صنعتی روبوٹ کیا ہے؟

دنیا کا پہلاصنعتی روبوٹ1962 میں ریاستہائے متحدہ میں پیدا ہوئے۔ امریکی انجینئر جارج چارلس ڈیول، جونیئر نے "ایک روبوٹ جو لچکدار طریقے سے تدریس اور پلے بیک کے ذریعے آٹومیشن کا جواب دے سکتا ہے" کی تجویز پیش کی۔ اس کے خیال نے کاروباری شخصیت جوزف فریڈرک اینجلبرگر کے ساتھ ایک چنگاری کو جنم دیا، جو "روبوٹس کے باپ" کے طور پر جانا جاتا ہے، اور اس طرحصنعتی روبوٹ"Unimate (= عالمگیر صلاحیتوں کے ساتھ کام کرنے والا پارٹنر)" کے نام سے پیدا ہوا۔
آئی ایس او 8373 کے مطابق صنعتی روبوٹ صنعتی میدان کے لیے ملٹی جوائنٹ مینیپلیٹر یا ملٹی ڈگری آف فریڈم روبوٹ ہیں۔ صنعتی روبوٹ مکینیکل آلات ہیں جو خود بخود کام انجام دیتے ہیں اور وہ مشینیں ہیں جو مختلف افعال کو حاصل کرنے کے لیے اپنی طاقت اور کنٹرول کی صلاحیتوں پر انحصار کرتی ہیں۔ یہ انسانی حکموں کو قبول کر سکتا ہے یا پہلے سے طے شدہ پروگراموں کے مطابق چل سکتا ہے۔ جدید صنعتی روبوٹ مصنوعی ذہانت کی ٹیکنالوجی کے وضع کردہ اصولوں اور رہنما اصولوں کے مطابق بھی کام کر سکتے ہیں۔
صنعتی روبوٹ کی عام ایپلی کیشنز میں ویلڈنگ، پینٹنگ، اسمبلی، جمع اور جگہ کا تعین (جیسے پیکجنگ، پیلیٹائزنگ اور ایس ایم ٹی)، مصنوعات کا معائنہ اور جانچ وغیرہ شامل ہیں۔ تمام کام کارکردگی، استحکام، رفتار اور درستگی کے ساتھ مکمل کیا جاتا ہے۔
سب سے زیادہ عام طور پر استعمال ہونے والی روبوٹ کنفیگریشنز واضح روبوٹس، SCARA روبوٹس، ڈیلٹا روبوٹس، اور کارٹیشین روبوٹس (اوور ہیڈ روبوٹس یا xyz روبوٹس) ہیں۔ روبوٹ خودمختاری کی مختلف ڈگریوں کی نمائش کرتے ہیں: کچھ روبوٹس کو مخصوص اعمال کو بار بار (دوہرائی جانے والی کارروائیاں) وفاداری، تغیر کے بغیر، اور اعلیٰ درستگی کے ساتھ انجام دینے کا پروگرام بنایا گیا ہے۔ ان اعمال کا تعین پروگرام شدہ معمولات کے ذریعے کیا جاتا ہے جو مربوط کارروائیوں کی ایک سیریز کی سمت، سرعت، رفتار، تنزلی اور فاصلہ بتاتے ہیں۔ دوسرے روبوٹ زیادہ لچکدار ہوتے ہیں، کیونکہ انہیں کسی شے کے مقام یا حتیٰ کہ شے پر انجام دینے والے کام کی نشاندہی کرنے کی ضرورت پڑسکتی ہے۔ مثال کے طور پر، زیادہ درست رہنمائی کے لیے، روبوٹس میں اکثر مشین ویژن کے ذیلی نظام کو اپنے بصری سینسر کے طور پر شامل کیا جاتا ہے، جو طاقتور کمپیوٹرز یا کنٹرولرز سے جڑے ہوتے ہیں۔ مصنوعی ذہانت، یا کوئی بھی چیز جسے مصنوعی ذہانت سمجھ لیا جاتا ہے، جدید صنعتی روبوٹس میں تیزی سے اہم عنصر بنتا جا رہا ہے۔
جارج ڈیول نے سب سے پہلے ایک صنعتی روبوٹ کا تصور پیش کیا اور 1954 میں پیٹنٹ کے لیے درخواست دی۔ (پیٹنٹ 1961 میں دیا گیا تھا)۔ 1956 میں، ڈیول اور جوزف اینجلبرجر نے مل کر یونیمیشن کی بنیاد رکھی، جو ڈیول کے اصل پیٹنٹ پر مبنی تھی۔ 1959 میں، یونی میشن کا پہلا صنعتی روبوٹ ریاستہائے متحدہ میں پیدا ہوا، جس نے روبوٹ کی ترقی کے ایک نئے دور کا آغاز کیا۔ Unimation نے بعد میں اپنی ٹیکنالوجی کاواساکی ہیوی انڈسٹریز اور GKN کو بالترتیب جاپان اور برطانیہ میں Unimates صنعتی روبوٹ تیار کرنے کا لائسنس دیا۔ کچھ عرصے کے لیے، یونیمیشن کا واحد مدمقابل اوہائیو، USA میں Cincinnati Milacron Inc. تاہم، 1970 کی دہائی کے آخر میں، یہ صورتحال بنیادی طور پر اس وقت بدل گئی جب کئی بڑے جاپانی گروہوں نے اسی طرح کے صنعتی روبوٹس تیار کرنا شروع کر دیے۔ صنعتی روبوٹس نے یورپ میں کافی تیزی سے آغاز کیا، اور ABB Robotics اور KUKA Robotics نے 1973 میں روبوٹس کو مارکیٹ میں لایا۔ 1970 کی دہائی کے آخر میں، روبوٹکس میں دلچسپی بڑھ رہی تھی، اور بہت سی امریکی کمپنیاں اس میدان میں داخل ہوئیں، جن میں جنرل الیکٹرک اور جنرل موٹرز جیسی بڑی کمپنیاں شامل تھیں (جن کا جاپان کے FANUC کے ساتھ مشترکہ منصوبہ FANUC کی طرف سے Robotics کے ذریعے بنایا گیا تھا)۔ امریکی اسٹارٹ اپس میں آٹومیٹکس اور ماہر ٹیکنالوجی شامل تھے۔ 1984 میں روبوٹکس بوم کے دوران، Unimation کو Westinghouse Electric نے 107 ملین ڈالر میں حاصل کیا تھا۔ ویسٹنگ ہاؤس نے 1988 میں فرانس میں Stäubli Faverges SCA کو Unimation فروخت کیا، جو اب بھی عام صنعتی اور کلین روم ایپلی کیشنز کے لیے واضح روبوٹ بناتا ہے، اور یہاں تک کہ 2004 کے آخر میں بوش کا روبوٹکس ڈویژن حاصل کر لیا۔

پیرامیٹرز کی وضاحت کریں محوروں کی تعداد میں ترمیم کریں - جہاز میں کہیں بھی جانے کے لیے دو محوروں کی ضرورت ہوتی ہے۔ خلا میں کہیں بھی جانے کے لیے تین محوروں کی ضرورت ہوتی ہے۔ آخری بازو (یعنی کلائی) کی نشاندہی کو مکمل طور پر کنٹرول کرنے کے لیے، مزید تین محور (پین، پچ، اور رول) کی ضرورت ہے۔ کچھ ڈیزائن (جیسے SCARA روبوٹ) قیمت، رفتار اور درستگی کے لیے حرکت کی قربانی دیتے ہیں۔ آزادی کی ڈگریاں - عام طور پر محوروں کی تعداد کے برابر۔ کام کرنے والا لفافہ - خلا میں وہ علاقہ جہاں روبوٹ پہنچ سکتا ہے۔ Kinematics - روبوٹ کے سخت جسمانی عناصر اور جوڑوں کی اصل ترتیب، جو روبوٹ کی تمام ممکنہ حرکات کا تعین کرتی ہے۔ روبوٹ کینیمیٹکس کی اقسام میں آرٹیکلیولیٹڈ، کارڈینک، متوازی، اور SCARA شامل ہیں۔ صلاحیت یا بوجھ کی گنجائش - روبوٹ کتنا وزن اٹھا سکتا ہے۔ رفتار - روبوٹ کتنی جلدی اپنی آخری بازو کی پوزیشن کو پوزیشن میں لے سکتا ہے۔ اس پیرامیٹر کو ہر ایک محور کی کونیی یا لکیری رفتار کے طور پر، یا ایک جامع رفتار کے طور پر بیان کیا جا سکتا ہے، جس کا مطلب آخری بازو کی رفتار کے لحاظ سے ہے۔ ایکسلریشن - ایک محور کتنی تیزی سے تیز ہو سکتا ہے۔ یہ ایک محدود عنصر ہے، کیونکہ ہو سکتا ہے روبوٹ اپنی زیادہ سے زیادہ رفتار تک پہنچنے کے قابل نہ ہو جب مختصر چالوں یا پیچیدہ راستوں کو بار بار سمت کی تبدیلیوں کے ساتھ انجام دے سکے۔ درستگی - روبوٹ مطلوبہ پوزیشن پر کتنا قریب پہنچ سکتا ہے۔ درستگی کی پیمائش کی جاتی ہے کہ روبوٹ کی مطلق پوزیشن مطلوبہ پوزیشن سے کتنی دور ہے۔ درستگی کو بیرونی سینسنگ ڈیوائسز جیسے وژن سسٹمز یا انفراریڈ استعمال کرکے بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ تولیدی صلاحیت - ایک روبوٹ کتنی اچھی طرح سے پروگرام شدہ پوزیشن پر واپس آتا ہے۔ یہ درستگی سے مختلف ہے۔ اسے ایک مخصوص XYZ پوزیشن پر جانے کے لیے کہا جا سکتا ہے اور یہ اس پوزیشن کے صرف 1 ملی میٹر کے اندر جاتا ہے۔ یہ درستگی کا مسئلہ ہے اور اسے انشانکن کے ساتھ درست کیا جا سکتا ہے۔ لیکن اگر اس پوزیشن کو کنٹرولر میموری میں پڑھایا اور محفوظ کیا جاتا ہے، اور یہ ہر بار پڑھائی گئی پوزیشن کے 0.1 ملی میٹر کے اندر واپس آجاتا ہے، تو اس کی تکرار کی صلاحیت 0.1 ملی میٹر کے اندر ہے۔ درستگی اور دہرانے کی صلاحیت بہت مختلف میٹرکس ہیں۔ ریپیٹیبلٹی عام طور پر روبوٹ کے لیے سب سے اہم تصریح ہوتی ہے اور درستگی اور درستگی کے حوالے سے - پیمائش میں "صحت" سے ملتی جلتی ہے۔ ISO 9283[8] درستگی اور دہرانے کی صلاحیت کی پیمائش کے طریقے قائم کرتا ہے۔ عام طور پر، روبوٹ کو کئی بار پڑھائی گئی پوزیشن پر بھیجا جاتا ہے، ہر بار چار دوسری پوزیشنوں پر جا کر پڑھائی گئی پوزیشن پر واپس آتا ہے، اور غلطی کی پیمائش کی جاتی ہے۔ اس کے بعد ریپیٹ ایبلٹی کو تین جہتوں میں ان نمونوں کے معیاری انحراف کے طور پر شمار کیا جاتا ہے۔ ایک عام روبوٹ میں یقیناً پوزیشن کی غلطیاں ہوسکتی ہیں جو دہرانے کی صلاحیت سے زیادہ ہوتی ہیں، اور یہ پروگرامنگ کا مسئلہ ہوسکتا ہے۔ مزید برآں، کام کے لفافے کے مختلف حصوں میں دہرانے کی صلاحیت مختلف ہوگی، اور رفتار اور پے لوڈ کے ساتھ تکرار کی صلاحیت بھی مختلف ہوگی۔ ISO 9283 واضح کرتا ہے کہ درستگی اور تکرار کی صلاحیت کو زیادہ سے زیادہ رفتار اور زیادہ سے زیادہ پے لوڈ پر ناپا جائے۔ تاہم، اس سے مایوسی کے اعداد و شمار پیدا ہوتے ہیں، کیونکہ روبوٹ کی درستگی اور دوبارہ ہونے کی صلاحیت ہلکے بوجھ اور رفتار پر بہت بہتر ہوگی۔ صنعتی عمل میں تکرار کی صلاحیت ٹرمینیٹر کی درستگی سے بھی متاثر ہوتی ہے (جیسے گرپر) اور یہاں تک کہ گریپر پر موجود "انگلیوں" کے ڈیزائن سے بھی جو چیز کو پکڑنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، اگر روبوٹ اپنے سر سے سکرو اٹھاتا ہے، تو اسکرو بے ترتیب زاویہ پر ہوسکتا ہے۔ اس کے بعد سکرو کو اسکرو ہول میں ڈالنے کی کوششوں کے ناکام ہونے کا امکان ہے۔ اس طرح کے حالات کو "لیڈ ان فیچرز" کے ذریعے بہتر بنایا جا سکتا ہے، جیسے کہ سوراخ کے داخلی دروازے کو ٹیپرڈ (چمفرڈ) بنانا۔ موشن کنٹرول - کچھ ایپلی کیشنز کے لیے، جیسے کہ سادہ چننے اور جگہ بنانے کے لیے، روبوٹ کو صرف پہلے سے پڑھائی جانے والی محدود تعداد کے درمیان آگے پیچھے جانے کی ضرورت ہوتی ہے۔ زیادہ پیچیدہ ایپلی کیشنز، جیسے ویلڈنگ اور پینٹنگ (اسپرے پینٹنگ) کے لیے، حرکت کو ایک مخصوص سمت اور رفتار سے خلا میں راستے کے ساتھ لگاتار کنٹرول کیا جانا چاہیے۔ طاقت کا منبع - کچھ روبوٹ الیکٹرک موٹرز استعمال کرتے ہیں، دوسرے ہائیڈرولک ایکچویٹرز استعمال کرتے ہیں۔ پہلا تیز ہے، بعد والا زیادہ طاقتور ہے اور پینٹنگ جیسی ایپلی کیشنز کے لیے مفید ہے جہاں چنگاریاں دھماکے کا سبب بن سکتی ہیں۔ تاہم، بازو کے اندر کم دباؤ والی ہوا آتش گیر بخارات اور دیگر آلودگیوں کے داخل ہونے سے روکتی ہے۔ ڈرائیو - کچھ روبوٹ موٹرز کو گیئرز کے ذریعے جوڑوں سے جوڑتے ہیں۔ دوسروں کے پاس موٹرز براہ راست جوڑوں سے جڑی ہوئی ہیں (براہ راست ڈرائیو)۔ گیئرز کے استعمال کے نتیجے میں قابل پیمائش "بیکلاش" ہوتا ہے، جو کہ محور کی آزادانہ حرکت ہے۔ چھوٹے روبوٹ بازو اکثر تیز رفتار، کم ٹارک والی ڈی سی موٹرز استعمال کرتے ہیں، جن کے لیے عام طور پر زیادہ گیئر ریشوز کی ضرورت ہوتی ہے، جس میں ردعمل کا نقصان ہوتا ہے، اور ایسی صورتوں میں ہارمونک گیئر کم کرنے والے اکثر اس کی بجائے استعمال کیے جاتے ہیں۔ تعمیل - یہ زاویہ یا فاصلے کی مقدار کا ایک پیمانہ ہے جو روبوٹ کے محور پر لاگو ہونے والی قوت حرکت کر سکتی ہے۔ تعمیل کی وجہ سے، روبوٹ زیادہ سے زیادہ پے لوڈ لے جانے پر تھوڑا سا نیچے چلے گا جب کہ کوئی پے لوڈ نہ ہونے کے مقابلے میں۔ تعمیل ان حالات میں اووررن کی مقدار کو بھی متاثر کرتی ہے جہاں ایک اعلی پے لوڈ کے ساتھ ایکسلریشن کو کم کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔