অস্ত্রোপচারে সহায়তা করা থেকে শুরু করে উৎপাদন কারখানায় হাজার হাজার কিলোগ্রাম ওজন তোলা পর্যন্ত, রোবট আমাদের জীবনের অনেক দিককে সহজ করে তোলে। আধুনিক বিশ্বের উপর রোবটের প্রভাব সুস্পষ্ট, কিন্তু আপনি কি কখনও ভেবে দেখেছেন যে কীভাবে রোবট সিস্টেমগুলি এত সুনির্দিষ্ট, দ্রুত এবং শক্তিশালী আন্দোলন অর্জন করে? উত্তর যদি মোটর মাধ্যমে হয়, অভিনন্দন!
রোবটগুলি এমন ক্রিয়াকলাপগুলি অনুকরণ করে যা মানুষের দ্বারা সঞ্চালিত হবে; যেমন, তাদের কার্যকারিতা প্রাথমিকভাবে মোটর মাধ্যমে স্থানচ্যুতি বা ঘূর্ণনের মাধ্যমে অবস্থান এবং অভিযোজন সামঞ্জস্য করে।
যদিও প্রথাগত রোবোটিক্স অ্যাপ্লিকেশনগুলি মূলত যান্ত্রিক অ্যাকচুয়েশনের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে (যেমন আর্ম ম্যানিপুলেশন বা কনভেয়র বেল্ট লুপিং), আধুনিক অ্যাপ্লিকেশনগুলি অনেক সহজ, যেমন ক্যামেরা ঘূর্ণন বা লিডার সেন্সরের জন্য নির্ভুল যান্ত্রিক বিম স্টিয়ারিং। আপনি জেনে অবাক হতে পারেন যে বৈদ্যুতিক মোটরগুলির সবচেয়ে মৌলিক অ্যাপ্লিকেশনগুলি হল ফ্যান এবং পাম্প, কিন্তু তারা আসলে শীতল এবং জলবাহীকরণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
ভিডিওতে ঝাঁপ দিতে ছবিতে ক্লিক করুন: রোবট কর্মক্ষমতা বাড়াতে টিআই কীভাবে উদ্ভাবনী সেমিকন্ডাক্টর ব্যবহার করছে তা জানুন
উদাহরণস্বরূপ, একটি রোবোটিক আর্ম জয়েন্টে একটি ব্রাশবিহীন ডিসি (বিএলডিসি) মোটর (চিত্র 1 এ দেখানো হয়েছে) সাধারণত একটি ঘূর্ণায়মান রটার এবং একটি স্থির স্টেটর থাকে। স্টেটরে কয়েল উইন্ডিংগুলিকে শক্তিশালী করার জন্য একটি বৈদ্যুতিক সংকেত প্রয়োগ করা একটি চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে, যা চৌম্বকীয় শক্তি তৈরি করে যা রটারকে সরায়, যা রোবটিক বাহুর মধ্যে জয়েন্টগুলিকে ঘুরিয়ে দেয়। যৌক্তিকভাবে ইলেকট্রনিক সংকেত ব্যবহার করে, রোবোটিক আর্মটি কেবল নড়াচড়া করবে না, তবে একটি নির্দিষ্ট গতি, অবস্থানের নির্ভুলতা এবং টর্কেও চলে।
চিত্র 1: বিএলডিসি মোটর কাঠামোর ক্রস-বিভাগীয় দৃশ্য
কিভাবে বৈদ্যুতিক মোটর পরবর্তী প্রজন্মের রোবটকে শক্তি দেবে
গতির সাথে জড়িত সুনির্দিষ্ট এবং শক্তিশালী কাজগুলি ছাড়াও, মাইক্রোকন্ট্রোলার (MCUs) এবং ইন্টিগ্রেটেড মোটর ড্রাইভারের মতো মোটর কন্ট্রোল সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে অগ্রগতি রোবটগুলি কীভাবে নড়াচড়া করে তা অপ্টিমাইজ করছে, এবং এই লক্ষ্য অর্জনের জন্য 4টি বড় চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হয়েছে।
চ্যালেঞ্জ 1: মানব-মেশিন সহযোগিতার জন্য নিরাপত্তার প্রয়োজনীয়তা বৃদ্ধি করা
অতীতে, সুরক্ষার কারণে মানুষ এবং রোবটকে কঠোরভাবে আলাদা করা দরকার ছিল, প্রায়ই রোবটগুলিকে খাঁচায় রেখে। বর্ধিত অটোমেশনের জন্য ঘনিষ্ঠ মানব-মেশিন সহযোগিতা এবং মিথস্ক্রিয়া প্রয়োজন। সহযোগিতামূলক রোবটগুলি কাজের দক্ষতা উন্নত করতে সাহায্য করে, তবে নিরাপদ স্টপ, নিরাপদ গতি, টর্ক এবং গতি নিয়ন্ত্রণ নিশ্চিত করতে পারে এমন মোটর প্রয়োজন।
C2000™ 32-বিট TMS320F28P650DK MCU এর মতো ডিভাইসগুলি নিরাপত্তার প্রয়োজনীয়তা পূরণে সাহায্য করার ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এই ডিভাইসগুলি কার্যকরী সুরক্ষার জন্য প্রত্যয়িত এবং ডায়াগনস্টিকসের জন্য সুরক্ষা পেরিফেরালগুলিকে একীভূত করতে পারে, ইন্টারন্যাশনাল অর্গানাইজেশন ফর স্ট্যান্ডার্ডাইজেশন (ISO) 10218 স্ট্যান্ডার্ডে ডিজাইনগুলিকে সরল করে৷ স্পেকট্রামের এনালগ দিকে, DRV8353F-এর মতো স্মার্ট গেট ড্রাইভারগুলি TÜV SÜD প্রত্যয়িত প্রযুক্তিগত প্রতিবেদনের মাধ্যমে ইঞ্জিনিয়ারদের তাদের নিরাপত্তা লক্ষ্য অর্জনে সাহায্য করতে পারে। এই সমর্থন নথিটি IEC 61800-5-2 মান অনুযায়ী নিরাপদ টর্ক শাটডাউন অর্জনের জন্য প্রয়োজনীয় নকশা পদক্ষেপগুলির মাধ্যমে ইঞ্জিনিয়ারদের গাইড করে। এটি একটি MCU বা একটি গেট ড্রাইভার হোক না কেন, কিছু উপাদান রয়েছে যা ডিজাইন প্রক্রিয়াটিকে সহজ করতে পারে এবং কার্যকরীভাবে নিরাপদ মোটর সিস্টেম সক্ষম করতে পারে।
চ্যালেঞ্জ 2: বিকেন্দ্রীভূত মোটর আর্কিটেকচারের মাধ্যমে ওজন কমানো, তারের ব্যবহার সহজ করা এবং খরচ কমানো
মোটর ইলেকট্রনিক্স কন্ট্রোল ক্যাবিনেট থেকে সরাসরি রোবট জয়েন্টে একত্রিত হচ্ছে, যা ওজন কমাতে, তারের সংযোগকে সহজ করতে এবং সিস্টেমের খরচ কমাতে সাহায্য করে। এই প্রবণতা উপাদান প্রস্তুতকারকদের এমন সমাধানগুলি বিকাশ করতে প্ররোচিত করেছে যা ছোট সমন্বিত সার্কিট প্যাকেজে আরও ফাংশন সংহত করতে পারে। স্থানের সীমাবদ্ধতার জন্য উচ্চ শক্তির ঘনত্ব এবং শক্তি দক্ষতা প্রয়োজন।
Gallium Nitride FETs যেমন LMG3422R050-এ ইন্টিগ্রেটেড গেট ড্রাইভার রয়েছে যা পাওয়ার স্টেজের দক্ষতা 99%-এর বেশি বাড়াতে পারে, যা ইন্টিগ্রেটেড মোটরগুলিকে তাপ সিঙ্কের প্রয়োজনীয়তা কমাতে বা দূর করতে দেয়। রিয়েল-টাইম কমিউনিকেশন পেরিফেরাল এবং একটি পরম এনকোডার ইন্টারফেস ব্যবহার করে, MCUs যেমন TMS320F28065 ব্যবহার করে সিস্টেমগুলি পিকোসেকেন্ড রেজোলিউশনের সাথে পালস-প্রস্থ মডিউলেটেড সংকেত তৈরি করতে পারে। এই বৈশিষ্ট্যগুলি প্রতি মোটর 10 টিরও বেশি কেবল থেকে পুরো হাতের জন্য মোট দুটি বাসে ক্যাবলিং কমিয়ে দেয়। এই কনফিগারেশনে একটি MCU এবং GaN FETs ব্যবহার করা ডিজাইনারদেরকে DP83TG721-এর মতো ইথারনেট ফিজিক্যাল লেয়ার ট্রান্সসিভারের মাধ্যমে একক-জোড়া ইথারনেট কার্যকারিতা যোগ করে তারযুক্ত সংযোগ অপ্টিমাইজ করতে সক্ষম করে।
চ্যালেঞ্জ 3: স্বয়ংক্রিয় নির্ভুল গতির কাজগুলির জন্য আরও নির্ভুলতা এবং নির্ভুলতার প্রয়োজন
পণ্য ক্ষুদ্রকরণ অনেক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য মোটর (সার্ভো, স্টেপার বা ব্রাশবিহীন ডিসি মোটর) পছন্দের উপর প্রভাব ফেলেছে এবং এই ছোটগুলির সাথে যোগাযোগ করার জন্য প্রয়োজনীয় সুনির্দিষ্ট গতি অর্জন করতে সক্ষম হওয়ার জন্য মোটর নিয়ন্ত্রণ এবং অবস্থান প্রতিক্রিয়া জটিলতা বৃদ্ধি পেয়েছে। পণ্য সেমিকন্ডাক্টর উদ্ভাবনগুলি পণ্য ক্ষুদ্রকরণের জন্য প্রয়োজনীয় উচ্চতর নির্ভুলতা অর্জন করা সম্ভব করে তোলে। উদাহরণস্বরূপ, বর্তমান সেন্সর যেমন AMC3306 এর একটি 50µV অফসেট ভোল্টেজ এবং একটি সমন্বিত পাওয়ার সাপ্লাই রয়েছে। এই বৈশিষ্ট্যগুলিকে একক প্যাকেজে একত্রিত করা নিয়ন্ত্রণ লুপের নির্ভুলতা উন্নত করে এবং মুদ্রিত সার্কিট বোর্ডের সামগ্রিক আকার হ্রাস করে।
চ্যালেঞ্জ 4: ব্যাটারি চালিত মোবাইল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য পাওয়ার দক্ষতা অপ্টিমাইজ করুন
শুধুমাত্র এক জায়গায় স্থির থাকার পরিবর্তে, রোবটগুলি মোবাইল হয়ে উঠছে, স্বায়ত্তশাসিতভাবে প্যাকেজ সরবরাহ করতে এবং নিরাপদে ভূখণ্ড অন্বেষণ করতে সহায়তা করে৷ সেন্সিং, প্রসেসিং এবং রিয়েল-টাইম কন্ট্রোল অ্যাপ্লিকেশানগুলিতে ব্যবহৃত বর্তমান এবং ভবিষ্যতের সেমিকন্ডাক্টরগুলিকে যুক্তিসঙ্গত ব্যাটারি লাইফ এবং সম্ভাব্য পরিসর নিশ্চিত করতে উচ্চ কার্যক্ষমতা এবং শক্তি দক্ষতার ভারসাম্য বজায় রাখতে হবে।
উচ্চ ক্ষমতা দক্ষতা অর্জন জটিল হতে হবে না, বা একাধিক বিচ্ছিন্ন উপাদান ব্যবহার করে জটিল নকশা পদ্ধতির প্রয়োজন হয় না। উদাহরণস্বরূপ, MCT8316A-এর মতো একটি একক মোটর কন্ট্রোলার রোবটে শক্তি-গ্রাহক উপাদানের সংখ্যা কমিয়ে দক্ষতার সাথে ছোট পাম্প এবং ফ্যান মোটর পরিচালনা করতে পারে। এই অত্যন্ত সমন্বিত ডিভাইসটিতে ছয়টি মেটাল-অক্সাইড-সেমিকন্ডাক্টর ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টর রয়েছে যা মোটর কারেন্ট সরবরাহের জন্য একটি অর্ধ-ব্রিজ পাওয়ার স্টেজ গঠন করে এবং একটি ডিজিটাল কোর যা কোড লেখা ছাড়াই সহজ মই মোটর নিয়ন্ত্রণ সক্ষম করে।
মোটর নিয়ন্ত্রণের ভবিষ্যত উন্নয়ন সম্ভাবনা কি?
ভবিষ্যতের রোবট হবে কল্পনার বাইরে। তারা সহজেই এমন কাজগুলি সম্পন্ন করতে পারে যা আজ অসম্ভব বলে মনে হচ্ছে - প্রায়শই সমুদ্রের গভীরতম পরিখাতে কাজ করা বা মহাকাশের অজানা পথে অভিযান করা। নতুন ডিজাইনে ক্রমবর্ধমান উন্নত সেন্সর অন্তর্ভুক্ত করার সম্ভাবনা রয়েছে, যেমনটি আমরা বর্তমানে লিডার এবং অতিস্বনক প্রযুক্তির সাথে দেখতে পাচ্ছি। রোবটগুলির সাথে আমরা যেভাবে যোগাযোগ করি তা অতীতের তারযুক্ত রোবট থেকে আজকের আরও সফ্টওয়্যার-ভিত্তিক সমাধানগুলিতে পরিবর্তিত হতে পারে৷ বর্ধিত অ্যাক্সেসিবিলিটি বক্তৃতা, ভিজ্যুয়াল এক্সপ্রেশন বা এমনকি শুধু চিন্তার মাধ্যমে রোবটগুলির আরও নির্ভরযোগ্য নিয়ন্ত্রণ সক্ষম করে। এই বিবর্তনের সময়, যেমন রোবোটিক্স প্রযুক্তি এবং অ্যাপ্লিকেশনগুলি ক্রমাগত বিকশিত হতে থাকে, তাই তাদের নড়াচড়া চালানোর জন্য মোটরগুলির প্রয়োজন হয়।