Por que os braços do robô de 6 eixos são tão comuns?

A robótica industrial não tem escassez de marcas, modelos, cores, formas e tamanhos. Mas quando se trata de projetos mecânicos, muitas semelhanças são vistas em todas as marcas.

Braços de robôs articulados industriais são freqüentemente vistos como a imagem de uma instalação de manufatura de alta tecnologia. Até mesmo o robô colaborativo comum (cobot) valentines adere às mesmas estruturas mecânicas - transporte de cargas, empilhamento, classificação, paletização, montagem e uma série de outras tarefas repetíveis.

Vídeo usado cortesia de RobotWorx

Em todas as marcas e modelos, uma característica comum se destaca:seis eixos de movimento. Alguns modelos têm mais e muitos têm menos, mas o eixo 6 parece ser o alvo padrão. O que torna esse número tão comum? Isso leva a duas questões relacionadas:Será que menos de seis eixos será um mau investimento; da mesma forma, se seis é bom, sete ou mais eixos devem ser preferidos?

Amplitude de movimento ideal de 6 eixos

Em termos simples, um braço do robô com seis pontos em torno dos quais o movimento pode ocorrer leva à capacidade da garra de alcançar qualquer ponto dentro do raio de trabalho total e chegar a qualquer ponto com a garra (ferramenta de fim de braço ou EOAT) em qualquer orientação.

Figura 1. S-6 da FANUC, um de seus robôs de 6 eixos. Imagem usada cortesia de RobotWorx

Existem algumas limitações para esta resposta simplificada. Primeiro, a área total de trabalho (ou envelope) só pode ser alcançada com a garra totalmente estendida, como se você esticasse o braço para alcançar um objeto à distância. Se o ângulo da garra mudar, isso certamente limitará o alcance total. Além disso, e provavelmente de forma bastante óbvia, a garra não pode se estender até a base de metal sólida do robô. Os limites dos eixos rígidos e flexíveis podem evitar tais colisões.

Os eixos em um braço articulado típico são juntas giratórias, de modo que giram em torno de um eixo definido pelo centro do motor ou da polia motriz. Em contraste, algumas variedades de robô, como um robô “delta” ou do tipo SCARA, usam eixos de movimento deslizantes lineares. Mas os braços articulados são rotacionais, o que significa que a posição da junta é uma medida de ângulo em vez de uma distância linear.

Portanto, este robô de 6 eixos "ideal" pode alcançar qualquer ponto possível dentro de seu envelope de trabalho com qualquer orientação EOAT, tornando-os a escolha ideal se sua peça de trabalho existir em um ângulo que não seja paralelo à base do robô.

Desvantagens dos robôs com menos eixos

Esta questão pode surgir ao projetar um sistema onde um modelo de 4 ou 5 eixos pode estar disponível por um custo menor:Cinco eixos serão suficientes para minha aplicação? Esta não é uma simples resposta sim ou não, mas um fator certamente será motivo para investigação.

Suponha que o robô trabalhe com uma peça ou escolha / recupere um item de um local não paralelo ao solo em que o robô está sentado. Então, você deve considerar cuidadosamente se cinco eixos funcionarão.

Imagine um cenário em que uma esteira nivelada alimenta um robô firmemente preso ao chão, o pega e transfere para outra esteira nivelada. Neste caso, mesmo um robô de 4 eixos pode ser suficiente. Se a pinça final também deve ser girada para orientar o produto, um quinto eixo deve ser empregado.

Figura 2. Um robô trabalhando em um sistema de transporte.

Em um cenário mais complicado, uma bandeja posicionada a 45 graus do solo alimenta o produto que o robô deve recuperar. Isso só pode ser possível com um robô de 6 eixos, a menos que esta tentativa esteja perfeitamente alinhada de forma que o sexto eixo não seja necessário.

Certamente, a situação não é tão fácil de definir como sim ou não para todas as situações. Ainda assim, este teste para saber se os objetos estão orientados em algo diferente do paralelo com a base do robô indicaria que deve-se tomar cuidado.

Se o robô se destina a soldagem, aplicação de cola ou qualquer outra aplicação de seguimento de caminho, quase certamente deve ter seis eixos.

Benefícios de robôs com mais eixos

Os eixos adicionais são geralmente instalados caso a caso. Um exemplo comum de sétimo eixo é uma mesa deslizante na qual o robô pode se mover, permitindo que ele cuide de várias máquinas CNC simultaneamente ou execute diferentes etapas em um longo processo de linha de montagem. Com um pouco de complexidade adicional na programação, ele pode economizar enormes quantias de investimento em vez da alternativa de comprar vários robôs.

Figura 3. Um braço de robô de 6 eixos trabalhando com um laser CNC de alta precisão.

Às vezes, o eixo deslizante é vertical em vez de horizontal, o que pode permitir que um robô de paletização empilhe mais alto, ou um sistema de armazenamento / recuperação para retirar de lixeiras bem acima do solo. Outras vezes, em vez do próprio robô montado em uma base móvel, a peça de trabalho pode ficar em uma mesa giratória. Isso pode permitir que um robô estacionário alcance um alcance muito mais amplo.

Outro exemplo é quando dois braços de 6 eixos são montados em um pedestal, formando um torso quase humanóide. Esses robôs podem apresentar números de eixo de 12 ou mais, uma vez que são formados por braços de 6 eixos.

Todos esses robôs têm vantagens distintas e podem ser um bom investimento. Mas se eixos extras não forem necessários, alguns podem ser excessivamente complexos e mais sujeitos a falhas. Em todos os casos, vale a pena buscar a orientação de profissionais para investigar o processo e o ambiente para determinar qual robô é o melhor para cada aplicação.