Sabit (yerinde sabit) robot sistemleri, belirli bir çalışma alanı içerisinde yüksek hassasiyetli ve yüksek performanslı hareketler gerçekleştirmek üzere tasarlanmış, genellikle çok eksenli robotlar olarak anılır. Bu sistemler modern üretim ve otomasyon cihazlarının omurgasını oluşturmaktadır. Bu cihazlarda tekrarlanabilirlik, hız ve yük kapasitesi temel faktörlerdir.
Yaygın robotlar arasında işbirlikçi robotlar (cobot'lar), mafsallı robotik kollar, seçici uyarlanabilir mafsallı robotik kollar (SCARA) ve üçgen (paralel) mekanizmaların yanı sıra bilgisayarlı sayısal kontrol (CNC) ve portal torna tezgahları bulunur. Farklı uygulama gereksinimlerine göre bu robotlar raylara, duvarlara, tavanlara, zeminlere kurulabilir veya doğrudan üretim makinelerine entegre edilebilir; böylece montaj, malzeme taşıma, paketleme, inceleme ve işleme süreçlerinin esnek bir şekilde konuşlandırılması sağlanır.
Gelişmiş sürüş elektroniği, hassas sensörler ve gerçek zamanlı kontrol mimarisini birleştiren bu sabit robot platformları, akıllı birbirine bağlı üretim ortamları için gerekli olan güvenilirliği, çeşitliliği, çok yönlülüğü ve hassasiyeti sağlar. Ancak bu sistemlerin avantajlarını ve performansını en üst düzeye çıkarmak için tasarımcıların hareket algılama, konum ve alan algılama, hareket kontrolü ve bağlantı teknolojilerindeki en son gelişmeleri anlamaları ve uygulamaları gerekir.
Bu makale, gelişmiş robotların tasarım gereksinimlerini kısaca tanıtacaktır. Daha sonra Analog Cihazlar için örnek çözümler ve ilgili değerlendirme araç kitlerini tanıtın. Tasarımcılar bu kitleri bu sistemleri uygulamak için kullanabilirler.
Gelişmiş robotlar için tasarım gereksinimleri
Mobil robotlarla karşılaştırıldığında gelişmiş sabit robotların (Şekil 1) iki farkı vardır: nispeten sabit ve bilinen bir genel ortamda çalışırlar ve pil gücüyle sınırlı değildirler. Ancak sürekli değişen çalışma koşullarında bile sabit robotların yüksek hızda çalışma kapasitesine sahip olması ve hassasiyeti, tekrarlanabilirliği ve doğruluğu koruması gerekir. Örneğin, bu robotların sürekli olarak boyutu, şekli, ağırlığı, yönü ve konumu değişen paketleri alması ve bunları hareketli bir taşıma bandına doğru bir şekilde yerleştirmesi gerekebilir. Bu amaçla bu robotların, çalışma ortamını ve çevre koşullarını sürekli olarak algılayarak, mevcut durumu otonom olarak değerlendirebilmeli ve dinamik ayarlamalar yapabilmesi gerekir.
Tanınmış sabit robotlar
Şekil 1: İyi bilinen ve yaygın olarak kullanılan sabit endüstriyel robotlar artık ultra yüksek hassasiyete, yüksek esnekliğe ve güçlü uyarlanabilir yeteneklere sahiptir. (Resim kaynağı: Analog Devices Inc.)
Bu gereksinimleri karşılamak için aşağıdaki teknolojilerin dikkatli bir şekilde entegre edilmesi gerekir: uç efektör hareket kontrolü, çevresel algılama için Uçuş Süresi (ToF) görüntüleme teknolojisi, hareket algılama için Atalet Ölçüm Birimi (IMU) ve güvenilir yüksek hızlı iletişim sağlamak için Gigabit Multimedya Seri Bağlantısı (GMSL).
Şekil 1: Uç efektörlü robotik kolun hareket kontrolü: Robotik kolun işlevi, gerektiğinde açılıp kapatılabilen bir el veya kıskaç gibidir. Robotik kol, yüke zarar vermeden güvenilir sıkıştırma kuvvetini korumak için uygun kuvveti kullanmalıdır. Bu, motor sürücüsünün motoru hassas bir şekilde ayarlayabilmesini ve hassas, tutarlı ve istikrarlı bir çalışma sağlamasını gerektirir. Ağırlık ve alan sınırlamaları nedeniyle sürücünün aynı zamanda hafif ve kompakt bir yapıya sahip olması gerekir.
TMCM-1617 tek eksenli servo sürücü (Şekil 2) bu kontrolör için doğru çözümlerden biridir. Bu üç fazlı fırçasız DC (BLDC) motor sürücüsü 24 g ağırlığında ve 36,8 mm x 26,8 mm x 11,1 mm ölçülerinde olup, 8 V ila 24 V arasında değişen bir güç kaynağı voltajıyla 18 A RMS'ye kadar akım sağlar.