صنعت گران در دنیای امروز با مسائلی روبرو هستند که پیوسته آنها را ملزم به یافتن راهی در کاهش هزینه های بسته بندی می کنند. هرچند در دنیای به هم پیوسته کنونی با در نظر داشتن شبکه اینترنت و تکنولوژی های نوین ارتباطی، این بازی جدیتر و دارای ریسک بالاتر است. برای برآوردن نیازهای روزافزون در این رقابت جهانی، صنعتگران مجبور به کاهش بیش ازحد هزینه ها در مقایسه با گذشته هستند. آنهایی که در این عرصه موفق نشوند نه تنها با خطر از دست دادن سهام مواجه هستند بلکه ممکن است که به طور کامل از صحنه تجارت حذف شوند.
به طور حتم، کاهش چنین هزینه ای به معنی ماشینی کردن فرآیندهای دستی در تولید و افزایش میزان اتوماسیون در فرایندهای نیمه ماشینی است. برای رسیدن به چنین هدفی استفاده از فن آوری های جدید در ارزیابی مجدد سامانه های ماشینی موجود، می تواند مفید باشد. صنعت بسته بندی به صورت سنتی قلمرو سامانه های خودکار مشخص و ثابتی بوده است که به طور معمول به صورت دستی توسط یک کارگر به کار گرفته می شده است، به طوری که این کارگر نظارت بر عملکرد این سامانه داشته است.
با در نظر داشتن بعضی فرایندهای پیوسته، پرسرعت و پرحجم، سامانه های خودکار ثابت همچنان بهترین راه حل هستند. هرچند، به صورت روزافزونی صنعتگران در پی استفاده از ربات های صنعتی در این عرصه هستند که مزیتهای بسیاری در مقایسه با سامانه های خودکار ثابت دارند. این مقاله مزایای استفاده از ربات های کوچک اسمبلی را در جریان فرآیندهای بسته بندی بررسی می کند. این فرآیندها شامل فرآیندهایی است که قبل از بسته بندی نهایی در کارتن و جعبه انجام می شود که به طور معمول نیازمند ربات های بزرگ تری هستند.
جهانی سازی تجارت در سراسر دنیا به نظر میرسد در سال های پیش رو، رو به افزایش است و سرعتی روز افزون دارد. ظهور و تبلور اقتصاد کشورهای کم تر توسعه یافته و توسعه نیافته، به طور حتم دربردارنده یک بازار مصرف، منابع جدید کارگران ارزان قیمت و افزایش رقابت در میان صنعتگران خواهد بود و متعاقب آن، تاکید صنعتگران در افزایش سطح اتوماسیونشان افزایش خواهد یافت.
در بیشتر قرن بیستم، صنعت بسته بندی بهره بسیاری از سامانه های خودکار ثابت طراحی شده ویژه این صنعت برده است (با در نظر داشتن گسترش سریع جوامع مصرف کننده). با این وجود در همان زمان این سامانه ها نقطه ضعف هایی نیز داشتند. هریک از این ماشین ها می بایست برای یک کالای خاص طراحی می شد. به علاوه، تغییر در شکل و اندازه ظاهری این کالا به معنی جایگزینی بسیار پر هزینه بعضی از اجزای این سامانه ها و یا سامانه به طور کامل بود. همچنین مشکلات دیگری نیز در این ماشین ها به چشم می خورد که به عنوان مثال می توان به هزینه نگهداری و تعمیر، حجم بالا و وزن زیاد و پوشش نامناسب اجزای مکانیکی این ماشین ها که می توانست برای کارگران خطرساز باشد، اشاره کرد. با این اوصاف، تا چندی پیش، مزایای این سامانه ها بر معایب آن ها برتری داشت. به عنوان تنها راه کاری که در دسترس صنعت گران بود، این بود که جایگزین مناسبی برای این سامانه ها مطرح نبود. در حال حاضر وضعیت به طور کامل تغییر کرده است. برای ماندن در دنیای تجارت و صنعت، صنعت گران می بایست در پی راهکارهای جدیدی باشند که ارزانتر بوده و در مقایسه با سامانه های خودکار ثابت منعطف تر باشد.
خوشبختانه، خانواده ای از ربات های دارای بازو که به طور معمول از آنها به ربات های اسمبلی کوچک یاد می شود راهکار و جایگزین مناسبی برای سامانه های ثابت موجود به نظر می رسند. برخلاف نام آن ها، این ربات ها می توانند کارهای بسیار متنوع تری در مقایسه با مونتاژ انجام دهند. این کارها شامل انتقال مواد مختلف و کارهای دیگری است که در جریان فرآیند بسته بندی وجود دارد، همچون برداشتن و قرار دادن، پر و خالی کردن، شکل دهی بسته بندی، قراردادن محصول در بسته بندی و … و همچنین کارهای ثانویه همچون برچسب زدن , ارزیابی کیفیت و…. ربات هایی که در این مقاله درباره آنها بحث می شود ربات های اسمبلی کوچک هستند که ظرفیتی در حدود ۲۰ کیلو داشته و قلمرو کاری در حدود ۱۳۰۰ میلیمتر را دارا هستند.
به طور کلی دو نوع ربات اسمبلی وجود دارد: ربات های چهار محور SCARA و ربات های شش محور دو بخشی. ربات های ۴ محور به خاطر ساختاری که دارند می توانند به صورت آزادانه در یک صفحه مختصات حرکت کنند. دو بازوی اول این ربات ها قابلیت حرکت در جهت چپ و راست را در این صفحه فراهم می سازند.
بازوی سوم شامل یک قلاب فلزی است که بخش انتهایی ربات (End Effector) را در بر دارد. این بخش قابلیت حرکت به سمت بالا و پایین را در جهت قائم صفحه دارد و میتواند حول محور قائم خود بچرخد، هرچند قابلیت حرکت در جهت یک زاویه خاص را ندارد. این طراحی منحصر به فرد به این ربات یک درجه آزادی قابل توجه می دهد که میتواند با سرعت زیاد در طول صفحه حرکت کند و به کرات این کار را انجام دهد. در کاربردهای بسته بندی، این رباتهای ۴ محور با سرعت بالایی، قابلیت جابجایی اشیا را دارا هستند.
ربات های دو بخشی ۶ محور دارای دو اتصال بیشتر در مقایسه با ربات قبلی بوده و در نتیجه دارای درجه آزادی حرکتی بیشتری است. بازوی اولی این ربات قابلیت حرکت در جهت افقی را درصفحه همانند ربات ۴ محور فراهم می کند، در حالی که دو بازوی دیگر حرکت در جهت قائم را برای این ربات فراهم می کنند. به علاوه، این ربات ۶ محور دارای یک ساعد و دو اتصال مچ مانند است که همانند این اجزا در بدن انسان عمل می کند. اتصال اضافی این ربات این قابلیت را برای این ربات ها فراهم میکند که این ربات ها قابلیت حمل یک جسم را که درهر جهت دلخواهی در صفحه قرار گرفته باشند، دارند. این رباتها هم چنان قابلیت انجام عملیاتی را دارند که تنها از بازویی به پیچیدگی دست انسان بر می آید.
در مقایسه با سامانه های ثابت، مزیت اصلی رباتهای اسمبلی در صنعت بسته بندی هزینه پایین آنهاست. نه تنها این ربات ها هزینه راه اندازی پایین تری دارند، انعطاف پذیری بالای آنها، سایز کوچک و هزینه نگهداری پایین آنها منجر به هزینه کلی کمتر این ربات ها می شود. هردوی این ابزارها قابلیت انجام عملیات بسته بندی پیچیده را در مقایسه با کارگر انسانی دارند.
بر خلاف سامانه های ثابت که به طور معمول برای یک فرآیند خاص طراحی می شوند، ربات ها قابلیت تطبیق به فرآیندهای بسته بندی مختلف را دارند. به علاوه، برخلاف سامانه های ثابت، ربات ها نیازی به تعویض اجزای گران قیمت ندارند وقتی فرآیند بسته بندی دست خوش تغییر میشود، در اکثر موارد، یک تغییر ساده در ربات (به طور معمول در انتهای ربات) کافی است که ربات قابل استفاده در فرآیند جدید باشد. هم چنین، در صورتی که ربات به انتهایی چند منظوره مجهز باشد، عملکرد آن بسیار زیاد شده و قابلیت کاری آن به شدت افزایش می یابد. مزیت مهم دیگری که این ربات ها در مقایسه با سامانه های ثابت دارند، پوشش مناسب بیرونی آنهاست، به طوری که اجزای مکانیکی آنها که می تواند برای کارگرها خطرناک باشد، بهخوبی پوشش داده شده است.
