்கு தேவையான நேரம் என வரையறுக்கப்படுகிறது. பதிலின் வேகம் ரோபோவின் சுழற்சி நேரத்தை பாதிக்கிறது, இது அடையக்கூடிய உற்பத்தி விகிதத்தை பாதிக்கிறது.
நிலைப்புத்தன்மை என்பது அடுத்த திட்டமிடப்பட்ட இடத்திற்குச் செல்ல முயற்சிக்கும் போது கையின் முடிவில் ரோபோ இயக்கத்தில் ஏற்படும் ஓவர்ஷூட் மற்றும் ஊசலாட்டத்தின் அளவைக் குறிக்கிறது. ரோபோ இயக்கத்தில் அதிக ஊசலாட்டங்கள் ரோபோ கையாளுதலில் குறைந்த நிலைத்தன்மைக்கு வழிவகுக்கும். இருப்பினும், அதிக ஸ்திரத்தன்மை மெதுவான மறுமொழி நேரத்துடன் ஒரு ரோபோ அமைப்பை உருவாக்கலாம்.
சுமை தாங்கும் திறனும் ஒரு முக்கிய காரணியாகும். இது பொருட்களைப் பிடிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் கிரிப்பரின் எடையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. ஒரு கனமான கிரிப்பர், பொருளின் நிறைக்கு கூடுதலாக ரோபோட்டிக் கையாளுபவர் மீது அதிக சுமையை ஏற்றுகிறது. வணிக ரோபோக்கள் 900 கிலோ வரை சுமைகளை சுமக்க முடியும், அதே நேரத்தில் நடுத்தர அளவிலான தொழில்துறை ரோபோக்கள் 45 கிலோ வரை திறன் கொண்டவை.