Introduction to Robotics in Manufacturing | Industrial Robots, Types, Working Principle and Applications

Robotics आधुनिक Automation Technology का सबसे महत्वपूर्ण भाग है। Robotics में ऐसे Programmable Machines विकसित किए जाते हैं जो विभिन्न कार्यों को स्वतः (Automatically) तथा उच्च Accuracy के साथ कर सकते हैं। Manufacturing Industry में इन Machines को Industrial Robots कहा जाता है। ये Robots Repetitive, Dangerous तथा High Precision कार्यों को तेज़ गति से पूरा करते हैं।

आज Automobile Industry, Aerospace, Electronics Manufacturing, Pharmaceutical Industry, Food Processing, Packaging, Material Handling तथा Welding Industries में Industrial Robots का व्यापक उपयोग किया जाता है। Industry 4.0, Artificial Intelligence (AI), Internet of Things (IoT) तथा Smart Manufacturing के विकास में Robotics की अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका है।

Introduction

पहले Manufacturing Industries में अधिकांश कार्य Manual Labour द्वारा किए जाते थे। इससे Production Rate कम, Errors अधिक तथा Safety Risk भी अधिक रहता था। Automation Technology के विकास के बाद Programmable Industrial Robots का उपयोग प्रारंभ हुआ जिससे Production Speed, Accuracy तथा Product Quality में अत्यधिक वृद्धि हुई।

Modern Factories में Robots केवल Material Handling ही नहीं बल्कि Welding, Painting, Assembly, Inspection, Packaging तथा Quality Control जैसे कार्य भी करते हैं। Collaborative Robots (Cobots) मानव कर्मचारियों के साथ मिलकर सुरक्षित रूप से कार्य कर सकते हैं।

Definition of Robotics

Robotics Engineering की वह शाखा है जिसमें Robots के Design, Development, Programming, Control तथा Applications का अध्ययन किया जाता है।

Definition of Industrial Robot

Industrial Robot एक Automatically Controlled, Reprogrammable तथा Multipurpose Manipulator होता है जो Manufacturing Operations को उच्च Accuracy एवं Repeatability के साथ पूरा करता है।

Objectives of Robotics

• Automation बढ़ाना।
• Production Rate बढ़ाना।
• Product Quality में सुधार करना।
• Human Errors कम करना।
• Worker Safety बढ़ाना।
• Manufacturing Cost कम करना।
• High Precision एवं Repeatability प्राप्त करना।

Working Principle of Industrial Robot

Industrial Robot का कार्य सिद्धांत Programming तथा Feedback Control System पर आधारित होता है। Robot Controller में Program Store किया जाता है। Controller Sensors से प्राप्त Signals के आधार पर Servo Motors को नियंत्रित करता है। Servo Motors Robot Arm को निर्धारित Position तक ले जाती हैं तथा End Effector आवश्यक Operation जैसे Welding, Assembly अथवा Material Handling करता है।

Main Components of Industrial Robot

Degrees of Freedom (DOF)

Degree of Freedom (DOF) से तात्पर्य Robot की स्वतंत्र Movements की संख्या से है। अधिकांश Industrial Robots में 4 से 6 Degrees of Freedom होती हैं, जबकि Advanced Robots में 7 या उससे अधिक DOF भी हो सकती हैं।

Types of Industrial Robots

Cartesian Robot

Cartesian Robot X, Y तथा Z Linear Axes पर कार्य करता है। इसकी Structure सरल होती है तथा CNC Machines, Pick and Place Systems तथा Material Handling Applications में इसका व्यापक उपयोग किया जाता है।

SCARA Robot

SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) Robot अत्यधिक Speed तथा Accuracy के साथ Assembly Operations करता है। Electronics Manufacturing तथा PCB Assembly Industries में इसका सबसे अधिक उपयोग होता है।

Articulated Robot

Articulated Robot सबसे अधिक उपयोग होने वाला Industrial Robot है। इसमें 4 से 6 या उससे अधिक Rotary Joints होते हैं जिससे यह मानव हाथ की तरह विभिन्न दिशाओं में Movement कर सकता है। Automobile Welding, Painting तथा Material Handling में इसका व्यापक उपयोग किया जाता है।

Delta Robot

Delta Robot एक High-Speed Parallel Robot होता है जिसका उपयोग Pick and Place, Food Packaging तथा Pharmaceutical Industries में किया जाता है। इसका Moving Mass बहुत कम होता है, इसलिए यह अत्यधिक Speed एवं Accuracy के साथ कार्य करता है।

End Effectors

End Effector Robot Arm का अंतिम भाग होता है जो वास्तविक कार्य करता है। विभिन्न Applications के अनुसार अलग-अलग प्रकार के End Effectors लगाए जाते हैं।

Sensors Used in Robots

Robot Programming Methods

• Lead Through Programming
• Teach Pendant Programming
• Offline Programming
• Computer Programming
• Simulation Based Programming

Advantages of Industrial Robots

• High Production Rate प्राप्त होती है।
• Excellent Accuracy एवं Repeatability मिलती है।
• 24×7 Continuous Operation संभव है।
• Human Errors बहुत कम हो जाते हैं।
• Dangerous Environment में सुरक्षित कार्य कर सकते हैं।
• Product Quality में सुधार होता है।
• Manufacturing Cost कम होती है।
• Worker Safety बढ़ती है।
• Flexible Manufacturing संभव होती है।
• Automation को बढ़ावा मिलता है।

Limitations of Industrial Robots

• Initial Investment अधिक होती है।
• Programming एवं Maintenance की आवश्यकता होती है।
• Highly Skilled Engineers की आवश्यकता होती है।
• Power Failure होने पर कार्य रुक जाता है।
• Small Scale Industries के लिए महंगे हो सकते हैं।
• Unexpected Situations में निर्णय लेने की क्षमता सीमित होती है।

Applications of Industrial Robots

• Arc Welding
• Spot Welding
• Painting Operations
• Assembly Line
• Machine Loading & Unloading
• Material Handling
• Packaging Industry
• Quality Inspection
• Palletizing
• Medical Equipment Manufacturing

Industrial Importance of Robotics

Industrial Robotics आधुनिक Smart Manufacturing तथा Industry 4.0 की प्रमुख Technologies में से एक है। Robots के माध्यम से High Productivity, Better Quality, Minimum Downtime तथा Flexible Manufacturing प्राप्त होती है। Artificial Intelligence (AI), Machine Vision तथा Internet of Things (IoT) के साथ Robots आज Intelligent Manufacturing Systems का महत्वपूर्ण भाग बन चुके हैं।

Comparison Between Human Worker and Industrial Robot

Exam Oriented Important Questions

1. Robotics क्या है? Industrial Robot की परिभाषा लिखिए।
2. Industrial Robot का कार्य सिद्धांत समझाइए।
3. Industrial Robot के मुख्य Components लिखिए।
4. Degree of Freedom (DOF) क्या है?
5. Industrial Robots के प्रकार लिखिए।
6. SCARA Robot एवं Articulated Robot का वर्णन कीजिए।
7. Industrial Robots के लाभ एवं सीमाएँ लिखिए।
8. Industrial Robots के Applications लिखिए।
9. Robot End Effector क्या है?
10. Industry 4.0 में Robotics का महत्व समझाइए।

Viva Questions

1. Robotics क्या है?
2. Industrial Robot किसे कहते हैं?
3. DOF का Full Form क्या है?
4. SCARA का Full Form क्या है?
5. End Effector क्या होता है?
6. Teach Pendant क्या है?
7. Servo Motor का क्या कार्य है?
8. Robot Controller क्या करता है?
9. Industrial Robots कहाँ उपयोग किए जाते हैं?
10. Industry 4.0 में Robotics का क्या महत्व है?

Conclusion

Industrial Robotics आधुनिक Manufacturing Engineering की सबसे महत्वपूर्ण Automation Technology है। Cartesian, SCARA, Articulated तथा Delta Robots विभिन्न Industrial Applications में उपयोग किए जाते हैं। Industrial Robots Production Rate बढ़ाते हैं, Human Errors कम करते हैं तथा Manufacturing Quality में सुधार करते हैं। RGPV परीक्षा की दृष्टि से Robotics की Definition, Working Principle, Components, Types, DOF, End Effectors, Advantages, Applications तथा Industry 4.0 में Robotics का महत्व अत्यंत महत्वपूर्ण विषय हैं।