Tipos Essenciais de Robôs que Todo Fabricante Deve Conhecer

Agora é possível encontrar um robô industrial para quase qualquer processo de manufatura no qual você se envolve. O truque, no entanto, está em entender qual tipo de robô seria mais adequado para cumprir várias tarefas. Infelizmente, isso é algo com que a maioria dos fabricantes luta, pois o conceito de robótica pode ser um tanto complexo.

Em resumo, robôs industriais são diferenciados por fatores como flexibilidade, alcance e capacidades de carga útil. Ao fazer sua escolha, esses são provavelmente os fatores de design que você precisaria pesar contra suas operações de fábrica. Para ajudá-lo a fazer a escolha certa para sua fábrica, aqui está uma lista imperdível de tipos de robôs e como eles podem ser aplicados.

Robôs Articulados

Robôs articulados são robôs altamente flexíveis compostos por numerosas juntas rotativas. Essas juntas permitem que eles se movam ao longo de múltiplos planos e, dependendo do número de juntas, podem ter até dez eixos. Robôs de 6 eixos são atualmente os robôs articulados mais prevalentes, mas designs mais novos avançaram para 7 eixos. Seus braços robóticos são alimentados por múltiplos motores instalados dentro deles.

A alta quantidade de destreza que robôs articulados têm os torna candidatos ideais para aplicações industriais complexas. Eles podem alcançar por baixo, por cima, ou inclinar e girar para acessar objetos em máquinas de processamento e cumprir diferentes tarefas, muito como uma mão humana faria. Isso é ainda mais aprimorado pelo uso de diferentes ferramentas de ponta de braço que correspondem à tarefa.

Além disso, robôs articulados de qualidade no mercado têm cabos bem gerenciados, proteção de ingresso e juntas vedadas. Eles são, assim, qualificados para aplicação em processos industriais de alta umidade, alto calor e sala limpa. Graças à sua flexibilidade, eles também podem ser montados de várias maneiras, dependendo do que seria ideal para o espaço da sua fábrica.

Prós:

• Alta flexibilidade
• Podem realizar tarefas complexas
• Múltiplos estilos de instalação para atender diferentes processos industriais

Contras:

• Podem ser mais lentos devido ao seu peso e múltiplas juntas de articulação
• São caros

Aplicações Recomendadas:

• Machine tending (cuidado de máquinas)
• Embalagem de produtos
• Inspeção de produtos
• Montagem de produtos

Robôs SCARA

Um robô SCARA é um Braço Robótico Articulado de Complacência Seletiva. Este acrônimo refere-se à sua flexibilidade limitada, pela qual ele pode se mover ao longo dos eixos X e Y, mas é rígido no eixo Z. Isso significa que um braço robótico SCARA pode mover-se para esquerda, direita, para trás e para frente. Sua rigidez no eixo Z significa que ele pode mover-se verticalmente também, mas em um eixo fixo. Devido ao seu envelope de trabalho pequeno e tamanho compacto, robôs SCARA podem ser bastante rápidos.

São essas disposições de design que tornam os robôs SCARA adequados para a montagem industrial de peças pequenas. Na fabricação de placas de circuito, por exemplo, um robô SCARA pode ser programado para coletar micropartes de uma bandeja e inseri-las na placa. Além da montagem, eles também podem ser aplicados em tarefas repetitivas que requerem a transferência de objetos entre dois planos paralelos.

Prós:

• Envelope de trabalho compacto
• Funcionam rápido
• Têm alta precisão e repetibilidade

Contras:

• Geralmente têm capacidades de carga útil baixas
• Flexibilidade limitada resulta em possibilidades limitadas de aplicação

Aplicações Recomendadas:

• Montagem de peças de produtos
• Inspeção de produtos
• Coleta e colocação (pick and place)

Robôs Delta

Um robô Delta consiste em 3 braços robóticos paralelos montados em uma base estacionária. Os braços robóticos têm juntas prismáticas e rotativas e são alimentados por 3 motores instalados dentro da base. Este design dá aos braços de um robô Delta estabilidade adicional, mas só permite que sejam flexíveis nos eixos X e Y. No entanto, com os motores instalados na base em oposição aos braços, os braços são leves e, portanto, robôs Delta são muito rápidos.

O design dos robôs Delta requer que sejam montados no alto, de modo que os braços robóticos pendam para baixo. Isso os torna bons candidatos para funções industriais em linha, como classificação de produtos em uma esteira transportadora. Eles também podem ser personalizados inovadoramente com complementos como sensores ou sistemas visuais para aprimorar sua precisão e desempenho geral.

Prós:

• Operação de alta velocidade
• Envelope de trabalho compacto
• Alta precisão

Contras:

• Têm alcance limitado
• Flexibilidade limitada
• Só podem lidar com pequenas cargas úteis

Robôs Cartesianos

Robôs cartesianos ocupam um envelope de trabalho cúbico. Eles são montados no local e podem ser personalizados para atender aplicações específicas. Eles consistem em 3 ou mais atuadores lineares colocados perpendiculares uns aos outros. Por esta razão, um robô cartesiano só pode se mover ao longo de um eixo por vez.

É possível montar um robô cartesiano verticalmente, horizontalmente ou no alto. No entanto, quando montado no alto, é referido como um robô gantry, embora suas funções permaneçam praticamente as mesmas. É também durante esta fase de instalação que detalhes de personalização, como comprimento de cursos e velocidades de operação, são definidos.

Ao contrário de robôs articulados, robôs cartesianos só podem realizar manobras limitadas. Eles não podem, por exemplo, alcançar peças e virá-las. Sua programação pode ser igualmente complexa, mas você pode explorar modelos que vêm pré-programados ou ferramentas de programação separadas.

Prós:

• Múltiplas possibilidades de instalação
• Alta precisão
• Podem ser personalizados para corresponder a tarefas específicas

Contras:

• Instalação e programação podem ser complexas
• Apenas um eixo pode se mover por vez
• Complexidades podem torná-lo inacessível a empresas de pequena escala

Aplicações Recomendadas:

• Impressão 3D
• Tarefas de coleta e colocação (pick and place)
• Inspeção de produtos

Robôs Polares

Um robô polar é composto por 4 partes principais: uma base rotativa, um pivô de elevação, um braço que pode expandir e retrair como um telescópio, e uma lança de retração. É usado para tarefas simples, pois só pode se estender à área ao redor da base do robô. Ele pode se mover ao longo dos eixos XYZ, mas os pontos que o braço do robô pode alcançar são determinados por quão longe ele pode se estender da base do robô.

O ângulo de trabalho de um robô polar é esférico. Pode ser instalado tanto no chão de fábrica quanto em uma bancada, dependendo de seu tamanho e da tarefa que está realizando. Devido à estrutura de seu braço e seus movimentos de retração, um robô polar se sai melhor em operações que não requerem muito movimento ou alta repetibilidade.

Prós:

• O braço de um robô polar pode manobrar sobre e sob objetos
• Podem cobrir um envelope de trabalho significativo

Contras:

• Baixa precisão e repetibilidade
• São relativamente lentos
• Seu escopo de aplicações é limitado

Aplicações Recomendadas:

• Solda por ponto (spot welding)
• Perfuração (drilling)
• Fundição sob pressão (die casting)
• Moldagem por injeção (injection molding)

Robôs Cilíndricos

A estrutura de um robô cilíndrico é composta por um eixo rotativo montado em uma base usando uma junta rotativa. O eixo rotativo é ainda perpendicularmente conectado a um braço robótico que pode expandir, retrair e mover-se verticalmente ao longo do eixo rotativo.

Este design compacto torna robôs cilíndricos uma boa escolha para fábricas de pequena escala que não têm muito espaço no chão de fábrica. Eles também cobrem um envelope de trabalho cilíndrico considerável graças ao eixo rotativo, que por sua vez move o braço robótico ao longo de um plano de 360°. Dito isso, os movimentos de um robô cilíndrico são limitados, pois seu braço tem pouca flexibilidade. Subsequentemente, existem apenas alguns processos industriais nos quais pode ser aplicado.

Prós:

• Podem cobrir um envelope de trabalho de 360°
• Designs maiores podem lidar com grandes cargas úteis
• Sua estrutura compacta ocupa pouco espaço

Contras:

• Flexibilidade limitada
• Aplicações limitadas
• Baixa precisão e repetibilidade

Aplicações Recomendadas:

• Carregamento e descarregamento de máquinas
• Aplicações em fundição
• Fundição sob pressão (die-casting)

Robôs Colaborativos (Cobots)

Robôs, embora infinitamente benéficos para a indústria de manufatura, também podem representar uma variedade de riscos. Mais ainda em operações de fábrica onde eles têm que trabalhar nos mesmos espaços que trabalhadores humanos. Seus movimentos "cegos" frequentemente resultam em lesões na equipe e até colisões entre robôs separados.

Além disso, o design inicial de robôs industriais parecia apenas vislumbrar robôs trabalhando sem a contribuição de humanos. Como resultado, foram construídos com bordas pronunciadas e afiadas, e, no geral, seus designs não eram particularmente amigáveis aos humanos. No entanto, a pesquisa provou que processos de manufatura podem se beneficiar muito ao incorporar as diferentes forças tanto do trabalho humano quanto das capacidades robóticas.

O conceito de robôs colaborativos busca resolver esses dilemas. Por definição, robôs colaborativos são robôs projetados para serem mais amigáveis aos humanos, tanto em termos de segurança quanto de operação. Como tal, robôs colaborativos não são necessariamente definidos por quantos eixos eles têm, mas sim por quão bem podem trabalhar em conjunto com seres humanos.

As principais características de um robô colaborativo incluem:

• Bordas arredondadas - suas bordas são suavizadas, com algumas até revestidas em plástico. Isso reduz lesões que um trabalhador sofreria ao acidentalmente esbarrar no robô enquanto trabalha ao lado dele.
• Sensores de movimento - os braços robóticos de robôs colaborativos são equipados com sensores de movimento que detectam a presença de um humano ou obstáculo em seu envelope de trabalho. Os sensores podem acionar o braço para desacelerar ou parar, dependendo de quão longe o obstáculo está.
• Menos ruído - altos decibéis de ruído podem ser prejudiciais à audição humana. Para tornar possível que funcionários e robôs trabalhem juntos com segurança, robôs de design colaborativo são construídos para minimizar o ruído o máximo possível.

Prós:

• São mais seguros que outros robôs
• Oferecem às fábricas mais valor ao aproveitar tanto a destreza humana quanto a robótica
• Recursos de design de baixo ruído geralmente melhoram o ambiente do chão de fábrica
• Têm estrutura compacta

Contras:

• Podem ser caros dadas as características extras

Conclusão

Cada tipo de robô industrial apresenta um conjunto de soluções para várias aplicações. Quando você tem uma compreensão mais clara de como eles funcionam, é muito mais fácil identificar qual deles seria uma boa correspondência para as necessidades da sua fábrica. Dito isso, a qualidade da produção que você obtém será apenas tão boa quanto a qualidade dos robôs em que você investe. Portanto, para coroar tudo, busque um fabricante de robôs industriais que use insumos de qualidade e ofereça soluções inovadoras.