المحركات المتدرجة في الروبوتات الصناعية

أولاً، أصبحت الروبوتات الصناعية جزءًا مهمًا من خط الإنتاج الصناعي الحديث.

مع حلول عصر الصناعة 4.0، أصبحت الروبوتات الصناعية جزءًا أساسيًا من خطوط الإنتاج الصناعية الحديثة. وباعتبارها المحرك الأساسي للروبوتات الصناعية، فإن تطوير تكنولوجيا المحركات يؤثر بشكل مباشر على أداء وكفاءة الروبوتات الصناعية. وتلعب المحركات الخطوية، باعتبارها نوعًا من المحركات التي تتحكم بدقة في الموقع والسرعة، دورًا محوريًا في الروبوتات الصناعية. في هذه الورقة، سنبدأ بتعريف المحركات الخطوية وخصائصها، ونناقش تطبيقها في الروبوتات الصناعية بالتفصيل، ونحللها مع أمثلة عملية، بهدف توفير مرجع لتطوير تكنولوجيا الروبوتات الصناعية.

ثانيًا، تعريف وخصائص المحرك المتدرج

المحرك الخطوي هو نوع من المحركات يُحوّل إشارة النبضة الكهربائية إلى إزاحة زاوية أو إزاحة خطية. يعتمد على مبدأ المغناطيس الكهربائي الأساسي، ومن خلال التحكم في تردد وعدد إشارات النبضة، يُحقق تحكمًا دقيقًا في زاوية دوران المحرك وسرعته. يتميز المحرك الخطوي بالخصائص التالية:

التحكم الدقيق:يمكن للمحرك المتدرج تحقيق التحكم الدقيق في الموضع من خلال التحكم الدقيق في النبضة، ويمكن أن تصل دقة تحديد الموقع إلى 0.001 درجة.

وضع التحكم البسيط:إن التحكم في المحرك المتدرج بسيط نسبيًا، حيث يحتاج فقط إلى التحكم في تردد واتجاه إشارة النبضة لتحقيق التحكم في الحركة، ولا حاجة إلى إجراء تعديلات ردود فعل معقدة.

موثوقية عالية واستقرار:تتميز محركات السائر بموثوقية واستقرار عاليين، ويمكنها العمل لفترة طويلة دون أي تلف أو عطل. بالمقارنة مع أنواع المحركات الأخرى، لا تحتوي محركات السائر على فرش أو مبدلات أو أجزاء مقاومة للتآكل، مما يجعلها أطول عمرًا وأقل تكلفة للصيانة والإصلاح.

خصائص السرعة المنخفضة وعزم الدوران العالي:تتمتع المحركات المتدرجة بقدرة إخراج عزم دوران عالية عند السرعات المنخفضة، مما يسمح باستخدامها في السيناريوهات التي تتطلب إخراج عزم دوران عالي.

استهلاك منخفض للطاقة:تستهلك المحركات المتدرجة عادةً الطاقة فقط عندما تكون هناك حاجة إليها للحركة، ولا تستهلك أي طاقة تقريبًا عندما تحافظ على وضعها، وبالتالي يكون استهلاكها للطاقة منخفضًا.

ثالثًا، تطبيق المحركات المتدرجة في الروبوتات الصناعية

تحديد المواقع بدقة والتحكم في الحركة

تحتاج الروبوتات الصناعية إلى التحكم الدقيق في موضع واتجاه محركها الطرفي لإنجاز مجموعة متنوعة من المهام المعقدة. تُحقق محركات السائر (Stepper Motors) دقة عالية في تحديد موضع المحرك الطرفي وتحكمًا دقيقًا في حركته من خلال التحكم الدقيق في النبضات. على سبيل المثال، أثناء التجميع، تتحكم محركات السائر (Stepper Motors) بدقة في حركة أذرع الروبوت وأصابعه لضمان وضع القطع بدقة في مواقعها المحددة. يُحسّن هذا التحكم الدقيق من كفاءة الروبوت الصناعي وجودة المنتج.

التحكم في المفاصل الروبوتية

غالبًا ما تُدار مفاصل الروبوتات الصناعية بواسطة محركات متعددة لتحقيق مسارات حركة معقدة. تُعد المحركات الخطوية خيارًا مثاليًا لمحركات الدفع المفصلي، حيث تُسهّل دقتها العالية وأساليب تحكمها البسيطة التحكم في المفاصل. من خلال التحكم في زاوية دوران المحركات الخطوية وسرعتها، يُمكن التحكم بدقة في حركات مفاصل الروبوتات الصناعية لتحقيق مجموعة متنوعة من الحركات والأوضاع المعقدة.

التحكم في المؤثر النهائي

المحرك الطرفي هو الأداة المباشرة التي تستخدمها الروبوتات الصناعية لإنجاز مهام مثل الممسك ومسدس اللحام وغيرها. يمكن استخدام محركات السائر لتوجيه حركة المحرك الطرفي لتحقيق دقة في التثبيت والفك واللحام وغيرها من العمليات. بفضل موثوقيتها العالية واستقرارها، تضمن محركات السائر استقرار المحرك الطرفي وموثوقيته في العمل طويل الأمد.

التحكم في منصة الحركة

في نظام الروبوت الصناعي، تُستخدم منصة الحركة لحمل جسم الروبوت ومحركه النهائي لتحقيق الحركة الشاملة وتحديد الموقع. ويمكن استخدام محركات متدرجة لتوجيه حركة منصة الحركة، مما يضمن تحديد موقع الروبوت وحركته بدقة عالية. ومن خلال التحكم في مسار وسرعة محركات المتدرجة، يمكن ضمان استقرار الروبوت ودقته.

حالات تطبيقية عملية

على سبيل المثال، يستخدم روبوت اللحام الخاص بشركة تصنيع سيارات محركات متدرجة كمحرك دفع مفصلي. من خلال التحكم الدقيق في زاوية دوران وسرعة المحرك المتدرج، يتمكن الروبوت من تحريك مسدس اللحام بدقة إلى الموضع المحدد وإجراء عمليات لحام دقيقة. بالمقارنة مع محركات السيرفو التقليدية، لا توفر محركات التدرج دقة وثباتًا أعلى في تحديد المواقع فحسب، بل توفر أيضًا تكلفة أقل وتحكمًا أسهل. هذا ما يجعل روبوت اللحام هذا يحقق نتائج ملحوظة في تحسين الإنتاجية وخفض تكاليف الإنتاج.

四، الاستنتاج

تُستخدم محركات السائر على نطاق واسع في الروبوتات الصناعية بفضل تحكمها الدقيق، وسهولة استخدامها، وموثوقيتها العالية، وثباتها. ومن خلال التحكم الدقيق في زاوية دوران وسرعة محرك السائر، يُمكن تحقيق تحكم عالي الدقة في الطرف المؤثر، والمفاصل، ومنصة الحركة للروبوتات الصناعية، مما يُحسّن كفاءة العمل وجودة منتجاتها. ومع دخول عصر الصناعة 4.0 والتطور المستمر للتصنيع الذكي، سيشهد تطبيق محركات السائر في الروبوتات الصناعية آفاقًا واعدة.