🚵🏻 🧛🏾 🛑 तीन अक्ष रोबोट 🚃 👨‍🎨 🎐

लेखक: निकोलाई खाबरोव

"रोबोट" सुनने वाले बहुत से लोग, किसी प्रकार के ह्युमनोइड डिवाइस का प्रतिनिधित्व करते हैं। हालांकि, रोबोट हमेशा ऐसा नहीं दिखता है। कभी-कभी एक रोबोट बस एक "स्मार्ट मशीन" होता है जो विभिन्न चीजों के निर्माण में सक्षम होता है। आइए देखें कि ऐसे रोबोट की कौन सी किस्में मौजूद हैं, उन्हें कैसे लागू किया जा सकता है और विभिन्न चीजों को बनाने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है।

पहली रोबोट मशीन

इस तरह के पहले रोबोट में से एक को 1804 में बनाया गया था - एक जेकक्वार्ड लूम, जिसे पंच कार्ड का उपयोग करके विभिन्न पैटर्न के साथ कपड़े बनाने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है, जिसे हम दाईं ओर देखते हैं:

इस तरह के एक छिद्रित कार्ड को मशीन में डाला गया था और इसके लिए थ्रेड खींचने का क्रम निर्धारित किया गया था, जिसके कारण मशीन ने कपड़े को उपयुक्त पैटर्न के साथ बनाया। पंच कार्ड बदलने से आपको एक ही मशीन पर एक अलग पैटर्न मिल सकता है।

सीएनसी मशीन

और बाद में, संख्यात्मक नियंत्रण (सीएनसी, या सीएनसी) वाली

मशीनें दिखाई दीं: ऐसी मशीनें आपको उपकरण की सहायता से विभिन्न चीजों को बनाने की अनुमति देती हैं, जो तीन दिशाओं में चलती मशीन के अक्ष पर पहने जाते हैं - एक्सिस, वाई और जेड के साथ।

मिलिंग मशीन

इस तरह की सबसे आम मशीनों में से एक मिलिंग है, जो आपको धातुओं, प्लेक्सिग्लास या लकड़ी को संसाधित करने की अनुमति देती है। मशीन में आप उपयुक्त सामग्री से एक वर्कपीस रख सकते हैं, और इसमें से, कार्यक्रम के आधार पर, आपको अलग-अलग चीजें मिलती हैं। जैसा कि हम देखते हैं, मिल वर्कपीस के सापेक्ष तीन अक्षों में चलती है, दिए गए प्रोग्राम के अनुसार पैटर्न को देखते हुए:

मिलिंग कटर के अलावा, आप विभिन्न ड्रिल का उपयोग कर सकते हैं। सामग्री कुछ भी हो सकती है अगर इसे ड्रिल या आरी से किया जा सकता है। ऐसी मशीनों की सटीकता बहुत अधिक है - यहां तक कि सबसे सस्ता भी 1/400 मिलीमीटर के सिर की स्थिति की सटीकता प्रदान करते हैं। ऐसी मशीनें वास्तव में बड़ी हो सकती

हैं : पांच-अक्ष मिलिंग मशीन भी हैं। वे काफी जटिल और महंगे हैं - मैकेनिकों को प्रदान करना आसान नहीं है जो मजबूत सामग्री के साथ काम करने के लिए मिलिंग कटर को पांच अक्षों में स्थानांतरित करते हैं। यहाँ, उदाहरण के लिए, इस तरह की मशीन अपनी धुरी के चारों ओर वर्कपीस को घुमाती है और मिल स्वयं पाँच अक्षों के साथ:

प्लाज्मा काटना

प्लाज्मा कटर का उपयोग सीएनसी मशीनों में किया जा सकता है, जिससे धातु को काटना आसान हो जाता है। यहाँ प्लाज्मा कटर के साथ मशीन का एक उदाहरण दिया गया है:

एक प्लाज्मा मशाल उसी तरह काम करती है जैसे इलेक्ट्रिक आर्क वेल्डिंग: एक आर्क प्रज्वलित होता है, और हवा को इस चाप में मामूली दबाव में पेश किया जाता है, जिसे 10-15 हजार डिग्री तक गरम किया जाता है; हीटिंग के कारण दबाव बढ़ता है, और यह जेट धातु के माध्यम से कट जाता है। सस्ते प्लाज्मा कटर जिन्हें स्टोर में कोई भी खरीद सकता है, 13 मिमी स्टील के माध्यम से काट सकता है। सीएनसी मशीन पर ऐसे प्लाज्मा कटर को तय करने के बाद, धातु की मोटी चादरों को बहुत अधिक सटीकता के साथ काटना संभव है।

लेजर काटना

इसके अलावा हाल ही में, सीएनसी मशीनों पर लेजर कटर का उपयोग किया गया है। प्लाज्मा कटर के विपरीत, जो केवल धातु को काट सकता है, एक लेजर कटर लगभग किसी भी सामग्री को काट सकता है।

हालांकि, लेजर कटर के साथ आवेदन की सुरक्षा से जुड़ी कुछ कठिनाइयां हैं: उदाहरण के लिए, ऊपर दी गई तस्वीर में दिखाई गई मशीन CO ₂ लेजर से कई सौ वाट की शक्ति से लैस है । इस मामले में, लेजर बीम अदृश्य है, क्योंकि यह अवरक्त रेंज में है। इसके लिए विशेष सुरक्षा उपायों की आवश्यकता होती है।

नीचे दिया गया वीडियो एक साधारण लेजर कटर का उदाहरण है, एक मशीन उपकरण पर एक अर्धचालक लेजर है जिसे मैंने खुद इकट्ठा किया था। फिर वह कागज के एक टुकड़े पर एक शिलालेख काटता है - डिवाइसहाइव का लोगो, कंपनी की आंतरिक परियोजनाओं में से एक। यह 405 नैनोमीटर के तरंग दैर्ध्य के साथ 300 मिलीवेट अर्धचालक लेजर है। यह शक्ति आपको प्लाईवुड को काटने और जलाने की अनुमति देती है:

3 डी प्रिंटर

रोबोट मशीन टूल्स के लिए एक और बहुत लोकप्रिय अनुप्रयोग 3 डी प्रिंटर है:

वास्तव में, एक 3 डी प्रिंटर एक ही मशीन है जिसमें तीन एक्सिस होते हैं, लेकिन एक एक्सट्रूडर से लैस होता है: एक

एक्सपर एक छोटा उपकरण होता है जिसमें स्टेपर मोटर और हीटर होता है जो प्लास्टिक के तार को प्रेरित करता है, इसे पिघलाता है और परतों की मदद से प्लास्टिक उत्पाद बनाता है। एक नियम के रूप में, एबीएस या पीएलए प्लास्टिक का उपयोग किया जाता है। नीचे उसी मशीन पर एक्सट्रूडर का उपयोग करने का एक उदाहरण है जिस पर लेजर माउंट किया गया था। हम देखते हैं कि त्रि-आयामी त्रिभुज को मुद्रित करने के लिए परतों का क्रमिक अतिव्यापी कैसे होता है:

OpenTrons

युवा कंपनी ओपनट्रॉन्स द्वारा रोबोट मशीनों का एक और दिलचस्प आवेदन प्रस्तावित किया गया था - जैविक प्रयोगों के लिए:

यह एक तीन-अक्ष डिजाइन है, एक काम करने वाले उपकरण के रूप में जिस पर तरल पदार्थ के आधान के लिए रासायनिक विंदुक तय किए जाते हैं। विभिन्न रसायनों और बायोमेट्रिक को डेस्कटॉप पर रखा जाता है, और रोबोट उन्हें एक पूर्व निर्धारित कार्यक्रम के अनुसार मिलाता है। और उपयोगकर्ता तैयार प्रयोगों के कार्यक्रमों को नेटवर्क पर अपलोड कर सकते हैं।

खाने की मोहर

3 डी प्रिंटर का उपयोग न केवल मुद्रण प्लास्टिक के लिए किया जाता है, बल्कि उदाहरण के लिए, मुद्रण भोजन के लिए भी किया जाता है:

बिल्डिंग प्रिंटिंग

दिलचस्प इमारतों के मुद्रण का विचार भी है:

बेशक, मुद्रण इमारतों के लिए, सीएनसी स्थापना बहुत बड़ी होनी चाहिए, लेकिन सिद्धांत एक ही रहता है: तीन अक्षों में गति होती है, और भवन सीमेंट से बनाया गया है। उसी समय, विशेष सीमेंट की आवश्यकता होती है ताकि सुदृढीकरण के बिना इमारत का निर्माण किया जा सके; या ऐसे रोबोट को सुदृढीकरण की संभावना को जोड़ने की जरूरत है, जो इसे बहुत जटिल करेगा। ऐसा रोबोट बिना रुके दिन-रात काम कर सकता है:

टेस्ला प्लांट

टेस्ला उत्पादन संयंत्र लगभग पूरी तरह से स्वचालित है। यदि आप बारीकी से देखते हैं, तो आप देख सकते हैं कि फोटोग्राफ में रोबोट सभी एक ही सीएनसी मशीन हैं। उनके पास कई कुल्हाड़ियां हैं जिनके साथ उपकरण चलता है। ऐसे रोबोट की मदद से, कार बॉडी को वेल्डिंग द्वारा इकट्ठा किया जाता है।

मशीन नियंत्रण कोड

ऐसी मशीनों को नियंत्रित किया जाता है, आमतौर पर तथाकथित जी-कोड का उपयोग किया जाता है। जी-कोड मशीन कुल्हाड़ियों के आंदोलनों का वर्णन करता है। दूसरे कॉलम में नीचे, कोड बताता है कि अक्षर W को कैसे सर्कल किया जाए:

पहली पंक्ति (G90 G40 G17) मशीन के संचालन मोड को सेट करती है। दूसरी पंक्ति में 500 आरपीएम की गति से स्पिंडल शामिल है। तीसरी पंक्ति में, G0 को हेड आइडलिंग (अधिकतम गति पर और सबसे सुरक्षित श्रेणी में) स्थानांतरित करने की आज्ञा है। चौथी पंक्ति में, Z-1.0 इंगित करता है कि मशीन को वर्कपीस से संपर्क करने की आवश्यकता है। पांचवीं पंक्ति में, जी 1 काम करने वाला स्ट्रोक होता है जब मशीन खुद से कुछ देखना या निचोड़ना शुरू कर देती है। और इतने पर।

3 डी मॉडल, ड्राइंग, या यहां तक कि एसवीजी ड्राइंग से ऐसे जी-कोड बनाने के लिए कई कार्यक्रम हैं।

घर का बना मशीन उदाहरण

नीचे एक मशीन है जो मैंने खुद को एक मानक फ्रेम (शीर्ष) के आधार पर इकट्ठा किया है, जिसे आप सुरक्षित रूप से खरीद सकते हैं:

मैंने सामान्य कटर के अलावा, एक 3 डी प्रिंटर के लिए एक एक्सट्रूजर और एक छोटे अर्धचालक लेजर के साथ फ्रेम में जोड़ा। इससे पहले, हमने ऐसी मशीन पर काम करते हुए दो वीडियो (3 डी प्रिंटिंग और एक लेजर के साथ) देखे।

यहाँ मशीन के अंदर क्या है:

यहाँ हम एक छोटा सा माइक्रोकंट्रोलर STM32 देखते हैं। फर्मवेयर लगभग 200 kb लेता है। इस माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करके, आप पल्स-चौड़ाई मॉडुलन (या तो धुरी गति या लेजर शक्ति) का उपयोग करके पांच अक्षों और दो अलग-अलग उपकरणों को नियंत्रित कर सकते हैं। खुद माइक्रोकंट्रोलर, जैसा कि हम फोटो में देख सकते हैं, स्क्रीन के नीचे है। पूरी पीठ मशीन पर स्टेपर मोटर्स की बिजली की आपूर्ति और ड्राइवर है। छवि में नीचे छोड़ दिया, एक स्टेपर मोटर चालक के एक उदाहरण के रूप में, एक माइक्रोक्रिकिट के साथ एक बोर्ड है, जिसे अलग से भी बेचा जाता है। ऐसा उपकरण उच्च सटीकता के साथ विभिन्न वस्तुओं का उत्पादन कर सकता है। यहाँ इस मशीन का एक लघु डेमो वीडियो है:

मशीन का फर्मवेयर शुद्ध सी-कोड में खरोंच से लिखा गया था। आप इस तरह की मशीन को स्वयं डिजाइन करने का प्रयास कर सकते हैं - सभी स्रोतों को गिटहब पर लिया जा सकता है ।

तीन अक्ष रोबोट