تزداد شعبية الروبوتات في كل من الأسواق الاستهلاكية والتجارية. نظرًا لأن هذه الآلات تلعب دورًا بارزًا في الحياة والأعمال ، فإن التصميم المناسب للروبوتات يصبح أكثر أهمية. يعد التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) أحد أهم الأشياء التي يجب مراعاتها في هذا التصميم.
يحدث التداخل الكهرومغناطيسي عندما يؤثر الإشعاع الكهرومغناطيسي الصادر عن أحد المكونات الإلكترونية على وظيفة عنصر آخر. يمكن أن يأتي هذا الإشعاع أيضًا من مصادر طبيعية مثل التوهجات الشمسية والبرق ، لكن الانتشار المتزايد للإلكترونيات اليوم يجعلها أكثر وفرة. إذا كان تصميم الروبوتات لا يراعي ولا يحمي من هذه الموجات اللاسلكية ، فقد يكون لها عواقب وخيمة.
المصادر الشائعة لـ EMI في الروبوتات
يبدأ منع التداخل الكهرومغناطيسي في تصميم الروبوتات بفهم مصدرها. أحد الأسباب التي تجعل الإشعاع الكهرومغناطيسي مصدر قلق كبير للروبوتات هو أنه شائع جدًا في هذه الآلات وحولها.
تتميز الروبوتات عادةً بالعديد من المكونات الإلكترونية المنفصلة ، بما في ذلك المشغلات والمحركات وإمدادات الطاقة. كل جزء من هذه الأجزاء سيصدر كمية صغيرة من الإشعاع الكهرومغناطيسي. عندما تصبح عوامل شكل الروبوت أكثر إحكاما ، يصبح التداخل من هذه الأطوال الموجية أكثر احتمالا. ينمو EMI من Bluetooth أو Wi-Fi أو الأنظمة اللاسلكية الأخرى نظرًا لأن المزيد من الروبوتات تتميز بالاتصال اللاسلكي.
من المهم أيضًا مراعاة أن الروبوتات ستعمل حول الأجهزة الإلكترونية الأخرى. ما يقرب من ثلاثة أرباع الشركات لديها سياسات خاصة بجهازك – حتى في تلك التي لا تفعل ذلك ، من المحتمل أن يحتفظ الموظفون بهواتفهم عليها. وبالتالي ، ستكون الروبوتات حول العديد من مصادر EMI الخارجية في استخدامها النهائي.
تأثير التداخل الكهرومغناطيسي على الروبوتات
مع تصغير حجم الروبوتات وزيادة وفرة الأجهزة الإلكترونية ، ستصبح EMI تهديدًا أكبر. يمكن أن يعيق جودة بعض العمليات الروبوتية على الأقل دراماتيكية – في أشد حالاته ، يمكن أن يخلق مشكلات تتعلق بالسلامة في مكان العمل.
يمكن أن يعيق التداخل الكهرومغناطيسي دقة أجهزة الاستشعار الروبوتية أو يقطع إمدادات الطاقة أو يتسبب في حدوث أعطال أخرى في المكونات. حتى الأخطاء الصغيرة نسبيًا مثل هذه يمكن أن يكون لها تأثيرات متتالية في بيئة صناعية عالية الدقة مثل نظام مراقبة الجودة الآلي. وبالتالي ، يمكن أن يتسبب EMI في الروبوتات في خسارة الشركات المصنعة للوقت والمال للتخلص وإعادة العمل.
يمكن أن تتسبب هذه الأعطال في حدوث مخاطر الحرارة أو الصدمات ، مما يعرض المستخدمين القريبين للخطر. يمكن أن تسبب الحرارة العالية والصدمات الكهربائية مشاكل خارج التسبب في الإصابة أيضًا. قد تتسبب التركيزات العالية بدرجة كافية في حدوث أخطاء أوسع في النظام مثل إيقاف التشغيل أو تقليل عمر البطارية.
استراتيجيات الوقاية من التداخل الكهرومغناطيسي في تصميم الروبوتات
نظرًا لاحتمالية وشدة التداخل الكهرومغناطيسي ، يجب أن يأخذ تصميم الروبوتات في الاعتبار ذلك. يمكن لمهندسي الروبوتات إدارة الإشعاع الكهرومغناطيسي بعدة طرق ، بما في ذلك التدريع والتصفية والتأريض واعتبار المكونات.
التدريع
يعد التدريع بالتداخل الكهرومغناطيسي أحد أكثر الطرق مباشرة لمنع التداخل الكهرومغناطيسي. يتضمن ذلك مواد وهياكل عازلة مثل أقفاص فاراداي لإنشاء حاجز مادي بين الأجزاء المنتجة للتيار الكهرومغناطيسي والمكونات الحساسة.
يعتمد التدريع الفعال على سمك الدرع ومادة. من السهل إلى حد ما إيقاف الترددات التي تزيد عن 1 ميغا هرتز ، لذلك من المحتمل أن يكون قفص فاراداي بسماكة 0.1 ملم فقط كافياً. تتطلب الترددات المنخفضة درعًا أكثر سمكًا أو مواد موصلة مغناطيسيًا أكثر لمنع التداخل الكهرومغناطيسي.
من المهم أيضًا مراعاة الحجم والتطبيق النهائي للروبوتات. إذا كان الروبوت يحتاج إلى عامل شكل صغير ، فاستخدم مواد موصلة للغاية لدرع أرق. إذا كان الجهاز يحتوي على مكونات تتصل لاسلكيًا بأجهزة أخرى ، فتجنب وضع أقفاص فاراداي على هذه الأجزاء.
الفلتره
قد تكون التصفية خيارًا أفضل من الحماية في تصميمات الروبوتات ذات المزيد من الميزات اللاسلكية. تحجب الدروع منطقة كاملة من الموجات الكهرومغناطيسية التي تنتقل في كلا الاتجاهين ، لكن المرشحات تمنع ترددات معينة مع السماح بأطوال موجية أخرى بالمرور في نقاط معينة في الدائرة.
يتوقع الخبراء أن تستضيف الصناعة التحويلية 136.6 مليون نقطة نهاية متصلة بحلول عام 2025. وبالتالي ، سيرتفع الطلب على الروبوتات المزودة باتصال لاسلكي ، مما يجعل مرشحات EM خيارًا ذا قيمة متزايدة.
يجب أن يتعامل المصممون مع التصفية بعناية ، لأن النوع الخاطئ من المرشح قد يثبط الاتصال الكهرومغناطيسي المطلوب. ابدأ بتحديد الأطوال الموجية التي يجب السماح بمرورها ، ثم ضع اعتبارات المواد والتصميم الخاصة بك حول ما يعمل ضمن هذا النطاق. تعد المرشحات أحادية الطور كافية للأجهزة الأصغر والأقل حساسية ، لكن المستشعرات الآلية عالية الدقة قد تتطلب مرشحات ثلاثية الطور.
التأريض
يمكن أن يفسر تصميم الروبوتات أيضًا EMI من خلال التأريض. تمامًا كما تعيد الأرض الأرضية توجيه البرق بعيدًا عن النظام الكهربائي للمبنى ، يمكن أن يوجه التأريض على نطاق أصغر EMI بعيدًا عن أكثر مكونات الروبوت حساسية.
على عكس التأريض للسلامة ، لا يتطلب التأريض لمنع التداخل الكهرومغناطيسي اتصالاً بالأرض. كل ما تحتاجه الدائرة هو مستوى موصل منفصل عن الإلكترونيات الحساسة مثل أجهزة الاستشعار الروبوتية. مثل المرشحات والدروع الكهرومغناطيسية ، يجب أن تحتوي أسلاك وطائرات التأريض على مادة تقوم بإجراء تداخل ولكن ليس أي ترددات ضرورية.
يوفر التأريض حلاً بسيطًا نسبيًا للتداخل الكهرومغناطيسي ، ولكنه قد ينطبق فقط على بعض التصميمات المدمجة ، حيث يجب أن يكون مستوى التأريض منفصلاً عن المكونات الهامة. ومع ذلك ، فهو حل فعال ومنخفض التكلفة للأنظمة الثابتة الأكبر مثل الروبوتات الصناعية.
اختيار المكونات والتنسيب
يمكن للمصممين في بعض الأحيان القضاء على مخاطر EMI من خلال اختيار أكثر دقة للمكونات. إن بناء دوائر روبوتية بمواد مقاومة للتداخل الكهرومغناطيسي مثل الألومنيوم والنحاس والفضة سيخفف من تأثير أي موجات كهرومغناطيسية تمر عبرها.
وبالمثل ، يمكن للتصاميم الروبوتية وضع المكونات الحساسة بعيدًا عن بعضها البعض لتقليل قوة أي أطوال موجية تنتقل بين الأجزاء. ومع ذلك ، تذكر أن الخطوة الأولى في تطبيق الروبوتات هي النظر في تطبيقها النهائي. قد يكون إنشاء مساحة كافية بين المكونات الإلكترونية أمرًا صعبًا إذا كان يجب أن يتلاءم الروبوت في المساحات الضيقة أو يتم التعبير عنه على طول العديد من النقاط.
قد تكون قادرًا أيضًا على تقليل EMI من خلال توجيه المكونات. إذا كان معظم الإشعاع الكهرومغناطيسي في جزء ما يأتي من جانب واحد – مثل قطعة معدنية مكشوفة – فيمكنك مواجهة هذا الجانب بعيدًا عن الأجزاء الحساسة من الدائرة.
منع التداخل الكهرومغناطيسي أمر بالغ الأهمية لأي تصميم للروبوتات
يمكن أن تسبب التداخل الكهرومغناطيسي فسادًا في الأجزاء الميكانيكية ، خاصةً عندما تصبح المكونات أكثر حساسية والجلوس بالقرب من بعضها البعض. في ضوء هذه المخاطر واعتماد العالم المتزايد على الأتمتة ، يجب أن يأخذ تصميم الروبوتات في الاعتبار الوقاية من التداخل الكهرومغناطيسي. يمكن أن تساعد هذه الطرق الأربعة في منع التداخل الكهرومغناطيسي في الروبوتات من أي حجم وشكل. قد يكون الجمع بين عدة طرق أكثر فاعلية للمضي قدمًا. إذا أخذ المصممون في الاعتبار هذه الخطوات ، فيمكنهم إنشاء روبوتات أكثر أمانًا وفعالية.
اكتشاف المزيد من مجلة الإخلاص
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
