စက်မှုစက်ရုပ်ဆိုတာဘာလဲ။

ကမ္ဘာ့ပထမဆုံးပါ။စက်မှုစက်ရုပ်အမေရိကန်ပြည်ထောင်စုတွင် 1962 ခုနှစ်တွင်မွေးဖွားခဲ့သည်။ အမေရိကန်အင်ဂျင်နီယာ George Charles Devol, Jr. သည် "သင်ကြားခြင်းနှင့်ပြန်ဖွင့်ခြင်းမှတဆင့်အလိုအလျောက်စနစ်သို့ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်တုံ့ပြန်နိုင်သောစက်ရုပ်" ကိုအဆိုပြုခဲ့သည်။ သူ၏စိတ်ကူးသည် “စက်ရုပ်များ၏ဖခင်” ဟုလူသိများသော စွန့်ဦးတီထွင် Joseph Frederick Engelberger နှင့် မီးတောက်စေခဲ့ပြီး၊စက်မှုစက်ရုပ်“Unimate (= စကြဝဠာ စွမ်းရည်ရှိသော လက်တွဲဖော်)” ဟူ၍ မွေးဖွားခဲ့သည်။
ISO 8373 အရ စက်မှုလုပ်ငန်းသုံး စက်ရုပ်များသည် စက်မှုနယ်ပယ်အတွက် Multi-joint manipulators သို့မဟုတ် multi-degree-of-freedom robots များဖြစ်သည်။ စက်မှုစက်ရုပ်များသည် အလိုအလျောက်လုပ်ဆောင်ပေးသည့် စက်ကိရိယာများဖြစ်ပြီး အမျိုးမျိုးသောလုပ်ငန်းဆောင်တာများအောင်မြင်ရန် ၎င်းတို့၏ကိုယ်ပိုင်ပါဝါနှင့် ထိန်းချုပ်မှုစွမ်းရည်များကို အားကိုးသည့် စက်များဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် လူသား၏ အမိန့်များကို လက်ခံနိုင်သည် သို့မဟုတ် ကြိုတင် အစီအစဉ်ချထားသည့် ပရိုဂရမ်များအတိုင်း လုပ်ဆောင်နိုင်သည်။ ခေတ်မီစက်ရုပ်များသည် ဉာဏ်ရည်တုနည်းပညာဖြင့် ရေးဆွဲထားသော စည်းမျဉ်းများနှင့် လမ်းညွှန်ချက်များအတိုင်း လုပ်ဆောင်နိုင်သည်။
စက်မှုစက်ရုပ်များ၏ သာမာန်အသုံးပြုမှုများတွင် ဂဟေဆော်ခြင်း၊ ပန်းချီဆွဲခြင်း၊ စုဝေးခြင်း၊ စုဆောင်းခြင်းနှင့် နေရာချထားခြင်း (ထိုကဲ့သို့သော ထုပ်ပိုးခြင်း၊ အလွှာချခြင်းနှင့် SMT)၊ ထုတ်ကုန်စစ်ဆေးခြင်းနှင့် စမ်းသပ်ခြင်း စသည်တို့ ပါဝင်သည်။ အလုပ်အားလုံးကို ထိရောက်မှု၊ တာရှည်ခံမှု၊ မြန်ဆန်မှုနှင့် တိကျမှုတို့ဖြင့် ပြီးမြောက်သည်။
အသုံးအများဆုံး စက်ရုပ်ပုံစံဖွဲ့စည်းပုံများသည် ပီပြင်သောစက်ရုပ်များ၊ SCARA စက်ရုပ်များ၊ မြစ်ဝကျွန်းပေါ်စက်ရုပ်များနှင့် Cartesian စက်ရုပ်များ (ခေါင်းပေါ်စက်ရုပ်များ သို့မဟုတ် xyz စက်ရုပ်များ) ဖြစ်သည်။ စက်ရုပ်များသည် ကိုယ်ပိုင်အုပ်ချုပ်ခွင့်၏ ဒီဂရီအမျိုးမျိုးကို ပြသသည်- အချို့သော စက်ရုပ်များသည် သီးခြားလုပ်ဆောင်ချက်များ (ထပ်တလဲလဲလုပ်ဆောင်မှုများ) ကို သစ္စာရှိရှိ၊ ကွဲလွဲမှုမရှိဘဲ၊ တိကျမှုမြင့်မားစွာဖြင့် လုပ်ဆောင်ရန် အစီအစဉ်ဆွဲထားသည်။ ဤလုပ်ဆောင်ချက်များကို ပေါင်းစပ်လုပ်ဆောင်မှုတစ်ခု၏ ဦးတည်ချက်၊ အရှိန်အဟုန်၊ အရှိန်၊ အရှိန်လျော့ခြင်းနှင့် အကွာအဝေးကို သတ်မှတ်ပေးသည့် ပရိုဂရမ်လုပ်ရိုးလုပ်စဉ်များမှ ဆုံးဖြတ်သည်။ အခြားစက်ရုပ်များသည် အရာဝတ္ထုတစ်ခု၏တည်နေရာကို ခွဲခြားသတ်မှတ်ရန် လိုအပ်နိုင်သောကြောင့် သို့မဟုတ် အရာဝတ္တုတွင် လုပ်ဆောင်ရမည့်တာဝန်ကိုပင် လိုအပ်နိုင်သောကြောင့် အခြားစက်ရုပ်များသည် ပိုမိုပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ ပိုမိုတိကျသောလမ်းညွှန်မှုအတွက်၊ စက်ရုပ်များသည် ၎င်းတို့၏အမြင်အာရုံခံကိရိယာများအဖြစ်၊ အားကောင်းသောကွန်ပျူတာများ သို့မဟုတ် ထိန်းချုပ်ကိရိယာများနှင့်ချိတ်ဆက်ထားသည့် စက်ရူပါရုံခွဲစနစ်များ ပါဝင်လေ့ရှိသည်။ Artificial Intelligence သို့မဟုတ် Artificial Intelligence ဟု မှားယွင်းသော မည်သည့်အရာမဆို သည် ခေတ်မီစက်ရုပ်စက်ရုပ်များ တွင် အရေးပါသောအချက်တစ်ခု ဖြစ်လာသည်။
George Devol သည် စက်မှုစက်ရုပ်အယူအဆကို ပထမဆုံးအဆိုပြုပြီး 1954 ခုနှစ်တွင် မူပိုင်ခွင့်လျှောက်ထားခဲ့သည်။ (မူပိုင်ခွင့်ကို 1961 ခုနှစ်တွင် ခွင့်ပြုခဲ့သည်)။ 1956 ခုနှစ်တွင် Devol နှင့် Joseph Engelberger သည် Devol ၏မူရင်းမူပိုင်ခွင့်ကိုအခြေခံ၍ Unimation ကို ပူးတွဲတည်ထောင်ခဲ့သည်။ 1959 ခုနှစ်တွင် Unimation ၏ပထမဆုံးစက်ရုပ်စက်ရုပ်ကိုအမေရိကန်ပြည်ထောင်စုတွင်မွေးဖွားခဲ့ပြီးစက်ရုပ်ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုခေတ်သစ်ကိုစတင်ခဲ့သည်။ Unimates သည် ဂျပန်နှင့် United Kingdom တို့တွင် Unimates စက်မှုလုပ်ငန်းသုံး စက်ရုပ်များကို ထုတ်လုပ်ရန် ၎င်း၏နည်းပညာကို Kawasaki Heavy Industries နှင့် GKN သို့ လိုင်စင်ထုတ်ပေးခဲ့သည်။ အချိန်အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ၊ Unimation ၏ တစ်ခုတည်းသောပြိုင်ဘက်မှာ အမေရိကန်နိုင်ငံ အိုဟိုင်းယိုးပြည်နယ်ရှိ Cincinnati Milacron Inc. ဖြစ်သည်။ သို့သော်လည်း ၁၉၇၀ ပြည့်လွန်နှစ်များနှောင်းပိုင်းတွင်၊ ဂျပန်လုပ်ငန်းစုကြီးများစွာသည် အလားတူစက်ရုပ်စက်ရုပ်များကို ထုတ်လုပ်လာပြီးနောက် ယင်းအခြေအနေသည် အခြေခံအားဖြင့် ပြောင်းလဲသွားခဲ့သည်။ စက်မှုစက်ရုပ်များသည် ဥရောပတွင် လျင်မြန်စွာ ထွက်ပေါ်လာခဲ့ပြီး ABB Robotics နှင့် KUKA Robotics တို့သည် 1973 ခုနှစ်တွင် စက်ရုပ်များကို စျေးကွက်သို့ ယူဆောင်လာခဲ့သည်။ 1970 ခုနှစ်များနှောင်းပိုင်းတွင် စက်ရုပ်များကို စိတ်ဝင်စားမှု တိုးပွားလာကာ General Electric နှင့် General Motors ကဲ့သို့သော ကုမ္ပဏီကြီးများ (ဂျပန် FANUC စက်ရုပ်နှင့် ဖက်စပ်ဖွဲ့စည်းထားသော FANUC) အပါအဝင် အမေရိကန်ကုမ္ပဏီများသည် လုပ်ငန်းနယ်ပယ်သို့ ဝင်ရောက်ခဲ့ကြသည်။ American startup များတွင် Automatix နှင့် Adept Technology တို့ ပါဝင်သည်။ 1984 ခုနှစ်တွင် စက်ရုပ်များ ထွန်းကားလာချိန်တွင် Unimation ကို Westinghouse Electric မှ $107 million ဖြင့် ဝယ်ယူခဲ့သည်။ Westinghouse သည် Unimation ကို ပြင်သစ်ရှိ Stäubli Faverges SCA သို့ 1988 ခုနှစ်တွင် ရောင်းချခဲ့ပြီး၊ ၎င်းသည် ယေဘူယျစက်မှုလုပ်ငန်းနှင့် cleanroom အပလီကေးရှင်းများအတွက် သပ်ရပ်သောစက်ရုပ်များကို ဖန်တီးနေဆဲဖြစ်ပြီး Bosch ၏ စက်ရုပ်ဌာနခွဲကို 2004 ခုနှစ်နှောင်းပိုင်းတွင်ပင် ရယူခဲ့သည်။

ကန့်သတ်ချက်များ သတ်မှတ်ပါ Axes အရေအတွက်ကို တည်းဖြတ်ပါ – လေယာဉ်တစ်စီး၏ မည်သည့်နေရာတွင်မဆို ရရှိရန် ပုဆိန်နှစ်ချောင်း လိုအပ်ပါသည်။ အာကာသအတွင်း မည်သည့်နေရာသို့မဆို ရောက်ရှိရန် ပုဆိန်သုံးချောင်း လိုအပ်သည်။ အဆုံးလက်မောင်း (ဆိုလိုသည်မှာ လက်ကောက်ဝတ်) ၏ညွှန်ပြမှုကို အပြည့်အဝထိန်းချုပ်ရန်အတွက် နောက်ထပ်ပုဆိန်သုံးချောင်း (ဒယ်အိုး၊ အစေးနှင့် လိပ်) လိုအပ်သည်။ အချို့သော ဒီဇိုင်းများ (ဥပမာ SCARA စက်ရုပ်များ) သည် ကုန်ကျစရိတ်၊ မြန်နှုန်းနှင့် တိကျမှုအတွက် စွန့်စားလုပ်ဆောင်သည်။ လွတ်လပ်မှုဒီဂရီ - အများအားဖြင့် ပုဆိန်အရေအတွက်နှင့် တူညီသည်။ အလုပ်စာအိတ် – စက်ရုပ်လက်လှမ်းမီနိုင်သော ဧရိယာ။ Kinematics - စက်ရုပ်၏ တောင့်တင်းသော ခန္ဓာကိုယ်အစိတ်အပိုင်းများနှင့် အဆစ်များ ၏ တကယ့်ဖွဲ့စည်းပုံသည် စက်ရုပ်လှုပ်ရှားမှုအားလုံးကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည်။ စက်ရုပ်ရုပ်ပုံသဏ္ဍာန် အမျိုးအစားများမှာ ပီပြင်သော၊ ကာဒါနစ်၊ အပြိုင်နှင့် SCARA တို့ ပါဝင်သည်။ စွမ်းရည် သို့မဟုတ် ဝန်ခံနိုင်မှု – စက်ရုပ်သည် အလေးချိန်မည်မျှ မြှင့်တင်နိုင်သည်။ အရှိန်- စက်ရုပ်သည် ၎င်း၏ လက်မောင်း အနေအထားကို မည်မျှ လျင်မြန်စွာ အနေအထားသို့ ရောက်အောင် ဆောင်ရွက်နိုင်မည်နည်း။ ဤပါရာမီတာကို ဝင်ရိုးတစ်ခုစီ၏ ထောင့်ကွေး သို့မဟုတ် မျဉ်းဖြောင့်အလျင်အဖြစ် သတ်မှတ်နိုင်သည်၊ သို့မဟုတ် ပေါင်းစပ်အလျင်အဖြစ်၊ အဆုံးလက်မောင်းအလျင်၏ သတ်မှတ်ချက်များတွင် အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုနိုင်သည်။ Acceleration – ဝင်ရိုးတစ်ခုက ဘယ်လောက်မြန်မြန် အရှိန်မြှင့်နိုင်မလဲ။ စက်ရုပ်သည် တိုတောင်းသောရွေ့လျားမှုများ သို့မဟုတ် ရှုပ်ထွေးသောလမ်းကြောင်းများကို မကြာခဏဦးတည်ချက်ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် စက်ရုပ်သည် ၎င်း၏အမြင့်ဆုံးအလျင်သို့ မရောက်နိုင်သဖြင့် ၎င်းသည် ကန့်သတ်ချက်တစ်ခုဖြစ်သည်။ တိကျမှု – စက်ရုပ်သည် အလိုရှိသော အနေအထားသို့ ရောက်အောင် မည်မျှနီးကပ်နိုင်သည် ။ စက်ရုပ်၏ ပကတိအနေအထားသည် အလိုရှိသော အနေအထားနှင့် မည်မျှအကွာအဝေးမှ တိကျမှုကို တိုင်းတာသည်။ အမြင်အာရုံစနစ်များ သို့မဟုတ် အနီအောက်ရောင်ခြည်ကဲ့သို့သော ပြင်ပအာရုံခံကိရိယာများကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် တိကျမှုကို မြှင့်တင်နိုင်ပါသည်။ မျိုးပွားနိုင်မှု – စက်ရုပ်တစ်ရုပ်သည် ပရိုဂရမ်ပြုလုပ်ထားသော အနေအထားသို့ မည်မျှ ကောင်းမွန်စွာ ပြန်သွားနိုင်သည်။ ၎င်းသည် တိကျမှုနှင့် ကွဲပြားသည်။ အချို့သော XYZ အနေအထားသို့ သွားရန် အကြောင်းကြားနိုင်ပြီး ၎င်းသည် ထိုအနေအထား၏ 1 မီလီမီတာအတွင်းသာ ရောက်သွားနိုင်သည်။ ၎င်းသည် တိကျမှုပြဿနာဖြစ်ပြီး ချိန်ညှိမှုဖြင့် ပြုပြင်နိုင်သည်။ သို့သော် ထိုအနေအထားကို ထိန်းချုပ်ကိရိယာမှတ်ဉာဏ်တွင် သင်ကြားပြီး သိမ်းဆည်းထားပြီး တစ်ကြိမ်လျှင် သင်ကြားသည့်အနေအထား၏ 0.1 မီလီမီတာအတွင်း ပြန်လည်ရောက်ရှိပါက၊ ၎င်း၏ ထပ်တလဲလဲနိုင်မှုသည် 0.1 မီလီမီတာအတွင်း ဖြစ်သည်။ တိကျမှုနှင့် ထပ်တလဲလဲနိုင်မှုတို့သည် အလွန်ကွဲပြားသော တိုင်းတာမှုဖြစ်သည်။ ထပ်တလဲလဲနိုင်မှုသည် များသောအားဖြင့် စက်ရုပ်တစ်ရုပ်အတွက် အရေးကြီးဆုံး သတ်မှတ်ချက်ဖြစ်ပြီး တိကျမှုနှင့် တိကျမှုကို ကိုးကား၍ တိုင်းတာခြင်းတွင် "တိကျမှု" နှင့် ဆင်တူသည်။ ISO 9283[8] သည် တိကျမှုနှင့် ထပ်တလဲလဲဖြစ်နိုင်မှုကို တိုင်းတာရန် နည်းလမ်းများကို ချမှတ်ထားသည်။ ပုံမှန်အားဖြင့်၊ စက်ရုပ်အား သင်ကြားသည့် အနေအထားသို့ အကြိမ်များစွာ စေလွှတ်ပြီး၊ အခြား ရာထူးလေးခုသို့ သွားကာ သင်ကြားသည့် အနေအထားသို့ ပြန်သွားသည့်အခါတိုင်း၊ အမှားကို တိုင်းတာသည်။ ထို့နောက် ထပ်တလဲလဲဖြစ်နိုင်မှုကို အတိုင်းအတာသုံးပိုင်းဖြင့် ဤနမူနာများ၏ စံသွေဖည်မှုအဖြစ် တွက်ချက်သည်။ ပုံမှန်စက်ရုပ်တစ်ရုပ်တွင် ထပ်ခါထပ်ခါဖြစ်နိုင်မှုထက်ကျော်လွန်သည့် အနေအထားအမှားများရှိနေနိုင်ပြီး၊ ၎င်းမှာ ပရိုဂရမ်းမင်းပြဿနာတစ်ခုဖြစ်နိုင်သည်။ ထို့အပြင်၊ အလုပ်စာအိတ်၏ မတူညီသော အစိတ်အပိုင်းများသည် ထပ်ခါထပ်ခါပြုလုပ်နိုင်မှု ကွဲပြားမည်ဖြစ်ပြီး ထပ်တလဲလဲလုပ်ဆောင်နိုင်မှုသည် မြန်နှုန်းနှင့် ပေးချေမှုတို့နှင့်အတူ ကွဲပြားမည်ဖြစ်သည်။ ISO 9283 သည် တိကျမှုနှင့် ထပ်တလဲလဲဖြစ်နိုင်မှုကို အမြင့်ဆုံးမြန်နှုန်းနှင့် အမြင့်ဆုံး payload တွင် တိုင်းတာသတ်မှတ်သည်။ သို့သော်လည်း စက်ရုပ်၏ တိကျမှုနှင့် ထပ်တလဲလဲလုပ်ဆောင်နိုင်မှုသည် ပိုမိုပေါ့ပါးသော ဝန်နှင့်အမြန်နှုန်းများတွင် များစွာပိုကောင်းမည်ဖြစ်သောကြောင့် ၎င်းသည် အဆိုးမြင်သောဒေတာကို ထုတ်လုပ်ပေးပါသည်။ စက်မှုလုပ်ငန်းစဉ်များတွင် ထပ်တလဲလဲလုပ်ဆောင်နိုင်မှုသည် terminator (ဥပမာ gripper) ၏တိကျမှုနှင့် အရာဝတ္တုကိုဆုပ်ကိုင်ရန်အသုံးပြုသည့် gripper ပေါ်ရှိ "လက်ချောင်းများ" ၏ဒီဇိုင်းကြောင့်လည်း ထိခိုက်ပါသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ စက်ရုပ်သည် ၎င်း၏ဦးခေါင်းမှဝက်အူကို ကောက်ယူပါက၊ ဝက်အူသည် ကျပန်းထောင့်တွင် ရှိနေနိုင်သည်။ ဝက်အူအပေါက်ထဲသို့ ဝက်အူကိုထည့်ရန် နောက်ဆက်တွဲကြိုးပမ်းမှုများမှာ မအောင်မြင်နိုင်ပေ။ ယင်းကဲ့သို့သော အခြေအနေများကို အပေါက်၏ဝင်ပေါက်ကို သွယ်လျ (ချမ်ဖာထားသော) ပြုလုပ်ခြင်းကဲ့သို့သော “ခဲ-ဝင်အင်္ဂါရပ်များ” ဖြင့် မြှင့်တင်နိုင်ပါသည်။ ရွေ့လျားမှုထိန်းချုပ်ရေး - ရိုးရှင်းသောရွေးချယ်ခြင်းနှင့် နေရာတပ်ဆင်ခြင်းလုပ်ငန်းစဥ်အချို့အပလီကေးရှင်းများအတွက်၊ စက်ရုပ်သည် ကြိုတင်သင်ကြားထားသည့် အရေအတွက်ကန့်သတ်ထားသည့်နေရာများကြားတွင် အသွားအပြန်လိုအပ်သည်။ ဂဟေဆော်ခြင်းနှင့် ပန်းချီဆွဲခြင်း (မှုတ်ဆေးရေးခြင်း) ကဲ့သို့သော ပိုမိုရှုပ်ထွေးသောအသုံးချပရိုဂရမ်များအတွက်၊ သတ်မှတ်ထားသော လမ်းကြောင်းနှင့် အရှိန်ဖြင့် အာကာသအတွင်း ရွေ့လျားမှုကို စဉ်ဆက်မပြတ် ထိန်းချုပ်ရမည်ဖြစ်သည်။ ပါဝါရင်းမြစ် – အချို့သော စက်ရုပ်များသည် လျှပ်စစ်မော်တာများကို အသုံးပြုကြပြီး အချို့မှာ ဟိုက်ဒရောလစ်အက်စစ်စက်များကို အသုံးပြုကြသည်။ ယခင်သည် ပိုမြန်သည်၊ နောက်တစ်ခုက ပိုအားကောင်းပြီး မီးပွားများ ပေါက်ကွဲစေနိုင်သည့် ပန်းချီဆွဲခြင်းကဲ့သို့သော အပလီကေးရှင်းများအတွက် အသုံးဝင်သည်။ သို့သော်လည်း လက်အတွင်းရှိ ဖိအားနည်းလေသည် မီးလောင်လွယ်သော အငွေ့များနှင့် အခြားညစ်ညမ်းပစ္စည်းများ ဝင်ရောက်မှုကို တားဆီးပေးသည်။ Drive – အချို့သော စက်ရုပ်များသည် မော်တာများကို ဂီယာများမှတစ်ဆင့် အဆစ်များနှင့် ချိတ်ဆက်ပေးသည်။ အခြားမော်တာများသည် အဆစ်များ (direct drive) နှင့် တိုက်ရိုက်ချိတ်ဆက်ထားသည်။ ဂီယာများအသုံးပြုခြင်းသည် ဝင်ရိုးတစ်ခု၏လွတ်လပ်စွာရွေ့လျားမှုကို တိုင်းတာနိုင်သော “တုံ့ပြန်မှု” ကိုဖြစ်ပေါ်စေသည်။ သေးငယ်သော စက်ရုပ်လက်မောင်းများသည် အရှိန်မြင့်၍ ရုန်းအားနိမ့်သော DC မော်တာများကို မကြာခဏ အသုံးပြုလေ့ရှိကြပြီး၊ များသောအားဖြင့် တုံ့ပြန်မှု၏အားနည်းချက်ရှိသည့် ဂီယာအချိုးပိုမြင့်သော မြန်နှုန်းမြင့် DC မော်တာများကို အသုံးပြုကြပြီး ထိုသို့သောအခြေအနေမျိုးတွင် ဟာမိုနီဂီယာလျှော့ကိရိယာများကို မကြာခဏအသုံးပြုကြသည်။ လိုက်နာမှု - ဤသည်မှာ စက်ရုပ်၏ ဝင်ရိုးတစ်ခုသို့ သက်ရောက်သည့် အင်အားတစ်ခု ရွေ့လျားနိုင်သော ထောင့်ပမာဏ သို့မဟုတ် အကွာအဝေးကို တိုင်းတာခြင်းဖြစ်သည်။ လိုက်လျောညီထွေရှိခြင်းကြောင့် စက်ရုပ်သည် အမြင့်ဆုံး payload ကို ထမ်းသည့်အခါတွင် ဝန်အားမထမ်းသည့်အချိန်ထက် အနည်းငယ်နိမ့်သွားမည်ဖြစ်သည်။ လိုက်လျောညီထွေမှု သည် မြင့်မားသော ဝန်အားဖြင့် အရှိန်လျှော့ရန် လိုအပ်သည့် အခြေအနေများတွင် လွန်လွန်ကဲသော ပမာဏကိုလည်း သက်ရောက်မှုရှိပါသည်။