רובוטיקה

זרועות רובוטיות

רובוטיקה היא אחד התחומים החמים בעולם, המניע את הכלכלה העולמית. כיום, לרובוטים קיימים שימושים רבים ומגוונים אשר למעשה מחליפים בנים אדם בפעולות פשוטות עד מורכבות ביותר. קיימים כיום גם רובוטים אשר אינם מוחשיים ומורכבים מחלקים מכניים, אלא רק תוכנה.

 

רובוטיקה היא נושא רב-תחומי המשלב בתוכו תכנון, בנייה ותכנות רובוטים אשר נעים בצורה עצמאית לפי מידע המתקבל מחיישנים שונים. אחרי שהוגדרו הפעולות שעליו לבצע, הרובוט מבצע אותן בעצמו.

 

מה ההגדרה של רובוט?

לפי ההגדרה המקובלת, רובוט הוא יצור מכני אוטומטי אשר מחליף את האדם בביצוע מטלות שונות.

המילה "רובוט" מוזכרת לראשונה במחזה של הסופר הצ'כי קארל צ'אפק Rosumovi Univerzální Roboti

(בעברית: "הרובוטים האוניברסליים של רוסום").

 

היסטוריה

הרובוטים הראשונים היו רובוטים תעשייתיים, אשר ביצעו רצף פעולות מונוטוני בסדר שנקבע מראש וללא יכולת תנועה. הראשון שבהם תוכנן ב-1937 ע"י ביל גריפית' פ' טיילור, בארה"ב. רובוטים אלו החליפו את הפועלים בפרט ואת בני האדם בכלל, בעבודת המוגדרות קשות, רפטטיביות (חוזרות על עצמן), מלוכלכות, מסוכנות או משעממות. הפטנטים הראשונים בתחום הרובוטיקה הוגשו ב-1954 ע"י ג'ורג' דבול (Devol). 

בשנות ה-70 וה-80 החלו הרובוטים לחדור במהירות לענפי תעשיה מרכזיים, דרך חברות רכב ואלקטרוניקה כמו ג'נרל מוטורס, ג'נרל אלקטריק וחברות יפניות רבות. 

כיום, רובוטים תעשייתיים מופעלים בעיקר במפעלי ובקווי ייצור, בין השאר גם בתעשיית המחשבים וההייטק. למעשה, כמעט בלתי אפשרי לדמיין את תעשיית הטלפונים הסלולריים והסמארטפונים בלי תרומתם המכרעת של רובוטים מהירים ויעילים לתהליכי הייצור הטכנולוגיים של המכשירים הקטנים והמורכבים הנמצאים בכל כיס בעולם. 

 

רובוטיקה משלבת בתוכה מספר תחומים, כגון:

  • הנדסת מכונות הכוללת תכנון חלקי הרובוט כגון זרועות, צירים, גלגלים, מנועים, בקרים וחיישנים.

 

  • אלקטרוניקה הכוללת תכנון המעגלים החשמליים והחיווטים ותכנון החיישנים.
  • הנדסת תוכנה הכוללת תכנות הרובוט או בעצם יצירת ה"שכל" אשר מאפשרת לו להגיב למצבים שונים על ידי המתכנת.

 

 

אילו שימושים קיימים בתחום הרובוטיקה?

תחום הרובוטיקה הוא חלק בלתי נפרד כיום בתחומים רבים וביניהם:

  • תעשייה: אחד השימושים הנפוצים ביותר הינו שילוב תחום הרובוטיקה בתחום התעשייה. לדוגמא: ענף הרכב המשתמש בזרועות רובוטיות לביצוע פעולות הברגה, ריתוך, צביעה, אריזה, הרכבה, פירוק וכו'. כנ"ל במפעלים למוצרי מזון – שימוש ברובוטים תעשייתיים לביצוע פעולות שונות כגון עטיפה, שינוע וכו'. 
  • רפואה: בשנים האחרונות ההשפעה של תחום הרובוטיקה על הבריאות והרפואה כבר ניכרת. לדוגמא: שימושי רובוטים בכירורגיה מסייעים למנתח, מפחיתים רעד וכו' בעזרת יכולת הדיוק והנגישות הגבוהה של הרובוט. כיום בעזרת התקדמות תחום הרובוטיקה ניתן לבצע ניתוחים עם פולשנות מינימלית, ניתוחי גב, ניתוחי מוח (ביופסיות), ניתוחים אורולוגיים וניתוחי לב.
  • רובוטיקה ימית: אחד התחומים היותר מבטיחים בתחום הרובוטיקה הינו רובוטיקה ימית. לדוגמא: חקר הים למטרות כמו הפקת גז בים או צרכים ביטחוניים.
  • משטרה וצבא: לדוגמא: שימוש ברובוטים לסילוק פצצות וסיכול מטענים החשודים כמטעני חבלה.
  • שירות האדם ושימוש ביתי: כיום קיימים רובוטים אשר עוזרים לשמור על משק הבית (ה-iRobot הוא דוגמא מושלמת).
  • חלל: בחקר החלל קיימות משימות שלא היו ניתנות לביצוע בשום דרך על ידי האדם. גם לא על ידי שליטה מרחוק מאחר ולאות לוקח זמן רב לעבור בגלל המרחק הרב בין כדור הארץ למיקום הספציפי בחלל. משימות כגון לקיחת דגימות מאדמת הכוכב הנחקר.
  • בידור: קיימים רובוטים (יקרים מאוד) אשר ניתן לרכוש לשם הבידור בלבד המסוגלים לתקשר ואף להביע רגשות.

 

סוגי רובוטים

  1. נון-סרוו – מסוגלים להניע חפצים ולהניח אותם.
  2. סרוו – גמישים ומשוכללים, מסוגלים לבצע תנועות מורכבות
  3. מתוכנת – מסוגל לזכור משימות ולבצע אותם בסדרה
  4. מתוכנת במחשב – רובוט סרוו הנשלט מרחוק

 

הפעלת מערכת רובוטית

מנוע חשמלי, דרייבר הידראולי ואקטואטור פנאומטי הם המנגנונים הנפוצים להפעלת רובוטים תעשייתיים. המנועים החשמליים נוטים להיות יעילים ביותר, בעוד שימוש בדרייברים הידראוליים עלול להיות בעייתי מבחינת תחזוקה ובטיחות. השימוש באקטואטורים מיועד בעיקר לאינטראקציה עם חפצים ועזרים חיצוניים.

 

חומרה ותוכנה

תיכנות והגדרת פעולות של רובוטים תעשייתיים מבוצעות על ידי חיבור בקר שליטה למחשב. זוהי למעשה סוג של קונסולה. על המחשב מותקנת מערכת הפעלה המריצה תוכנת ממשק והפעלת יישומים מתאימה, המאפשרת לבצע את תהליך התכנות עבור כל עבודה או משימה. מפעיל המחשב מזין, בין השאר, נתוני מיקום ונתוני תהליך. בעזרת תכנות מתאים, ניתן "ללמד" את הרובוט לבצע משימות חדשות ומסובכות יותר, בהתאם למוצרים או תהליכי ייצור, גם כאלו המשתנים ומתעדכנים על בסיס יומיומי.

 

שימושים ומכירות

רובוטים משמשים בתעשיות שונות כדי לשנע ולמקם חלקים מעובדים, במהירות ובדיוק רב. רובוטים אלו מצוידים בזרועות רב-מפרקיות המאפשרות להם לדמות תנועות של זרוע אנושית, וכך להוות חלק מרכזי בתהליך האוטומציה. 

 

נכון לסוף שנת 2017, למעלה מ-2.43 מיליון רובוטים תעשייתיים פועלים ברחבי העולם. מספר זה צפוי לעלות ל-3.78 עד סוף שנת 2021. כיום, סין היא המדינה בעלת שוק הרובוטים התעשייתיים הגדול בעולם. למעלה מ-70% מן המכירות בשוק הרובוטיקה מגיע למעצמות תעשייה כמו סין, יפן, דרום קוריאה, ארה"ב וגרמניה. תעשיות הרכב (30%) והאלקטרוניקה (25%) הן הלקוחות הגדולות ביותר בענף.

 

פרמטרים טכניים מרכזיים ברובוטיקה

  1. מספר צירים: לא רק שלושת הצירים הידועים – אורך, רוחב ועומק (X, Y, Z) אלא גם שלושה צירים נוספים, הנקראים Yaw, Pitch and Roll. 
  2. רמות חופש
  3. מעטפת עבודה
  4. קינמטיקה
  5. כושר נשיאה / מטען
  6. מהירות
  7. תאוצה
  8. דיוק
  9. יכולת חזרה
  10. בקרת תנועה
  11. מקור כוח
  12. הנעה
  13. תאימות

 

חברת "אוטומציה ירוחם" משווקת בישראל מבחר דגמים שונים של רובוטים לתעשייה בעלי ארבע, שש ושבע מערכות צירים המתאימים להזנת מכונות, שינוע חומרים, ועוד. הדגמים מתאפיינים בעבודה מהירה, מקצרים מחזורי עבודה ומגדילים תפוקה.

לצפייה במגוון דגמי הרובוטים לתעשייה של NACHI