സഹകരണ റോബോട്ടുകളുടെ സംയോജിത സംയുക്ത മോട്ടോർ നിയന്ത്രണത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം

1.1 ഗവേഷണ പശ്ചാത്തലം

ശാസ്ത്ര സാങ്കേതിക വിദ്യയുടെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള പുരോഗതിയോടെ,ബുദ്ധിപരമായ കഴിവുകൾവ്യാവസായിക വികസനത്തിൽ സ്മാർട്ട് നിർമ്മാണം ഒരു പ്രധാന പ്രവണതയായി മാറുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ചൈനയുടെ ഇൻഫർമേഷൻ ഇൻഡസ്ട്രി മന്ത്രാലയം പുറത്തുവിട്ട ഡാറ്റ കാണിക്കുന്നത് 2023 ൽ ആഭ്യന്തര സ്മാർട്ട് നിർമ്മാണം 11.6% എന്ന ശ്രദ്ധേയമായ വളർച്ച കൈവരിച്ചു എന്നാണ് - ഈ മേഖലയിലെ രാജ്യത്തിന്റെ സുസ്ഥിരമായ പരിശ്രമങ്ങൾക്കും സാങ്കേതിക കണ്ടുപിടുത്തങ്ങൾക്കും ഇത് തെളിവാണ്. കൂടാതെ, സ്മാർട്ട് നിർമ്മാണ സംരംഭങ്ങൾക്കിടയിലെ നവീകരണങ്ങളുടെ എണ്ണം ഗണ്യമായി വർദ്ധിച്ചു, ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഉപകരണ നിർമ്മാണം, നൂതന വസ്തുക്കൾ, പരിസ്ഥിതി സാങ്കേതികവിദ്യകൾ തുടങ്ങിയ മേഖലകളിൽ ഇത് വ്യാപിച്ചു, ഇത് വ്യവസായത്തിന്റെ ചൈതന്യത്തെയും ആഴത്തിലുള്ള പരിവർത്തനത്തെയും പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു. ഈ പ്രവണത പരമ്പരാഗത നിർമ്മാണ ഉൽ‌പാദന രീതികളിൽ വിപ്ലവം സൃഷ്ടിക്കുക മാത്രമല്ല, വ്യാവസായിക നവീകരണം ത്വരിതപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്തു, കാര്യക്ഷമതയും ഗുണനിലവാരവും വർദ്ധിപ്പിച്ചു. വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന തോതിൽ, ഓട്ടോമേറ്റഡ് ഉൽ‌പാദന ലൈനുകളും വ്യാവസായിക റോബോട്ടുകളും മനുഷ്യ അധ്വാനത്തെ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നു.

പുരോഗതിയോടെബുദ്ധിപരമായ നിർമ്മാണ യുഗം, വ്യാവസായിക റോബോട്ടുകളുടെ ഉയർന്ന ഓട്ടോമേറ്റഡ്, ബുദ്ധിപരമായ സാങ്കേതിക സവിശേഷതകൾ, ഉൽപ്പാദന പ്രക്രിയകളിൽ ഉയർന്ന കൃത്യത, പ്രവർത്തന എളുപ്പം, വഴക്കം എന്നിവയ്ക്കുള്ള നിർമ്മാണ വ്യവസായത്തിന്റെ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ആവശ്യങ്ങളുമായി തികച്ചും യോജിക്കുന്നു. ഇത് ഉൽപ്പാദനത്തിൽ അവയുടെ പ്രാധാന്യം ഉയർത്തി, വ്യാവസായിക പരിവർത്തനത്തിനും അപ്‌ഗ്രേഡിംഗിനും കാരണമാകുന്ന ഒരു നിർണായക ശക്തിയാക്കി അവയെ മാറ്റി. യന്ത്രം-യന്ത്രം, മനുഷ്യൻ-റോബോട്ട് സഹകരണം എന്നിവ കൈവരിക്കാൻ കഴിവുള്ള വ്യാവസായിക ഉപകരണങ്ങൾ - അവയുടെ സ്വയംഭരണ സ്വഭാവവും സഹകരണ കഴിവുകളും കാരണം റോബോട്ടിക്സ് ഗവേഷണത്തിൽ ഒരു പ്രധാന കേന്ദ്രമായി ഉയർന്നുവന്നിട്ടുണ്ട്, ഭാവിയിലെ വ്യാവസായിക റോബോട്ടിക്സിൽ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കാൻ അവയെ സ്ഥാനപ്പെടുത്തുന്നു. സഹകരണ റോബോട്ട് സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ, ടോർക്ക് പ്രതികരണ വേഗത, ടോർക്ക് കൃത്യത, സ്ഥാനനിർണ്ണയ കൃത്യത, വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം, താപനില സ്ഥിരത എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള സെർവോ മോട്ടോർ പ്രകടന മെട്രിക്സ് ഒരു റോബോട്ടിന്റെ ചലന കാര്യക്ഷമത, സ്ഥിരത, കൃത്യത എന്നിവ നേരിട്ട് നിർണ്ണയിക്കുന്നു. റോബോട്ടുകളുടെ പവർ കോർ എന്ന നിലയിൽ, സെർവോ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ പ്രകടനം ചലന കൃത്യതയെയും വിശ്വാസ്യതയെയും നിർണായകമായി ബാധിക്കുന്നു. ശ്രദ്ധേയമായി, സ്ഥാനനിർണ്ണയ കൃത്യത കൈവരിക്കുന്നതിൽ ജോയിന്റ് സെർവോ മോട്ടോറുകൾ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. സങ്കീർണ്ണമായ ജോലികൾക്കിടയിൽ ഒരു മികച്ച ജോയിന്റ് സെർവോ മോട്ടോർ കൃത്യമായ സ്ഥാനനിർണ്ണയവും സ്ഥിരതയുള്ള ചലനവും ഉറപ്പാക്കുന്നു, അതുവഴി പ്രവർത്തന കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും പിശകുകൾ കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

"റോബോട്ട് വ്യവസായ വികസനത്തിനായുള്ള 14-ാം പഞ്ചവത്സര പദ്ധതി" ബുദ്ധിപരമായ സംയോജിത റോബോട്ടിക് സന്ധികളെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം മുന്നോട്ട് കൊണ്ടുപോകുന്നതിന് ഊന്നൽ നൽകുന്നു, അത്തരം സന്ധികൾ സഹകരണ റോബോട്ടുകൾക്ക് പ്രത്യേകിച്ചും അനുയോജ്യമാണ്. അവരുടെ ഉയർന്ന സംയോജിത ഡിസൈൻ ആശയം അടിസ്ഥാന ആക്യുവേറ്ററുകൾ, സെൻസറുകൾ, ഡ്രൈവറുകൾ എന്നിവ നേരിട്ട് ജോയിന്റിൽ തന്നെ ഉൾപ്പെടുത്തി, ഓരോ ജോയിന്റിനെയും ഒരു സ്വതന്ത്ര നിയന്ത്രണ യൂണിറ്റാക്കി മാറ്റുന്നു. ആന്തരിക ഘടനയും ലേഔട്ടും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, വിതരണം ചെയ്ത നിയന്ത്രണ ആർക്കിടെക്ചർ വ്യത്യസ്ത സിസ്റ്റം ലെവലുകൾക്കിടയിലുള്ള കേബിളുകളുടെ എണ്ണം ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുന്നു, അതുവഴി അറ്റകുറ്റപ്പണി ചെലവ് കുറയ്ക്കുകയും മൊത്തത്തിലുള്ള വിശ്വാസ്യത വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. മോഡുലാർ ഡിസൈൻ എളുപ്പത്തിൽ ജോയിന്റ് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കലും അറ്റകുറ്റപ്പണിയും സാധ്യമാക്കുന്നു, ഇത് സഹകരണ റോബോട്ടുകളുടെ വിപണി മത്സരശേഷി ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

ദിസഹകരണ റോബോട്ടുകളുടെ ആശയം1996-ൽ ആദ്യമായി അവതരിപ്പിച്ചു, അതിന്റെ ഡിസൈൻ തത്ത്വചിന്ത പരമ്പരാഗത റോബോട്ടിക്സിൽ വിപ്ലവം സൃഷ്ടിച്ചു, ഉൽപ്പാദന ലൈനുകളിൽ റോബോട്ടുകൾക്കും മനുഷ്യർക്കും ഇടയിൽ ഏകോപിത പ്രവർത്തനങ്ങൾ പ്രാപ്തമാക്കുന്നതിലൂടെ. ഈ സഹകരണ സമീപനം റോബോട്ടുകളുടെ കാര്യക്ഷമതയും കൃത്യതയും പ്രയോജനപ്പെടുത്തുക മാത്രമല്ല, മനുഷ്യന്റെ ബുദ്ധിശക്തിയും വഴക്കവും സമന്വയിപ്പിക്കുകയും പ്രവർത്തന കാര്യക്ഷമതയും ദ്രാവകതയും വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പരമ്പരാഗത വ്യാവസായിക റോബോട്ടുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, സഹകരണ റോബോട്ടുകൾ വ്യത്യസ്ത സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ പ്രകടിപ്പിക്കുകയും റോബോട്ടിക്സ് മേഖലയ്ക്കുള്ളിൽ ഒരു പ്രധാന ഉപവിഭാഗമായി സ്വയം സ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അവയുടെ ഭൗതിക ഘടനകളും നിയന്ത്രണ സംവിധാനങ്ങളും ഗണ്യമായ മാറ്റങ്ങൾക്ക് വിധേയമായിട്ടുണ്ട്. ചിത്രം 1-ൽ ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്ന റോബോട്ടിക് ആം കോൺഫിഗറേഷനുകൾ പോലുള്ള പരമ്പരാഗത വ്യാവസായിക റോബോട്ടുകൾ പ്രധാനമായും പാലറ്റൈസിംഗ്, മെറ്റീരിയൽ കൈകാര്യം ചെയ്യൽ, വെൽഡിംഗ്, ലേസർ കട്ടിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ എന്നിവയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഈ റോബോട്ടുകൾക്ക് ഉയർന്ന കാഠിന്യം, ഘടനാപരമായ സ്ഥിരത, ശക്തമായ ലോഡ്-വഹിക്കാനുള്ള ശേഷി എന്നിവ ഉണ്ടെങ്കിലും, അവയ്ക്ക് പരിമിതികളും ഉണ്ട്: താരതമ്യേന വലിയ വലിപ്പവും പിണ്ഡവും, ഗണ്യമായ ചലന ജഡത്വം, മോശം വഴക്കമുള്ള വലിയ ഡിസൈനുകൾ, വളരെ ചടുലമായ അസംബ്ലി ജോലികൾ ചെയ്യാനുള്ള കഴിവില്ലായ്മ. കൂടാതെ, അവയുടെ ഗണ്യമായ ജഡത്വ ആക്കം, ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള ചലനങ്ങൾ എന്നിവ അവരുടെ പ്രവർത്തന പരിധിയിലുള്ള ഉദ്യോഗസ്ഥർക്ക് ഗണ്യമായ സുരക്ഷാ അപകടസാധ്യതകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു, അടച്ചിട്ട പ്രദേശങ്ങളിൽ പ്രവർത്തനം ആവശ്യമാണ്.

ചിത്രം 1 പരമ്പരാഗത വ്യാവസായിക റോബോട്ടിക് ആയുധങ്ങളും സഹകരണ റോബോട്ടുകളും

സഹകരിച്ചുള്ള റോബോട്ടുകൾ മനുഷ്യരുമായി പങ്കിട്ട ഇടങ്ങളിൽ ഒരേസമയം പ്രവർത്തിക്കാൻ പ്രാപ്തമാക്കുകയും സഹകരണ മേഖലകളിൽ ക്ലോസ്-റേഞ്ച് ഇടപെടൽ സാധ്യമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പരമ്പരാഗത റോബോട്ടിക് ആയുധങ്ങളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, സഹകരണ റോബോട്ടുകൾ സാധാരണയായി അവയുടെ എൻഡ് ഇഫക്റ്ററിൽ പരമാവധി 20 കിലോഗ്രാം ഭാരം വഹിക്കും, മനുഷ്യന്റെ കൈയുടെ പരിധിക്ക് തുല്യമായ പ്രവർത്തന ശ്രേണിയും ഇവയ്ക്ക് ഉണ്ട്. സങ്കീർണ്ണമായ ട്രാൻസ്മിഷൻ സംവിധാനങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന പരമ്പരാഗത വ്യാവസായിക റോബോട്ടിക് ആയുധങ്ങളേക്കാൾ ലളിതമാണ് അവയുടെ ഘടന, അതേസമയം സെൻസിറ്റീവ് ഫോഴ്‌സ് ഫീഡ്‌ബാക്ക്, ഭാരം കുറഞ്ഞ വഴക്കം, ശക്തമായ ധാരണ കഴിവുകൾ എന്നിവ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു. മനുഷ്യ ഇടപെടലുകളിൽ ബലപ്രയോഗം ചലനാത്മകമായി ക്രമീകരിക്കാൻ ഈ സവിശേഷതകൾ അവയെ അനുവദിക്കുന്നു, അക്രമാസക്തമായ നാശനഷ്ടങ്ങൾ ഫലപ്രദമായി തടയുന്നു. തൽഫലമായി, പരമ്പരാഗത സുരക്ഷാ തടസ്സങ്ങൾ ആവശ്യമില്ലാതെ തന്നെ സഹകരണ റോബോട്ടുകൾക്ക് മനുഷ്യരുമായി സുരക്ഷിതമായി സഹകരിച്ച് ജോലികൾ പൂർത്തിയാക്കാൻ കഴിയും.

സഹകരണ റോബോട്ടുകൾ നേരിട്ടുള്ള മനുഷ്യ-സമ്പർക്ക പ്രവർത്തനങ്ങളിൽ ഏർപ്പെടുന്നു; അതിനാൽ, മനുഷ്യ-റോബോട്ട് സഹകരണത്തിൽ സുരക്ഷ ഒരു ഒഴിച്ചുകൂടാനാവാത്ത ആവശ്യകതയാണ്. കറന്റ് കൺട്രോൾ, ടോർക്ക് കൺട്രോൾ, കോൺടാക്റ്റ് സെൻസറുകൾ, കൂട്ടിയിടി കണ്ടെത്തൽ തുടങ്ങിയ സാങ്കേതിക നടപടികൾ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ തന്നെ പ്രവർത്തന ശക്തിയും ഭ്രമണ ടോർക്കും കർശനമായി നിയന്ത്രിക്കേണ്ടത് അത്യാവശ്യമാണ്. ചലനാത്മക കണക്കുകൂട്ടലുകളിലൂടെയും നിരീക്ഷകനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള മോഡലിംഗിലൂടെയും അഡാപ്റ്റീവ് സുഗമമായ നിയന്ത്രണം പ്രാപ്തമാക്കുന്നതിനാൽ, സുരക്ഷാ മാനേജ്മെന്റിനായി റോബോട്ടുകളുടെ ഇന്റലിജന്റ് ഡ്രൈവ് കൺട്രോൾ സിസ്റ്റങ്ങൾക്ക് കൂടുതൽ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ ആവശ്യമാണ്.

ഇന്റർനാഷണൽ ഫെഡറേഷൻ ഓഫ് റോബോട്ടിക്സ് (IFR) അടുത്തിടെ നടത്തിയ ഒരു പഠനത്തിൽ, ഭാവിയിലെ റോബോട്ട് വികസനം പ്രധാനമായും ലാളിത്യം, ഉപയോഗ എളുപ്പം, വഴക്കം, സുരക്ഷിത സഹകരണം എന്നിവയിലേക്കുള്ള പ്രവണതകൾ പ്രകടിപ്പിക്കുമെന്ന് എടുത്തുകാണിച്ചു. വ്യാവസായിക റോബോട്ടുകൾ ക്രമേണ ഉയർന്ന തലത്തിലുള്ള ഓട്ടോമേഷനും ബുദ്ധിശക്തിയും കൈവരിക്കും; അവയുടെ ഉപയോക്തൃ-സൗഹൃദ രൂപകൽപ്പന പ്രവർത്തന തടസ്സങ്ങൾ കുറയ്ക്കും, ഉൽപ്പാദന കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് കൂടുതൽ സംരംഭങ്ങളെ റോബോട്ടിക്സ് സാങ്കേതികവിദ്യ എളുപ്പത്തിൽ പ്രയോജനപ്പെടുത്താൻ പ്രാപ്തമാക്കും. അതേസമയം, വഴക്കവും സുരക്ഷിത സഹകരണ കഴിവുകളും ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഡിസൈനുകൾ വൈവിധ്യമാർന്നതും സങ്കീർണ്ണവുമായ ഉൽ‌പാദന പരിതസ്ഥിതികളുമായി മികച്ച രീതിയിൽ പൊരുത്തപ്പെടാൻ റോബോട്ടുകളെ പ്രാപ്തമാക്കും, മനുഷ്യ-റോബോട്ട് സഹകരണം സുഗമമാക്കുകയും വ്യാവസായിക ഉൽ‌പാദനത്തിന്റെ ബുദ്ധിപരവും കാര്യക്ഷമവുമായ വികസനം കൂടുതൽ മുന്നോട്ട് കൊണ്ടുപോകുകയും ചെയ്യും.

ചിത്രം 2: സഹകരണ റോബോട്ടിന്റെ പ്രവർത്തന മേഖല

1.2 ഗവേഷണ പ്രാധാന്യം

നിലവിലുള്ള സഹകരണ റോബോട്ടിക്സ് വിപണിയിൽ, ഏഴ് ഡിഗ്രി സ്വാതന്ത്ര്യമുള്ള റോബോട്ടുകൾ അവയുടെ വിപുലമായ പ്രവർത്തന ശ്രേണിയും വഴക്കവും കാരണം ഇഷ്ടപ്പെടുന്നു. വ്യാവസായിക ഓട്ടോമേഷനും സ്മാർട്ട് നിർമ്മാണത്തിനും കൂടുതൽ സാധ്യതകൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്ന ഈ റോബോട്ടുകൾ അനാവശ്യമായ സ്വാതന്ത്ര്യം നൽകുന്നു. റോബോട്ടിക് പ്രകടനം നിർണ്ണയിക്കുന്നതിൽ നിർണായക ഘടകമായി വർത്തിക്കുന്ന ഒരു റോബോട്ടിക് ജോയിന്റിലൂടെയാണ് ഓരോ ഡിഗ്രി സ്വാതന്ത്ര്യവും കൈവരിക്കുന്നത്. നാല് പ്രധാന നിർമ്മാതാക്കളായ FANUC, ABB, Yaskawa, KUKA എന്നിവ ഓരോന്നും അവരുടെ പരമ്പരാഗത വ്യാവസായിക റോബോട്ടിക് ആയുധങ്ങളിൽ വ്യത്യസ്തമായ ട്രാൻസ്മിഷൻ സംവിധാനങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു; എന്നിരുന്നാലും, ഭ്രമണത്തിനായി സന്ധികളിലേക്ക് വൈദ്യുതി കൈമാറാൻ അവർ ബെവൽ ഗിയറുകൾ, സ്പർ ഗിയറുകൾ അല്ലെങ്കിൽ സിൻക്രണസ് ബെൽറ്റുകൾ എന്നിവയുമായി ജോടിയാക്കിയ സെർവോ മോട്ടോറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഈ ട്രാൻസ്മിഷൻ രീതികൾ റോബോട്ടിക് സന്ധികളുടെ വലുപ്പം പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. ഉയർന്ന കൃത്യത കൈവരിക്കുന്നത് സാധ്യമാണെങ്കിലും, മിനിയേച്ചറൈസേഷൻ വെല്ലുവിളി നിറഞ്ഞതായി തുടരുന്നു. ചിത്രം 3-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, പരമ്പരാഗത വ്യാവസായിക റോബോട്ടുകൾക്ക് മോട്ടോർ സെർവോ ഡ്രൈവുകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ബാഹ്യ നിയന്ത്രണ കാബിനറ്റുകൾ ആവശ്യമാണ്, ഓരോ മോട്ടോറിനെയും കാബിനറ്റുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന നിരവധി വയറുകൾ ഉണ്ട്, അതുവഴി നിയന്ത്രണ സംവിധാനങ്ങളുടെ വഴക്കമുള്ള വിന്യാസം നിയന്ത്രിക്കുന്നു.

ചിത്രം 3 പരമ്പരാഗത വ്യാവസായിക റോബോട്ടും നിയന്ത്രണ കാബിനറ്റും

വ്യാവസായിക റോബോട്ടിക് ആയുധങ്ങളുടെ പരമ്പരാഗത സംയുക്ത കോൺഫിഗറേഷനുകൾക്ക് സഹകരണ റോബോട്ടുകളുടെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റാൻ കഴിയാത്തതിനാൽ, ഈ സന്ധികൾ പരമ്പരാഗത ട്രാൻസ്മിഷൻ സംവിധാനങ്ങൾ ഉപേക്ഷിച്ച് ഒരു പുതിയ ഡിസൈൻ തത്ത്വചിന്തയ്ക്ക് അനുകൂലമായി മാറിയിരിക്കുന്നു. ജോയിന്റിൽ തന്നെ കൺട്രോളർ, സെർവോ ഡ്രൈവർ, മോട്ടോർ എന്നിവ സംയോജിപ്പിച്ച് ഭാരം കുറഞ്ഞതും, കുറഞ്ഞ വോൾട്ടേജുള്ളതും, ഉയർന്ന സംയോജിതവുമായ സംവിധാനങ്ങൾ കൈവരിക്കുന്നതിലാണ് ഈ സമീപനം ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നത്, കൂടാതെ അടിസ്ഥാന വൈദ്യുത കണക്ഷനുകളും ആന്തരികമായി നടപ്പിലാക്കുന്നു. കുറഞ്ഞ എണ്ണം നിയന്ത്രണ ഇന്റർഫേസുകൾ മാത്രമേ ബാഹ്യമായി തുറന്നുകാട്ടപ്പെടുന്നുള്ളൂ, ഇത് ബാഹ്യ വയറിംഗ് ലളിതമാക്കുകയും എഞ്ചിനീയറിംഗ് സങ്കീർണ്ണത കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അത്തരമൊരു രൂപകൽപ്പനയെ സംയോജിത ജോയിന്റ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

സഹകരണ റോബോട്ട് സന്ധികളിലെ നിലവിലെ വികസന ആവശ്യങ്ങളും പ്രവണതകളും കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, ഭാരം കുറഞ്ഞതും, കുറഞ്ഞ വോൾട്ടേജുള്ളതും, ഉയർന്ന സംയോജിതവും, ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ളതുമായ ഒരു സംയോജിത സഹകരണ റോബോട്ട് ജോയിന്റ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നത് വളരെ നിർണായകമാണ്. അത്തരമൊരു സംയോജിത ജോയിന്റ് സംയുക്ത ചലനത്തിന് ആവശ്യമായ എല്ലാ അവശ്യ ഘടകങ്ങളും - ആക്യുവേറ്ററുകൾ, കൺട്രോളറുകൾ, ഡ്രൈവറുകൾ, സെൻസറുകൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ - ഉൾക്കൊള്ളുന്നു, കൂടാതെ ഒരു സ്വതന്ത്ര മൊഡ്യൂളായി സ്വതന്ത്രമായി പ്രവർത്തിക്കാനും കഴിയും. ലളിതമായ പവർ, കൺട്രോൾ ബസുകൾ വഴി പ്രധാന കൺട്രോളറിലേക്കോ മറ്റ് മൊഡ്യൂളുകളിലേക്കോ ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, ഈ ഉയർന്ന യോജിപ്പുള്ളതും എന്നാൽ കുറഞ്ഞ കപ്ലിംഗ് രൂപകൽപ്പനയും സഹകരണ റോബോട്ടുകളുടെ സ്കേലബിളിറ്റി ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. ഈ സംയോജിത മോഡുലാർ ജോയിന്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നതിലൂടെയും ഉചിതമായ വലിപ്പത്തിലുള്ള റോബോട്ടിക് ആയുധങ്ങളുമായും എൻഡ്-ഇഫക്ടറുകളുമായും ഇത് ജോടിയാക്കുന്നതിലൂടെയും, വിവിധ ആവശ്യകതകൾക്ക് അനുസൃതമായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത സഹകരണ റോബോട്ടുകളെ എളുപ്പത്തിൽ കൂട്ടിച്ചേർക്കാൻ കഴിയും.

ചിത്രം 4 മോഡുലാർ ജോയിന്റിന്റെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം

സഹകരണ റോബോട്ടുകൾക്കായുള്ള സംയോജിത സന്ധികളെയും അവയുടെ സെർവോ നിയന്ത്രണ സംവിധാനങ്ങളെയും കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം സഹകരണ റോബോട്ടിക്‌സിന്റെ പുരോഗതിക്ക് ഗണ്യമായ പ്രാധാന്യമുള്ളതാണ്. ഈ സംയോജിത സന്ധികളുടെ പ്രധാന സാങ്കേതികവിദ്യകളിൽ രണ്ട് പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു: ഹാർമോണിക് റിഡ്യൂസറുകൾ, ജോയിന്റ് മോട്ടോർ ഡ്രൈവ്-കൺട്രോൾ സിസ്റ്റങ്ങൾ, അവയുടെ അനുബന്ധ നിയന്ത്രണ അൽഗോരിതങ്ങൾ. സിക്സിൻ ഡ്രൈവ് ടെക്നോളജി (ഷിജിയാഷുവാങ്) കമ്പനി ലിമിറ്റഡ്, സഹകരണ റോബോട്ടുകൾക്കായുള്ള സംയുക്ത മോട്ടോർ ഡ്രൈവ്-കൺട്രോൾ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ഗവേഷണം കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു, സംയുക്ത മോട്ടോർ ഡ്രൈവ്, നിയന്ത്രണ സംവിധാനങ്ങൾ എന്നിവയെക്കുറിച്ച് ആഴത്തിലുള്ള പഠനങ്ങൾ നടത്തുന്നു. സ്വയം ധാരണ, ബുദ്ധിപരമായ തീരുമാനമെടുക്കൽ, വൈദഗ്ധ്യമുള്ള നിർവ്വഹണം, കൃത്യമായ നിയന്ത്രണം തുടങ്ങിയ നിർണായക സവിശേഷതകൾ ഉൾപ്പെടുത്തിക്കൊണ്ട്, സഹകരണ റോബോട്ട് സന്ധികൾക്കായി കൂടുതൽ വഴക്കമുള്ളതും വിശ്വസനീയവുമായ നിയന്ത്രണ ശേഷികൾ പ്രാപ്തമാക്കുന്ന ഉയർന്ന ബുദ്ധിശക്തിയുള്ള സംയോജിത റോബോട്ട് ജോയിന്റ് മോട്ടോർ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ ഒരു പരമ്പര കമ്പനി വികസിപ്പിക്കുന്നു - അതുവഴി സ്മാർട്ട് ഉപകരണ വികസനത്തിന്റെ ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റുന്നു.

2 ആഭ്യന്തരമായും അന്തർദേശീയമായും നിലവിലുള്ള ഗവേഷണ സ്ഥിതി

1956-ൽ അമേരിക്കൻ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജോ എംഗൽബെർഗറും കണ്ടുപിടുത്തക്കാരനായ ജോർജ്ജ് ഡെവോളും ചേർന്ന് യൂണിമേഷൻ എന്ന പേരിൽ ഒരു റോബോട്ടിക് കമ്പനി സ്ഥാപിച്ചു, ഇത് 1959-ൽ ലോകത്തിലെ ആദ്യത്തെ വ്യാവസായിക റോബോട്ട് - യൂണിമേറ്റ് - വിജയകരമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.

1961-ൽ ന്യൂജേഴ്‌സിയിലെ തങ്ങളുടെ സൗകര്യത്തിലാണ് ജനറൽ മോട്ടോഴ്‌സ് ആദ്യമായി വ്യാവസായിക ഉൽപ്പാദനത്തിൽ റോബോട്ടുകളെ വിന്യസിച്ചത്. 1969-ൽ ജപ്പാൻ യൂണിമേഷനിൽ നിന്ന് റോബോട്ടുകളെ അവതരിപ്പിച്ചു, പിന്നീട് ജപ്പാനിലും യുകെയിലും റോബോട്ട് നിർമ്മാണ പ്രവർത്തനങ്ങൾക്കായി കാവസാക്കി ഹെവി ഇൻഡസ്ട്രീസിനും യുകെ ആസ്ഥാനമായുള്ള കുകൈ കോർപ്പറേഷനും യഥാക്രമം അതിന്റെ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് ലൈസൻസ് നൽകി. ജപ്പാനിലെ ഓട്ടോമോട്ടീവ് വ്യവസായത്തിന്റെ പുരോഗതിയോടെ, വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന എണ്ണം റോബോട്ടുകൾ ഉൽപ്പാദനത്തിൽ മനുഷ്യ അധ്വാനത്തെ മാറ്റിസ്ഥാപിച്ചു, അവയുടെ പ്രായോഗിക മൂല്യം പൂർണ്ണമായും പ്രകടമാക്കി. തൽഫലമായി, ജപ്പാൻ വ്യാവസായിക റോബോട്ടിക് വികസനത്തിൽ കൂടുതൽ ഊന്നൽ നൽകി. റോബോട്ട് സാങ്കേതികവിദ്യ സ്വീകരിക്കുന്നതിൽ കാവസാക്കി ഹെവി ഇൻഡസ്ട്രീസ് പയനിയർ ആയി ആരംഭിച്ച്, തുടർന്ന് FANUC, യാസ്കാവ തുടങ്ങിയ ലോകപ്രശസ്ത റോബോട്ടിക് കമ്പനികളുടെ ആവിർഭാവത്തോടെ, ആഗോളതലത്തിൽ അത്യാധുനിക റോബോട്ടിക് സാങ്കേതികവിദ്യകളിൽ വൈദഗ്ദ്ധ്യം നേടിയ രാജ്യങ്ങളിലൊന്നായി ജപ്പാൻ മാറി.

1973-ൽ, ജർമ്മൻ കമ്പനിയായ KUKA, യൂണിമേറ്റ് റോബോട്ടിനെ പരിഷ്കരിച്ച്, ആദ്യത്തെ ആറ് ഡിഗ്രി സ്വാതന്ത്ര്യമുള്ള റോബോട്ട്, ഒരു ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോർ ഉപയോഗിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഫാമുലസ് സൃഷ്ടിച്ചു. 1974-ൽ, സ്വീഡിഷ് ജനറൽ ഇലക്ട്രിക്കൽ കമ്പനിയായ ASEA (ABB യുടെ മുൻഗാമി) ലോകത്തിലെ ആദ്യത്തെ പൂർണ്ണ വൈദ്യുത റോബോട്ട്, മൈക്രോപ്രൊസസ്സർ നിയന്ത്രിക്കുന്ന IRB 6 വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു, ഇത് റോബോട്ടിക് ബുദ്ധിയെ ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിച്ചു. 1978-ൽ, യുഎസ് ആസ്ഥാനമായുള്ള യൂണിമേഷൻ കമ്പനി ജനറൽ മോട്ടോഴ്‌സിന്റെ അസംബ്ലി ലൈനുകളിൽ PUMA വ്യാവസായിക റോബോട്ടിനെ വ്യാപകമായി വിന്യസിച്ചു, വ്യാവസായിക റോബോട്ടുകളുടെ പ്രായോഗികതയും മൂല്യവും കൂടുതൽ പ്രകടമാക്കുകയും വ്യാവസായിക റോബോട്ടിക്സ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പൂർണ്ണ പക്വതയെ അടയാളപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്തു, അതുവഴി തുടർന്നുള്ള സാങ്കേതിക പുരോഗതിക്ക് ശക്തമായ അടിത്തറയിട്ടു.

നാല് പതിറ്റാണ്ടിലേറെ നീണ്ട വ്യാവസായിക റോബോട്ടിക് വികസനത്തിൽ, സാങ്കേതിക പുരോഗതി തുടർച്ചയായി ഉണ്ടായിട്ടുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, സുരക്ഷാ പരിഗണനകൾ കാരണം, റോബോട്ടുകളെ സാധാരണയായി നിർദ്ദിഷ്ട വർക്ക്സ്റ്റേഷനുകളിൽ ഉറപ്പിക്കുകയും ഗാർഡ്‌റെയിലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഒറ്റപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് ഒരേ സ്ഥലത്ത് മനുഷ്യരുമായി ചേർന്ന് പ്രവർത്തിക്കുന്നത് തടയുന്നു. ഈ പരമ്പരാഗത കോൺഫിഗറേഷൻ മനുഷ്യ-റോബോട്ട് സഹകരണത്തെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു, ഇത് യഥാർത്ഥത്തിൽ കാര്യക്ഷമമായ സഹകരണ പ്രവർത്തനങ്ങൾ കൈവരിക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുന്നു. നിരവധി ശ്രമങ്ങളും പര്യവേഷണങ്ങളും ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, സുരക്ഷിതമായ മനുഷ്യ-റോബോട്ട് സഹകരണം കൈവരിക്കുന്നത് വ്യാവസായിക റോബോട്ടിക്സ് മേഖലയിൽ ഒരു പ്രധാന വെല്ലുവിളിയായി തുടരുന്നു.

2005-ൽ മാത്രമാണ് EU ധനസഹായത്തോടെയുള്ള ഒരു പ്രധാന പദ്ധതി സഹകരണ റോബോട്ടുകൾ എന്ന ആശയം അവതരിപ്പിച്ചത്. ABB, KUKA, Reis, Comau, Gudel തുടങ്ങിയ പ്രമുഖ വ്യാവസായിക റോബോട്ടിക് കമ്പനികളെ ഒരുമിച്ച് കൊണ്ടുവന്ന ഈ സംരംഭം, ചെറുകിട, ഇടത്തരം സംരംഭങ്ങൾക്കായി പ്രത്യേകം രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌ത താങ്ങാനാവുന്നതും, ഒതുക്കമുള്ളതും, വഴക്കമുള്ളതുമായ ഒരു റോബോട്ട് സംയുക്തമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു, ഇത് ലേബർ ഔട്ട്‌സോഴ്‌സിംഗിനെ ആശ്രയിക്കുന്നത് കുറയ്ക്കുക എന്ന ലക്ഷ്യത്തോടെയായിരുന്നു. മനുഷ്യ-റോബോട്ട് സഹകരണത്തിന്റെ സാധ്യതകളെ ഈ പദ്ധതി വ്യക്തമായി എടുത്തുകാണിച്ചു, സഹകരണ റോബോട്ടുകളുടെ ആശയത്തിന് ശക്തമായ അടിത്തറ പാകി.

ആദ്യകാല സഹകരണ റോബോട്ടുകൾ പ്രധാനമായും പരമ്പരാഗത വ്യാവസായിക റോബോട്ടുകളുടെ പരിഷ്കാരങ്ങളും പ്രയോഗങ്ങളുമായിരുന്നു, അവയുടെ ഡിസൈൻ തത്ത്വചിന്തയിലോ പ്രവർത്തന രീതികളിലോ അടിസ്ഥാനപരമായി മാറ്റം വരുത്താതെ. 2005-ൽ സ്ഥാപിതമായതുമുതൽ, മനുഷ്യ തൊഴിലാളികൾക്കൊപ്പം സുരക്ഷിതമായി പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിവുള്ള സഹകരണ റോബോട്ടുകൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിനായി യൂണിവേഴ്സൽ റോബോട്ടുകൾ സമർപ്പിതരാണ്. 2009-ൽ, കമ്പനി ലോകത്തിലെ ആദ്യത്തെ സഹകരണ റോബോട്ടായ UR5 പുറത്തിറക്കി, ഈ യുഗത്തിന്റെ ഉദയം കുറിച്ചു. തുടർന്ന്, റീതിങ്ക് ഇരട്ട-കൈ ബാക്സ്റ്ററും പുതിയ ഒറ്റ-കൈ സോയർ റോബോട്ടും അവതരിപ്പിച്ചു, ക്രമേണ വ്യാവസായിക റോബോട്ടിക്സിനുള്ളിൽ അംഗീകൃതവും അംഗീകൃതവുമായ ഒരു വിഭാഗമായി സഹകരണ റോബോട്ടിക്സിനെ സ്ഥാപിച്ചു. ഈ പുരോഗതി ഭാവിയിലെ വ്യാവസായിക ഓട്ടോമേഷനും ബുദ്ധിപരമായ വികസനത്തിനും പുതിയ ഉൾക്കാഴ്ചകളും ദിശകളും നൽകി.

ചിത്രം 5: UR5 റോബോട്ടും സോയർ ബാക്സ്റ്റർ റോബോട്ടും

ചൈനീസ് അക്കാദമി ഓഫ് സയൻസസിന്റെ ഷെൻയാങ് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ഓട്ടോമേഷനുമായി അഫിലിയേറ്റ് ചെയ്തിട്ടുള്ള സിയാസൺ റോബോട്ട് കമ്പനി, 2015 നവംബറിൽ നടന്ന ഇൻഡസ്ട്രിയൽ എക്‌സ്‌പോയിൽ ചൈനയുടെ നൂതന സാങ്കേതിക നിലവാരത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന ഒരു സെവൻ-ആക്സിസ് ഫ്ലെക്സിബിൾ സഹകരണ റോബോട്ട് ആദ്യമായി പ്രദർശിപ്പിച്ചു. അതിനുശേഷം, ലുവോഷി, ആവോബോ തുടങ്ങിയ നിരവധി ആഭ്യന്തര സഹകരണ റോബോട്ട് മോഡലുകൾ ക്രമേണ അംഗീകാരം നേടി.

റോബോട്ടിക് സന്ധികളെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, സഹകരണ റോബോട്ട് സന്ധികളും പരമ്പരാഗത ഹെവി-ഡ്യൂട്ടി വ്യാവസായിക റോബോട്ടുകളും തമ്മിലുള്ള പ്രാഥമിക വ്യത്യാസം അവയുടെ "വഴക്കക്ഷമത"യിലാണ്. കുറഞ്ഞ മെക്കാനിക്കൽ കാഠിന്യം, കുറഞ്ഞ ജഡത്വം, ടോർക്ക് മനസ്സിലാക്കാനുള്ള കഴിവ് എന്നിവയിലൂടെ ഈ വഴക്കം പ്രകടമാണ്. നിലവിൽ, സഹകരണ റോബോട്ടിക് കൈകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന സംയുക്ത വഴക്കം പ്രധാനമായും കൃത്യമായ സ്ഥാന നിയന്ത്രണത്തിൽ നിന്നും ടോർക്ക് നിയന്ത്രണത്തിൽ നിന്നുമാണ്.

ചിത്രം 6 സഹകരണ റോബോട്ടുകളിലെ സംയോജിത സംയുക്തത്തിന്റെ സാധാരണ ഘടന

നിലവിലെ ഗവേഷണങ്ങളുടെ ഒരു അവലോകനം, ചൈനയുടെ റോബോട്ടിക് വികസനം അമേരിക്ക, ജപ്പാൻ തുടങ്ങിയ രാജ്യങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് വളരെ വൈകിയാണ് ആരംഭിച്ചതെന്ന് വെളിപ്പെടുത്തുന്നു. സഹകരണ റോബോട്ടുകളെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം ഇപ്പോഴും നിലവിലുള്ള അന്താരാഷ്ട്ര ഉൽ‌പ്പന്നങ്ങളെക്കാൾ വളരെ പിന്നിലാണ്, പ്രധാന തടസ്സങ്ങൾ ഹാർമോണിക് റിഡ്യൂസറുകളിലും ജോയിന്റ് മോട്ടോർ ഡ്രൈവ് കൺട്രോൾ സിസ്റ്റങ്ങളിലുമാണ്. ആഭ്യന്തര സഹകരണ റോബോട്ടുകൾക്ക് നിലവിൽ സംയുക്ത നിയന്ത്രണ ശേഷികളിൽ, പ്രത്യേകിച്ച് നിയന്ത്രണ കൃത്യതയിലും ബുദ്ധിപരമായ നിയന്ത്രണത്തിലും മെച്ചപ്പെടുത്താൻ ഗണ്യമായ ഇടമുണ്ട്. കൂടാതെ, ആഗോള റോബോട്ടിക് ഗവേഷണ പ്രവണതകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് സുരക്ഷ, വഴക്കം, ബുദ്ധി എന്നിവ സാങ്കേതിക പുരോഗതിയുടെ പ്രധാന സവിശേഷതകളാണെന്നാണ്. റോബോട്ട് സന്ധികൾ വളരെ സംയോജിത ഡ്രൈവ്-കൺട്രോൾ സിസ്റ്റങ്ങളിലേക്കും കൂടുതൽ ബുദ്ധിശക്തിയിലേക്കും പരിണമിച്ചുവരുന്നു. പരമ്പരാഗത കേന്ദ്രീകൃത നിയന്ത്രണത്തിൽ നിന്ന് വിതരണം ചെയ്ത ഡ്രൈവ്-കൺട്രോൾ ആർക്കിടെക്ചറുകളിലേക്ക് സഹകരണ റോബോട്ട് സന്ധികൾ മാറിയിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, അവ നിലവിൽ മോട്ടോർ-ഡ്രൈവൺ പ്രവർത്തനങ്ങൾ മാത്രമേ നിർവ്വഹിക്കുന്നുള്ളൂ, സ്വയംഭരണ ധാരണ, ബുദ്ധിപരമായ തീരുമാനമെടുക്കൽ, വൈദഗ്ധ്യമുള്ള നിർവ്വഹണം എന്നിവയിൽ കഴിവുകളില്ല - ഇത് താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ അളവിലുള്ള ബുദ്ധിശക്തിക്ക് കാരണമാകുന്നു. ഇന്റലിജന്റ് റോബോട്ടിക്സ് സിസ്റ്റങ്ങൾക്കുള്ള ആവശ്യം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഗണ്യമായ സാധ്യത നിലനിൽക്കുന്നു.