O controle de movimento está permitindo novos níveis de precisão robótica. Fonte: Adobe Inventory
Atualmente, os robôs industriais e sua integração de componentes de movimento e incorporação em células de trabalho com outros equipamentos automatizados baseados em movimento estão atraindo muita atenção. Essas células de trabalho robóticas também apresentam transportadores, sistemas de visão e máquinas para automatizar tarefas específicas.
Então, o que torna um sistema de movimento um robô ou uma máquina? Em outras palavras, qual é a distinção entre sistemas de movimento usados em máquinas automatizadas e aqueles que assumem a forma de robôs? Estes últimos são capazes de executar automaticamente sequências de movimentos complexas e programáveis (e especialmente reconfiguráveis).
Esta definição é reconhecidamente bastante vaga, e mesmo a ISO 8373 definição poderia descrever máquinas que normalmente não são consideradas robôs. Diz que um robô é um “manipulador multifuncional controlado automaticamente” reprogramável em três ou mais eixos.
Esta configuração da igus apresenta visão mecânica alimentada por IA.
Em contraste com os robôs, máquinas como as máquinas de venda automática (para dar apenas um exemplo) são concebidas para uma utilização única e bem definida num único native fixo. Eles podem executar tarefas em diferentes peças de trabalho, mas provavelmente não serão reprogramados para diversas finalidades. As máquinas servem apenas para um único uso bem definido de distribuição de produtos adquiridos.
Robótica na forma de cartesiano a robótica também consiste em montagens de componentes de movimento linear, como guias lineares, parafusos esféricos e codificadores – ou atuadores pré-integrados, ou mesmo motores lineares, como na montagem de alta velocidade mostrada abaixo. Mas assim como articulado e ESCARA robótica, é mais provável que sirvam a várias funções adaptativas.
Tecnologias típicas para cada tipo de robô
Na verdade, algumas engrenagens, motorese as tecnologias de controle são comuns à robótica articulada e SCARA, bem como aos sistemas cartesianos. Esses sistemas estacionários – muitas vezes o que está implícito nas referências a “industrial robôs” – até compartilham tecnologias básicas com veículos guiados automaticamente (AGVs).
Mais informações sobre AGVs podem ser encontradas em O Relatório do Robô, Armazém Automatizado, e Mundo do Design. Mas as estratégias diferem para sincronizar o movimento multieixo com a cinemática do robô.
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A chave é reduzir a latência, a complexidade e o custo para manuseio de materiais, atendimento de máquinase outras configurações com robótica junto com outros tipos de movimento sistemas.
Fornecedores de componentes de movimento = fornecedores robóticos
Um robô delta RBTX três-DoF. Fonte: igus
Como a robótica é apenas um subconjunto de projetos de sistemas de movimento, não é de admirar que muitos fornecedores de componentes de movimento ofereçam seus próprios robôs completamente pré-integrados. Outros apoiam o projeto e a integração da robótica com subsistemas customizados para operações robóticas.
Este robô cartesiano inclui atuadores e corrediças lineares da PHD. Tais estágios são bastante modulares e particularmente comuns em embalagens. Fonte: PHD Inc.
Na verdade, alguns fornecedores oferecem eixos motorizados e soluções de movimento para todos os tipos de robótica utilizados em aplicações industriais. É verdade que variações de baixo custo podem priorizar o uso de componentes plásticos projetados (também fornecidos separadamente), de modo que não sejam utilizáveis em todas as aplicações.
Dito isto, muitas destas soluções funcionam em investigação, comida e bebidas, vendas automáticas, consumo serviço, automação laboratoriale outras automações sensíveis ao custo.
Um braço robótico industrial leve com um tubo de ensaio. Fonte: Adobe Inventory
Motores de passo (e especialmente motores de passo de malha fechada) também são adequados para robôs cartesianos e do tipo SCARA usados em aplicações leves. conjunto e automação de laboratório – incluindo carregadores de placas de circuito impresso (PCB) e robôs de teste.
Motores de passo de circuito fechado (equipados com codificadores) transmitem movimento com mais frequência às juntas de conjuntos que movem cargas úteis de até 3 kg (6,6 lb.) ou mais – ou para pinçastrocadores de ferramentas, mecanismos de visão ou unidades de alimentação em soldagem tochas.
Neste conjunto SCARA acessível, existem motores de passo, acionamentos por correia e um eixo vertical acionado por parafuso com guias lineares simples.
A Boker oferece suporte à robótica com arruelas, espaçadores e calços personalizados para pré-carga de rolamento, alinhamento de trilhos, espaçamento de caixa de engrenagens, deslocamentos de montagem de efetores finais e espaçadores de sensores. Esses componentes oferecem tolerâncias restritas e propriedades de materials repetíveis. Fonte: Boker’s
Até os menores componentes — incluindo arruelas, espaçadores, calços e fixadores. Por exemplo, esses elementos seguram a montagem enquanto evitam erros de empilhamento que podem causar emperramento, desalinhamento angular ou desvio do centro da ferramenta.
Os robôs Delta têm cinemática e dinâmica únicas
Delta ou robôs aranha são de sua própria raça, com cinemática apresentando atuadores de parafuso baseados em passo NEMA… ou acionamentos por correia em cada ligação. Caso contrário, muitos deltas de nível industrial (como para tarefas de pick-and-place) apresentam servomotorredutores de ímã permanente (com engrenagens helicoidais ou planetárias em linha) para cada ligação paralela.
No robô delta inoxidável mostrado abaixo, as ligações são fixadas diretamente nos eixos de saída do servomotor. As relações de transmissão são baixas porque o próprio conjunto transmite alta dinâmica.
Para engrenagens em robôs delta, as engrenagens helicoidais minimizam a vibração, mas as engrenagens planetárias são especialmente densas em termos de potência.
Braços robóticos típicos têm seis graus de liberdade
Braços robóticos articulados com seis graus de liberdade (DoF) são o que a maioria dos leigos imaginam quando solicitados a conjurar um braço robótico industrial. Estes possuem ligações em série com a envolvente de trabalho restringida pelas juntas. Eles são definidos pelo alcance máximo XYZ do efetor remaining junto com os intervalos θX, θY, θZ.
É comum usar analogias ombro-cotovelo-punho para fazer referência aos graus de liberdade. Uma articulação do cotovelo esticada coloca o pulso mais distante da base – e o efetor remaining em uma posição de utilidade reduzida. Uma articulação de cotovelo dobrada aproxima o efetor remaining de sua base para maior alcance de orientação.
Os robôs articulados são excelentes na manobra de peças de trabalho através de estações e superfícies não alinhadas.
Para a robótica 6-D0F (bem como para os SCARAs que abordaremos a seguir), cada junta tem uma repetibilidade nominal definida. No entanto, a repetibilidade international no efetor remaining depende da sua posição no espaço, com os alcances mais distantes tendo os piores valores. Portanto, o structure da célula de trabalho é melhor quando os objetos estão bem ao alcance do braço e não exigem nenhuma articulação para assumir uma postura totalmente esticada.
Movimento em sistemas SCARA
Os robôs SCARA possuem cinemática de três ou quatro eixos e {hardware} de controle para instalação em gabinete ou trilho DIN. Eles se destacam em aplicações de laboratório pick-and-place. Fonte: igus
Os braços robóticos de montagem de conformidade seletiva (SCARA) são outro tipo de sistema articulado com ligações em série. Isso leva a tarefas de pegar e colocar, movendo peças de um transportador ou outra superfície plana para outra – especialmente se a célula de trabalho permitir que o SCARA seja posicionado centralmente. Eles têm capacidade de rendimento modesto a moderado e onde a instalação não justifica muita personalização – funções de inserção ou encaixe por pressão, por exemplo.
Os SCARAs multifuncionais competem com os cartesianos e atendem a aplicações de médio porte.
SCARAs podem ser adquiridos como soluções prontas para uso, três ou quatro DoF… ou a cinemática pode ser construída internamente.
Outro benefício: os SCARAs, como outras robóticas articuladas, geralmente possuem passagens convenientes para alimentação de energia, sinais do codificador, fiação de E/S e linhas pneumáticas da base ao efetor remaining.
As juntas SCARA industriais normalmente incluem servomotores CA com encoders absolutos para suggestions de posição mesmo quando a energia principal é cortada e restaurada. Encoders sem baterias podem ajudar a tornar o SCARA compacto. Ainda mais compacidade (e alcance) é possível com uma pilha de juntas bem integrada – e um motor, rolamento e transportador de engrenagem com comprimento axial minimizado.
Os redutores planetários conferem rigidez torcional e eficiência com compacidade para caber nas juntas. Não há enrolamento elástico como o associado a certas engrenagens de ondas de deformação. Assim, o controlador pode manter alta repetibilidade sem algoritmos de compensação agressivos.
Também são comuns os freios de segurança nas articulações das extremidades (J3 e J4). O eixo Z (como em um típico Epson robô) usa um parafuso esférico com estria esférica. O igus O exemplo abaixo é um pouco diferente: possui um eixo Z acionado por correia com duas guias lineares.
Este robô possui um eixo Z acionado por correia com duas guias lineares. Fonte: igus
Nota do editor: Este artigo foi distribuído por O Relatório do Robô website irmão Mundo do Design.