ربات‌ها ستون فقرات صنایع مختلف هستند و وظایف متنوعی را انجام می‌دهند که شاید حتی تصورش را هم نکنیم. با وجود اینکه ربات‌ها ماشین‌های صنعتی هستند اما قادرند ببینند، حرکت کنند و محیط اطراف خود را به خوبی شناسایی کنند. توانایی‌های ربات‌ها به همین‌جا ختم نمی‌شود؛ آنها حتی می‌توانند فشار، لمس و ضربه را نیز تشخیص دهند. شاید در ابتدا این موضوع کمی علمی‌تخیلی به نظر برسد، اما به لطف حضور سنسورهای پیشرفته مانند سنسور ضربه رباتیک، شاهد پیشرفت‌های چشمگیری در همکاری بین ربات و انسان هستیم.
سوالی که مطرح می‌شود این است: چه اتفاقی می‌افتد اگر ربات بتواند شدت و ماهیت یک برخورد ناگهانی را تشخیص دهد؟ یا اگر بتواند تفاوت بین یک ضربه آرام و یک برخورد شدید را درک کرده و واکنشی مناسب نشان دهد؟ اینجاست که اهمیت سنسورهای ضربه مشخص می‌شود؛ این سنسورها به ربات‌ها حس آگاهی فیزیکی می‌بخشند و موجب می‌شوند دیگر نیازی به محدود کردن آنها در قفس‌های ایمنی نباشد.
در ادامه با ما همراه باشید تا به معرفی و بررسی عملکرد این سنسورهای پیشرفته بپردازیم و به درکی عمیق‌تر از تعاملات فیزیکی ربات و نقش حیاتی حسگرهای ضربه دست یابیم.
سنسور ضربه رباتیک چیست؟
فهرست مطالب
هنگامی که ربات در حال انجام وظیفه است، برای تشخیص لحظه برخورد یا تصادف با موانع، از قطعه‌ای به نام سنسور حساسیت به ضربه رباتیک استفاده می‌کند. این حسگر قادر است پیش یا حین برخورد، سیگنالی را به کنترل‌کننده ربات (مغز ربات) ارسال کند تا برخورد شناسایی شده و ربات واکنش مناسبی نشان دهد، مانند توقف عملیات یا تغییر مسیر، تا از آسیب‌های پرهزینه به اجزای حساس و نهایی ربات جلوگیری شود.
در واقع این حسگرها نقش یک دستگاه محافظ را ایفا می‌کنند که با تشخیص برخورد، از ربات مراقبت می‌کنند. سنسور برخورد رباتیک به انواعی از دستگاه‌های ایمنی مانند مفصل ایمنی ربات، محافظ اضافه بار، دستگاه حفاظت در برابر تصادف، توقف اضطراری، پایه ایمنی، کلاچ رباتیک یا محافظ برخورد نیز شناخته می‌شود.
می‌توان سنسور ضربه رباتیک را مشابه اندام‌های حسی انسان در نظر گرفت که قادر است سریع‌ترین ضربه‌ها را حس کرده و واکنش نشان دهد. ربات‌ها برای عملکرد ایمن و مؤثر به حجم بالایی از داده‌ها درباره خود و محیط اطراف نیاز دارند. حسگرهای ربات‌های صنعتی وظیفه جمع‌آوری این داده‌ها را دارند و آنها را به مغز ربات منتقل می‌کنند تا بتواند شرایط کاری و محیط پیرامون را تحلیل کند.
وجود سنسور برخورد به مانع رباتیک باعث می‌شود ربات‌ها بتوانند با اطمینان کامل و بدون آسیب رساندن به خود یا محیط اطراف، مسیرهای خود را طی کرده، تغییرات محیطی را درک کنند و در موقعیت‌های پیچیده تصمیمات دقیق و به موقع اتخاذ نمایند.
نحوه عملکرد سنسور ضربه رباتیک چگونه است؟
سنسور حساسیت به ضربه رباتیک به ربات‌ها کمک می‌کند تا بتوانند در کنار انسان‌ها بدون هیچ تداخلی و با ایمنی کامل فعالیت کنند. اگر حسگری که روی یک ربات صنعتی نصب شده است، احتمال برخورد با یک کارگر یا اپراتور را تشخیص دهد، به صورت خودکار سرعت ربات کاهش می‌یابد، حرکت آن متوقف می‌شود یا مسیرش تغییر می‌کند تا از برخورد جلوگیری شود.
با بهره‌گیری از این حسگرها، ربات‌ها در محیط‌های صنعتی مانند خطوط تولید و انبارها می‌توانند عملکرد بهینه و ایمن‌تری داشته باشند. ربات‌هایی که مجهز به سنسور حساسیت به ضربه هستند، به صورت مداوم اشیاء اطراف مسیر حرکت خود را اسکن می‌کنند و با اطمینان کامل در محدوده کاری تعریف شده حرکت می‌کنند.
حسگر ضربه رباتیک به فناوری برخورد مجهز شده است که ترکیبی از حسگرهای لمسی و نرم‌افزارهای هوشمند می‌باشد. این حسگرها می‌توانند در سراسر بازوی ربات یا بین مچ آن تعبیه شوند. اکثر ربات‌های همکار با انسان (کوبوت‌ها) دارای سنسور ضربه در بازوی خود هستند که به آنها امکان می‌دهد با خیال راحت در کنار انسان‌ها کار کنند و نیاز به موانع ایمنی سخت‌گیرانه در خطوط تولید را کاهش دهند.
حسگرهای ضربه قادرند نیروهای غیرمعمول مانند تغییرات ناگهانی گشتاور یا تماس ربات با اجسام محیطی را تشخیص دهند و با فعال کردن زنگ هشدار، سرعت عملکرد ربات را کاهش داده یا آن را به طور کامل متوقف کنند تا از بروز حادثه جلوگیری شود.
اهمیت استفاده از سنسور حساسیت به ضربه رباتیک چیست؟
اگر تاکنون برای ربات‌های صنعتی خود از سنسور ضربه استفاده نکرده‌اید و نسبت به کارایی آن تردید دارید، پیشنهاد می‌کنیم این مطلب را مطالعه کنید تا دیدی روشن‌تر و کامل‌تر نسبت به اهمیت و عملکرد این سنسورها پیدا کنید.
نکته مهم این است که برای تجهیز ربات صنعتی به سنسور ضربه، باید شناخت کافی و دقیقی از مدل ربات و ویژگی‌های آن داشت تا بتوان سنسور ضربه رباتیک مناسب را به درستی انتخاب و نصب کرد. در این مسیر، کمک گرفتن از متخصصان حوزه رباتیک بسیار کلیدی است؛ زیرا آنها با در نظر گرفتن نیازهای خاص ربات و صنعت شما، بهترین گزینه را پیشنهاد می‌دهند.
ما در شرکت تی اس ویژن آماده‌ایم تا با بررسی دقیق نیازهای صنعتی شما، بهترین راهکار را برای انتخاب و نصب سنسور ضربه رباتیک ارائه دهیم. برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره رایگان، همین حالا با شماره زیر تماس بگیرید.
در ادامه به صورت کامل به بررسی مزایای استفاده از سنسور حساسیت به ضربه رباتیک می‌پردازیم.
1- همکاری ایمن‌تر انسان و ربات
وجود سنسور حساسیت به ضربه رباتیک این امکان را فراهم می‌کند که ربات‌ها به‌صورت ایمن و بدون برخورد با انسان‌ها در محیط‌های صنعتی فعالیت کنند. این موضوع باعث افزایش امنیت در محیط کار شده و از بروز حوادث خطرناک و خسارات مالی جلوگیری می‌کند.
2- کاهش هزینه‌ها
استفاده از سنسور برخورد به مانع رباتیک نیاز به نرده‌های ایمنی و قفل‌های داخلی را کاهش می‌دهد و به تبع آن هزینه‌های تولید و سایر فرآیندهای صنعتی کاهش می‌یابد. این حسگرها نقش مهمی در بهبود همکاری بین انسان و ربات ایفا می‌کنند و بهره‌وری را افزایش می‌دهند.
3- انجام کارهای خطرناک توسط ربات
فناوری حسگر ضربه رباتیک به ربات‌های صنعتی امکان می‌دهد تا وظایف خطرناک و تکراری مانند کار در ارتفاع، محیط‌های محدود یا مناطق آلوده را با ایمنی بالا انجام دهند. همچنین این ربات‌ها قادرند فعالیت‌هایی را انجام دهند که برای ذهن و بدن انسان فشارآور هستند.
The most popular example is an industrial robotic arm that can move in different directions and can carry out tasks such as welding, picking and placing, packaging, and material handling without human intervention. Depending on the application, these arms utilize a range of sensors such as proximity, infrared, temperature, and force/torque sensors.
پرطرفدارترین مثال، بازوی رباتیک صنعتی است که می‌تواند در جهات مختلف حرکت کند و وظایفی مانند جوشکاری، برداشتن و قرار دادن اشیاء، بسته‌بندی و جابجایی مواد را بدون دخالت انسان انجام دهد. بسته به کاربرد، این بازوها از انواع حسگرها مانند حسگرهای مجاورت، مادون قرمز، دما و حسگرهای نیرو/گشتاور استفاده می‌کنند.
منبع:
How Sensors Work in Industrial Robotics to Mitigate Hazards and Risks
4- سنسورها یادگیری ربات را ممکن می‌سازند
سنسورهایی مانند سنسور ضربه به ربات کمک می‌کنند داده‌های مفیدی را جمع‌آوری کند. این داده‌ها به مغز ربات امکان می‌دهد وظایف خاصی مثل کنترل دما یا نظارت بر حرکت سایر ماشین‌ها را به‌راحتی و با دقت انجام دهد. همچنین این داده‌ها یادگیری مشترک بین ربات‌ها و انسان‌ها را تسهیل می‌کنند.
فرآیند یادگیری ربات و به اشتراک‌گذاری اطلاعات و تجربیات حاصل از داده‌های حسگر، ربات‌های صنعتی را در محیط‌های کاری مختلف ایمن‌تر، هوشمندتر و سازگارتر می‌کند.
5- حمل و نقل و جابجایی
با استفاده از حسگر ضربه رباتیک، می‌توان نحوه جابجایی مواد توسط ربات را به‌طور دقیق ارزیابی کرد. این حسگرها حتی می‌توانند جابجایی‌های خشن یا ناایمن را تشخیص داده و ثبت کنند. این امکان به اپراتورها کمک می‌کند تا مشکلات عملکرد ربات را شناسایی کنند و شرکت‌ها بتوانند آسیب به محموله‌های خود را کاهش دهند و زمان بروز آسیب را به‌طور دقیق مشخص کنند.
6- محافظت از ربات در برابر آسیب
ادغام ربات با سنسور برخورد به مانع رباتیک می‌تواند از آسیب دیدن ربات جلوگیری کند، طول عمر آن را افزایش دهد و هزینه‌های تعمیرات احتمالی را کاهش دهد. هنگامی که چند ربات در کنار هم فعالیت می‌کنند احتمال برخورد و حادثه افزایش می‌یابد، اما وجود این حسگرها موجب افزایش ایمنی سیستم‌های رباتیک شده و اجازه می‌دهد ربات‌ها به‌صورت مؤثر و بدون تماس با یکدیگر کار کنند.
در محیط‌های صنعتی محدود و با فضای کم، حضور سنسور حساسیت به ضربه رباتیک امکان عملیات قابل اعتمادتر را فراهم می‌کند؛ زیرا اگر جسمی در محدوده کاری ربات قرار گیرد، به اپراتورها هشدار داده می‌شود و ربات متوقف می‌شود. ربات‌هایی که مجهز به این فناوری نیستند، ممکن است با اشیاء یا تجهیزات دیگر برخورد کنند، در حالی که ربات‌های دارای سنسور برخورد به مانع رباتیک با تشخیص به موقع برخورد، عملکردی قابل اعتماد ارائه می‌دهند.
معرفی مدل‌های مختلف سنسور حساسیت به ضربه رباتیک
تا اینجا متوجه شدیم که سنسور حساس به ضربه رباتیک می‌تواند برخورد بازوی ربات با یک مانع را تشخیص دهد و به سرعت ربات را متوقف کند تا از آسیب‌های پرهزینه به بازوی ربات و ابزارهای آن جلوگیری شود.
در ادامه به معرفی چند نمونه از سنسورهای ضربه رباتیک و کاربردهای آنها می‌پردازیم:
1- سنسور برخورد رباتیک پنوماتیک (Pneumatic)
این سنسور دارای دقت تکرارپذیری بسیار بالا، معادل 0.0005 اینچ (0.013 میلی‌متر) است و به کاربر امکان می‌دهد میزان مقاومت مورد نیاز برای توقف سیستم را به‌راحتی تنظیم کند.
2- سنسور پنوماتیک با زاویه بالا (Pneumatic High-Angle)
این مدل علاوه بر دقت بالا، 63 درصد تطابق زاویه‌ای بیشتری ارائه می‌دهد که باعث می‌شود حتی در سرعت‌های بالاتر ربات، از آسیب‌های پرهزینه به ربات و ابزارها جلوگیری شود.
3- سنسور پنوماتیک با کمک فنر (Pneumatic Spring-Assist)
این سنسور قابلیت حمل تقریبا دو برابر بار نسبت به مدل استاندارد پنوماتیک را دارد، بدون افزایش ابعاد و فضای نصب.
4- سنسور پنوماتیک استیل ضدزنگ (Pneumatic Stainless Steel)
این سنسور تمام ویژگی‌ها و مزایای مدل استاندارد پنوماتیک را داراست، اما با ساختار مقاوم فولاد ضدزنگ که امکان استفاده در محیط‌های خورنده، اتاق‌های تمیز و صنایع غذایی را فراهم می‌کند.
5- سنسور فنر فشرده (Spring-Loaded)
یکی از ویژگی‌های مهم این سنسور، تأمین حفاظت در برابر برخورد در شرایطی است که هوای فشرده در دسترس نباشد.
کلام آخر
سنسور ضربه رباتیک نقش حیاتی در ارتقاء قابلیت‌ها و ایمنی ربات‌های مدرن ایفا می‌کند. این سنسورها تنها ابزارهایی برای تشخیص برخورد نیستند بلکه مانند چشم و گوش ربات عمل می‌کنند و به آنها امکان می‌دهند نیروهای خارجی را درک کنند، واکنش‌های بلادرنگ برای جلوگیری از آسیب نشان دهند و تعامل ایمن‌تری با انسان‌ها و محیط اطراف داشته باشند.
با افزایش پیچیدگی وظایف ربات‌ها، استفاده از سنسور حساسیت به ضربه رباتیک دیگر یک انتخاب ساده نیست، بلکه ضرورتی انکارناپذیر برای هر صنعتی است که به دنبال افزایش کارایی ربات‌ها بدون ایجاد خطر و خسارت است.
پیشرفت‌های آینده در این حوزه با عرضه سنسورهای دقیق‌تر، سریع‌تر و هوشمندتر، افق‌های نوینی را برای ربات‌های خودمختار، تعاملی و بسیار توانمند رقم خواهد زد و به آنها امکان می‌دهد با اطمینان و کارایی بالاتری در دنیای واقعی فعالیت کنند.
برای مطالعه بیشتر شما
What is a Robotic Collision Sensor?
Collision Detection for Robots