শিল্প রোবট জ্ঞানের ভূমিকা

শিল্প রোবটs শিল্প উৎপাদনে, যেমন অটোমোবাইল উৎপাদন, বৈদ্যুতিক সরঞ্জাম, খাদ্য ইত্যাদিতে এগুলি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এগুলি পুনরাবৃত্তিমূলক যান্ত্রিক ক্রিয়াকলাপ প্রতিস্থাপন করতে পারে এবং এগুলি এমন যন্ত্র যা বিভিন্ন কাজ সম্পাদনের জন্য নিজস্ব শক্তি এবং নিয়ন্ত্রণ ক্ষমতার উপর নির্ভর করে। এটি মানুষের নির্দেশ সহ্য করতে পারে এবং পূর্ব-প্রোগ্রাম করা প্রোগ্রাম অনুযায়ীও কাজ করতে পারে। এখন আমরা এর মৌলিক প্রধান উপাদানগুলি নিয়ে আলোচনা করব।শিল্প রোবটs.

১. বিষয়

মূল যন্ত্রাংশ হলো যন্ত্রের ভিত্তি এবং চালনা ব্যবস্থা, যার মধ্যে রয়েছে বড় বাহু, কনুই, কবজি ও হাত, যা একটি বহু-ডিগ্রি-অফ-ফ্রিডম যান্ত্রিক ব্যবস্থা গঠন করে। কিছু রোবটের হাঁটার ব্যবস্থাও থাকে।শিল্প রোবটsএর ৬টি বা তারও বেশি ডিগ্রি অফ ফ্রিডম থাকতে পারে। কব্জির সাধারণত ১ থেকে ৩টি ডিগ্রি অফ মুভমেন্ট ফ্রিডম থাকে।

২. ড্রাইভ সিস্টেম

ড্রাইভিং সিস্টেমেরশিল্প রোবটsশক্তির উৎস অনুসারে একে তিনটি শ্রেণীতে ভাগ করা হয়: হাইড্রোলিক, নিউম্যাটিক এবং বৈদ্যুতিক। প্রয়োজন অনুসারে এই তিন প্রকারকে একত্রিত করে একটি যৌগিক ড্রাইভ সিস্টেমও তৈরি করা যায়। অথবা সিনক্রোনাস বেল্ট, গিয়ার ট্রেন এবং গিয়ারের মতো যান্ত্রিক সঞ্চালন ব্যবস্থার মাধ্যমে পরোক্ষভাবে চালিত হতে পারে। ড্রাইভ সিস্টেমে একটি পাওয়ার ডিভাইস এবং একটি সঞ্চালন ব্যবস্থা থাকে, যা মেকানিজমের সংশ্লিষ্ট ক্রিয়া সম্পাদনের জন্য ব্যবহৃত হয়। এই তিন ধরনের মৌলিক ড্রাইভ সিস্টেমের প্রত্যেকটির নিজস্ব বৈশিষ্ট্য রয়েছে। বর্তমানে মূলধারায় রয়েছে বৈদ্যুতিক ড্রাইভ সিস্টেম। কম জড়তার কারণে, উচ্চ টর্কের এসি এবং ডিসি সার্ভো মোটর এবং এদের সহায়ক সার্ভো ড্রাইভ (এসি ফ্রিকোয়েন্সি কনভার্টার, ডিসি পালস উইডথ মডুলেটর) ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এই ধরনের সিস্টেমে শক্তি রূপান্তরের প্রয়োজন হয় না, এটি ব্যবহার করা সহজ এবং এর নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা সংবেদনশীল। বেশিরভাগ মোটরের জন্য একটি সূক্ষ্ম সঞ্চালন ব্যবস্থার প্রয়োজন হয়: একটি রিডিউসার। এর দাঁতগুলো একটি গিয়ার স্পিড কনভার্টার ব্যবহার করে মোটরের বিপরীত ঘূর্ণনের সংখ্যা প্রয়োজনীয় সংখ্যায় কমিয়ে আনে এবং একটি উচ্চ টর্কের ডিভাইস তৈরি করে, যার ফলে গতি কমে এবং টর্ক বাড়ে। যখন লোড বেশি থাকে, তখন সার্ভো মোটরের শক্তি নির্বিচারে বাড়ানো খুব সাশ্রয়ী হয় এবং একটি উপযুক্ত গতিসীমার মধ্যে রিডিউসারের মাধ্যমে আউটপুট টর্ক বাড়ানো যায়। কম ফ্রিকোয়েন্সিতে চলার সময় সার্ভো মোটরে তাপ এবং নিম্ন-ফ্রিকোয়েন্সির কম্পনের প্রবণতা থাকে। দীর্ঘমেয়াদী এবং পুনরাবৃত্তিমূলক কাজ সঠিক ও নির্ভরযোগ্য কার্যকারিতা নিশ্চিত করার জন্য সহায়ক নয়। প্রিসিশন রিডাকশন মোটরের অস্তিত্ব সার্ভো মোটরকে একটি উপযুক্ত গতিতে চলতে সাহায্য করে, যা মেশিনের কাঠামোর দৃঢ়তা বাড়ায় এবং আরও বেশি টর্ক আউটপুট দেয়। বর্তমানে দুটি প্রধান রিডিউসার রয়েছে: হারমোনিক রিডিউসার এবং আরভি রিডিউসার।

৩. নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা

দ্যরোবট নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থানিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা হলো রোবটের মস্তিষ্ক এবং এটিই রোবটের কার্যাবলী ও কার্যকারিতা নির্ধারণকারী প্রধান উপাদান। নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা ইনপুট প্রোগ্রাম অনুযায়ী চালনা ব্যবস্থা এবং কার্য সম্পাদনকারী ব্যবস্থায় নির্দেশ সংকেত পাঠায় এবং সেগুলোকে নিয়ন্ত্রণ করে। এর প্রধান কাজ হলো...শিল্প রোবট নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তির কাজ হলো কার্যকলাপের পরিসর, অঙ্গভঙ্গি ও গতিপথ এবং ক্রিয়ার সময়কে নিয়ন্ত্রণ করা।শিল্প রোবটকর্মক্ষেত্রে এটি ব্যবহার করা যায়। এর বৈশিষ্ট্যগুলোর মধ্যে রয়েছে সহজ প্রোগ্রামিং, সফটওয়্যার মেনু পরিচালনা, ব্যবহারকারী-বান্ধব মানব-কম্পিউটার মিথস্ক্রিয়া ইন্টারফেস, অনলাইন অপারেশন প্রম্পট এবং সুবিধাজনক ব্যবহার। কন্ট্রোলার সিস্টেম হলো রোবটের মূল অংশ, এবং সংশ্লিষ্ট বিদেশী কোম্পানিগুলো আমাদের পরীক্ষা-নিরীক্ষার সাথে ঘনিষ্ঠভাবে জড়িত। সাম্প্রতিক বছরগুলোতে, মাইক্রোইলেকট্রনিক্স প্রযুক্তির বিকাশের সাথে সাথে মাইক্রোপ্রসেসরের কার্যক্ষমতা ক্রমশ বৃদ্ধি পেয়েছে এবং দামও ক্রমশ সস্তা হয়েছে। এখন, ১-২ মার্কিন ডলার মূল্যের ৩২-বিট মাইক্রোপ্রসেসর বাজারে পাওয়া যাচ্ছে। সাশ্রয়ী মাইক্রোপ্রসেসরগুলো রোবট কন্ট্রোলারের জন্য নতুন বিকাশের সুযোগ এনে দিয়েছে, যার ফলে স্বল্প খরচে উচ্চ কার্যক্ষমতাসম্পন্ন রোবট কন্ট্রোলার তৈরি করা সম্ভব হয়েছে। সিস্টেমের পর্যাপ্ত কম্পিউটিং এবং স্টোরেজ ক্ষমতা নিশ্চিত করার জন্য, রোবট কন্ট্রোলারগুলো এখন বেশিরভাগই শক্তিশালী ARM সিরিজ, DSP সিরিজ, POWERPC সিরিজ, ইন্টেল সিরিজ এবং অন্যান্য চিপ দিয়ে গঠিত হয়।   যেহেতু বিদ্যমান সাধারণ চিপগুলির কার্যকারিতা মূল্য, কার্যক্ষমতা, ইন্টিগ্রেশন এবং ইন্টারফেসের দিক থেকে কিছু রোবট সিস্টেমের প্রয়োজনীয়তা সম্পূর্ণরূপে মেটাতে পারে না, তাই রোবট সিস্টেমে SoC (সিস্টেম অন চিপ) প্রযুক্তির চাহিদা তৈরি হয়েছে। প্রসেসরটি প্রয়োজনীয় ইন্টারফেসের সাথে সমন্বিত থাকে, যা সিস্টেমের পেরিফেরাল সার্কিটের ডিজাইনকে সহজ করে, সিস্টেমের আকার কমায় এবং খরচ হ্রাস করে। উদাহরণস্বরূপ, অ্যাকটেল তার FPGA পণ্যগুলিতে NEOS বা ARM7 প্রসেসর কোর সমন্বিত করে একটি সম্পূর্ণ SoC সিস্টেম তৈরি করে। রোবট প্রযুক্তি কন্ট্রোলারের ক্ষেত্রে, এর গবেষণা প্রধানত মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র এবং জাপানে কেন্দ্রীভূত, এবং সেখানে কিছু উন্নত পণ্য রয়েছে, যেমন আমেরিকান ডেল্টাটাউ কোম্পানি, জাপানের পেংলি কোং, লিমিটেড ইত্যাদি। এর মোশন কন্ট্রোলার DSP প্রযুক্তিকে মূল হিসেবে ব্যবহার করে এবং একটি পিসি-ভিত্তিক উন্মুক্ত কাঠামো গ্রহণ করে। ৪. প্রান্তিক কার্যকারক এন্ড ইফেক্টর হলো ম্যানিপুলেটরের শেষ জয়েন্টের সাথে সংযুক্ত একটি যন্ত্রাংশ। এটি সাধারণত বস্তু ধরতে, অন্যান্য যন্ত্রাংশের সাথে সংযোগ স্থাপন করতে এবং প্রয়োজনীয় কাজ সম্পাদন করতে ব্যবহৃত হয়। রোবট নির্মাতারা সাধারণত এন্ড ইফেক্টর ডিজাইন বা বিক্রি করেন না; বেশিরভাগ ক্ষেত্রে, তারা কেবল একটি সাধারণ গ্রিপার সরবরাহ করে থাকেন। সাধারণত, একটি নির্দিষ্ট পরিবেশে বিভিন্ন কাজ, যেমন—ঝালাই, রঙ করা, আঠা লাগানো এবং যন্ত্রাংশ লোড ও আনলোড করার মতো কাজগুলো সম্পন্ন করার জন্য এন্ড ইফেক্টরটি রোবটের ৬-অক্ষীয় ফ্ল্যাঞ্জে স্থাপন করা হয়, যে কাজগুলোর জন্য রোবটের প্রয়োজন হয়।

সার্ভো মোটরের সংক্ষিপ্ত বিবরণ সার্ভো ড্রাইভার, যা 'সার্ভো কন্ট্রোলার' এবং 'সার্ভো অ্যামপ্লিফায়ার' নামেও পরিচিত, হলো একটি কন্ট্রোলার যা সার্ভো মোটর নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহৃত হয়। এর কার্যকারিতা সাধারণ এসি মোটরের ফ্রিকোয়েন্সি কনভার্টারের অনুরূপ এবং এটি সার্ভো সিস্টেমের একটি অংশ। সাধারণত, ট্রান্সমিশন সিস্টেমের উচ্চ-নির্ভুল অবস্থান নির্ণয়ের জন্য সার্ভো মোটরকে তিনটি পদ্ধতির মাধ্যমে নিয়ন্ত্রণ করা হয়: অবস্থান, গতি এবং টর্ক।

১. সার্ভো মোটরের শ্রেণীবিভাগ একে দুটি শ্রেণীতে ভাগ করা হয়েছে: ডিসি এবং এসি সার্ভো মোটর।

এসি সার্ভো মোটরকে আরও অ্যাসিঙ্ক্রোনাস সার্ভো মোটর এবং সিঙ্ক্রোনাস সার্ভো মোটরে বিভক্ত করা হয়। বর্তমানে, এসি সিস্টেমগুলো ক্রমান্বয়ে ডিসি সিস্টেমকে প্রতিস্থাপন করছে। ডিসি সিস্টেমের তুলনায়, এসি সার্ভো মোটরের উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা, ভালো তাপ অপচয়, কম জড়তার ভ্রামক এবং উচ্চ চাপে কাজ করার ক্ষমতার মতো সুবিধা রয়েছে। যেহেতু এতে কোনো ব্রাশ এবং স্টিয়ারিং গিয়ার নেই, তাই এসি সার্ভো সিস্টেমকে একটি ব্রাশবিহীন সার্ভো সিস্টেমও বলা হয়, এবং এতে ব্যবহৃত মোটরগুলো হলো কেজ-টাইপ অ্যাসিঙ্ক্রোনাস মোটর এবং ব্রাশবিহীন কাঠামোযুক্ত পার্মানেন্ট ম্যাগনেট সিঙ্ক্রোনাস মোটর। ১) ডিসি সার্ভো মোটরকে ব্রাশযুক্ত এবং ব্রাশবিহীন মোটরে ভাগ করা হয়।

①ব্রাশড মোটরের সুবিধা হলো এর দাম কম, গঠন সরল, স্টার্টিং টর্ক বেশি, গতির পরিসর বিস্তৃত এবং নিয়ন্ত্রণ সহজ। এর রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন হলেও (কার্বন ব্রাশ প্রতিস্থাপন করে) তা সহজসাধ্য। এটি তড়িৎ-চৌম্বকীয় হস্তক্ষেপ তৈরি করে, ব্যবহারের পরিবেশের উপর বিশেষ শর্ত আরোপ করতে হয় এবং সাধারণত খরচ নিয়ন্ত্রণের জন্য সংবেদনশীল সাধারণ শিল্প ও বেসামরিক ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।

২ব্রাশবিহীন মোটর আকারে ছোট ও ওজনে হালকা হয় এবং এর আউটপুট বেশি ও প্রতিক্রিয়া দ্রুত। এগুলোর গতি বেশি ও জড়তা কম, টর্ক স্থিতিশীল এবং ঘূর্ণন মসৃণ। এর নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা জটিল ও বুদ্ধিদীপ্ত। এর ইলেকট্রনিক কম্যুটেশন পদ্ধতি নমনীয়। এটি স্কয়ার ওয়েভ বা সাইন ওয়েভের সাথে কম্যুটেট করতে পারে। মোটরটি রক্ষণাবেক্ষণ-মুক্ত এবং সাশ্রয়ী। শক্তি সাশ্রয়ী, স্বল্প তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণ, কম তাপমাত্রা বৃদ্ধি এবং দীর্ঘ জীবনকালের কারণে এটি বিভিন্ন পরিবেশের জন্য উপযুক্ত।

২. বিভিন্ন প্রকার সার্ভো মোটরের বৈশিষ্ট্য

১) ডিসি সার্ভো মোটরের সুবিধা ও অসুবিধা সুবিধাসমূহ: সুনির্দিষ্ট গতি নিয়ন্ত্রণ, অত্যন্ত শক্তিশালী টর্ক ও গতির বৈশিষ্ট্য, সরল নিয়ন্ত্রণ নীতি, ব্যবহারে সহজ এবং সুলভ মূল্য। অসুবিধাসমূহ: ব্রাশ কম্যুটেশন, গতিসীমা, অতিরিক্ত প্রতিরোধ, ক্ষয় কণার সৃষ্টি (ধুলোমুক্ত এবং বিস্ফোরক পরিবেশের জন্য উপযুক্ত নয়)

২) এসি সার্ভো মোটরের সুবিধা ও অসুবিধা সুবিধাসমূহ: ভালো গতি নিয়ন্ত্রণ বৈশিষ্ট্য, সম্পূর্ণ গতি পরিসরে মসৃণ নিয়ন্ত্রণ, প্রায় কোনো কম্পন নেই, ৯০%-এর বেশি উচ্চ দক্ষতা, কম তাপ উৎপাদন, উচ্চ-গতি নিয়ন্ত্রণ, উচ্চ-নির্ভুল অবস্থান নিয়ন্ত্রণ (এনকোডারের নির্ভুলতার উপর নির্ভরশীল), নির্ধারিত কার্যক্ষম এলাকার মধ্যে এটি স্থির টর্ক অর্জন করতে পারে, কম জড়তা, কম শব্দ, ব্রাশের কোনো ক্ষয় হয় না এবং রক্ষণাবেক্ষণ-মুক্ত (ধুলোমুক্ত ও বিস্ফোরক পরিবেশের জন্য উপযুক্ত)। অসুবিধাগুলো: নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা আরও জটিল, ড্রাইভার প্যারামিটারগুলো ঘটনাস্থলে সমন্বয় করতে হয় এবং পিআইডি (PID) প্যারামিটারগুলো নির্ধারণ করতে হয়, এবং আরও বেশি সংযোগের প্রয়োজন হয়। বর্তমানে, প্রচলিত সার্ভো ড্রাইভগুলো কন্ট্রোল কোর হিসেবে ডিজিটাল সিগন্যাল প্রসেসর (DSP) ব্যবহার করে, যা তুলনামূলকভাবে জটিল কন্ট্রোল অ্যালগরিদম বাস্তবায়ন করতে পারে এবং ডিজিটাইজেশন, নেটওয়ার্কিং ও ইন্টেলিজেন্স অর্জন করতে পারে। পাওয়ার ডিভাইসগুলো সাধারণত ইন্টেলিজেন্ট পাওয়ার মডিউল (IPM) দিয়ে ডিজাইন করা ড্রাইভ সার্কিটকে কোর হিসেবে ব্যবহার করে। IPM-এর মধ্যে ড্রাইভ সার্কিট সমন্বিত থাকে এবং এতে ওভারভোল্টেজ, ওভারকারেন্ট, ওভারহিটিং ও আন্ডারভোল্টেজের মতো ফল্ট ডিটেকশন ও প্রোটেকশন সার্কিট থাকে। ড্রাইভারের উপর স্টার্টআপ প্রক্রিয়ার প্রভাব কমাতে মূল সার্কিটে সফটওয়্যার এবং স্টার্ট সার্কিটও যুক্ত করা হয়। পাওয়ার ড্রাইভ ইউনিট প্রথমে একটি থ্রি-ফেজ ফুল-ব্রিজ রেকটিফায়ার সার্কিটের মাধ্যমে ইনপুট থ্রি-ফেজ পাওয়ার বা মেইনস পাওয়ারকে রেকটিফাই করে সংশ্লিষ্ট ডাইরেক্ট কারেন্ট (DC) তৈরি করে। এরপর এই রেকটিফাই করা থ্রি-ফেজ পাওয়ার বা মেইনস পাওয়ারকে একটি থ্রি-ফেজ সাইনুসয়েডাল PWM ভোল্টেজ ইনভার্টারের মাধ্যমে ফ্রিকোয়েন্সিতে রূপান্তরিত করে একটি থ্রি-ফেজ পার্মানেন্ট ম্যাগনেট সিনক্রোনাস এসি সার্ভো মোটরকে ড্রাইভ করে। পাওয়ার ড্রাইভ ইউনিটের এই সম্পূর্ণ প্রক্রিয়াটিকে সহজভাবে AC-DC-AC প্রক্রিয়া বলা যেতে পারে। রেকটিফায়ার ইউনিটের (এসি-ডিসি) প্রধান টপোলজিক্যাল সার্কিটটি হলো একটি থ্রি-ফেজ ফুল-ব্রিজ অনিয়ন্ত্রিত রেকটিফায়ার সার্কিট।

হারমোনিক রিডিউসারের বিস্ফোরিত দৃশ্য ১৯৮০-এর দশকের গোড়ার দিকে আরভি (RV) ডিজাইন প্রস্তাব করার পর থেকে ১৯৮৬ সালে আরভি রিডিউসার গবেষণায় একটি উল্লেখযোগ্য সাফল্য অর্জন করতে জাপানি ন্যাবটেস্কো কোম্পানির ৬-৭ বছর সময় লেগেছিল; এবং চীনে প্রথম ফলাফল প্রদানকারী নানটং ঝেনকাং ও হেংফেংতাই-এরও ৬-৮ বছর সময় লেগেছিল। এর মানে কি এই যে আমাদের স্থানীয় সংস্থাগুলোর কোনো সুযোগ নেই? সুখবর হলো, বেশ কয়েক বছর ধরে চেষ্টার পর চীনা কোম্পানিগুলো অবশেষে কিছু সাফল্য অর্জন করেছে।

*এই নিবন্ধটি ইন্টারনেট থেকে পুনঃপ্রকাশ করা হয়েছে, স্বত্ব লঙ্ঘনের ক্ষেত্রে মুছে ফেলার জন্য অনুগ্রহ করে আমাদের সাথে যোগাযোগ করুন।