صنعت تولید همواره به عنوان موتور محرک اقتصادی کشورها شناخته شده است. با پیشرفت فناوری، رباتیک به یکی از اجزای inseparable صنعت تولید تبدیل شده است. بر اساس پیش‌بینی‌ها، ارزش بازار رباتیک صنعتی تا سال 2027 به بیش از 66 میلیارد دلار خواهد رسید 2. این رشد سریع نشان‌دهنده اهمیت روزافزون اتوماسیون و رباتیک در صنایع تولیدی است.
تاریخچه رباتیک در تولید به دهه 1960 بازمی‌گردد. اولین ربات صنعتی با نام Unimate در سال 1961 در کارخانه جنرال موتورز در نیوجرسی نصب شد. این ربات عملیات قالب‌ریزی دستگیره‌های درب خودرو را انجام می‌داد و قطعات داغ را در خمره‌های مایع خنک‌کننده رها می‌کرد 2.
اصطلاح “ربات” اولین بار توسط نویسنده چک، کارل چاپک، در نمایشنامه‌ای با عنوان “ربات‌های جهانی راسوم” در سال 1920 به کار برده شد. این کلمه از واژه چک اسلواکی “روباتا” به معنای “کار اجباری” گرفته شده است 2.
ربات‌های صنعتی بر اساس ساختار مکانیکی و کاربرد به دسته‌های مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند:
این ربات‌ها بر اساس سیستم مختصات دکارتی (X, Y, Z) عمل می‌کنند و از سه مفصل لغزنده برای حرکت استفاده می‌کنند. این نوع ربات معمولاً در ماشین‌های CNC و چاپ سه‌بعدی به کار می‌رود 2.
ربات‌های بازوی ربات مفصلی با انطباق انتخابی (SCARA) دارای دو مفصل دوار موازی هستند که انطباق در یک صفحه را فراهم می‌کنند. این ربات‌ها معمولاً برای برنامه‌های مونتاژ استفاده می‌شوند 2.
این ربات‌ها که شبیه بازوی انسان هستند، دارای دو تا ده مفصل هستند و با یک مفصل پیچشی به پایه متصل می‌شوند. از این ربات‌ها معمولاً در بسته‌بندی، رنگ‌پاشی و ریخته‌گری فلزات استفاده می‌شود 2.
این ربات‌های عنکبوت‌مانند به‌طور گسترده در صنایع غذایی، دارویی و الکترونیک استفاده می‌شوند. ربات دلتا به دلیل دقت در سرعت بالا، معمولاً برای برنامه‌های انتخاب و جایگذاری سریع استفاده می‌شود 2.
این ربات فشرده برای فضاهای کوچک مناسب است و حداقل یک مفصل چرخشی برای حرکت چرخشی و یک مفصل منشوری برای حرکت خطی دارد. کاربردهای رایج آن شامل مونتاژ ساده و بارگیری و تخلیه ماشینی است 2.
جدول 1: انواع ربات‌های صنعتی و ویژگی‌های آن‌ها
| نوع ربات | محورهای حرکتی | دقت | سرعت | کاربردهای اصلی |
|---|---|---|---|---|
| دکارتی | 3 محور خطی | بالا | متوسط | ماشین‌کاری، چاپ سه‌بعدی |
| SCARA | 4 محور (2 دوار + 2 خطی) | بالا | بالا | مونتاژ الکترونیک |
| مفصلی | 4 تا 6 محور | متوسط | بالا | جوشکاری، رنگ‌پاشی |
| دلتا | 3 محور دوار | بسیار بالا | بسیار بالا | بسته‌بندی، انتخاب و جایگذاری |
| استوانه‌ای | 3 محور (2 دوار + 1 خطی) | متوسط | متوسط | بارگیری، تخلیه |
جوشکاری یکی از پرکاربردترین حوزه‌های استفاده از رباتیک در تولید است. جوشکاری قوس الکتریکی یا رباتیکی در دهه 1980 رایج شد. یکی از نیروهای محرک برای تبدیل به جوشکاری رباتیکی، بهبود ایمنی کارگران در برابر سوختگی قوس الکتریکی و استنشاق دودهای خطرناک بود 2.
جوش نقطه‌ای یکی از روش‌های متداول است که در آن دو سطح فلزی با هدایت جریان بزرگ به یکدیگر متصل می‌شوند. این فرآیند در زمان بسیار کوتاهی (حدود ده میلی‌ثانیه) انجام می‌شود 2.
ربات‌های جابجایی مواد برای انتقال، بسته‌بندی و انتخاب محصولات استفاده می‌شوند. این ربات‌ها می‌توانند عملکردهای مربوط به انتقال قطعات از یک بخش به تجهیزات دیگر را خودکار کنند. این امر منجر به کاهش هزینه‌های مستقیم نیروی کار و حذف فعالیت‌های خسته‌کننده و خطرناک می‌شود 2.
رنگ‌پاشی رباتیک در تولید خودرو و بسیاری از صنایع دیگر استفاده می‌شود زیرا باعث افزایش کیفیت و قوام محصول می‌شود. صرفه‌جویی در هزینه نیز از طریق کاهش نیاز به کار مجدد محقق می‌شود 2.
ربات‌ها به طور معمول محصولات را مونتاژ می‌کنند و کارهای خسته‌کننده را حذف می‌کنند. این امر باعث افزایش خروجی و کاهش هزینه‌های عملیاتی می‌شود 2. در صنایع الکترونیک، مونتاژ قطعات کوچک که بعضاً به اندازه یک دانه برنج هستند، تنها از طریق سیستم‌های مونتاژ رباتیک امکان‌پذیر است 6.
تست و بازرسی از روش‌های استاندارد در صنایع تولیدی است. ربات‌های مجهز به دوربین‌های با وضوح بالا می‌توانند اجسام بسیار کوچک (تا 1/1000 اینچ) را تشخیص دهند و محصولات را از نظر خطا بررسی کنند. این دوربین‌ها از سنسورهای IR برای شناسایی نقاط داغ شکست استفاده می‌کنند 6.
ربات‌های بسته‌بندی محصولات مونتاژ شده را با سرعت بسیار بالا بسته‌بندی می‌کنند. این ربات‌ها اطمینان حاصل می‌کنند که هر بسته حاوی تعداد دقیق محصولات است و به روشی یکسان مهر و موم می‌شود 6.
رباتیک در حوزه نگهداری و تعمیر تجهیزات صنعتی نقش مهمی ایفا می‌کند. ربات‌ها با استفاده از سیستم‌های هوش مصنوعی و حسگرهای پیشرفته می‌توانند از خرابی‌ها پیشگیری کنند، مشکلات را تشخیص دهند و به صورت دقیق عیب‌یابی کنند 9.
ربات‌ها می‌توانند به صورت 24 ساعته و بدون وقفه کار کنند که منجر به افزایش بهره‌وری و تولید بیشتر در واحد زمان می‌شود 9.
دقت و ثبات ربات‌ها باعث تولید محصولات با کیفیت بالاتر و کاهش محصولات معیوب می‌شود. این امر در صنایعی مانند الکترونیک که قطعات بسیار کوچک هستند، حیاتی است 6.
ربات‌ها می‌توانند در محیط‌های خطرناک و شرایط کاری دشوار کار کنند که برای انسان‌ها خطرآفرین است. این امر موجب افزایش ایمنی کارکنان و کاهش حوادث شغلی می‌شود 9.
اگرچه هزینه اولیه برای خرید و نصب ربات‌ها بالا است، اما در بلندمدت باعث کاهش هزینه‌های عملیاتی، نگهداری و تعمیرات می‌شود. ربات‌ها می‌توانند کارها را با کارآیی بیشتری انجام دهند و نیاز به نیروی انسانی را کاهش دهند 9.
ربات‌ها می‌توانند برای انجام وظایف مختلف برنامه‌ریزی شوند و به راحتی با تغییرات در فرآیندهای تولیدی سازگار شوند. این قابلیت انعطاف‌پذیری به صنایع امکان می‌دهد تا با تغییرات بازار و نیازهای مشتریان به سرعت واکنش نشان دهند 9.
هزینه اولیه خرید و نصب ربات‌ها، به خصوص مدل‌های پیچیده با قابلیت‌های پیشرفته، می‌تواند بسیار بالا باشد. علاوه بر این، هزینه‌های جانبی مانند سیستم‌های کنترل، برنامه‌نویسی و آموزش کارکنان نیز باید در نظر گرفته شود 9.
با افزایش پیچیدگی ربات‌ها، نیاز به نیروی کار متخصص در زمینه رباتیک نیز به طور روزافزون در حال افزایش است. کار با ربات‌ها نیاز به دانش تخصصی در زمینه‌های مکانیک، الکترونیک و برنامه‌نویسی دارد 9.
با وجود مزایای متعدد رباتیک، مسائل مربوط به ایمنی نیز وجود دارد که باید به طور جدی مورد توجه قرار گیرند. تعامل ایمن بین انسان و ربات یکی از چالش‌های مهم در محیط‌های صنعتی است 9.
در بسیاری از موارد، نیروی کار انسانی در برابر اتوماسیون و رباتیک مقاومت می‌کند due to ترس از جایگزینی. این امر نیازمند برنامه‌ریزی مناسب برای انتقال تدریجی و آموزش نیروی کار است.
آینده رباتیک در تولید به سمت هوشمندی بیشتر و همکاری نزدیک‌تر با انسان در حال حرکت است. ربات‌های همکار (Cobots) که می‌توانند در کنار انسان کار کنند، یکی از تحولات اخیر در این حوزه هستند. این ربات‌ها مجهز به حسگرهای پیشرفته‌ای هستند که امکان کار ایمن در کنار انسان را فراهم می‌کنند 2.
هوش مصنوعی و یادگیری ماشین نیز نقش فزاینده‌ای در پیشبرد قابلیت‌های رباتیک ایفا می‌کنند. ربات‌های مجهز به هوش مصنوعی می‌توانند از تجربیات گذشته یاد بگیرند و تصمیمات پیچیده‌تری بگیرند.
چاپ سه‌بعدی و رباتیک نیز در حال همگرایی هستند که امکان تولید افزودنی با کارایی بالا را فراهم می‌کنند. این همگرایی انقلابی در تولید قطعات پیچیده و سفارشی ایجاد خواهد کرد.
رباتیک به یکی از اجزای indispensable صنعت تولید تبدیل شده است. با وجود چالش‌هایی مانند هزینه اولیه بالا و نیاز به نیروی کار متخصص، مزایای استفاده از رباتیک در تولید به حدی است که نمی‌توان آن را نادیده گرفت. افزایش بهره‌وری، بهبود کیفیت محصولات، افزایش ایمنی و کاهش هزینه‌ها از جمله مزایای کلیدی رباتیک هستند.
آینده رباتیک در تولید به سمت هوشمندی بیشتر، همکاری نزدیک‌تر با انسان و ادغام با فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند هوش مصنوعی و چاپ سه‌بعدی در حرکت است. صنایعی که خود را با این تحولات تطبیق دهند، در بازار رقابتی آینده موفق‌تر خواهند بود.
