سرجری میں مدد کرنے سے لے کر مینوفیکچرنگ پلانٹس میں ہزاروں کلوگرام وزن اٹھانے تک، روبوٹ ہماری زندگی کے بہت سے پہلوؤں کو آسان بناتے ہیں۔ جدید دنیا پر روبوٹس کا اثر واضح ہے، لیکن کیا آپ نے کبھی سوچا ہے کہ روبوٹک سسٹم اتنی درست، تیز اور طاقتور حرکت کیسے حاصل کرتے ہیں؟ اگر جواب موٹر کے ذریعے ہے، مبارک ہو!
روبوٹ ایسے کاموں کی نقل کرتے ہیں جو انسانوں کے ذریعہ انجام دیے جائیں گے۔ اس طرح، ان کی فعالیت بنیادی طور پر کسی نہ کسی شکل میں نقل مکانی یا گردش کے ذریعے پوزیشن اور واقفیت کو ایڈجسٹ کرنے پر مشتمل ہوتی ہے، خاص طور پر موٹرز کے ذریعے۔
جبکہ روایتی روبوٹکس ایپلی کیشنز بنیادی طور پر مکینیکل ایکٹیویشن پر مرکوز ہوتی ہیں (جیسے بازو کی ہیرا پھیری یا کنویئر بیلٹ لوپنگ)، جدید ایپلی کیشنز بہت آسان ہیں، جیسے کیمرہ روٹیشن یا لیڈر سینسرز کے لیے درست مکینیکل بیم اسٹیئرنگ۔ آپ کو یہ جان کر حیرت ہوگی کہ الیکٹرک موٹرز کی سب سے بنیادی ایپلی کیشنز پنکھے اور پمپ ہیں، لیکن یہ دراصل کولنگ اور ہائیڈرولکس میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔
ویڈیو پر جانے کے لیے تصویر پر کلک کریں: جانیں کہ کس طرح TI روبوٹ کی کارکردگی کو بڑھانے کے لیے جدید سیمی کنڈکٹرز استعمال کر رہا ہے۔
مثال کے طور پر، روبوٹک آرم جوائنٹ میں برش لیس DC (BLDC) موٹر (شکل 1 میں دکھایا گیا ہے) عام طور پر گھومنے والا روٹر اور ایک سٹیشنری سٹیٹر پر مشتمل ہوتا ہے۔ سٹیٹر پر کوائل وائنڈنگز کو توانائی بخشنے کے لیے برقی سگنل لگانے سے ایک مقناطیسی میدان بنتا ہے، جو مقناطیسی قوت پیدا کرتا ہے جو روٹر کو حرکت دیتا ہے، جو بدلے میں روبوٹک بازو کے اندر جوڑوں کو گھماتا ہے۔ عقلی طور پر الیکٹرانک سگنلز کا استعمال کرتے ہوئے، روبوٹک بازو نہ صرف حرکت کرے گا بلکہ ایک مخصوص رفتار، پوزیشن کی درستگی اور ٹارک پر بھی حرکت کرے گا۔
شکل 1: BLDC موٹر ساخت کا کراس سیکشنل منظر
الیکٹرک موٹرز روبوٹ کی اگلی نسل کو کیسے طاقت دیں گی۔
درست اور طاقتور کاموں کے علاوہ جن میں حرکت شامل ہے، موٹر کنٹرول سیمی کنڈکٹرز جیسے مائیکرو کنٹرولرز (MCUs) اور مربوط موٹر ڈرائیورز میں پیشرفت اس بات کو بہتر بنا رہی ہے کہ روبوٹ کیسے حرکت کرتے ہیں، اور اس مقصد کو حاصل کرنے میں 4 بڑے چیلنجز کا سامنا ہے۔
چیلنج 1: انسانی مشین کے تعاون کے لیے حفاظتی تقاضوں کو بڑھانا
ماضی میں، انسانوں اور روبوٹ کو حفاظتی وجوہات کی بنا پر سختی سے الگ کرنے کی ضرورت تھی، اکثر روبوٹ کو پنجروں میں رکھ کر۔ بڑھتی ہوئی آٹومیشن کے لیے انسانی مشین کے قریبی تعاون اور تعامل کی ضرورت ہوتی ہے۔ باہمی تعاون کے ساتھ روبوٹ کام کی کارکردگی کو بہتر بنانے میں مدد کرتے ہیں، لیکن ایسی موٹروں کی ضرورت ہوتی ہے جو محفوظ اسٹاپس، محفوظ رفتار، ٹارک اور موشن کنٹرول کو یقینی بنا سکیں۔
C2000™ 32-bit TMS320F28P650DK MCU جیسے آلات سیکورٹی کی ضروریات کو پورا کرنے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ یہ آلات فنکشنل سیفٹی کے لیے تصدیق شدہ ہیں اور بین الاقوامی تنظیم برائے معیاری کاری (ISO) 10218 کے معیار کے مطابق ڈیزائن کو آسان بناتے ہوئے، تشخیص کے لیے حفاظتی آلات کو مربوط کر سکتے ہیں۔ سپیکٹرم کے اینالاگ سائیڈ پر، DRV8353F جیسے سمارٹ گیٹ ڈرائیورز TÜV SÜD کی تصدیق شدہ تکنیکی رپورٹس کے ساتھ اپنے حفاظتی اہداف حاصل کرنے میں انجینئرز کی مدد کر سکتے ہیں۔ یہ سپورٹ دستاویز انجینئرز کو IEC 61800-5-2 معیار کے مطابق محفوظ ٹارک شٹ ڈاؤن حاصل کرنے کے لیے درکار ڈیزائن کے مراحل کے بارے میں رہنمائی کرتی ہے۔ چاہے یہ MCU ہو یا گیٹ ڈرائیور، کچھ ایسے اجزاء ہیں جو ڈیزائن کے عمل کو آسان بنا سکتے ہیں اور فعال طور پر محفوظ موٹر سسٹم کو فعال کر سکتے ہیں۔
چیلنج 2: وزن کم کریں، وائرنگ کو آسان بنائیں اور ڈی سینٹرلائزڈ موٹر آرکیٹیکچر کے ذریعے لاگت کو کم کریں
موٹر الیکٹرانکس کنٹرول کیبنٹ سے براہ راست روبوٹ جوائنٹس میں ضم ہونے کی طرف بڑھ رہے ہیں، جس سے وزن کم کرنے، وائرنگ کو آسان بنانے اور سسٹم کے اخراجات کو کم کرنے میں مدد ملتی ہے۔ اس رجحان نے اجزاء کے مینوفیکچررز کو ایسے حل تیار کرنے کی ترغیب دی ہے جو چھوٹے انٹیگریٹڈ سرکٹ پیکجوں میں مزید افعال کو ضم کر سکتے ہیں۔ خلائی رکاوٹوں کو بھی اعلی طاقت کی کثافت اور طاقت کی کارکردگی کی ضرورت ہوتی ہے۔
Gallium Nitride FETs جیسے LMG3422R050 نے گیٹ ڈرائیوروں کو مربوط کیا ہے جو پاور سٹیج کی کارکردگی کو 99% سے زیادہ تک بڑھا سکتے ہیں، جس سے مربوط موٹریں ہیٹ سنک کی ضرورت کو کم یا ختم کر سکتی ہیں۔ ریئل ٹائم کمیونیکیشن پیری فیرلز اور ایک مطلق انکوڈر انٹرفیس کا استعمال کرتے ہوئے، MCUs جیسے TMS320F28065 استعمال کرنے والے سسٹم picosecond ریزولوشن کے ساتھ پلس چوڑائی ماڈیولڈ سگنلز پیدا کر سکتے ہیں۔ یہ خصوصیات فی موٹر 10 سے زیادہ کیبلز سے پورے بازو کے لیے کل دو بسوں تک کیبلنگ کو کم کرتی ہیں۔ اس کنفیگریشن میں MCU اور GaN FETs کا استعمال ڈیزائنرز کو ایتھرنیٹ فزیکل لیئر ٹرانسیور جیسے DP83TG721 کے ذریعے سنگل پیئر ایتھرنیٹ فنکشنلٹی کو شامل کرکے وائرڈ کنیکٹیویٹی کو بہتر بنانے کے قابل بناتا ہے۔
چیلنج 3: صحت سے متعلق حرکت کے کاموں کو خودکار کرنے کے لیے زیادہ درستگی اور درستگی کی ضرورت ہوتی ہے
پروڈکٹ مائنیچرائزیشن نے بہت سی ایپلی کیشنز کے لیے موٹر (سرو، سٹیپر یا برش لیس ڈی سی موٹر) کے انتخاب پر اثر ڈالا ہے، اور موٹر کنٹرول اور پوزیشن فیڈ بیک کی پیچیدگی میں اضافہ ہوا ہے تاکہ ان چھوٹی چیزوں کے ساتھ تعامل کرنے کے لیے درکار عین موشن کو حاصل کیا جا سکے۔ مصنوعات. سیمک کنڈکٹر کی اختراعات پروڈکٹ کے چھوٹے بنانے کے لیے درکار اعلیٰ درستگی کو حاصل کرنا ممکن بناتی ہیں۔ مثال کے طور پر، موجودہ سینسرز جیسے AMC3306 میں 50µV آفسیٹ وولٹیج اور ایک مربوط پاور سپلائی ہے۔ ان خصوصیات کو ایک پیکج میں ملانا کنٹرول لوپ کی درستگی کو بہتر بناتا ہے اور پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ کے مجموعی سائز کو کم کرتا ہے۔
چیلنج 4: بیٹری سے چلنے والی موبائل ایپلیکیشنز کے لیے بجلی کی کارکردگی کو بہتر بنائیں
صرف ایک جگہ پر ٹھہرنے کے بجائے، روبوٹ موبائل بنتے جا رہے ہیں، پیکجوں کو خود مختاری اور محفوظ طریقے سے علاقے کی تلاش میں مدد فراہم کر رہے ہیں۔ سینسنگ، پروسیسنگ اور ریئل ٹائم کنٹرول ایپلی کیشنز میں استعمال ہونے والے موجودہ اور مستقبل کے سیمی کنڈکٹرز کو بیٹری کی مناسب زندگی اور ممکنہ حد کو یقینی بنانے کے لیے اعلیٰ کارکردگی اور بجلی کی کارکردگی کو متوازن کرنے کی ضرورت ہے۔
اعلی طاقت کی کارکردگی کو حاصل کرنے کے لیے پیچیدہ ہونے کی ضرورت نہیں ہے، اور نہ ہی اس کے لیے متعدد مجرد اجزاء کا استعمال کرتے ہوئے پیچیدہ ڈیزائن کے طریقوں کی ضرورت ہے۔ مثال کے طور پر، ایک واحد موٹر کنٹرولر جیسے MCT8316A روبوٹ میں بجلی استعمال کرنے والے اجزاء کی تعداد کو کم کرکے چھوٹے پمپ اور پنکھے والی موٹروں کو موثر طریقے سے چلا سکتا ہے۔ اس انتہائی مربوط ڈیوائس میں چھ میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر شامل ہیں جو موٹر کرنٹ کی فراہمی کے لیے ایک آدھے پل پاور سٹیج کی تشکیل کرتے ہیں، اور ایک ڈیجیٹل کور جو کوڈ لکھے بغیر سادہ سیڑھی موٹر کنٹرول کو قابل بناتا ہے۔
موٹر کنٹرول کے مستقبل کی ترقی کا امکان کیا ہے؟
مستقبل کے روبوٹ تصور سے باہر ہوں گے۔ وہ آسانی سے ایسے کاموں کو مکمل کر سکتے ہیں جو آج ناممکن نظر آتے ہیں - اکثر سمندر کی گہری کھائیوں میں کام کرنا، یا جگہ کے نامعلوم مقام میں جانا۔ نئے ڈیزائن میں تیزی سے اعلیٰ درجے کے سینسرز کو شامل کرنے کا امکان ہے، جیسا کہ ہم فی الحال لیڈر اور الٹراسونک ٹیکنالوجی کے ساتھ دیکھتے ہیں۔ جس طرح سے ہم روبوٹس کے ساتھ بات چیت کرتے ہیں وہ ماضی کے وائرڈ روبوٹس سے لے کر آج کے سافٹ ویئر پر مبنی حل تک بھی بدل سکتا ہے۔ رسائی میں اضافہ تقریر، بصری اظہار، یا یہاں تک کہ صرف سوچ کے ذریعے روبوٹ کے زیادہ قابل اعتماد کنٹرول کو قابل بناتا ہے۔ اس ارتقاء کے دوران، جیسا کہ روبوٹکس ٹیکنالوجی اور ایپلی کیشنز کی ترقی ہوتی رہتی ہے، اسی طرح موٹروں کو اپنی نقل و حرکت چلانے کے لیے درکار ہونا چاہیے۔