روبوٹ مخصوص پہلے سے طے شدہ کام انجام دیتے ہیں جیسے اسمبلی لائن کا کام، جراحی کی مدد، گودام سے اٹھانا/ بازیافت کرنا، اور یہاں تک کہ خطرناک کام جیسے بارودی سرنگ کو ہٹانا آج کے روبوٹ نہ صرف انتہائی بار بار ہونے والے کاموں کو سنبھالنے کی صلاحیت رکھتے ہیں، بلکہ ایسے پیچیدہ کام بھی انجام دیتے ہیں جن کی سمت میں لچک کی ضرورت ہوتی ہے۔ اور تحریک. جیسے جیسے ٹیکنالوجی ترقی کرتی ہے، رفتار اور مہارت میں اضافہ ہوتا ہے، اور اخراجات میں کمی آتی ہے، روبوٹس کو آہستہ آہستہ وسیع پیمانے پر اپنایا جائے گا۔ مزدوری سے کم ہونے کا لاگت کا فائدہ بھی ہمیں روبوٹکس انڈسٹری کی جھلک دیتا ہے۔ مزید برآں، مشین وژن، کمپیوٹنگ پاور، اور نیٹ ورکنگ میں پیشرفت روبوٹ ایپلی کیشنز کو بھی مقبول بنائے گی، اور یہ اعلی کارکردگی والی مشین
انسان کا ادراک اضافہ کے درج ذیل پہلوؤں سے ہوتا ہے:
1. پیچیدہ سینسر
2. کمپیوٹنگ کی طاقت اور الگورتھم جو حقیقی وقت میں فیصلہ سازی اور حرکت کو فعال کرتے ہیں۔
3. موٹرز جو پیچیدہ کاموں کو پورا کرنے کے لیے میکانکی طاقت کو تیزی سے اور درست طریقے سے آگے بڑھاتی ہیں!
خاص طور پر موٹر کی قسم اور ماڈل کا انتخاب کرتے وقت، ڈیزائنر کو تین بنیادی عوامل پر غور کرنا پڑتا ہے جس پر ڈیزائنر کو غور کرنا ہوتا ہے۔
1. موٹر کی کم سے کم اور زیادہ سے زیادہ رفتار (اور ایکسلریشن)۔
2. زیادہ سے زیادہ ٹارک موٹر فراہم کر سکتی ہے، اور ٹارک اور رفتار کے منحنی خطوط کے درمیان تعلق۔
3. موٹر آپریشن کی درستگی اور دہرانے کی صلاحیت (سینسر اور بند لوپ کنٹرول کے بغیر)؛ بلاشبہ، موٹر کا انتخاب کرتے وقت غور کرنے کے لیے بہت سے دوسرے اہم عوامل ہیں، جیسے کہ سائز، وزن، اور قیمت۔ تقریباً تمام چھوٹے سے درمیانے سائز کے روبوٹک ایکچیوٹرز کے لیے، ڈرائیو موٹرز کا انتخاب عام طور پر برشڈ ڈی سی موٹرز، برش لیس ڈی سی موٹرز (بی ایل ڈی سی) اور سٹیپر موٹرز کے درمیان ہوتا ہے۔ (تاہم، بعض صورتوں میں ہائیڈرولک بمقابلہ نیومیٹک پریس بہترین انتخاب ہیں۔)
برشڈ ڈی سی موٹرز سب سے پرانی ڈی سی موٹر ٹیکنالوجی ہیں، سب سے آسان اور کم قیمت۔ برش اور روٹر کے درمیان رابطے کی وجہ سے موٹر کے روٹر کی گردش روٹر کے گرد وائنڈنگز کے مقناطیسی میدان کو تبدیل کرتی ہے۔ موٹر کی رفتار لاگو وولٹیج کا ایک فنکشن ہے، لہذا ڈرائیو کی ضروریات معمولی ہیں، لیکن ٹارک کا انتظام مشکل ہے۔ برش کے ختم ہونے، صاف کرنے اور دیکھ بھال کرنے کی ضرورت، اور ممکنہ طور پر الیکٹرانک شور (برقی مقناطیسی مداخلت) کا ذریعہ ہونے جیسے عوامل کی وجہ سے کام کرتے وقت قابل اعتماد مسائل بھی ہوتے ہیں۔ ان مسائل کے نتیجے میں، برشڈ ڈی سی موٹرز، زیادہ تر حصے کے لیے، روبوٹ ڈیزائن کے لیے کم سے کم پرکشش آپشن ہیں۔
برش لیس ڈی سی موٹرز 1860 کی دہائی میں نمودار ہوئیں اور دو ترقیوں سے فائدہ اٹھایا: مضبوط، چھوٹے، کم لاگت والے مستقل میگنےٹ کا ظہور؛ اور چھوٹے، موثر الیکٹرانک سوئچز (عام طور پر MOSFETs) کا ظہور موجودہ بہاؤ کو وائنڈنگز میں تبدیل کرنے کے لیے۔ "الیکٹرانک کمیوٹیشن" برش موٹر کے مکینیکل کمیوٹیشن کی جگہ لے لیتا ہے تاکہ مقناطیسی فیلڈ کی سوئچنگ کو کنٹرول کیا جا سکے، فکسڈ switchil کے درمیان تعامل۔ ارد گرد اور گھومنے والے کور پر میگنےٹ برش موٹر کے مکینیکل کمیوٹیشن کی جگہ لے لیتے ہیں، یعنی یہ مقناطیسی میدان اور برقی میدان کے درمیان تعامل کو استعمال کرتا ہے۔ MOFSET کی سوئچنگ فریکوئنسی کو تبدیل کرکے، اس طرح موٹر کی رفتار کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، اس کا موٹر کنٹرولر برشڈ موٹرز کے مقابلے موٹر کی کارکردگی کو بہتر طریقے سے کنٹرول کر سکتا ہے۔
اس سے بھی بہتر، اعلی درجے کے الگورتھم جیسے PID (متناسب-انٹیگرل-ڈیفرینشل) اصلاحی الگورتھم یا FOC (فیلڈ اورینٹڈ کنٹرول، جسے کبھی کبھی ویکٹر کنٹرول کہا جاتا ہے) کنٹرول الگورتھم کو موٹر کنٹرولر میں مضبوط کیا جا سکتا ہے۔ یہ مثالی موٹر آپریشن کو حقیقی بوجھ اور لوڈ کی مختلف حالتوں سے ملانے کی اجازت دیتا ہے، جس کے نتیجے میں موٹر کی کارکردگی زیادہ مضبوط اور درست ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، موٹر کنٹرول الگورتھم/پروگرامز متعلقہ عوامل کو مدنظر رکھ سکتے ہیں جیسے کہ روٹر کی جڑنا اور موٹر ڈرائیو کو مکینیکل عوامل کی وجہ سے غلطیوں کو بتدریج اپنانے اور کم کرنے کے قابل بنا سکتے ہیں۔ اس طرح کے الگورتھم ایکسلریشن اور ٹارک کو درست طریقے سے کنٹرول کرنا ممکن بناتے ہیں۔
برش لیس موٹرز (BLDC) کو زیادہ پیچیدہ کنٹرول سرکٹس کی ضرورت ہوتی ہے لیکن یہ برش موٹرز سے بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کر سکتی ہیں۔ عام طور پر، BLDC موٹرز کو پوزیشن فیڈ بیک سینسر سے لیس کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے کہ ہال ایفیکٹ سینسر، ایک آپٹیکل انکوڈر، یا ریورس ممکنہ پتہ لگانے والا آلہ۔
روبوٹ میں عام طور پر استعمال ہونے والی BLDC موٹر کی ایک اور قسم سٹیپر موٹر ہے، جہاں ایک سوئچنگ برقی مقناطیس استعمال کیا جاتا ہے، جو مستقل مقناطیس کی انگوٹھی کے مرکزی کور کے ساتھ واقع ہوتا ہے۔ سٹیپر موٹرز روایتی طریقے سے "گھومنے" نہیں کرتے؛ اس کے بجائے، وہ مسلسل گھومنے والی شافٹ کی مدد سے آہستہ آہستہ اپنی رفتار میں اضافہ کرتے ہیں، اس طرح گردش کے ایک خاص زاویہ یا مسلسل گردش کی اجازت دیتے ہیں۔ سٹیپر موٹرز میں دوبارہ قابل موشن کنٹرول ہوتا ہے: ضرورت پڑنے پر انہیں پچھلی پوزیشن پر واپس لایا جا سکتا ہے۔
قدمی کے زاویوں کی حد 1.8 ڈگری (200 قدم/انقلاب) سے 30 ڈگری (12 قدم/انقلاب) تک ہے۔ اسٹیپنگ اینگل یا قدموں کی تعداد موٹر کے مستقل میگنےٹس کی تعداد پر منحصر ہے، لیکن اس حد سے باہر کی قدریں بھی ممکن ہیں۔
سٹیپر موٹرز کے ساتھ، اگر پاور لگائی جاتی ہے لیکن کوئی قدم اشارہ نہیں کیا جاتا ہے، تو وہ اپنی اصل پوزیشن میں رہیں گے۔ سٹیپر موٹرز کم rpm پر زیادہ ٹارک فراہم کرتی ہیں۔ سٹیپر موٹر کو گھومنے کے لیے حاصل کرنے کا سب سے سیدھا طریقہ یہ ہے کہ سولینائیڈ کو منظم انداز میں توانائی بخش اور ڈی انرجائز کیا جائے، لیکن اس سے گڑبڑ یا کمپن ہو سکتی ہے۔ برش لیس موٹرز اور سٹیپر موٹرز میں جزوی طور پر ایپلی کیشن ایریاز ہوتے ہیں۔ اسٹیپر موٹرز ان ایپلی کیشنز کے لیے بہتر موزوں ہیں جن کے لیے لمبے عرصے تک مسلسل گردش کرنے کی بجائے درست اندر اور باہر حرکات (جیسے پک اینڈ پلیس) کی ضرورت ہوتی ہے، نیز ایسی چھوٹی ایپلی کیشنز کے لیے جنہیں موٹر سے زیادہ ٹارک یا رفتار کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، سٹیپر موٹرز میں برش لیس ڈی سی موٹرز کے مقابلے میں کم توانائی کی بچت کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہاں درج موٹرز کے علاوہ اور بھی بہت سی اقسام دستیاب ہیں۔ موٹر فیملیز متعدد اور پیچیدہ ہیں، جن میں کئی ذیلی تقسیم ہیں۔ مثال کے طور پر، مستقل مقناطیس ہم وقت ساز موٹر (PMSM) برش لیس DC موٹر (روٹر کے حوالے سے) اور AC انڈکشن موٹر (اسٹیٹر کی ساخت کے حوالے سے) کا مجموعہ ہے۔ یہ اعلی توانائی کی کارکردگی، چھوٹے حجم کے فی یونٹ اعلی رشتہ دار کثافت، ٹارک سے وزن کا تناسب، تیز ردعمل کا وقت، اور کنٹرول کی نسبتا آسانی سے خصوصیات ہے، لیکن یہ نسبتا مہنگا بھی ہے.
روبوٹ موشن سسٹم میں صرف موٹروں سے زیادہ شامل ہوتا ہے۔ اس میں تین اہم فنکشنل ماڈیولز شامل ہیں۔
1.ریئل ٹائم کنٹرولر، مندرجہ ذیل تین شکلوں میں ظاہر ہوتا ہے۔
عام مقصد کے لیے تیز کمپیوٹیشنل پروسیسرز، موشن کنٹرول فرم ویئر چلا رہے ہیں۔
کنٹرول ایپلی کیشنز کے لیے DSP پر مبنی FPGAs۔
ہارڈ وائرنگ اور بلٹ ان الگورتھم کے ساتھ خصوصی کنٹرولر آئی سی سرکٹس۔
2. ایک یا زیادہ ڈرائیور کی پرتیں کنٹرولر آؤٹ پٹس سے نچلے درجے کے سگنلز لینے اور کنٹرول الیکٹرانکس کو آن/آف کرنے کے لیے درکار ہائی وولٹیج/کرنٹ کو آؤٹ پٹ کرنے کے لیے کاسکیڈڈ ہوتی ہیں۔
3.MOSFET (یا دوسرے سوئچنگ ڈیوائسز، جیسے IGBT یا بائی پولر ٹرانزسٹرز)، جو موٹر وائنڈنگز کے لیے مخصوص موجودہ بہاؤ کو کنٹرول کرتا ہے۔
MOSFET کا انتخاب بنیادی طور پر موٹر اور مطلوبہ کرنٹ اور وولٹیج کے سائز کے وائنڈنگز پر منحصر ہے۔ MOSFET ماڈل MOSFET درجہ بندی کے ذریعہ MOSFET ڈرائیور کے انتخاب کے بعد ڈرائیور کو منتخب کرنے کے لئے نیچے کا تعین کرنے کے لئے: بعض اوقات ڈرائیور کا تعین کرنے کے لئے مخصوص فیصلے کے لئے چڑھتے ہوئے ریپلشن ڈرائیور کی ایک سیریز کی ضرورت پڑسکتی ہے۔ بعض اوقات MOSFETs کے سائز کے لحاظ سے بوسٹ ڈرائیوروں کی ایک سیریز کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔
4. کنٹرولر کا انتخاب کرتے وقت جن مسائل کا سامنا ہو سکتا ہے۔
کنٹرولر ماڈل کا انتخاب بھی بہت اسٹریٹجک ہے اور کسی مخصوص وینڈر اور ماڈل کو منتخب کرنے سے پہلے فیصلہ کرنے کی ضرورت ہے۔ صرف موٹر کنٹرول کے لیے عام مقصد کے پروسیسر، مقامی کمپیوٹیشنل پاور کے ساتھ ایک FPGA، یا خصوصی کنٹرول IC سرکٹ (عام طور پر ایک مخصوص موٹر کنٹرول وینڈر سے) استعمال کرنے کا انتخاب کرتے وقت بہت سارے تجارتی معاملات ہوتے ہیں۔ ڈیزائنرز کو ایسے عوامل پر غور کرنے کی ضرورت ہے۔
آپ کو کنٹرول الگورتھم کی کس پیچیدگی کی ضرورت ہے، اور کتنی I/0 پورٹس ہیں؟
کنٹرول الگورتھم اور کوڈ کون فراہم کرے گا: IC فراہم کنندہ، فریق ثالث پارٹنر، یا غیر متعلقہ تھرڈ پارٹی ڈویلپر؟ وہ موٹر کی کارکردگی اور اس کی درخواست کی تصدیق اور توثیق کیسے کریں گے؟
آپ کو صارف کی پروگرامنگ کی کتنی صلاحیت کی ضرورت ہے؟ یہاں تک کہ وقف شدہ، غیر پروگرام کے قابل کنٹرولرز کو بھی صارف سے الگورتھم کی قسم، بند لوپ کنٹرول موڈ (پوزیشن، رفتار، یا ایکسلریشن) کو منتخب کرنے کی ضرورت ہوگی، اور انہیں متعدد آپریٹنگ پیرامیٹرز سیٹ کرنے کی ضرورت ہوگی۔ کیا موٹر اور ایپلیکیشن میں سیٹ کرنے کے لیے منفرد خصوصیات ہیں؟ اگر جواب ہاں میں ہے، تو بہتر ہو گا کہ قابل پروگرام I کا انتخاب کریں۔ اس کے برعکس، اگر الگورتھم میں ترمیم کرنے کی ضرورت نہیں ہے تو، ایک مکمل طور پر قابل پروگرام IC کے مقابلے میں ہارڈ وائرڈ، ٹھوس الگورتھم کے ساتھ ایک وقف شدہ IC بہتر ہے۔ کیا کنٹرولر کو موٹر کی متعدد اقسام کی حمایت کرنے کی ضرورت ہے؟ یہاں تک کہ اگر یہ ایک ہی قسم کا ہے، کیا کنٹرولر کو اس ماڈل میں صرف ایک سائز کی موٹر، یا سائز کی ایک رینج کو سپورٹ کرنے کی ضرورت ہے؟
فروش کس سطح تک تکنیکی مدد فراہم کرتا ہے؟ ان کے پاس موٹر ڈیولپمنٹ کا کیا تجربہ ہے؟ کیا وہ مخصوص حوالہ جات کے ڈیزائن فراہم کریں گے جن کی تعمیر اور توثیق کی گئی ہے، بشمول کنٹرول IC اور MOSFET ڈرائیور کے درمیان انٹرفیس سرکٹری؟
کیا کوئی ریگولیٹری مسائل ہیں جن سے آگاہ ہونا ضروری ہے؟ مثال کے طور پر، مجاز توانائی کی کارکردگی کی تشخیص
(بہت سے موٹر ایپلی کیشنز کو اب مختلف "سبز" ماحولیاتی ضروریات کو پورا کرنا ہوگا)۔ اگر ایسا ہے تو، کیا سپلائر ان مسائل کو سمجھتا ہے اور کیا ان کے اجزاء اور الگورتھم ان ضروریات کو پورا کرتے ہیں؟
5. ڈویلپمنٹ کٹس کنٹرولر اور انٹرفیس کی کارکردگی کا مظاہرہ کرتی ہیں۔
بہت سے انجینئرز کے لیے، تمام ٹکڑوں کو ایک ساتھ لانا - کنٹرولرز، ڈرائیورز، MOSFETs وغیرہ کو ٹھوس یا الگ الگورتھم کے ساتھ - ایک کثیر الشعبہ کام ہے، جو وہ "شروع سے شروع" نہیں کرنا چاہتے۔ اس وجہ سے، بہت سے دکاندار سیمپل کنٹرولر الگورتھم، ڈرائیورز اور MOSFETs کے ساتھ تشخیصی بورڈ یا مکمل کٹس بھی پیش کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، Freescale MTRCKTSPNZVM128 تھری فیز سینسر لیس PMSM کٹ تین فیز BLDC یا PMSM موٹر چلانے کے لیے بغیر سینسر موٹر کنٹرول ٹیکنالوجی کا استعمال کرتی ہے، اور اس کی مدد سے مربوط ADC ماڈیول کے ذریعے تعاون یافتہ الٹا پوٹینشل کا استعمال کرتے ہوئے تیز رفتار پروٹو ٹائپنگ اور تشخیص کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ مائیکرو کنٹرولر اس کے علاوہ، اس کٹ (MC9S12ZVML12 مائیکرو کنٹرولر کی خاصیت) کو ہال سینسر یا ریزولورز کا استعمال کرتے ہوئے آپریشن کے سینسر پر مبنی تشخیص کے لیے بھی ترتیب دیا جا سکتا ہے۔ روبوٹکس کا مستقبل بھی بہت امید افزا ہے کیونکہ ٹیکنالوجی میں ترقی، بشمول بہتر موٹر کنٹرول اور سینسنگ کے ذریعے درستگی کے عمل سے، نئے مواقع پیدا ہوں گے۔ سینسنگ، کنٹرول اور موٹرز کے کلیدی شعبوں میں انقلابات روبوٹکس میں تبدیلیوں کو متاثر کرتے رہیں گے۔