بدنه اصلی ربات‌ها (1): ربات‌‌های مفصلی

ربات‌های مفصلی که به آن‌ها بازوی رباتیک مفصلی نیز گفته می‌شود، دارای تمامی اتصالات از نوع چرخشی یا چرخشی تک محوره هستند. این زنجیره از مفاصل چرخشی، آزادی و مهارت بیشتری را در حرکت بازوی رباتیک مفصلی فراهم می‌کند. SCARA و PUMA محبوب‌ترین ربات‌های مفصلی هستند که در خطوط مونتاژ و فرآیندهای بسته‌بندی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بازو‌های رباتیک ثابت و متحرک پیشرفته، از ساده‌ترین و ابتدایی‌ترین بازو‌های رباتیکی به وجود آمده اند که هر کدام فقط در یک جهت قابل حرکت هستند، مانند ربات‌هایی با پایه‌های خطی. رباتی با پایه خطی، فقط دارای مفصل منشوری است. با پیشرفته‌تر شدن بازو‌ها، تعداد مفاصل افزایش می‌یابد. سپس این مفاصل شروع به تغییر می‌کنند. با شروع از یک مفصل منشوری به سه مفصل منشوری می‌رسیم و سپس با هر نوع تغییر، یک مفصل منشوری، جایگزین یک مفصل چرخشی می‌شود.

بازو‌های رباتیکی که دارای اتصالات منشوری هستند، به اجزای زیادی برای فعال‌سازی جفت‌های منشوری نیاز دارند. ربات‌های دکارتی، استوانه‌ای یا کروی و مفصلی همگی در فضای سه‌بعدی کار می‌کنند و می‌توانند به هر نقطه‌ای در فضای کاری برسند. اما تعداد قطعات مورد نیاز برای انجام حرکات مورد نظر بیشتر می‌شود، مانند سیلندرهای هیدرولیک یا پنوماتیک، چیدمان panion-and- rack ، سلنوئیدها و بسیاری از سوییچ‌ها. می‌توان با کاهش تعداد قطعات و افزایش سهولت در حرکت ربات، این حرکات چرخشی را در ربات‌هایی با مفاصل چرخشی ایجاد کرد. کاهش تعداد قطعات، احتمال خرابی ربات را کاهش می‌دهد. با این کار، تنها برنامه‌نویسی ربات‌ها پیچیده‌تر می‌شود.

ساختار ربات مفصلی

پایه ربات استوانه‌ای، دارای یک مفصل چرخشی و دو مفصل منشوری است. پایه ربات کروی، دارای دو مفصل چرخشی و یک مفصل منشوری است. بعد از این دو نوع، پایه ربات بیشتر به عنوان پایه ربات مفصلی یا بازوی رباتیک مفصلی تعمیم می‌یابد که همه این مفاصل، مفاصل چرخشی هستند. هر رباتی با اتصالات چرخشی، در دسته ربات‌های مفصلی قرار می‌گیرد. تعداد قطعات در یک ربات مفصلی می‌تواند از دو تا ده عدد باشد. محورهای مفاصل چرخشی می‌توانند موازی یا عمود بر یکدیگر باشند که برخی از جفت‌ها موازی و برخی دیگر عمود با یکدیگر هستند.

ربات‌های مفصلی دارای پایه‌ای به نام کمر هستند که عمود بر زمین است و قسمت بالایی پایه ربات از طریق یک مفصل چرخشی که در امتداد محور کمر می‌چرخد، به کمر متصل می‌شود. پیوند دیگری نیز از طریق یک مفصل چرخشیِ عمود بر مفصلِ کمر، به کمر متصل می‌شود. مفصلی که بین کمر و شانه ربات مفصلی قرار دارد، ممکن است به عنوان بازو نامیده شود. یک پیوند دیگری نیز از طریق یک مفصل چرخشی موازی با مفصل شانه، به بازو متصل می‌شود. این مفصل با بازو، آرنج ربات مفصلی را تشکیل می‌دهد. در نهایت یک مچ دست نیز به آرنج ربات مفصلی متصل می‌شود. ساختار ربات مفصلی با سه مفصل چرخشی، بسیار شبیه به بازوی انسان است.

در مقالات بعدی با سیستم کنترلی و برنامه‌نویسی ربات‌های مفصلی، بیشتر آشنا خواهید شد.