সহযোগী রোবটের সমন্বিত জয়েন্ট মোটর নিয়ন্ত্রণ নিয়ে গবেষণা

১.১ গবেষণার পটভূমি

বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির দ্রুত অগ্রগতির সাথে সাথে,বুদ্ধিমান ক্ষমতাক্রমাগত উন্নতির ফলে স্মার্ট ম্যানুফ্যাকচারিং শিল্প উন্নয়নের একটি প্রধান ধারায় পরিণত হচ্ছে। উদাহরণস্বরূপ, চীনের তথ্য শিল্প মন্ত্রণালয়ের প্রকাশিত তথ্য থেকে দেখা যায় যে, ২০২৩ সালে দেশীয় স্মার্ট ম্যানুফ্যাকচারিং ১১.৬% উল্লেখযোগ্য প্রবৃদ্ধি অর্জন করেছে—যা এই ক্ষেত্রে দেশটির ধারাবাহিক প্রচেষ্টা এবং প্রযুক্তিগত উদ্ভাবনের একটি প্রমাণ। অধিকন্তু, স্মার্ট ম্যানুফ্যাকচারিং প্রতিষ্ঠানগুলোর মধ্যে উদ্ভাবনের সংখ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে, যা উচ্চমানের সরঞ্জাম উৎপাদন, উন্নত উপকরণ এবং পরিবেশগত প্রযুক্তির মতো ক্ষেত্রগুলোকে অন্তর্ভুক্ত করে, এবং এটি শিল্পের প্রাণশক্তি ও গভীর রূপান্তরকে প্রতিফলিত করে। এই ধারাটি কেবল প্রচলিত উৎপাদন পদ্ধতিতেই বৈপ্লবিক পরিবর্তন আনেনি, বরং শিল্পোন্নয়নকেও ত্বরান্বিত করেছে, যার ফলে দক্ষতা এবং গুণমান উভয়ই বৃদ্ধি পেয়েছে। ক্রমবর্ধমানভাবে, স্বয়ংক্রিয় উৎপাদন লাইন এবং শিল্প রোবট মানুষের শ্রমকে প্রতিস্থাপন করছে।

অগ্রগতির সাথেবুদ্ধিমান উৎপাদন যুগশিল্প রোবটগুলির অত্যন্ত স্বয়ংক্রিয় এবং বুদ্ধিমান প্রযুক্তিগত বৈশিষ্ট্যগুলি উৎপাদন শিল্পে উচ্চ নির্ভুলতা, পরিচালনগত সুবিধা এবং উৎপাদন প্রক্রিয়ায় নমনীয়তার ক্রমবর্ধমান চাহিদার সাথে পুরোপুরি সামঞ্জস্যপূর্ণ। এটি উৎপাদনে তাদের গুরুত্ব বাড়িয়ে দিয়েছে, যা তাদেরকে শিল্প রূপান্তর এবং আধুনিকীকরণের চালিকাশক্তিতে পরিণত করেছে। সহযোগী রোবট—শিল্পের এমন যন্ত্র যা মেশিন-টু-মেশিন এবং মানুষ-রোবট উভয় প্রকার সহযোগিতা অর্জন করতে সক্ষম—তাদের স্বায়ত্তশাসিত আচরণ এবং সহযোগিতামূলক ক্ষমতার কারণে রোবটিক্স গবেষণার একটি প্রধান কেন্দ্রবিন্দুতে পরিণত হয়েছে, যা তাদেরকে ভবিষ্যতের শিল্প রোবটিক্সে একটি প্রভাবশালী ভূমিকা পালনের জন্য প্রস্তুত করেছে। সহযোগী রোবট প্রযুক্তিতে, সার্ভো মোটরের কর্মক্ষমতার বিভিন্ন পরিমাপক—যার মধ্যে টর্ক রেসপন্স স্পিড, টর্ক অ্যাকুরেসি, পজিশনিং প্রিসিশন, পাওয়ার কনসাম্পশন এবং টেম্পারেচার স্ট্যাবিলিটি অন্তর্ভুক্ত—সরাসরি একটি রোবটের গতির দক্ষতা, স্থিতিশীলতা এবং নির্ভুলতা নির্ধারণ করে। রোবটের শক্তির মূল কেন্দ্র হিসেবে, সার্ভো সিস্টেমের কর্মক্ষমতা গতির নির্ভুলতা এবং নির্ভরযোগ্যতার উপর গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে। বিশেষভাবে উল্লেখ্য, জয়েন্ট সার্ভো মোটর পজিশনিং নির্ভুলতা অর্জনে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। একটি চমৎকার জয়েন্ট সার্ভো মোটর জটিল কাজ চলাকালীন সঠিক পজিশনিং এবং স্থিতিশীল গতি নিশ্চিত করে, যার ফলে পরিচালনগত দক্ষতা বৃদ্ধি পায় এবং ত্রুটি হ্রাস পায়।

“রোবট শিল্প উন্নয়নের জন্য চতুর্দশ পঞ্চবার্ষিক পরিকল্পনা”-য় বুদ্ধিমান সমন্বিত রোবোটিক জয়েন্টের উপর গবেষণাকে এগিয়ে নেওয়ার উপর জোর দেওয়া হয়েছে, যেখানে এই ধরনের জয়েন্টগুলো বিশেষত সহযোগী রোবটের জন্য উপযুক্ত। এদের অত্যন্ত সমন্বিত নকশার ধারণাটি অন্তর্নিহিত অ্যাকচুয়েটর, সেন্সর এবং ড্রাইভারকে সরাসরি জয়েন্টের মধ্যেই অন্তর্ভুক্ত করে, যা প্রতিটি জয়েন্টকে একটি স্বতন্ত্র নিয়ন্ত্রণ ইউনিটে পরিণত করে। অভ্যন্তরীণ কাঠামো এবং বিন্যাসকে অপ্টিমাইজ করার মাধ্যমে, এই বিকেন্দ্রীভূত নিয়ন্ত্রণ স্থাপত্যটি সিস্টেমের বিভিন্ন স্তরের মধ্যে তারের সংখ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে, যার ফলে রক্ষণাবেক্ষণ খরচ কমে এবং সামগ্রিক নির্ভরযোগ্যতা বৃদ্ধি পায়। মডিউলার নকশাটি জয়েন্ট প্রতিস্থাপন এবং রক্ষণাবেক্ষণকেও সহজতর করে, যা সহযোগী রোবটের বাজার প্রতিযোগিতাকে যথেষ্ট পরিমাণে বাড়িয়ে তোলে।

দ্যসহযোগী রোবটের ধারণা১৯৯৬ সালে প্রথম এর প্রচলন হয়, এবং এর নকশার দর্শন উৎপাদন লাইনে রোবট ও মানুষের মধ্যে সমন্বিত কার্যক্রম সক্ষম করার মাধ্যমে প্রচলিত রোবটিক্সে বৈপ্লবিক পরিবর্তন এনেছিল। এই সহযোগিতামূলক পদ্ধতিটি কেবল রোবটের দক্ষতা ও নির্ভুলতাকেই কাজে লাগায় না, বরং এতে মানুষের বুদ্ধিমত্তা ও নমনীয়তাও একীভূত হয়, যা পরিচালনগত দক্ষতা ও সাবলীলতা বৃদ্ধি করে। প্রচলিত শিল্প রোবটের তুলনায়, সহযোগী রোবটগুলো স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে, যা রোবটিক্স ক্ষেত্রের মধ্যে একটি গুরুত্বপূর্ণ উপশ্রেণী হিসেবে নিজেদের প্রতিষ্ঠিত করেছে। এদের ভৌত কাঠামো এবং নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা উভয়েরই ব্যাপক পরিবর্তন ঘটেছে। প্রচলিত শিল্প রোবট—যেমন চিত্র ১-এ দেখানো রোবোটিক আর্ম কনফিগারেশনগুলো—প্রধানত প্যালেটাইজিং, মালামাল পরিবহন, ওয়েল্ডিং এবং লেজার কাটিংয়ের মতো কাজে ব্যবহৃত হয়। যদিও এই রোবটগুলোর উচ্চ দৃঢ়তা, কাঠামোগত স্থিতিশীলতা এবং শক্তিশালী ভারবহন ক্ষমতা রয়েছে, তবুও এদের কিছু সীমাবদ্ধতাও আছে: তুলনামূলকভাবে বড় আকার ও ভর, উল্লেখযোগ্য গতি জড়তা, দুর্বল নমনীয়তাসহ বিশাল নকশা এবং অত্যন্ত ক্ষিপ্র অ্যাসেম্বলি কাজ সম্পাদনে অক্ষমতা। উপরন্তু, এদের বিপুল জড়তার ভরবেগ এবং উচ্চ-গতির চলাচল এদের পরিচালন সীমার মধ্যে থাকা কর্মীদের জন্য যথেষ্ট নিরাপত্তা ঝুঁকি তৈরি করে, যার ফলে এদেরকে আবদ্ধ এলাকার মধ্যে পরিচালনা করা অপরিহার্য হয়ে পড়ে।

চিত্র ১ প্রথাগত শিল্প রোবটিক বাহু এবং সহযোগী রোবট

সহযোগী রোবটগুলো একই স্থানে মানুষের সাথে একযোগে কাজ করতে সক্ষম করে এবং সহযোগিতামূলক অঞ্চলের মধ্যে স্বল্প পরিসরের মিথস্ক্রিয়া সহজতর করে। প্রচলিত রোবোটিক আর্মের তুলনায়, সহযোগী রোবটগুলো সাধারণত তাদের এন্ড ইফেক্টরে সর্বোচ্চ ২০ কেজি ভার বহন করতে পারে এবং এদের কার্যক্ষমতার পরিসর মানুষের হাতের নাগালের সমান। জটিল ট্রান্সমিশন ব্যবস্থাযুক্ত প্রচলিত শিল্প রোবোটিক আর্মের তুলনায় এদের গঠন অনেক সরল, এবং একই সাথে এগুলো সংবেদনশীল ফোর্স ফিডব্যাক, হালকা ওজনের নমনীয়তা এবং শক্তিশালী উপলব্ধি ক্ষমতা প্রদান করে। এই বৈশিষ্ট্যগুলো মানুষের সাথে মিথস্ক্রিয়ার সময় এদেরকে গতিশীলভাবে বল সমন্বয় করতে সাহায্য করে, যা কার্যকরভাবে মারাত্মক ক্ষতি প্রতিরোধ করে। ফলস্বরূপ, সহযোগী রোবটগুলো প্রচলিত সুরক্ষা বেষ্টনীর প্রয়োজন ছাড়াই নিরাপদে মানুষের সাথে কাজ সম্পন্ন করতে পারে।

সহযোগী রোবটগুলো সরাসরি মানুষের সংস্পর্শে কাজ করে; তাই, মানুষ-রোবট সহযোগিতায় নিরাপত্তা একটি অপরিহার্য বিষয়। কর্মীদের আঘাত থেকে রক্ষা করার জন্য কারেন্ট কন্ট্রোল, টর্ক কন্ট্রোল, কন্টাক্ট সেন্সর এবং কলিশন ডিটেকশনের মতো প্রযুক্তিগত ব্যবস্থা গ্রহণের পাশাপাশি পরিচালন শক্তি এবং ঘূর্ণন টর্ক কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করা অত্যাবশ্যক। নিরাপত্তা ব্যবস্থাপনার জন্য রোবটের ইন্টেলিজেন্ট ড্রাইভ কন্ট্রোল সিস্টেমগুলোরও আরও অপটিমাইজেশন প্রয়োজন, যা ডাইনামিক ক্যালকুলেশন এবং অবজারভার-ভিত্তিক মডেলিংয়ের মাধ্যমে অভিযোজিত মসৃণ নিয়ন্ত্রণ সক্ষম করে।

সাম্প্রতিক এক গবেষণায়, ইন্টারন্যাশনাল ফেডারেশন অফ রোবোটিক্স (IFR) উল্লেখ করেছে যে, ভবিষ্যতের রোবট উন্নয়নে প্রধানত সরলতা, ব্যবহার-সহজতা, নমনীয়তা এবং নিরাপদ সহযোগিতার মতো প্রবণতা দেখা যাবে। শিল্পক্ষেত্রের রোবটগুলো ক্রমান্বয়ে উচ্চতর স্তরের স্বয়ংক্রিয়তা এবং বুদ্ধিমত্তা অর্জন করবে; এদের ব্যবহার-বান্ধব নকশা পরিচালনগত বাধা কমিয়ে দেবে, যা আরও বেশি প্রতিষ্ঠানকে উৎপাদন দক্ষতা বাড়ানোর জন্য অনায়াসে রোবটিক্স প্রযুক্তি ব্যবহার করতে সক্ষম করবে। একই সাথে, নমনীয়তা এবং নিরাপদ সহযোগিতার সক্ষমতাসম্পন্ন নকশাগুলো রোবটকে বিভিন্ন ও জটিল উৎপাদন পরিবেশে আরও ভালোভাবে খাপ খাইয়ে নিতে সাহায্য করবে, যা মানুষ-রোবট সহযোগিতাকে সহজতর করবে এবং শিল্প উৎপাদনের বুদ্ধিদীপ্ত ও দক্ষ উন্নয়নকে আরও এগিয়ে নিয়ে যাবে।

চিত্র ২: সহযোগী রোবটের কার্যক্ষেত্র

১.২ গবেষণার তাৎপর্য

বর্তমান কোলাবোরেটিভ রোবটিক্স বাজারে, সাত-ডিগ্রি-অফ-ফ্রিডম রোবটগুলো তাদের ব্যাপক কার্যক্ষমতার পরিসর এবং নমনীয়তার জন্য বেশি পছন্দের। এই রোবটগুলো রিডানড্যান্ট ডিগ্রি-অফ-ফ্রিডম প্রদান করে, যা ইন্ডাস্ট্রিয়াল অটোমেশন এবং স্মার্ট ম্যানুফ্যাকচারিং-এর জন্য বৃহত্তর সম্ভাবনা তৈরি করে। প্রতিটি ডিগ্রি-অফ-ফ্রিডম একটি রোবোটিক জয়েন্টের মাধ্যমে অর্জিত হয়, যা রোবটের কর্মক্ষমতা নির্ধারণে একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান হিসেবে কাজ করে। চারটি প্রধান নির্মাতা—ফ্যানুক (FANUC), এবিবি (ABB), ইয়াসকাওয়া (Yaskawa), এবং কুকা (KUKA)—প্রত্যেকেই তাদের প্রচলিত ইন্ডাস্ট্রিয়াল রোবোটিক আর্মগুলোতে স্বতন্ত্র ট্রান্সমিশন সিস্টেম ব্যবহার করে; তবে, ঘূর্ণনের জন্য জয়েন্টগুলোতে শক্তি প্রেরণের উদ্দেশ্যে তারা মূলত বেভেল গিয়ার, স্পার গিয়ার বা সিনক্রোনাস বেল্টের সাথে যুক্ত সার্ভো মোটর ব্যবহার করে। এই ট্রান্সমিশন পদ্ধতিগুলো রোবোটিক জয়েন্টের আকারকে সীমিত করে। যদিও উচ্চ নির্ভুলতা অর্জন করা সম্ভব, ক্ষুদ্রাকরণ এখনও একটি চ্যালেঞ্জ। চিত্র ৩-এ যেমন দেখানো হয়েছে, প্রচলিত ইন্ডাস্ট্রিয়াল রোবটগুলোর জন্য মোটর সার্ভো ড্রাইভসহ বাহ্যিক কন্ট্রোল ক্যাবিনেটের প্রয়োজন হয়, যেখানে প্রতিটি মোটরকে ক্যাবিনেটের সাথে সংযোগকারী অসংখ্য তার থাকে, যা কন্ট্রোল সিস্টেমের নমনীয় স্থাপনাকে সীমাবদ্ধ করে।

চিত্র ৩ ঐতিহ্যবাহী শিল্প রোবট এবং নিয়ন্ত্রণ ক্যাবিনেট

যেহেতু শিল্প রোবটিক আর্মের প্রচলিত জয়েন্ট কনফিগারেশনগুলো আর কোলাবোরেটিভ রোবটের চাহিদা মেটাতে পারে না, তাই এই জয়েন্টগুলো একটি অভিনব ডিজাইন দর্শনের পক্ষে প্রচলিত ট্রান্সমিশন মেকানিজম পরিত্যাগ করেছে। এই পদ্ধতির মূল লক্ষ্য হলো কন্ট্রোলার, সার্ভো ড্রাইভার এবং মোটরকে জয়েন্টের মধ্যেই একীভূত করে হালকা, কম-ভোল্টেজের এবং অত্যন্ত সমন্বিত সিস্টেম তৈরি করা, যেখানে অন্তর্নিহিত বৈদ্যুতিক সংযোগগুলোও অভ্যন্তরীণভাবে বাস্তবায়িত হয়। এতে কেবল ন্যূনতম সংখ্যক কন্ট্রোল ইন্টারফেস বাইরে উন্মুক্ত থাকে, যা বাহ্যিক ওয়্যারিং সহজ করে এবং ইঞ্জিনিয়ারিং জটিলতা কমায়। এই ধরনের ডিজাইনকে ইন্টিগ্রেটেড জয়েন্ট বলা হয়।

কোলাবোরেটিভ রোবট জয়েন্টের বর্তমান উন্নয়ন চাহিদা এবং প্রবণতার পরিপ্রেক্ষিতে, একটি হালকা, কম-ভোল্টেজের, অত্যন্ত সমন্বিত এবং উচ্চ-কর্মক্ষমতাসম্পন্ন ইন্টিগ্রেটেড কোলাবোরেটিভ রোবট জয়েন্ট ডিজাইন করা বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। এই ধরনের একটি ইন্টিগ্রেটেড জয়েন্টে জয়েন্টের নড়াচড়ার জন্য প্রয়োজনীয় সমস্ত অপরিহার্য উপাদান—যেমন অ্যাকচুয়েটর, কন্ট্রোলার, ড্রাইভার এবং সেন্সর—অন্তর্ভুক্ত থাকে এবং এটি একটি স্বতন্ত্র মডিউল হিসেবে স্বাধীনভাবে কাজ করতে পারে। যখন এটিকে সাধারণ পাওয়ার এবং কন্ট্রোল বাসের মাধ্যমে মূল কন্ট্রোলার বা অন্যান্য মডিউলের সাথে সংযুক্ত করা হয়, তখন এই অত্যন্ত সুসংহত অথচ কম-কাপলিং ডিজাইনটি কোলাবোরেটিভ রোবটের প্রসারণযোগ্যতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে। এই ইন্টিগ্রেটেড মডিউলার জয়েন্ট ব্যবহার করে এবং এটিকে উপযুক্ত আকারের রোবোটিক আর্ম ও এন্ড-ইফেক্টরের সাথে যুক্ত করে, বিভিন্ন প্রয়োজন অনুসারে তৈরি কোলাবোরেটিভ রোবট সহজেই অ্যাসেম্বল করা যায়।

চিত্র ৪ মডিউলার জয়েন্টের নকশাচিত্র

সহযোগী রোবটের জন্য সমন্বিত জয়েন্ট এবং তাদের সার্ভো কন্ট্রোল সিস্টেমের উপর গবেষণা, সহযোগী রোবটিক্সের অগ্রগতির জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এই সমন্বিত জয়েন্টগুলোর মূল প্রযুক্তি দুটি প্রধান উপাদান নিয়ে গঠিত: হারমোনিক রিডিউসার এবং জয়েন্ট মোটর ড্রাইভ-কন্ট্রোল সিস্টেম, সাথে তাদের সংশ্লিষ্ট কন্ট্রোল অ্যালগরিদম। ঝিক্সিন ড্রাইভ টেকনোলজি (শিজিয়াজুয়াং) কোং, লিমিটেড সহযোগী রোবটের জন্য জয়েন্ট মোটর ড্রাইভ-কন্ট্রোল সিস্টেমের উপর তাদের গবেষণা কেন্দ্রীভূত করেছে এবং জয়েন্ট মোটর ড্রাইভ ও কন্ট্রোল মেকানিজমের উপর গভীর অধ্যয়ন পরিচালনা করছে। কোম্পানিটি অত্যন্ত বুদ্ধিমান সমন্বিত রোবট জয়েন্ট মোটর পণ্যের একটি সিরিজ তৈরি করছে যা সহযোগী রোবটের জয়েন্টগুলোর জন্য আরও নমনীয় এবং নির্ভরযোগ্য নিয়ন্ত্রণ ক্ষমতা প্রদান করে। একই সাথে এতে স্ব-উপলব্ধি, বুদ্ধিমান সিদ্ধান্ত গ্রহণ, নিপুণ সম্পাদন এবং নির্ভুল নিয়ন্ত্রণের মতো গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্যগুলো অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে—যার ফলে স্মার্ট সরঞ্জাম উন্নয়নের চাহিদা পূরণ হচ্ছে।

২ দেশীয় ও আন্তর্জাতিকভাবে গবেষণার বর্তমান অবস্থা

১৯৫৬ সালে আমেরিকান পদার্থবিজ্ঞানী জো এঙ্গেলবার্গার এবং উদ্ভাবক জর্জ ডেভল ইউনিমেশন নামে একটি রোবোটিক্স কোম্পানি প্রতিষ্ঠা করেন, যেটি ১৯৫৯ সালে সফলভাবে বিশ্বের প্রথম শিল্প রোবট—ইউনিমেট—তৈরি করে।

জেনারেল মোটরস ১৯৬১ সালে নিউ জার্সিতে অবস্থিত তাদের কারখানায় শিল্প উৎপাদনে সর্বপ্রথম রোবট ব্যবহার শুরু করে। ১৯৬৯ সালে জাপান ইউনিমেশন থেকে রোবট নিয়ে আসে এবং পরবর্তীতে যথাক্রমে জাপান ও যুক্তরাজ্যে রোবট উৎপাদন কার্যক্রমের জন্য কাওয়াসাকি হেভি ইন্ডাস্ট্রিজ এবং যুক্তরাজ্য-ভিত্তিক কুকাই কর্পোরেশনকে তাদের প্রযুক্তির লাইসেন্স প্রদান করে। জাপানের মোটরগাড়ি শিল্পের অগ্রগতির সাথে সাথে, উৎপাদনে ক্রমবর্ধমান সংখ্যক রোবট মানুষের শ্রমকে প্রতিস্থাপন করেছে, যা তাদের ব্যবহারিক উপযোগিতাকে সম্পূর্ণরূপে প্রমাণ করে। ফলস্বরূপ, জাপান শিল্প রোবটিক্সের উন্নয়নের উপর ক্রমবর্ধমান গুরুত্ব আরোপ করেছে। রোবট প্রযুক্তি গ্রহণে অগ্রণী হিসেবে কাওয়াসাকি হেভি ইন্ডাস্ট্রিজের হাত ধরে যাত্রা শুরু হয় এবং পরবর্তীতে ফানুক ও ইয়াসকাওয়ার মতো বিশ্বখ্যাত রোবটিক্স সংস্থাগুলোর উত্থানের ফলে, জাপান বিশ্বব্যাপী অত্যাধুনিক রোবটিক প্রযুক্তিতে পারদর্শী দেশগুলোর মধ্যে অন্যতম হয়ে উঠেছে।

১৯৭৩ সালে, জার্মান কোম্পানি KUKA ইউনিমেট রোবটকে পরিবর্তন করে বৈদ্যুতিক মোটর দ্বারা চালিত প্রথম ছয়-ডিগ্রি-অফ-ফ্রিডম রোবট, ফ্যামুলাস, তৈরি করে। ১৯৭৪ সালে, সুইডিশ সাধারণ বৈদ্যুতিক কোম্পানি ASEA (ABB-এর পূর্বসূরি) মাইক্রোপ্রসেসর দ্বারা নিয়ন্ত্রিত বিশ্বের প্রথম সম্পূর্ণ বৈদ্যুতিক রোবট, IRB 6, তৈরি করে, যা রোবটের বুদ্ধিমত্তাকে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে। ১৯৭৮ সালে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র-ভিত্তিক ইউনিমেশন কোম্পানি জেনারেল মোটরসের অ্যাসেম্বলি লাইনে তাদের PUMA শিল্প রোবট ব্যাপকভাবে ব্যবহার শুরু করে, যা শিল্প রোবটের কার্যকারিতা ও উপযোগিতাকে আরও প্রমাণ করে এবং শিল্প রোবটিক্স প্রযুক্তির পূর্ণ পরিপক্কতা চিহ্নিত করে, যার ফলে পরবর্তী প্রযুক্তিগত অগ্রগতির জন্য একটি দৃঢ় ভিত্তি স্থাপিত হয়।

শিল্প রোবটিক্সের চার দশকেরও বেশি সময় ধরে চলা উন্নয়নে প্রযুক্তিগত অগ্রগতি অবিচ্ছিন্নভাবে ঘটে চলেছে। তবে, নিরাপত্তার কথা বিবেচনা করে, রোবটগুলোকে সাধারণত নির্দিষ্ট ওয়ার্কস্টেশনে স্থির রাখা হয় এবং গার্ডরেল দিয়ে আলাদা করে রাখা হয়, যা তাদের একই জায়গায় মানুষের পাশাপাশি কাজ করা থেকে বিরত রাখে। এই প্রচলিত বিন্যাসটি মানুষ ও রোবটের মধ্যে সহযোগিতাকে সীমিত করে, যার ফলে সত্যিকারের কার্যকর সহযোগিতামূলক কার্যক্রম অর্জন করা কঠিন হয়ে পড়ে। অসংখ্য প্রচেষ্টা ও অনুসন্ধান সত্ত্বেও, শিল্প রোবটিক্সের ক্ষেত্রে নিরাপদ মানুষ-রোবট সহযোগিতা অর্জন করা একটি বড় চ্যালেঞ্জ হিসেবেই রয়ে গেছে।

২০০৫ সালের আগে ইউরোপীয় ইউনিয়নের অর্থায়নে পরিচালিত একটি বড় প্রকল্পের মাধ্যমেই সহযোগী রোবটের ধারণাটি প্রবর্তিত হয়। এই উদ্যোগটি এবিবি (ABB), কুকা (KUKA), রেইস (Reis), কোমাউ (Comau), এবং গুডেল (Gudel)-এর মতো শীর্ষস্থানীয় শিল্প রোবটিক্স সংস্থাগুলোকে একত্রিত করে, যাতে তারা শ্রম আউটসোর্সিংয়ের উপর নির্ভরতা কমানোর লক্ষ্যে ক্ষুদ্র ও মাঝারি উদ্যোগের জন্য বিশেষভাবে ডিজাইন করা একটি সাশ্রয়ী, ছোট আকারের এবং নমনীয় রোবট যৌথভাবে তৈরি করতে পারে। এই প্রকল্পটি মানুষ ও রোবটের সহযোগিতার সম্ভাবনাকে স্পষ্টভাবে তুলে ধরে এবং সহযোগী রোবটের ধারণার জন্য একটি মজবুত ভিত্তি স্থাপন করে।

প্রাথমিক পর্যায়ের কোলাবোরেটিভ রোবটগুলো মূলত প্রচলিত শিল্প রোবটগুলোরই পরিবর্ধন ও প্রয়োগ ছিল, যেগুলোর নকশার দর্শন বা কার্যপ্রণালীতে কোনো মৌলিক পরিবর্তন আনা হয়নি। ২০০৫ সালে প্রতিষ্ঠার পর থেকে ইউনিভার্সাল রোবটস মানব কর্মীদের পাশাপাশি নিরাপদে কাজ করতে সক্ষম কোলাবোরেটিভ রোবট তৈরিতে নিবেদিত রয়েছে। ২০০৯ সালে, কোম্পানিটি বিশ্বের প্রথম কোলাবোরেটিভ রোবট—ইউআর৫ (UR5)—চালু করে, যা এই যুগের সূচনা করে। পরবর্তীকালে, রিথিঙ্ক (Rethink) দ্বৈত-বাহুযুক্ত ব্যাক্সটার (Baxter) এবং নতুন একক-বাহুযুক্ত সয়ার (Sawyer) রোবট নিয়ে আসে, যা ধীরে ধীরে শিল্প রোবটিক্সের মধ্যে কোলাবোরেটিভ রোবটিক্সকে একটি স্বীকৃত ও গৃহীত শাখা হিসেবে প্রতিষ্ঠা করে। এই অগ্রগতি ভবিষ্যতের শিল্প অটোমেশন এবং বুদ্ধিমান উন্নয়নের জন্য নতুন অন্তর্দৃষ্টি ও দিকনির্দেশনা প্রদান করেছে।

চিত্র ৫: ইউআর৫ রোবট এবং সয়্যার ব্যাক্সটার রোবট

চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেসের শেনিয়াং ইনস্টিটিউট অফ অটোমেশনের অধিভুক্ত সিয়াসুন রোবট কোম্পানি, ২০১৫ সালের নভেম্বরে অনুষ্ঠিত ইন্ডাস্ট্রিয়াল এক্সপোতে চীনের উন্নত প্রযুক্তিগত স্তরের প্রতিনিধিত্বকারী একটি সাত-অক্ষ বিশিষ্ট নমনীয় সহযোগী রোবট সর্বপ্রথম প্রদর্শন করে। তারপর থেকে, লুওশি এবং আওবোর মতো অসংখ্য দেশীয় সহযোগী রোবট মডেল ক্রমান্বয়ে স্বীকৃতি লাভ করেছে।

রোবোটিক জয়েন্টের ক্ষেত্রে, কোলাবোরেটিভ রোবট জয়েন্ট এবং প্রচলিত হেভি-ডিউটি ​​ইন্ডাস্ট্রিয়াল রোবটের জয়েন্টের মধ্যে প্রধান পার্থক্যটি হলো এদের “নমনীয়তা”। এই নমনীয়তা কম যান্ত্রিক দৃঢ়তা, হ্রাসকৃত জড়তা এবং টর্ক অনুভব করার ক্ষমতার মাধ্যমে প্রকাশ পায়। বর্তমানে, কোলাবোরেটিভ রোবোটিক আর্মগুলিতে ব্যবহৃত জয়েন্টের নমনীয়তা মূলত সুনির্দিষ্ট অবস্থান নিয়ন্ত্রণ এবং টর্ক নিয়ন্ত্রণের উপর নির্ভর করে।

চিত্র ৬: সহযোগী রোবটের সমন্বিত জয়েন্টের সাধারণ গঠন

বর্তমান গবেষণার একটি পর্যালোচনা থেকে দেখা যায় যে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র এবং জাপানের মতো দেশগুলোর তুলনায় চীনের রোবটিক্স উন্নয়ন দেরিতে শুরু হয়েছে। সহযোগী রোবট নিয়ে গবেষণা এখনও বিদ্যমান আন্তর্জাতিক পণ্যগুলোর তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে পিছিয়ে আছে, যার প্রধান প্রতিবন্ধকতাগুলো হলো হারমোনিক রিডিউসার এবং জয়েন্ট মোটর ড্রাইভ কন্ট্রোল সিস্টেম। দেশীয় সহযোগী রোবটগুলোর জয়েন্ট নিয়ন্ত্রণ ক্ষমতায়, বিশেষ করে নিয়ন্ত্রণের নির্ভুলতা এবং বুদ্ধিমান নিয়ন্ত্রণের ক্ষেত্রে, উন্নতির যথেষ্ট সুযোগ রয়েছে। অধিকন্তু, বৈশ্বিক রোবটিক্স গবেষণার প্রবণতা নির্দেশ করে যে নিরাপত্তা, নমনীয়তা এবং বুদ্ধিমত্তা হলো প্রযুক্তিগত অগ্রগতির প্রধান বৈশিষ্ট্য। রোবটের জয়েন্টগুলো অত্যন্ত সমন্বিত ড্রাইভ-কন্ট্রোল সিস্টেম এবং বৃহত্তর বুদ্ধিমত্তার দিকে বিকশিত হচ্ছে। যদিও সহযোগী রোবটের জয়েন্টগুলো প্রচলিত কেন্দ্রীভূত নিয়ন্ত্রণ থেকে বিকেন্দ্রীভূত ড্রাইভ-কন্ট্রোল আর্কিটেকচারে রূপান্তরিত হয়েছে, বর্তমানে এগুলো কেবল মোটর-চালিত কাজই সম্পাদন করে এবং স্বয়ংক্রিয় উপলব্ধি, বুদ্ধিমান সিদ্ধান্ত গ্রহণ এবং নিপুণ সম্পাদনের ক্ষমতার অভাব রয়েছে—যার ফলে এদের বুদ্ধিমত্তার স্তর তুলনামূলকভাবে কম। বুদ্ধিমান রোবটিক্স সিস্টেমের চাহিদা সম্প্রসারণের জন্য এখনও যথেষ্ট সম্ভাবনা রয়েছে।