نرم افزار طراحی ربات صنعتی شامل چه مواردی است؟

ساخت ربات، فرآیندی چالش برانگیز است.

صنعت رباتیک مملو از داستان‌های شرکت‌هایی است که با وجود داشتن چشم‌اندازهای واقع‌بینانه و بودجه لازم، توسعه را تعطیل کرده‌اند.

پروژه‌های موفق رباتیک برای طراحی قطعات و شبیه‌سازی عملکرد، به‌ شدت به نرم افزار طراحی ربات متکی هستند.

در چشم‌انداز صنعتیِ سریع و در حال تغییر امروزی، صنایع به طور فزاینده‌ای به سمت فناوری روی می‌آورند تا کارایی، بهره‌وری و سودآوری خود را افزایش دهند.

یکی از فناوری‌هایی که این تحول را تقویت می‌کند، ربات‌ها و نرم افزار طراحی ربات صنعتی است.

از تولید گرفته تا تدارکات و کشاورزی، نرم افزار طراحی ربات صنعتی به ابزاری ضروری برای اتوماسیون صنعتی تبدیل شده است.

در این نوشته به بررسی ویژگی‌ها و عملکردهای کلیدی نرم افزار طراحی ربات صنعتی می‌پردازیم و چند نمونه از انواع این نرم افزار را به‌طور خلاصه بررسی می‌کنیم.

1# نرم افزار طراحی ربات صنعتی چیست؟

نرم افزار طراحی ربات صنعتی به برنامه‌های کاربردی و سیستم‌عامل‌هایی اطلاق می‌شود که برای کنترل و راه‌اندازی ربات‌های صنعتی طراحی شده‌اند.

ربات‌های صنعتی ماشین‌های قابل‌برنامه‌ریزی هستند که وظایف را در خطوط تولید و مونتاژ خودکار می‌کنند.

نرم افزار ربات‌های صنعتی کاربران را قادر می‌سازد تا این ربات‌ها را برای انجام وظایف خاص برنامه‌ریزی و کنترل کنند.

سیستم‌های رباتیک اغلب نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه قابل توجهی دارند.

به‌منظور مشاهده بازدهی در مدت زمان معقول، طراحان باید قبل از سرمایه‌گذاری بیش از حد در نمونه‌سازی، به طور مؤثر کار کنند و نقص‌های طراحی را برطرف کنند.

نرم افزارهای طراحی ربات صنعتی می‌توانند به مهندسان کمک کنند تا یک برنامه کاربردی رباتیک با راه‌حل‌های تست‌ شده و آزمایش‌ شده طراحی کنند.

این نرم افزارها ترجمه آسان و دقیق را در بین برنامه‌ها تسهیل می‌کند.

با استفاده از این نرم افزار‌ها شما می‌توانید گردش کار و تجربه کاربر نهایی را برای تیم مهندسی خود بهینه کنید و در هزینه‌های توسعه صرفه‌جویی نمایید.

این نرم‌ افزار‌ها به تیم نرم افزاری شما اجازه می‌دهند تا به‌جای اتلاف وقت برای ایجاد مجدد برنامه‌های موجود، بر الزامات قابلیت‌های اصلی که برای تخصصی کردن دستگاه‌های خود نیاز دارید، تمرکز کنند و با استفاده از مؤلفه‌ها، می‌توانید قابلیت همکاری را فعال کنید و به مشتریان آزادی استفاده از پلتفرم‌های نرم‌افزاری را که ترجیح می‌دهند، بدهید.

2# ویژگی‌های کلیدی نرم افزار طراحی ربات صنعتی

نرم افزار طراحی ربات صنعتی نقش مهمی در چرخه توسعه برنامه‌های کاربردی رباتیک ایفا می‌کند.

انتخاب ابزارهای اشتباه می‌توانند شما را به بیراهه هدایت کند.

نرم افزار مناسب برای ربات‌ها می‌تواند عملکرد طراحی شما را بهبود بخشد و زمان توسعه را کاهش دهد.

نرم افزار باید چندین عملکرد را به طور مؤثر انجام دهد تا به شما در تحقق محصول نهایی کمک کند.

ویژگی‌های کلیدی نرم افزار ربات صنعتی عبارت‌اند از:

1-2# انعطاف‌ پذیری برنامه‌نویسی

نرم‌افزار طراحی ربات‌های صنعتی انعطاف‌ پذیری برنامه‌نویسی را فراهم می‌کند و کاربران را قادر می‌سازد تا برنامه‌های ربات را متناسب با نیازهای خاص خود ایجاد و سفارشی کنند.

این انعطاف‌ پذیری امکان کنترل بیشتر بر حرکات، سرعت و دقت ربات را فراهم می‌کند.

2-2# رابط کاربر پسند

نرم افزار پیشرفته رباتیک صنعتی دارای یک رابط کاربر پسند است که فرآیند برنامه‌نویسی را ساده می‌کند.

با قابلیت‌های کشیدن و رها کردن، کاربران می‌توانند برنامه‌های ربات را به‌راحتی ایجاد کنند و منحنی یادگیری و زمان آموزش را برای کاربران جدید کاهش دهند.

3-2# ادغام با سایر سیستم‌ها

نرم افزار طراحی ربات صنعتی برای ادغام یکپارچه با سایر سیستم‌های اتوماسیون، مانند کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌‎ریزی (PLC) و ماشین‎‌های کنترل عددی کامپیوتری (CNC) طراحی شده است.

این یکپارچه‌سازی جریان روان داده‌ها و ارتباط بین سیستم‌های مختلف اتوماسیون را تضمین می‌کند.

4-2# شبیه‌سازی و تجسم

نرم افزار ربات صنعتی شامل ابزارهای شبیه‌سازی و تجسم است که کاربران را قادر می‌سازد حرکات ربات و جریان برنامه را شبیه‌سازی کنند.

این ویژگی به کاربران کمک می‌کند تا خطاهای احتمالی را قبل از اجرای واقعی فرآیند شناسایی کنند و از بین ببرند و در نتیجه باعث کاهش زمان خرابی و افزایش کیفیت محصول نهایی می‌شود.

اگر نرم افزار شما فاقد ویژگی‌های حیاتی باشد، چرخه توسعه شما آسیب خواهد دید.

3# انواع نرم افزار طراحی ربات

نرم افزار طراحی ربات صنعتی به نرم افزارهای کاربردی اطلاق می‌شود که به طور خاص برای کنترل و مدیریت ربات‌ها در صنایع مختلف طراحی شده‌اند.

این راه‌حل‌های نرم‌افزاری نقش مهمی در قادر ساختن ربات‌ها برای انجام وظایف خاص، اتوماسیون و سایر عملکردها دارند.

در اینجا برخی از جنبه‌های کلیدی طبقه‌بندی مربوط به نرم افزار طراحی ربات صنعتی آورده شده است:

1-3# سیستم‌های عامل ربات (ROS)

ROS یک چارچوب میان‌افزار منبع باز محبوب است که خدماتی را برای انتزاع سخت‌افزار، درایورهای دستگاه، ارتباط بین فرآیندها و موارد دیگر ارائه می‌کند.

درحالی‌ که ROS خود منبع باز است، نسخه‌های تجاری و افزونه‌هایی در دسترس هستند که ویژگی‌ها، پشتیبانی و خدمات اضافی را ارائه می‌دهند.

2-3# نرم افزار برنامه‌نویسی ربات صنعتی

بسیاری از ربات‌های صنعتی با نرم افزار اختصاصی خود برای برنامه‌نویسی و کنترل حرکات ربات عرضه می‌شوند.

به‌عنوان‌ مثال می‌توان به RobotStudio ABB ،ROBOGUIDE Fanuc و KUKA.WorkVisual KUKA اشاره کرد.

3-3# نرم افزار شبیه‌سازی

ابزارهای شبیه‌سازی برای آزمایش و اعتبارسنجی برنامه‌های ربات قبل از استقرار آن‌ها در دنیای واقعی ضروری هستند.

نرم افزارهایی مانند Gazebo ،V-REP (پلتفرم آزمایشی ربات مجازی) و Simulink، محیط‌ های واقعی را برای شبیه‌سازی رفتار ربات فراهم می‌کنند.

4-3# نرم ‌افزار Robot Vision

برای ربات‌هایی که از سیستم‌های بینایی استفاده می‌کنند، راه‌حل‌های نرم‌افزاری وجود دارد که پردازش تصویر، تشخیص اشیا و سایر وظایف بینایی کامپیوتری را ممکن می‌سازد.

به عنوان‌ مثال می‌توان به OpenCV ،RoboRealm و Cognex VisionPro اشاره کرد.

5-3# نرم افزار ناوبری خودمختار

در مورد ربات‌های متحرک و پهپادها، پلتفرم‌های نرم افزاری وجود دارند که ناوبری مستقل را تسهیل می‌کنند.

ROS دارای بسته‌هایی برای ناوبری ربات است و راه‌حل‌های تجاری مانند RB-1 Base Robotnik و هاسکی Clearpath Robotics دارای قابلیت‌های ناوبری هستند.

6-3# نرم افزار ربات مشارکتی (Cobot)

Cobotها برای کار در کنار انسان‌ها در یک محیط مشارکتی طراحی شده‌اند.

نرم‌افزارهایی مانند اکوسیستم UR+ Universal Robots و Intera از Rethink Robotics، رابط‌ هایی با کاربری آسان برای برنامه‌نویسی و کنترل ربات‌های مشارکتی ارائه می‌کنند.

7-3# توسعه برنامه‌های کاربردی سفارشی

برخی از شرکت‌ها ممکن است راه‌حل‌های نرم افزاری سفارشی متناسب با برنامه‌های کاربردی رباتیک خاص، صنایع یا ادغام با سایر سیستم‌ها را توسعه دهند.

4# مثال‌هایی از نرم افزار طراحی ربات صنعتی

نرم افزارهای پیشرو برای رباتیک، بیشتر برای اجرا بر روی سیستم‌عامل‌های ویندوز طراحی شده‌اند. (همچنین می‌توانید ویندوز را روی سیستم‌های لینوکس یا مک با استفاده از دسکتاپ مجازی اجرا کنید؛ ولی این کار می‌تواند خطرات امنیتی ایجاد کند.)

در اینجا برخی از برترین نرم افزارهای طراحی ربات صنعتی که باید از آن‌ها آگاه باشید، آورده شده‌اند:

1-4# Process Simulate زیمنس

اگر با نرم افزار شبیه‌سازی رباتیک زیمنس آشنا هستید، ممکن است قبلاً با Robcad، ابزار قدیمی OLP این شرکت آشنا باشید.

Robcad هنوز هم پشتیبانی می‌شود و امروزه در حال استفاده است.

با این حال Process Simulate محصول جدیدتر است.

علاوه بر این، زیمنس NX نیز دارای قابلیت ماشین‌کاری رباتیک است.

یکی از ویژگی‌های Process Simulate این است که می‌تواند به Siemens Teamcenter، یک مخزن داده PLM متصل شود.

این به کاربران اجازه می‌دهد تا شبیه‌سازی ربات خود را به کل سیستم مدیریت چرخه عمر محصول، همراه با انواع دیگر داده‌های تولید، از جمله طرح‌ها و فرآیندها، پیوند دهند.

هنگام انتخاب یک راه‌حل شبیه‌سازی که شامل OLP است، مهم است که به‌دنبال ابزارهای پردازش اختصاصی باشید.

به‌عنوان مثال، اگر کسی به‌دنبال انجام سمپاشی یا نقاشی با یک ربات باشد و بخواهد از یک ابزار همه‌منظوره استفاده کند، ممکن است دچار مشکل شود.

“اگر آن‌ها راه‌حلی بیابند که ابزارهای اختصاصی برای آن فرآیند خاص داشته باشد، احتمالاً میزان موفقیت بسیار بالاتری خواهند داشت.”

Process Simulate به کاربران امکان می‌دهد پارامترهای لازم را در نرم افزار تنظیم کنند.

2-4# نرم افزار طراحی ربات صنعتی Robotmaster

Robotmaster دارای یک رابط Drag و Drop برای ایجاد و تغییر موقعیت در مسیر ربات است.

مانند بسیاری از راه‌حل‌های جهانی دیگر، Robotmaster یک ربات آگنوستیک است و با تمام مارک‌ها و مدل‌های ربات‌ها و افکتورهای نهایی کار می‌کند.

به گفته این شرکت، Robotmaster V7، یک پلتفرم برنامه‌نویسی ربات مبتنی بر وظیفه، از ابتدا بر روی یک معماری کاملاً جدید ساخته شده است.

در این نرم افزار با استفاده از برنامه‌نویسی آفلاین، می‌توانید مشکلاتی را که می‌توانند بسیار پیچیده شوند (چه کاربرد جوش، برش، فرز، رنگ‌آمیزی با اسپری حرارتی یا سایر فرآیندها باشد) حل کنید.

این نرم افزار مسیرهایی را با پارامترهای مناسب ایجاد می‌کند و به سرعت تمام خطاهای رباتیک را در طول فرآیند حل می‌کند و به کاربران نهایی اجازه می‌دهد تا برنامه‌های ربات را بدون خطا با کلیک ماوس کمتر ایجاد کنند؛ حتی برای مشتریانی که تجربه رباتیک قبلی ندارند.

3-4# نرم افزار طراحی ربات صنعتی Delfoi

Delfoi بر روی پلتفرم شبیه‌سازی Visual Components اجرا می‌شود که شامل یک کتابخانه ربات با بیش از 1300 مدل است.

دلفوی پردازش پس از هر برند ربات را فراهم می‌کند.

Visual Components توسط KUKA در سال 2017 خریداری شد.

پس از خرید، KUKA بیانیه‌ای صادر کرد و تأیید کرد که Visual Components یک پلتفرم شبیه‌سازی خنثی سخت‌افزاری باقی خواهد ماند و مدل‌هایی از بیش از 30 برند ربات را میزبانی می‌کند.

دلفوی سه محصول اصلی Arc ،Cut و Paint را ارائه می‌دهد که هر کدام به طور خاص برای یک فرآیند خاص هدف قرار می‌گیرند.

صاحبان این شرکت گفته‌اند که قصد دارند با افزایش سرعت برنامه‌نویسی مشتریان، ارزشی را برای مشتریان فراهم کنند.

نکته‌ای که در مورد نرم افزار طراحی ربات صنعتی Delfoi باید به آن توجه کرد این است که در حال حاضر نمی‌تواند برای ربات‌های جهانی کد تولید کند، اگرچه می‌تواند آنها را شبیه‌سازی کند.

به گفته این شرکت، این به این دلیل است که ربات‌های UR معمولاً برای مناطق اصلی تمرکز فرآیند خود (جوشکاری قوس الکتریکی، برش فلز یا رنگ‌آمیزی) استفاده نمی‌شوند.

4-4# نرم افزار طراحی ربات صنعتی OCTOPUZ

مانند دلفوی OCTOPUZ نیز بر روی پلتفرم شبیه‌سازی Visual Components اجرا می‌شود.

پلتفرم OCTOPUZ افزونه‌های خاص فرآیند را برای آموزش مسیرها و برنامه‌های خاص فرآیند، مانند جوشکاری ارائه می‌دهد.

هنگامی که این مسیرها ایجاد شدند، چندین ابزار در داخل پلتفرم وجود دارد که امکان تجزیه‌ و تحلیل و متعاقباً حل یا یافتن دستی راه‌حل برای خطاهای احتمالی در مسیر ابزار را ارائه می‌دهند.

این خطاها می‌توانند شامل محدودیت‌های مشترک، محدودیت‌های رسیدن یا محدودیت‌های شتاب باشند؛ اما محدود به آن‌ها نیستند.

در حال حاضر OCTOPUZ از 15 برند ربات پشتیبانی می‌کند.

در مورد برندهایی که از دو زبان برنامه نویسی ربات استفاده می‌کنند، مانند KUKA (که از KRL برای خطوط تولید اصلی خود و جاوا برای ربات‌های مشترک خود استفاده می‌کند)، OCTOPUZ از هر دو پشتیبانی می‌کند.

کد تولید شده به یک حافظه USB صادر می‌شود که سپس برای آپلود برنامه در کنترلر ربات استفاده می‌گردد.

OCTOPUZ دارای گواهینامه UR+ توسط ربات‌های جهانی است.

بسیاری از مشتریان OCTOPUZ از آن برای کاربردهای جوشکاری استفاده می‌کنند.

بیشتر بهبود ویژگی‌هایی که در داخل نرم افزار رخ می‌دهد، مشتری‌محور هستند.

برنامه‌هایی که بیشترین محبوبیت را دارند، برنامه‌هایی هستند که بر رشد قابل‌ توجهی تأثیر می‌گذارند.

از منظر محصول، جوشکاری احتمالاً فرآیندی است که OCTOPUZ برای آن مناسب است.

با این‌حال، OCTOPUZ مشتریانی در طیف گسترده‌ای از فرآیندها و صنایع دارد و پروژه‌های بیشتری در سال 2018 نسبت به قبل اضافه شده است.

5-4# نرم افزار طراحی ربات صنعتی RoboDK

RoboDK به دلیل 30 روز آزمایش رایگان ارائه‌شده، یک گزینه منحصر به فرد در بازار است.

در این نرم افزار طراحی ربات صنعتی، کاربران می‌توانند پس از پایان دوره آزمایشی به آزمایش نرم افزار ادامه دهند؛ اما ذخیره پروژه‌ها غیرفعال است.

RoboDK معتقد است که به کاربران فرصت بهتری می‌دهد تا نرم افزار را قبل از تصمیم‌گیری امتحان کنند.

این نرم افزار همچنین دارای گواهینامه UR+ توسط Universal Robots است.

یکی از ویژگی‌های جالب RoboDK امکان وارد کردن مسیر ابزار CAM و تبدیل آن به یک برنامه ربات برای کاربردهایی مانند ماشین‌کاری ربات است.

6-4# نرم افزار طراحی ربات صنعتی NVIDIA Isaac Sim & Isaac ROS

Isaac Sim NVIDIA که توسط NVIDIA Omniverse ارائه می‌شود، یک برنامه شبیه‌سازی رباتیک مقیاس‌ پذیر است که یک محیط مجازی واقعی را ایجاد می‌کند که در آن ربات‌های مبتنی بر هوش مصنوعی می‌توانند در محیط‌ هایی مانند انبارها و تنظیمات مراقبت‌های بهداشتی توسعه، آزمایش و مدیریت شوند.

NVIDIA Isaac Sim، از Isaac Sim برای بازسازی تجربه دورکاری در یک محیط واقعی استفاده می‌کند.

همچنین Isaac ROS را برای کمک به توسعه‌دهندگان ROS در ساخت راه‌حل‌های با کارایی بالا بر روی سخت افزار NVIDIA ارائه می‌دهد.

ده‌ها نرم افزار طراحی ربات صنعتی در بازار موجود است؛ اما ما همه آن‌ها را در این مقاله معرفی نکرده‌ایم.

در اینجا چند نرم افزار دیگر وجود دارد که می‌توانید از آن‌ها کمک بگیرید:

• Autodesk PowerMill
• Delmia
• Energid Actin
• SprutCam Robot
• Artiminds
• SIM
• FANUC RoboGuide
• ABB RobotStudio
• Yaskawa Motoman MotoSim EG

5# انتخاب نرم افزار طراحی ربات صنعتی

هنگام انتخاب نرم افزار طراحی ربات، چند سوال خوب وجود دارد که باید از خود و فروشنده بپرسید:

• این نرم افزار از چه مدل‌های رباتی پشتیبانی می‌کند؟
• چه گزینه‌هایی برای آموزش و پشتیبانی وجود دارد؟
• آیا این بهترین راه‌حل نرم افزاری برای برنامه فرآیند من است؟
• ایجاد یک برنامه معمولی چقدر طول می‌کشد؟
• چه مدت طول می‌کشد تا خطاها و برخوردهای رباتیک حل شوند؟
• ترجمه دانش من از یک نرم افزار CAD یا شبیه‌سازی به این نرم افزار جدید چقدر چالش برانگیز خواهد بود؟
• آیا گسترش از فرآیند فعلی من، مانند جوشکاری، به فرآیند دیگری مانند پالت‌سازی یا رنگ‌آمیزی امکان‌پذیر یا راحت خواهد بود؟
• داده‌ها چگونه مدیریت و به اشتراک گذاشته می‌شوند؟
• نرم افزار چقدر دقیق است؟ آیا دستگاه اندازه‌گیری خارجی مورد‌نیاز است یا فقط از یک ربات برای اندازه‌گیری استفاده می‌شود؟

هنگام انتخاب نرم افزار طراحی ربات صنعتی، باید مطمئن شوید که آن‌ها می‌توانند تمام عملکردهای موردنیاز شما را برای رساندن محصول شما از طراحی به تولید به‌صورت یکپارچه انجام دهند.

بسیار مهم است که نرم افزاری را انتخاب کنید که امکان همکاری آسان بین مهندسان و تیم‌های نرم افزاری شما را فراهم کند.

به‌ عنوان مثال نرم افزار شبیه‌سازی رباتیک با عملکرد ناکافی interop، می‌تواند بر جریان کار پایین‌ دست تأثیر منفی بگذارد و تبدیل انواع فایل‌ها، به‌راحتی می‌تواند خطاهایی را در مدل ایجاد کند و باعث تأخیر و حاشیه‌های شما شود.

نرم افزار برنامه‌نویسی ربات که شامل قابلیت‌های پیشرفته interop است، برای خودکارسازی گردش کار برنامه‌ها حیاتی است.

از طرف دیگر، تیم‌ها را قادر می‌سازد تا به طور یکپارچه:

• واردات ابرداده را بین برنامه‌ها مرتبط کنند.
• واردات کانتینر انتخابی برای بهبود UX انجام دهند.
• APIهای بومی برای خواندن یا نوشتن طیف وسیعی از انواع فایل‌های CAD و CAM ایجاد نمایند.
• راه‌حل خودکار و اپراتورهای پیشرفته برای مدل‌های معتبر توپولوژیکی ارائه دهند.

سخن آخر

هر طراح رباتیکی، به ابزارهای نرم افزاری نیاز دارد تا اطمینان حاصل کند که ربات او به‌خوبی کار می‌کند و می‌تواند هر چیزی را که در ربات و اطراف آن اتفاق می‌افتد، تجسم کند و پیدا کردن آن‌ها همیشه آسان نیست، به‌خصوص اگر در زمینه رباتیک، تازه کار هستید.

نرم افزار طراحی ربات صنعتی ابزاری ضروری برای اتوماسیون در صنایع است.

ویژگی‌ها و عملکردهای کلیدی نرم‌افزار ربات‌های صنعتی، مانند انعطاف‌پذیری برنامه‌نویسی، رابط کاربر پسند، ادغام با سایر سیستم‌ها، ابزارهای شبیه‌سازی و تجسم، صنایع را قادر می‌سازد تا فرآیندهای خود را به طور کارآمد، مؤثر و ایمن خودکار کنند.

همانطور که تکنولوژی به تکامل خود ادامه می‌دهد، نرم افزار ربات صنعتی جزء حیاتی اتوماسیون صنعتی باقی خواهد ماند.